УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПЕНОПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА ТРУБЫ

Полезная модель относится к установке для теплогидроизоляции металлических труб, например из вспененных полимерных материалов с минеральным наполнителем, которая позволяет решить вопросы теплогидроизоляции трубопроводов и защиты их от коррозии и воздействия окружающей среды.
Из уровня техники известны различные установки и способы для нанесения пенополимерной изоляции на металлические трубы.
Известна установка и способ нанесения изоляционной массы на трубы при использовании нескольких разъемных форм, жестко закрепленных по окружности вращающегося барабана. (Патент РФ на изобретение №1771525).
Однако, известное техническое решение не позволяет получить теплоизоляцию требуемого качества, так как не обеспечивает полного освобождения от газовоздушной смеси при вспенивании реакционной смеси, и кроме того не позволяет решить задачу комплексной изоляции трубопровода, то есть получения монолитной изоляции с наружным и внутренним слоями с плотными корками.
Известен способ и линия теплогидроизоляции труб на основе пенопластов (Патент РФ на изобретение №2140039), при котором устанавливают трубу в разъемную форму, установленную на барабане, производят заливку реакционной смеси, производят выпуск газовоздушной смеси через отверстия в форме в момент поворота барабана на 360 градусов.
При этом пенополимерная масса должна обеспечивать лучшее заполнение всего объема формы.
Однако, на практике вращение формы на 360 градусов приводит к закупориванию вентиляционных отверстий пенополимерной массой, в связи с чем при закрытом состоянии формы ухудшаются условия заполнения формы, возникает дополнительное противодавление образовавшихся газов, что является причиной дефектов поверхности изоляции- разрывов, газовых пузырей, неслитин в верхних точках.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемой полезной модели является «Установка для изготовления пенополимерной изоляции труб на основе высоконаполненной пенополиуретановой композиции (Патент РФ на полезную модель №91132).
Данная установка содержит форму для нанесения изоляции, представляющую собой цилиндр, разрезанный по горизонтальной оси на две равные части - верхнюю полуформу с отверстиями для выхода газо-воздушной смеси и нижнюю полуформу, систему хранения и подготовки компонентов с накопительной емкостью, дозаторы жидких химических компонентов, смеситель, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль формы, узел подачи сжатого воздуха и узел фильтрации, состоящий из бака с фильтровальными секциями.
Техническим результатом данной установки является ее универсальность, компактность и мобильность.
Однако, при работе установки имеется ряд недостатков. Применяемое объемное дозирование вязких компонентов в зависимости от температуры, приводит к ошибкам взвешивания компонентов до 10%.
Заливка полимерного состава в форму сопровождается потерями в виде брызг, переливов в разъем между полуформами - это приводит к неравномерному заполнению формы вспенивающим составом, неравномерности по плотности изоляции по всей длине трубы, при этом снижается общая плотность материала. Выбросы состава необходимо постоянно убирать с территории помещения, требуется дополнительная очистка формы в подвижных частях.
Кроме того, в известной установке для стабилизации температурного режима заливки, форму с изделиями в закрытом состоянии выдерживают 20-40 минут, в зависимости от поддерживаемой в помещении температуры, это увеличивает продолжительность технологического процесса. Такая выдержка не обеспечивает поддержания узкого интервала температур формы.
Отклонения температуры формы от установленной технологическим режимом приводит к нарушениям целостности изоляции в виде недоливов, неслитин, трещин и т.д.
Перечисленные недостатки не позволяют получить качественное покрытие труб из полимерной композиции с продолжительным сроком службы.
Задачей предлагаемой полезной модели является получение высококачественной монолитной изоляции труб.
Технический результат достигается тем, что в установке для нанесения пенополимерной изоляции на трубы, содержащей форму для нанесения изоляции, представляющую собой цилиндр, разрезанный по горизонтальной оси на две равные части - верхнюю полуформу с отверстиями для выхода газо-воздушной смеси и нижнюю полуформу, систему хранения и подготовки компонентов с емкостью для хранения компонентов, дозаторы жидких химических компонентов, смеситель, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль формы, узел подачи сжатого воздуха и узел фильтрации, состоящий из бака с фильтровальными секциями, согласно предлагаемой полезной модели, верхняя полуформа для загрузки труб выполнена разъемной по вертикали на две равные части с возможностью их поворота относительно друг друга посредством петель, соединяющих эти части, между упомянутыми частями установлена резиновая прокладка, емкость для хранения компонентов снабжена лопастной мешалкой и соединена с устройством термостабилизации жидких химических компонентов, в котором размещен трубчатый змеевик, устройство термостабилизации снабжено средством контроля температуры материала и теплоносителя и посредством системы трубопроводов соединено с перекачивающим устройством и накопительной емкостью, на выходе из которой установлена калиброванная диафрагма, расположенная перед дозирующей емкостью, под нижней полуформой, вдоль ее длины расположена герметичная полость, повторяющая поверхность нижней полуформы, в которую вставлена труба с теплоносителем, выходящая за пределы герметичной полости, с одного из торцов нижней полуформы установлен реечный механизм поворота формы на 45 градусов с приводным зубчатым сектором, боковые стенки секций фильтрующего устройства выполнены из перфорированного листа, а дно из цельного листа, высота стенок приемной секции превышает высоту стенок бака, высота стенок фильтровальной секции равна высоте стенок бака.
