ТЕРМИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР Российский патент 2004 года по МПК F16L51/02 

Изобретение относится к термическим компенсаторам, применяемым на газоходах и воздуховодах теплоэнергетического оборудования для транспортировки горячих газов (воздуха).

Широко известны металлические компенсаторы (сильфоны). Однако их применение ограничено из-за низкой способности к радиальным перемещениям, вследствие которых происходит разрушение компенсаторов и нарушение герметичности подвижных соединений газоходов. Кроме того, высокая цена и невозможность изготовления металлических компенсаторов больших размеров также ограничивает их применение во многих случаях.

Указанных недостатков лишены термические компенсаторы с неметаллическими гибкими элементами. Они предназначены для компенсации продольных, поперечных, угловых перемещений, возникающих при термическом расширении газовоздушных трактов котлов-утилизаторов, котельных, газотурбинных и других теплоэнергетических установок при температуре рабочего газа в газоходе до 1000^oС и давлении (разрежении) до 1000 мм вод. ст. (10 кПа). Дополнительным эффектом использования неметаллических гибких элементов компенсаторов является "отсечка" передачи вибрационных и акустических колебаний от теплоэнергетического оборудования.

Известен компенсатор с неметаллическими гибкими элементами по пат. США 4140338, кл. F 16 L 12/00 от 26.05.77 г., используемый при температуре рабочего газа в газоходе 205-427^oС. Неметаллический гибкий элемент компенсатора представляет собой многослойное полотно, состоящее из теплоизоляционного и газоплотного слоев, где теплоизоляционный слой выполнен из асбестовой ткани и волокнистого материала (мата), изготовленного из термостойких неорганических волокон, а газоплотный слой - асбестовая ткань, обработанная фторкаучуком, и политетрафторэтиленовая пленка, расположенные с внешней стороны теплоизоляционного слоя. Гибкий неметаллический элемент компенсатора закреплен с помощью болтов между прижимными пластинами и выносными фланцами, расположенными на ребрах, прикрепленных к газоходу.

Данная конструкция не обеспечивает достаточно длительного срока эксплуатации изделия вследствие того, что теплоизоляционный слой выполнен из газопроницаемых материалов, в которых могут скапливаться твердые частицы (зола), часто присутствующие в газовых потоках, что приводит к истиранию теплоизоляционного и газоплотного слоев при перемещениях. Кроме того, наличие газопроницаемых материалов в местах крепления герметичного полотна (на фланцах) приводит к недопустимым протечкам наружу горячего рабочего газа, что ухудшает экологическую обстановку и снижает экономичность работы теплоагрегата.

Известен также термический компенсатор с неметаллическими гибкими элементами по пат. США 3460856, кл. F 16 L 59/16 от 02.09.66 г., включающий теплоизоляционный и газоплотный слои, где теплоизоляционный слой изготовлен из асбестовой ткани и волокнистых материалов на основе кварцевых волокон, помещенных в металлическую сетку и закрепленных на ребрах, прикрепленных к фланцам, а газоплотный слой - гибкое полотно на основе асбестовой ткани с полимерным покрытием, при этом газоплотный слой расположен с внешней стороны теплоизоляционного слоя и закреплен с помощью болтов между прижимными планками, асбестовыми прокладками и выносными фланцами, расположенными на ребрах, прикрепленных к газоходу.

К недостаткам данной конструкции можно отнести наличие на фланцах газопроницаемых прокладок, что не позволяет обеспечить герметичность конструкции. Кроме того, невысокая прочность газоплотного материала на основе асбеста и полимерного материала приводит к непродолжительному сроку службы изделий вследствие появления трещин на полотне при перемещениях, а следовательно, нарушению газоплотности слоя. Следует отметить также сложность конструкции, приводящую к повышению ее стоимости.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является термический компенсатор по пат. США 4063755, кл. F 16 L 11/12 от 02.09.75 г., включающий гибкую неметаллическую конструкцию, состоящую из газоплотного и теплоизоляционного элементов, где теплоизоляционный элемент выполнен из волокнистого материала на основе неорганических волокон, упакованных в сетку из нержавеющей стали, и помещен в пространство между ребрами газохода, а газоплотный элемент выполнен многослойным и состоит из теплоизоляционного (газопроницаемого) слоя, изготовленного из асбеста, и двух герметичных (газонепроницаемых) слоев, где первый герметичный слой - фторопластовая пленка, расположенная внутри теплоизоляционного слоя, а второй - алюминиевая фольга толщиной 0,02 мм, расположенная снизу теплоизоляционного слоя, при этом газоплотный элемент закреплен с помощью болтов между прижимными планками и выносными фланцами, расположенными на ребрах, прикрепленных к газоходу.

