ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЕ ИЗДЕЛИЕ

Теплоизоляционное изделие
Техническое решение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам, служащим для теплоизоляции трубопроводов.
Из уровня техники известен защитный кожух теплоизоляции трубопровода, состоящий из цилиндрической оболочки с ребрами жесткости и устройства ее закрепления на теплоизоляции, причем ребра выполнены продольными на внутренней поверхности оболочки и по свободным кромкам ребер установлены соединяющие их между собой гибкие связи (RU 15215 U1, F16L 59/00, 27.09.2000).
Известна теплоизоляция с оболочкой, представляющая собой теплоизоляцию, выполненную из теплоизоляционного материала и имеющую продольные прорези, отходящие от поверхности, обращенной к трубопроводу, и частично разделяющие теплоизоляцию на секторы, а также оболочку. Оболочка соединена с теплоизоляцией, причем на торцах оболочки выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, также на торцах теплоизоляции могут быть выполнены выступы и впадины для размещения соответствующего выступа или впадины смежного с ним элемента с ответными частями, а на боковых сторонах оболочки выполнены элементы для крепления (RU 123491 U1, F16L 59/00, 17.02.2012).
Известно теплоизоляционное изделие, внутренняя поверхность которого образована чередующимися выступами и впадинами, которое состоит из слоя волокнистого теплоизоляционного материала или включает слой волокнистого теплоизоляционного материала, который имеет внутреннюю поверхность, предназначенную для примыкания к теплоизолируемой поверхности, и внешнюю поверхность, причем внутренняя поверхность образована чередующимися выступами и впадинами, расположенными с наклоном к внешней поверхности слоя теплоизоляционного материала(RU 139481 U1, F16L 59/14, 20.04.2014).
Известен утеплитель труб, содержащий теплоизоляционный слой и защитную оболочку, причем он выполнен в виде полуцилиндрического модуля, внутренний
диаметр которого равен наружному диаметру изолируемой трубы, противоположные поверхности торцов полуцилиндра, снабжены замковыми элементами типа шип-паз, теплоизоляционный слой выполнен из пенополиуретана плотностью 50-80 кг/м3, а защитная оболочка выполнена в виде металлической фольги (RU 24263 U1, F16L 59/06, 27.07.2002).
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является модульный утеплитель труб, выполненный в виде полуцилиндра, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру изолируемой трубы, в котором теплоизоляционный слой модуля выполнен из пенополиуретана, внешняя оболочка выполнена в виде бумаги с нанесенной на внешнюю поверхность металлической фольгой, длина модуля не превышает двух метров. Модульный утеплитель содержит дополнительный полуцилиндр, соединенный с первым полуцилиндром внешней оболочкой, теплоизоляционный слой полуцилиндров выполнен из пенополиуретана плотностью 15÷30 кг/м3, внешняя оболочка полуцилиндров перекрывает линию их соединения, а полоса перекрытия оболочки с внутренней стороны покрыта клеящим слоем (RU 59197 U1, F16L 59/06, 10.12.2006).
Недостатками указанных технических решений является недостаточная жесткость, а также сложность монтажа.
Для изоляции трубопроводов используются либо жесткие теплоизоляционные изделия, готовые к монтажу способные воспринимать значительные нагрузки при незначительной деформации, например, цилиндры, скорлупы из минеральной ваты, пенополиуретана, пенополистирола, пеностекла, вспученного перлита и вермикулита, с достаточно высоким сопротивлением к сжатию.
Либо мягкие теплоизоляционные маты, например, из минеральной ваты, вспененных полимеров, коэффициент сжимаемости которых превышает 3%, требующие дополнительной обработки для осуществления монтажа (подгон размеров, специальные крепежи).
При размещении теплоизоляции на открытых пространствах встает вопрос о ее защите от атмосферного воздействия (влага, ультрафиолет и т.п.). Подавляющая часть теплоизоляции, расположенной на открытых пространствах, дополнительно оснащается покровным слоем, выполненных из металлического листового материала или листового жесткого пластика, что требует дополнительных трудовых и временных затрат.
Наиболее предпочтительным вариантом теплоизоляции с дополнительным покровным слоем являются жесткие теплоизоляционные изделия в связи с постоянством их геометрических размеров.
