СБОРНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОНСТРУКЦИЯ
FABRICATED HEAT-INSULATION STRUCTURE

Изобретение относится к теплоизоляционной технике, а более конкретно к конструкциям теплоизоляции трубопроводов и цилиндрических сосудов.
Из достигнутого уровня техники известна сборная теплоизоляционная конструкция, содержащая плотно охватывающую трубопровод цилиндрическую оболочку из расположенных последовательно по его длине и соединенных между собой секций, каждая из которых выполнена из состыкованных и соединенных между собой N-теплоизолирующих элементов с поперечным сечением в форме кольцевого сектора (см. патент RU - U1 - № 40433, 2004).
Недостаток описанной выше сборной теплоизоляционной конструкции заключается в том, что выполнение теплоизолирующих элементов с поперечным сечением в форме кольцевого сектора не обеспечивает ее унификации, поскольку для каждого типоразмера трубопровода необходимо изготавливать теплоизолирующие элементы с размерами, соответствующими его внешнему диаметру, вследствие необходимости обеспечения плотного прилегания упомянутых выше теплоизолирующих элементов к внешней поверхности трубопровода.
-1
Известна также сборная теплоизоляционная конструкция, взятая в качестве прототипа и содержащая охватывающую трубопровод цилиндрическую оболочку из расположенных последовательно по его длине и соединенных между собой секций, каждая из которых выполнена из состыкованных и соединенных между собой N одинаковых теплоизолирующих элементов, имеющих форму прямой призмы с сопрягаемыми при состыковке теплоизолирующих элементов между собой гранями, которые расположены под углом 180° (0,5-N) к поверхности внешней грани упомянутой выше призмы и соответствуют боковым сторонам ее трапецеидального основания (см. авторское свидетельство SU - A - № 731168, 1978).
Благодаря выполнению каждой секции (оболочки сборной теплоизоляционной конструкции) в виде полого цилиндра с направляющими его внешней и внутренней поверхностей в виде соосно расположенных N-угольников позволяет использовать одни и те же теплоизолирующие элементы для теплоизоляции трубопроводов, внешний диаметр которых находится в диапазоне от 0,95 до 1,0 диаметра окружности, вписанной в N-угольник, являющийся направляющей внутренней цилиндрической поверхности каждой секции.
Недостаток прототипа заключается в том, что он не обеспечивает возможности использования одних и тех же теплоизолирующих элементов для трубопроводов с существенно различающимися внешними диаметрами.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению унификации сборной теплоизоляционной конструкции. Достигаемый при этом технический результат заключается в возможности изготовления сборной теплоизоляционной конструкции для трубопроводов различного диаметра с помощью только двух комплектов теплоизолирующих элементов.
-1
Поставленная задача решена тем, что в сборной теплоизоляционной конструкции, содержащей охватывающую трубопровод цилиндрическую оболочку из расположенных последовательно по его длине и соединенных между собой по соответствующим сопрягаемым граням теплоизолирующих элементов, образующих полый цилиндр с направляющими его внешней и внутренней поверхностями в виде соосно расположенных трубопроводу N-угольников, согласно изобретению каждая секция выполнена из двух комплектов теплоизолирующих элементов, при этом первый комплект включает N уголковых теплоизолирующих элементов, которые выполнены с двумя сопрягаемыми гранями, расположенными друг относительно друга под углом 360°/N, с обращенной к оси трубопровода его вершиной, второй комплект включает К=m·N элементов, где m=1, 2, 3…М, теплоизолирующих элементов, имеющих форму прямой призмы с прямоугольным основанием и расстоянием L между сопрягаемыми гранями, равным L=ΔD·tg(180°/N), где ΔD - шаг изменения диаметра окружности, вписанной во внутренней N-угольник поперечного сечения упомянутых выше секций, уголковые теплоизолирующие элементы расположены под углом 360°/N друг относительно друга и на одинаковом расстоянии от оси трубопровода, которое в (1,0-1,15)·[2cos(180°/N)] раз больше внешнего диаметра трубопровода, при этом сопрягаемые грани каждого уголкового теплоизолирующего элемента расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось трубопровода и вершину угла между сопрягаемыми гранями соответствующего уголкового теплоизолирующего элемента, а между расположенными напротив друг друга сопрягаемыми гранями каждой пары расположенных рядом уголковых теплоизолирующих элементов размещено с обеспечением фиксации друг относительно друга одинаковое количество m относящихся ко второму комплекту теплоизолирующих элементов, состыкованных между собой и с соответствующей им парой уголковых теплоизолирующих элементов по сопрягаемым граням.
Преимущество предложенной сборной теплоизоляционной конструкции перед прототипом заключается в том, что каждая ее секция (вне зависимости от диаметра трубопровода) может быть сформирована с помощью одного и того же типоразмера уголковых теплоизолирующих элементов (первого комплекта из N теплоизолирующих элементов) и зависящего от внешнего диаметра трубопровода количества К=m·N теплоизолирующих элементов второго комплекта. Это обеспечивает высокую унификацию сборной теплоизоляционной конструкции.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения ожидаемого технического результата указанной выше совокупностью существенных признаков.