К недостаткам данной конструкции относятся непродолжительный срок службы вследствие появления трещин на алюминиевой пленке, возникающих при перемещениях, а также низкая теплоизоляционная способность конструкции из-за использования в наружном слое влагопроницаемой асбестовой ткани, являющейся, к тому же, экологически небезопасной.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции, обеспечивающей высокую работоспособность в условиях эксплуатации, невысокую стоимость изделия и экологическую безопасность.

Технический результат от использования изобретения состоит в создании конструкции, обеспечивающей одновременно высокую герметичность и теплоизоляцию, стойкость к радиальным, угловым и осевым перемещениям и экологическую безопасность.

Этот результат достигается тем, что в термическом компенсаторе, включающем гибкую неметаллическую конструкцию, состоящую из многослойного газоплотного и теплоизоляционного элементов, газоплотный элемент содержит слой теплоизоляционного (газопроницаемого) материала, заключенного между внешним и внутренним герметичными (газонепроницаемыми) слоями, изготовленными из гибкого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта или кремнийорганического каучука, с содержанием полимерной части в композиционном материале порядка 60-85 мас.%. При этом толщина внешнего газоплотного слоя в готовом изделии составляет 0,3-1,0 мм, а внутреннего - 0,15-0,60 мм.

Внутренний теплоизоляционный слой газоплотного элемента выполнен на основе волокнистого материала, например стекловолокна, и его толщина составляет 10-30 мм в зависимости от температуры рабочего газа.

На чертеже приведен общий вид термического компенсатора, ниже дается его описание.

Термический компенсатор содержит теплоизоляционный элемент 1, изготовленный из нескольких слоев теплозащитных волокнистых материалов, например стекломата, а также газоплотный элемент, который выполнен многослойным и содержит слой теплоизоляционного (газопроницаемого) материала 2, изготовленного из волокнистого материала, например стекломата, размещенного между внешним 3 и внутренним 4 герметичными (газонепроницаемыми) слоями, изготовленными из гибкого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта с содержанием полимерной части в композиционном материале порядка 70 мас.%. Толщина слоев составляет: внешнего - 0,5 мм и внутреннего - 0,2 мм и определяется параметрами условий эксплуатации.

Теплоизоляционный элемент 1 размещают в полости между ребрами 5 газохода 6, прикрепляя к ним с помощью металлических шайб и штырей 7. Многослойный газоплотный элемент, в свою очередь, закрепляют с помощью болтов между прижимными планками 8 и выносными фланцами 9, расположенными на ребрах 5, прикрепленных к газоходу 6.

При подаче в систему газохода горячего рабочего газа встречные концы газохода подвергаются термическим перемещениям - продольным, поперечным, угловым. При этом газоплотный неметаллический гибкий элемент за счет своей легкой деформируемости не препятствует перемещениям этих концов газохода, обеспечивая компенсацию термических перемещений и герметичность конструкции в целом.

Предлагаемая совокупность существенных признаков позволяет добиться хорошей герметичности и теплоизоляции конструкции, обеспечить экологическую безопасность и снизить стоимость компенсаторов.

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении трубопроводов теплоэнергетического оборудования. Компенсатор содержит гибкую неметаллическую конструкцию, состоящую из многослойного газоплотного и теплоизоляционного элементов. Газоплотный элемент содержит слой теплоизоляционного (газопроницаемого) материала, заключенного между внешним и внутренним герметичными (газонепроницаемыми) слоями, изготовленными из гибкого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта или кремнийорганического каучука, с содержанием полимерной части в композиционном материале порядка 60-85 мас.%, причем толщина внешнего газоплотного слоя составляет 0,3-1,0 мм, а внутреннего - 0,15-0,60 мм. Компенсатор, расположенный в системе газохода горячего рабочего газа, соединяет встречные концы газохода, которые подвержены термическим перемещениям: продольным, поперечным и угловым. Газоплотный неметаллический элемент компенсатора легко деформируется и не препятствует перемещениям концов газохода. Повышает надежность тепловых систем. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Термический компенсатор, включающий гибкую неметаллическую конструкцию, состоящую из многослойного газоплотного и теплоизоляционного элементов, отличающийся тем, что газоплотный элемент содержит слой теплоизоляционного (газопроницаемого) материала, заключенного между внешним и внутренним герметичными (газонепроницаемыми) слоями, изготовленными из гибкого композиционного материала, например стеклоткани, пропитанной термостойким полимером на основе фторопласта или кремний-органического каучука, с содержанием полимерной части в композиционном материале порядка 60-85 мас.%, причем толщина внешнего газоплотного слоя в готовом изделии составляет 0,3-1,0 мм, внутреннего 0,15-0,60 мм, а толщина внутреннего теплоизоляционного слоя газоплотного элемента составляет 10-30 мм в зависимости от температуры рабочего газа.2. Термический компенсатор по п.1, отличающийся тем, что внутренний теплоизоляционный слой газоплотного элемента выполнен на основе волокнистого материала, например стекловолокна.