В случае использования мягких теплоизоляционных материалов с дополнительным покровным слоем, в процессе эксплуатации постоянно возникают ситуации, когда основной теплоизоляционный слой в результате нагрузок, таких как нагрузка от самого покровного слоя и снеговая нагрузка, постепенно оседает (деформируется), что приводит к уменьшения толщины слоя теплоизоляции в месте сжатия, а также к возможности «провисания» теплоизоляции (образования внутреннего кармана между слоем теплоизоляции и изолируемым объектом в нижней части трубопровода). Это, в свою очередь, приводит к увеличению теплопотерь, а также возможной деформации всей теплоизоляционной конструкции.
Заявляемая полезная модель сочетает в себе все преимущества использования жесткого теплоизоляционного изделия (постоянство геометрических размеров, простота монтажа) и мягкого теплоизоляционного изделия (меньшая стоимость теплоизоляции, возможность облегчения теплоизоляционного слоя) для чего с одного края (или с обоих краев) внешней защитной (покровной) оболочки, которая выполнена из металла, вклеивается каркасное кольцо из (из минеральной ваты плотностью свыше 50 кг/м3, или из вспененного полимера плотностью свыше 30 кг/м3, из пеностекла, вспученного вермикулита и перлита плотность свыше 80 кг/м3), обладающее достаточной жесткостью, на которое будет в полном объеме передаваться вся нагрузка от внешней защитной оболочки, а также от других возможных нагрузок, таких как снеговая и другие нагрузки.
Длина l (высота) каркасного кольца составляет от 1% до 25% общей длины L внешней защитной оболочки, на всю оставшуюся внутреннюю часть оболочки вклеивается мягкая или полужесткая теплоизоляция (теплоизоляционный мат из минеральная вата, вспененный полимер и т.п.). Каркасное (опорное) кольцо состоит из 2-х и более сегментов, имеют продольный разрез(ы) в верхней и нижней части, обеспечивающие простоту раскрытия/закрытия теплоизоляционного изделия в процессе монтажа.
Смонтированное теплоизоляционное изделие фиксируется крепежными элементами, например, саморезами по продольному стыку покровной оболочки. Либо, например, в случае если, она сделана из жесткого пластика обладающего достаточной жесткостью, оболочка склеивается или скрепляется специальными бандажами или вязальной проволокой.
Таким образом, из уровня техники известны теплоизоляционные изделия для изоляции труб включающие утепляющий слой (теплоизоляцию) а также внешнюю защитную оболочку.
Также из уровня техники известны каркасные кольца, выполненные из теплоизоляционного материала. А именно известно теплоизоляционное каркасное кольцо, которое выполнено из теплоизоляционного материала плотностью свыше 90 кг/м3, толщина кольца равна толщине основного теплоизоляционного слоя, а внутренний диметр - внешнему диаметру изолируемого изделия. Каркасное кольцо состоит из нескольких соединенных между собой элементов, причем элементы кольца соединяют друг с другом при помощи теплофиксирующих замков (RU 95381 U1, F16L 59/00, 27.06.2010). В описании RU 95381 U1 содержится информация о том, как монтируется теплоизоляционное каркасное кольцо вместе с другими составляющими - теплоизоляцией и защитным покровным слоем. Монтаж составляющих начинают с матов мягкой теплоизоляции, которые оборачивают вокруг труб, между которыми монтируют теплоизоляционные каркасные кольца, после на маты с каркасными кольцами монтируют металлический кожух или оборачивают в металлизированный покровный слой. Недостатком описанного в RU 95381 U1 технического решения
является трудоемкость монтажа и неплотное прилегание покровного слоя к теплоизоляции.
Техническим результатом является повышение жесткости теплоизоляционного изделия без потерь тепла.
Технический результат достигается за счет того, что теплоизоляционное изделие, включает теплоизоляционный слой и внешнюю защитную оболочку, при этом теплоизоляционный слой выполнен в виде составного тела, большая часть которого выполнена из основного теплоизоляционного материала, при этом составное тело включает, по меньшей мере, одно каркасное кольцо, выполненное из теплоизоляционного материала, жесткость которого превосходит жесткость основного теплоизоляционного материала.