1
2
3
На фиг.1 изображена сборная теплоизоляционная конструкция, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.2, 3, 4 и 5 - поперечное сечение уголковых теплоизолирующих элементов (первого комплекта); на фиг.6 - поперечное сечение теплоизолирующих элементов второго комплекта; на фиг.7 - поперечные сечения секций с N=6 для различных диаметров (D, D и D) трубопровода.
Сборная теплоизоляционная конструкция содержит охватывающую трубопровод 1 цилиндрическую оболочку 2, выполненную из расположенных последовательно по длине трубопровода 1 секций 3, которые соединены между собой с помощью замковых приспособлений, обычно используемых в данной области техники (фиг.1). Каждая секция 3 выполнена из состыкованных между собой по соответствующим сопрягаемым граням двух комплектов теплоизолирующих элементов, образующих полый цилиндр с направляющими его внешней и внутренней поверхностей в виде соосно расположенных трубопроводу 1 многоугольников с одинаковым числом углов - N=3, 4, 5, 6, ….
Первый комплект включает N одинаковых уголковых теплоизолирующих элементов 4 (фиг.2), которые выполнены с двумя сопрягаемыми гранями 5 и 6, расположенными под углом φ друг относительно друга. Уголковые теплоизолирующие элементы 4 могут иметь призматическую (прямую) форму (фиг.2 и 3) с многоугольной, предпочтительно треугольной формой основания, или с, по крайней мере, одной гранью в виде криволинейной цилиндрической поверхности (фиг.4 и 5).
Второй комплект включает К=m·N, где m=1, 2, 3, …, М (иными словами, целые положительные числа) одинаковых теплоизолирующих элементов 7 (фиг.6), которые имеют форму прямой призмы с прямоугольным основанием и с расположенными напротив друг друга и параллельными между собой сопрягаемыми гранями 8 и 9.
Таким образом, общее число теплоизолирующих элементов 4 и 7 в каждой секции 3 зависит от числа N углов у соосно трубопроводу 1 расположенных многоугольных направляющих внешней и внутренней поверхностей каждой секции 3, имеющих форму полого цилиндра, и равно (m+1)·N, где m=1, 2, 3, …, М. Упомянутый выше угол φ между сопрягаемыми гранями 5 и 6 теплоизолирующих элементов 4 равен φ=360°/N, и расстояние L между сопрягаемыми гранями 8 и 9 теплоизолирующих элементов 7 определяется из соотношения L=ΔD·tg(180°/N), где ΔD - шаг изменения диаметра окружности, вписанной во внутренний N-угольник поперечного сечения секций 3, который выбирается, исходя из равномерного ряда внешних диаметров соответствующих трубопроводов.
-1
-1
1
2
3
Уголковые теплоизолирующие элементы 4 расположены под углом φ=360°/N друг относительно друга (на фиг.7, N=6 и, следовательно, φ=60°) и на одинаковом расстоянии R от оси 10 трубопровода 1, которое в (1,0-1,15)·[2cos(180°/N)] раз больше внешнего диаметра D трубопровода 1 (на фиг.7 D=D или D=D, или D=D), при этом вершина угла φ (угла между сопрягаемыми гранями 5 и 6 уголковых теплоизолирующих элементов 4) обращена к оси 10. Здесь необходимо отметить, что верхняя граница диапазона изменения R выбрана исходя из тех соображений, что при R>1,15·[2cos(180°/N)] неоправданно увеличиваются размеры теплоизоляционной конструкции, а следовательно, и ее стоимость. Кроме того, сопрягаемые грани 5 и 6 каждого уголкового теплоизолирующего элемента 4 расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось 10 трубопровода 1 и вершину угла φ между сопрягаемыми гранями 5 и 6 соответствующего уголкового теплоизолирующего элемента 4. Между расположенными напротив друг друга сопрягаемыми гранями 5 и 6 каждой пары расположенных рядом уголковых теплоизолирующих элементов 4 размещено (с обеспечением фиксации друг относительно друга) одинаковое количество m теплоизолирующих элементов 7, относящихся ко второму комплекту теплоизолирующих элементов, состыкованных между собой и с соответствующей парой уголковых теплоизолирующих элементов по сопрягаемым граням 6, 8 или 5, 9, например, с помощью известных замковых соединений.
1
2
3
На представленном чертеже (фиг.7) для трубопровода диаметром D число теплоизолирующих элементов равно К=m·N=2·6=12; для трубопровода с диаметром D-K=m·N=4·6=24, а для трубопровода с диаметром D-K=m·N=7·6=42.
В большинстве практически важных случаях N=4, 6, 8 или 12, то есть угол φ соответственно равен 90°, 60°, 45° и 30°. Иными словами, 3-4 вида теплоизолирующих элементов 4 позволят полностью унифицировать сборные теплоизоляционные конструкции для трубопроводов любых диаметров.
Сборка теплоизоляционной конструкции может осуществляться различным образом в зависимости от используемых элементов для фиксации теплоизолирующих элементов 4 и 7 друг относительно друга. Для этого могут быть использованы известные в данной области техники соединительные стержни, бандажи, замки, а также натяжные и другие соединительные элементы.
Теплоизолирующие элементы 4 и 7 могут быть изготовлены из нержавеющего тонколистового материала, в полостях которых размещен объемный теплоизолирующий слой, например, на основе минеральных волокон.
Промышленная применимость изобретения подтверждается возможностью реализации его с использованием известных материалов и технологического оборудования.