Общая схема компановки установки для нанесения пенополимерной изоляции композиции представлена на фиг.1.
Система хранения и подготовки компонентов с накопительной емкостью на фиг.2.
Конструкция верхней полуформы представлена на фиг.3.
Герметичная полость с теплоносителем представлена на фиг.4.
Реечное устройство поворота формы представлено на фиг.5
Фильтрующее устройство представлено на фиг.6
Предлагаемая установка содержит: форму 1 для загрузки труб, установленную на станине 2 с приводом поворота формы 3, смеситель 4 жидких химических компонентов 4, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль формы 1, оснащенный электроприводом, систему хранения и подготовки компонентов с емкостью для хранения компонентов 5, дозаторы компонентов 6, и узел фильтрации 7.
Система хранения и подготовки компонентов содержит емкость для хранения компонентов 5, в которой установлена лопастная мешалка 8, работающая посредством электропривода 9, установленного на станине 10. Емкость 5 соединена с устройством термостабилизации жидких компонентов 11, в котором размещен трубчатый змеевик 12.
Устройство термостабилизации снабжено средством для контроля температуры емкости и теплоносителя 13 и соединено с перекачивающим устройством 14 и накопительной емкостью 15 посредством системы трубопроводов 16.
На выходе накопительной емкости установлен расходный вентиль 17 с калиброванной диафрагмой 18, соединенной с дозирующей емкостью 19, имеющей запорный вентиль 20.
Форма 1 для нанесения пенополимерной изоляции на трубы представляет собой цилиндр соответствующего диаметра, разрезанный по горизонтальной оси на две равные части - верхнюю 21 и нижнюю 22.
Верхняя часть нрсдспжляет собой крышку 21 в закрытом положении (на чертеже не показано), а нижняя - основание 22. Крышка прикреплена к основанию на петлях, вокруг которых она поворачивается при открывании и закрывании формы. Для выпуска газов при заливке смеси в крышке имеются вентиляционные отверстия, расположенные вдоль ее длины по верхней образующей (на чертеже не показано).
Верхняя полуформа (крышка) 21 выполнена разъемной по вертикали и образует две равные части 23 и 24 с возможностью их поворота относительно друг друга, посредством петель 25, соединяющих эти части, между разъемными частями установлена герметизирующая резиновая прокладка 26.
Форма закрывается при помощи прижимных замков по всей длине соприкосновения основания и крышки.
С одной стороны форма имеет неподвижный фланец 27, скрепленный с валом редуктора 28 реечного поворотного механизма формы через зубчатое сцепление 29.
Реечный механизм поворота формы на 45 градусов состоит из силовой рейки 30, вала редуктора с приводной шестеренкой ограничителей хода 31.
Размер длины рейки на длину хода сектора рассчитывается исходя из длины сектора максимального размера применяемой формы. Скорость вращения сектора определяется передаточным числом редуктора, скоростью двигателя и модулем на рейке. Для всех размеров форм линейная скорость вращения для данного типа привода будет постоянная.
Форма закрывается при помощи прижимных замков по всей длине соприкосновения основания и крышки.
Основание формы имеет специальные кронштейны для фиксации всей формы на станине перед заливкой и в момент открывания формы.
Под нижней полуформой, вдоль ее длины расположена герметичная полость 32, повторяющая поверхность нижней полуформы 22, в которую вставлена труба 33 с теплоносителем, выходящая за пределы герметичной емкости.
Нижняя и боковые стенки емкости вместе с формой образуют герметичную ванну. Размер ванны по длине равен длине формы. По ширине 0,5-1,0 длины полуокружности нижней полуформы. Глубина ванны определяется по минимуму размером входящих в нее вводных патрубков теплоносителя и по максимуму не более размеров катков, на которых вращается форма.
Входные патрубки выполняются из металлических труб. Длина трубы в форме равна длине формы за минусом 40-60 мм. Это расстояние необходимо для протока охлаждающей среды.
Фильтрующее устройство 7 выполнено из двух секции-приемной 34 и фильтрационной 35, имеющих боковые стенки из перфорированного листа, а дно бака из цельного листа. Высота стенок 34 приемочной секции бака превышает высоту стенок бака на 40-60 мм, высота стенок фильтровальной секции 35 равна высоте стенок бака.
Установка работает следующим образом. Материал из емкости для хранения компонентов 5, перемешанный лопастной мешалкой 8, поступает в устройство термостабилизации 11, где происходит нагрев или охлаждение материала до требуемой по технологии температуры, которая поддерживается посредством трубчатого змеевика. Для обеспечения гарантированной стабилизации температуры материала смеси в начале устройства термостабилизации устанавливаются термопары (на чертеже не показано).
Термопары помещаются непосредственно в поток материала и образуют непрерывную цепочку, в которой показания предыдущей термопары являются исходными данными для регулирования следующей термопарой.