Предпочтительно, что составное тело, а также изделие в целом имеют цилиндрическую или близкую к цилиндрической форму, при этом составное тело имеет внутренний цилиндрический сквозной канал для размещения трубы, причем составное тело и оболочка имеют продольный разрез или разрезы, выполненные с возможностью обеспечения раскрытия изделия при его монтаже на трубу.
Предпочтительно, что продольный разрез или разрезы выполнены по всей длину внешней защитной оболочки.
Предпочтительно, что большая часть составного тела выполнена из мягкого или полужесткого теплоизоляционного материла, а каркасное кольцо выполнено из полужесткого или жесткого теплоизоляционного материала, либо из теплоизоляционного материала повышенной жесткости и снабжено, по меньшей мере, одним замковым элементом.
Предпочтительно, что теплоизоляционный материал из которого выполнено каркасное кольцо имеет большую плотность и/или прочность на сжатие.
Предпочтительно, что по меньшей мере, одно каркасное кольцо соединено с большей частью составного тела, предпочтительно, посредством клеевого соединения.
Предпочтительно, что большая часть составного тела, которая выполнена из основного теплоизоляционного материала, приклеена к внешней защитной оболочке.
Предпочтительно, что большая часть составного тела выполнена из волокнистого теплоизоляционного материала, предпочтительно, из минеральной ваты, либо из пористого полимерного материала.
Предпочтительно, что каркасное кольцо имеет цилиндрическую форму или близкую к цилиндрической форму и состоит из, по меньшей мере, двух элементов.
Предпочтительно, что элементы, из которых состоит каркасное кольцо, выполнены в виде сегментов, каждый из которых оснащен замковым элементом.
Предпочтительно, что замковые элементы сегментов представляют собой выступы и впадины ответной формы.
Предпочтительно, что выступ выполнен сужающимся в сторону впадины, предпочтительно, пирамидальной формы.
Предпочтительно, что каркасное кольцо соединено с внешней защитной оболочкой посредством отдельных дискретных клеевых соединений.
Предпочтительно, что, по меньшей мере, одно каркасное кольцо расположено в приторцевой зоне теплоизоляционного изделия.
Предпочтительно, что, по меньшей мере, одно каркасное кольцо расположено около края внешней защитной оболочки, либо торец каркасного кольца размещен в уровень с краем внешней защитной оболочки.
По меньшей мере, одно каркасное кольцо может быть расположено в средней части составного тела.
Внешняя защитная оболочка может быть выполнена из композитного материала, включающего слои полимера и/или фольги, например, из ламинированной фольги.
Внешняя защитная оболочка может быть выполнена листа металла, либо толстой фольги и/или упругого пластика и представляет собой тонкостенную трубчатую незамкнутую осесимметричную оболочку, отношение толщины которой к внутреннему радиусу не превышает 1/20.
Предпочтительно, что длина каркасного кольца составляет от 1% до 25% от общей длины внешней защитной оболочки.
Предпочтительно, что каркасное кольцо выполнено из минеральной ваты плотностью свыше 50 кг/м3, либо из вспененного полимера плотностью свыше 30
кг/м3, либо из пеностекла, либо вспученного вермикулита или перлита плотностью свыше 80 кг/м3.
Предпочтительно, что оболочка в пределах размещения, по меньшей мере, одного каркасного кольца имеет замковые элементы для возможности сцепления с оболочкой другого теплоизоляционного изделия аналогичной конструкции.
Предпочтительно, что замковые элементы оболочки выполнены в виде кольцевых выпуклостей, выгнутых наружу внешней защитной оболочки.
На фиг. 1 изображено теплоизоляционное изделие (изометрический вид);
На фиг. 2 изображена часть изделия в полураскрытом состоянии (изометрический вид);
На фиг. 3 изображено изделие, смонтированное на теплоизолированной трубе (изометрический вид);
На фиг. 4 поперечный разрез А-А на фиг. 3;
На фиг. 5 продольный разрез Б-Б на фиг. 4;
На фиг. 6 изображен продольный разрез трубы со смонтированным на нем теплоизоляционным изделием, оснащенным одним каркасным кольцом, расположенным в приторцевой зоне оболочки изделия.
