ТРУБА С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ

ТРУБА С ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВОМ.
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, а именно, к трубопроводам, состоящим (состыкованным) из секций труб с электроподогревом предназначенных для транспортирования вязких, легкозастываюицих продуктов, например, нефтепродуктов, синтетических смол и т.п.
Известно устройство теплозащиты, содержащее основной и дополнительный гибкие электронагреватели, а также основной и дополнительный слои теплоизолирующего материала. Основной гибкий нагреватель располагают на трубе и отделяют от дополнительного гибкого нагревателя слоем теплоизолирующего материала, а дополнительный гибкий нагреватель снаружи покрывают дополнительным слоем теплоизолирующего материала. Дополнительный слой теплоизолирующего материала снаружи также закрывают кольцами и металлическим кожухом (См. патент РФ № 1725002, кл. F16L53/00, 1992 г. наиболее близкий аналог).
В процессе работы устройства, после предварительного подогрева трубопровода (а, следовательно, и продукта в нём) основным нагревателем, включают дополнительный нагревательный элемент, а основной - отключают. За счёт наличия дополнительного слоя теплоизолирующего материала обеспечивается теплозащита трубопровода с минимальными затратами электроэнергии.
В результате анализа конструкции устройства теплозащиты установлено.что она весьма сложна. Это обусловлено наличием двух гибких электронагревателей, двух слоев теплоизолирующего материала, колец и кожуха. Известное устройство, , характеризуется также повыщенным расходом электроэнергии на нагрев трубопровода и транспортируемого по нему продукта, поскольку не позволяет обеспечить полный контакт основного нагревательного элемента с нагреваемой поверхностью трубы. Между наружной (нагреваемой) поверхностью трубы и материалом гибкой нагревательной ленты могут возниМПК6Р16Ь53/00
кать полости, обусловленные погрешностями технологии намотки и существенно снижающие эффективность нагрева трубопровода. Нагрев дополнительного гибкого нагревателя не позволяет регулировать температуру транспортируемого по трубопроводу продукта и просто поддерживать её на заданном уровне, так как источник тепла конструктивно расположен между двумя слоями теплоизолирующего материала. Конструкция известного устройства требует полной разборки и демонтажа гибких нагревательных лент и слоев теплоизоляции в случае перегорания нихромовой нити, поскольку невозможно точно определить место повреждения и устранить разрыв электрической цепи. Прямой контакт электронагревателя с трубой в аварийной ситуации может привести к электрическому пробою на корпус трубы, транспортируемый продукт и к возгоранию последнего.
Задачей, которая решается настоящей полезной моделью, является разработка электронагреваемой трубы, простой конструктивно, потребляющей небольшое количество энергии, обеспечивающей высокую эффективность нагрева и безопасной в эксплуатации.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в трубе с подогревом, содержащей собственно трубу с нагревательным элементом, соединённым с источником питания и теплоизолирующий слой, новым является то, что между поверхностью трубы и нагревательным элементом размещён электроизолирующий слой, а с другой стороны (относительно нагревательного элемента) расположен теплоизолирующий слой, причём электроизолирующий слой, нагревательный элемент и теплоизолирующий слой выполнены в виде слоев последовательно нанесённых друг на друга покрытий.
Электроизолирующий слой покрытия может быть выполнен из оксидов металлов (окиси алюминия, двуокиси циркония и др.). Состав покрытия и толщину наносимого слоя выбирают с учётом электрического напряжения, подаваемого на электронагревающий слой и электроизоляционных свойств оксидов.
Электронагревающий (тепловыделяющий) слой покрытия (нагревательный элемент) может быть выполнен из порошковых композиций: алюминий оксид алюминия; алюминий - никель и других жаростойких , тугоплавких алюминидов металлов. Теплоизолирующий слой может быть выполнен из двуокиси циркония.
При проведении патентных исследований нами не обнаружены технические решения идентичные заявленному. Это позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию «новизна. Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется схемой, на которой представлена труба с электроподогревом - осевой разрез.
Труба обозначена поз.1 и может иметь фланцы 2 с отверстиями 3 для сборки (стыковки) секций трубопровода при монтаже. На наружную поверхность трубы 1 наносят электроизолирующий слой (покрытие) 4, материалом которого могут служить оксиды металлов (например, окисид алюминия). Нанесение электроизолирующего покрытия может быть осуществлено плазменным напылением известными методами. Толщина слоя покрытия выбирается в зависимости от электроизоляционных свойств применяемых оксидов и электрического напряжения, подаваемого на нагревательный элемент 5, выполненный в виде электронагревающего покрытия, нанесённого на электроизолирующий слой 4. В качестве материала электронагревающего слоя 5 могут быть использованы порошковые композиционные материалы : алюминий - оксид алюминия; алюминий - никель, а также иные тугоплавкие и жаростойкие алюминиды металлов и их композиции с оксидами.
Слой электронагревающего покрытия может быть нанесён на электроизолирующее покрытие, например, микродуговой обработкой. На слой электронагревающего покрытия 5 нанесён наружный теплоизолирующий слой 6 или несколько слоев, предназначенных для уменьшения теплопотерь в атмосферу. В качестве материала теплоизолирующего слоя 6 может использована двуокись циркония и другие известные теплоизолирующие материалы. Теплоизолирующий слой 6 можно заменить тепловым экраном (кожухом), который будет защищать нанесённые на трубу покрытия от механических повреждений. Тепловыделяющий (электронагревающий) слой 5 соединён с источником
питания 7. Покрытия в описанной выше последовательности могут быть нанесены как на наружную, так и на внутреннюю поверхности трубы.
Труба с электроподогревом работает следующим образом.
Секции труб 1 монтируют в заданной последовательности в трубопроводе и подают транспортируемый продукт. Для нагрева продукта включают источник питания 7, который нагревает тепловыделяющий слой 5. Тепло от покрытия 5 через слой электроизолирующего покрытия передаётся на трубу 1 и нагревает продукт, движущийся по трубопроводу. Регулируя напряжение источника питания 7 (либо изменяя иные управляющие факторы процесса нагрева) можно обеспечить нагрев продукта до заданной температуры и поддерживать её на требуемом уровне.
Благодаря наличию слоя теплоизолирующего покрытия резко уменьшается теплоотвод от покрытия 5 в атмосферу.
Так как покрытия нанесены друг на друга последовательно - слоями, то между ними не возникает воздушных полостей и пустот, что существенно повышает эффективность нагрева, а наличие между наружной (нагреваемой) поверхностью трубы и нагревательным элементом электроизолирующего слоя позволяет исключить электрический пробой на корпус трубы и находящийся в ней продукт, повышая надёжность и безопасность работы трубопровода.