Далее термостабилизированная смесь посредством перекачивающего устройства 14 подается по трубопроводу 16 в накопительную емкость 15, обеспечивающую необходимый запас смеси для заполнения одной порции дозирования на технологический замес. Дозирование производится через калиброванную диафрагму (отверстие) 18 при постоянной температуре и давлении по времени истечения, затем смесь поступает в дозирующую емкость 19, снабженную запорным вентилем 20.
После смешения компонентов смеситель, установленный на тележке, при помощи электродвигателей перемещается вдоль формы 1 с равномерной скоростью и разливает смесь компонентов в форму.
Перед заливкой, за монтажный крюк производится подъем до упора разрезанной части 24 верхней полуформы 21 и смесь заливается в открытый сектор, образованный поднятой частью 24. После заливки верхняя полуформа 21 закрывается и запирается стягивающими замками. Плотное примыкание двух частей верхней полуформы обеспечивается резиновой прокладкой 26. После заливки формы производится ее скрепление замками с нижней частью формы.
После закрывания форму медленно качательным движением поворачивают на угол 45 градусов (2-3 поворота по вертикальной оси) поворачивают посредством реечного механизма 28, установленного с одного из торцов нижней полуформы и осуществляют полный выпуск газовоздушной смеси из вентиляционных отверстий. В форме происходит реакция вспенивания и последующая полимеризация смеси и образование плотного изоляционного слоя на поверхности трубы.
Регулирование температурного режима формы 1 обеспечивается постоянным подогревом формы посредством герметичной полости с теплоносителем 32, повторяющей поверхность нижней полуформы 22.
После заполнения формы смесью в смеситель 4 подают воду и смывают остатки вспенившейся смеси, которые поступают в фильтрующее устройство 7.
Вода с отходами поступает в приемную секцию 34, которая по высоте превышает высоту стенок бака, в связи с этим, крупные куски пенополимеров остаются внутри этой секции, а мелкие отходы осаждаются на дно и частично выносятся потоком воды в следующую секцию 35.
Во второй фильтрационной секции 35 осаждаются мелкие твердые отходы песка и пенополимерной смеси. В дальнейшем секции с отходами передаются к местам складирования и переработки отходов, где и очищаются для дальнейшего использования.
Твердые отходы фильтрации промывочной воды смесителя, а также затвердевшие частицы полимерной смеси, образующейся при чистке форм отделяют и направляются на участок подготовки новой полимерной смеси, где дробятся и используются в качестве добавки к наполнителю.
В производственных условиях были проведены испытания предлагаемого технического решения.
Производственные условия показали.
Выполнение верхней полуформы разъемной по вертикали на две равные части позволяет произвести заливку полимеризационной смеси через сектор верхней полуформы, что позволяет исключить выплескивание и перелив полимеризационной смеси, потерю состава через горизонтальный разъем между нижней и верхней полуформой. Это обеспечивает равномерную плотность изоляционного покрытия по длине трубы. Кроме того, не требуется очистка формы от смеси в подвижных частях и постоянная уборка территории.
Использование устройства термостабилизации, выполненного в виде трубчатого змеевика, установленного в накопительной емкости позволяет осуществить нагрев или охлаждение смеси до требуемой по технологии температуры то есть получить термостабилизированную смесь. Термопары помещаются непосредственно в поток смеси и образуют непрерывную цепочку показаний.
Для стабилизации температурного режима заливки необходимо производить принудительное регулирование температуры формы. В предлагаемом техническом решении принудительное регулирование температуры по всей длине формы осуществляется посредством герметичной емкости с теплоносителем установленной под нижней полуформой, что позволяет получить целостный плотный слой изоляции, исключив недоливы, неслитины, неровности и т.д.
Усовершенствование системы хранения и подготовки полимеризационной смеси путем снабжения емкости для хранения материалов перемешивающим и термостабилизирующим устройством позволяет избежать расслоения материала и получить выравнивание химического состава поступающего материала в объеме суточной дозы и устранить ряд дефектов неравномерного смешивания.
Применение поворотного реечного механизма формы под углом 45 от вертикали обеспечивает плавное качание формы, что не позволяет перекрыть отверстия вентиляции в форме пенополимерной массой, в связи с чем улучшаются условия заполнения формы, не возникает противодавление образовавшихся газов в замкнутой полости формы, поэтому предотвращаются дефекты поверхности изоляции - разрывы, газовые пузыри, неслитины в верхней части.
Оптимальный поворот формы на угол 45 градусов выбран при технических испытаниях, которые дали следующий результат: при превышении поворота на угол 45 градусов происходит перекрытие вентиляционных отверстий, а при уменьшении угла 45 градусов труба полностью не охватывается заливаемой смесью.
Выполнение фильтрующего устройства из перфорированного листа и стенок приемной секции выше стенок бака позволяет на первом этапе очистки отделить крупные куски затвердевшей полимерной смеси, а на втором этапе удалить мелкую фракцию отходов.
Все вышеперечисленные усовершенствования позволяют повысить качество получаемого покрытия на металлических трубах.