На фиг. 7 изображен продольный разрез трубы со смонтированными на нем двумя теплоизоляционными изделиями, каждое из которых оснащено одним каркасным кольцом, соединенными между собой.
На фиг. 8 узел В на фиг. 7
На фиг. 9-12 изображены возможные варианты выполнения каркасных колец (поперечные разрезы).
Теплоизоляционное изделие включает теплоизоляционный слой и внешнюю защитную оболочку 1. Теплоизоляционный слой выполнен в виде составного тела, большая часть 2 которого выполнена из основного теплоизоляционного материала.
Составное тело включает одно каркасное кольцо 3, выполненное из теплоизоляционного материала, жесткость которого превосходит жесткость основного теплоизоляционного материала (ФИГ. 6).
Составное тело, а также изделие в целом имеют цилиндрическую или близкую к цилиндрической форму, при этом составное тело 1 имеет внутренний цилиндрический сквозной канал 4 для размещения трубы 5.
Составное тело и оболочка имеют продольный разрез 6 или разрезы, выполненные с возможностью обеспечения раскрытия изделия при его монтаже на трубу 5.
Большая часть 2 составного тела выполнена из мягкого или полужесткого теплоизоляционного материла, а каркасное кольцо 3 выполнено из жесткого теплоизоляционного материала или из теплоизоляционного материала повышенной жесткости и снабжено, по меньшей мере, одним замковым элементом 7.
Каркасное кольцо 3 соединено с мягкой или полужесткой теплоизоляцией, предпочтительно, посредством клеевого соединения, а большая часть 2 составного тела, которая выполнена из основного теплоизоляционного материала, приклеена к внешней защитной оболочке. Таким образом, все элементы, из которых состоит изделие, соединены между собой и объединены в единую конструкцию.
Предпочтительно, что большая часть 2 составного тела выполнена из волокнистого теплоизоляционного материала, предпочтительно, из минеральной ваты, либо из пористого полимерного материала (вспененного полимера).
Каркасное кольцо 6 имеет цилиндрическую форму или близкую к цилиндрической форму и состоит из, по меньшей мере, двух элементов. Элементы, из которых состоит каркасное кольцо, выполнены в виде сегментов 8, каждый из которых оснащен замковым элементом 7. Замковые элементы 7 сегментов представляют собой выступы и впадины ответной формы. Каждый выступ выполнен сужающимся в сторону впадины, предпочтительно, пирамидальной формы.
Предпочтительно, что каркасное кольцо 3 соединено с внешней защитной оболочкой 1 посредством отдельных дискретных клеевых соединений 9 (ФИГ. 4).
Каркасное кольцо 3 расположено в приторцевой зоне 10 теплоизоляционного изделия (ФИО).
Предпочтительно, что каркасное кольцо 3 расположено около края 11 внешней защитной оболочки 1, либо торец 12 каркасного кольца 3 размещен в уровень с краем 11 внешней защитной оболочки (ФИГ. 6).
Внешняя защитная оболочка 1 может быть выполнена из композитного материала, включающего слои полимера и/или фольги, например, из ламинированной фольги.
Внешняя защитная оболочка 1 выполнена из листа металла, либо из толстой фольги и/или из упругого пластика и представляет собой тонкостенную трубчатую незамкнутую осесимметричную оболочку, отношение толщины t которой к внутреннему радиусу R не превышает 1/20 (t/R≤1/20), то есть материал из которого изготовлена оболочка обладает определенной жесткостью, возможностью самостоятельного сопротивления внешним воздействиям с сохранением своей геометрической формы (ФИГ. 4).
Длина (высота) l каркасного кольца составляет от 1% до 25% от общей длины L внешней защитной оболочки.
Каркасное кольцо 3 выполнено из минеральной ваты плотностью свыше 50 кг/м3, либо из вспененного полимера плотностью свыше 30 кг/м3, либо из пеностекла, либо вспученного вермикулита или перлита плотностью свыше 80 кг/м3.
Наиболее предпочтительным вариантом выполнения теплоизоляционного изделия является вариант, в котором устройство, включает теплоизоляционный слой и внешнюю защитную оболочку 1, причем теплоизоляционный слой выполнен в виде составного тела, большая часть 2 которого выполнена из мягкого или полужесткого основного теплоизоляционного материала. При этом составное тело включает каркасное кольцо 3, выполненное из полужесткого или жесткого теплоизоляционного материала, либо из теплоизоляционного материала с повышенной жесткостью, жесткость которого превосходит жесткость основного теплоизоляционного материала. Мягкий или полужесткий материал представляет собой минеральную вату, при этом теплоизоляционный материал из которого изготовлено каркасное кольцо 3 также представляет собой минеральную вату плотность, жесткость и прочность на сжатие больше чем у минеральной ваты, из которой изготовлена большая часть составного тела. Внешняя защитная оболочка 1 представляет собой тонкостенную цилиндрическую оболочку, которая за счет разреза 6 выполнена незамкнутой. Внешняя защитная оболочка выполнена из ламинированной фольги, обладающей достаточной жесткостью и упругостью для сохранения своей геометрической формы
при монтаже и эксплуатации. Каркасное кольцо размещено у края 11 внешней оболочки в уровень с ним, при этом составное тело не доходит до другого края 14 внешней защитной оболочки, образуя полость 15 (ФИГ. 6) для размещения части другого теплоизоляционного изделия, аналогичной конструкции, при этом указанная часть содержит каркасное кольцо 3 (ФИГ. 7, 8). Каркасное кольцо 3 выполнено цилиндрической формы из отдельных сегментов, состыкованных между собой посредством замковых элементов 7. Возможен вариант, когда каркасное кольцо 3 не состоит из сегментов 8, а его раскрытие при монтаже достигается посредством соответствующих разрезов 6 (ФИГ. 12). Внешняя защитная оболочка 1 с одной стороны в пределах размещения каркасного кольца имеет замковые элементы 13, а с другой стороны в пределах полости 15 имеет замковые элементы 16 для возможности сцепления с оболочками теплоизоляционного изделия аналогичной конструкции при монтаже теплоизоляционных изделий на трубу 5 (ФИГ. 7, 8). Таким образом, на трубе 5 из состыкованных между собой теплоизоляционных изделий образована единая связная конструкция (ФИГ. 7), в которой одно каркасное кольцо 3 каждого теплоизоляционного изделия обеспечивает как собственную жесткость, так и жесткость смежного теплоизоляционного изделия. Замковые элементы 13, 16 выполнены в виде кольцевых выпуклостей, выгнутых наружу внешней защитной оболочки, обеспечивают надежное сцепление смежных теплоизоляционных изделий друг с другом, а также создают дополнительную жесткость в местах стыковки смежных теплоизоляционных изделий (ФИГ. 8).
Теплоизоляционное изделие монтируется на трубу 5 следующим образом. Теплоизоляционное изделие раскрывают, разводя в стороны его продольные края 17 внешней защитной оболочки 1 вдоль разреза 6, при этом выступы замковых элементов выходят из впадин смежных сегментов 8. После чего раскрытым теплоизоляционным изделием охватывают трубу 5, отпускают края внешней защитной оболочки 1, под действием сил упругости продольные края 17 смыкаются, и труба размещается внутри канала 4. Далее теплоизоляционное изделие фиксируется на трубе 5 с помощью саморезов 18, вкручиваемых сквозь внешнюю защитную оболочку 1 в составное тело. Для возможности фиксации саморезами и обеспечения герметизации внешняя защитная оболочка 1 имеет напуск 19 выходящий за пределы грани 20 составного тела,
образованной разрезом 6. За счет напуска 19 продольные края оболочки смонтированного теплоизоляционного изделия располагаются внахлест. После монтажа первого теплоизоляционного изделия монтируется следующее, при этом внешняя защитная оболочка 1 следующего теплоизоляционного изделия охватывает часть внешней защитной оболочки 1 теплоизоляционного изделия таким образом, что концевая часть первого теплоизоляционного изделия размещается внутри полости 15 глубина которой Δl не превосходит длины l.
Использование описанного теплоизоляционного позволяет сократить время и трудоемкости монтажа, обеспечить соблюдение геометрических размеров конструкции, рационально использовать свойства материалов, избежать деформаций и потерь тепла в результате нагрузок, возникающих в процессе монтажа и эксплуатации теплоизоляционного изделия.