БЫСТРОСЪЕМНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ Российский патент 2005 года по МПК F16L59/10 

Изобретение относится к области теплоизоляции трубопроводов и оборудования и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтехимии, машиностроении и других отраслях промышленности и строительного комплекса.

Известна быстросъемная тепловая изоляция, содержащая теплоизоляционные скорлупы с закладными крепежными деталями в виде стержней и трубок (А.с. №1133949, F 16 L 59/12, 1993 г.).

Данная тепловая изоляция имеет низкую надежность из-за отсутствия защитной оболочки вообще и возможности отслоения закладных крепежных деталей от монолитного теплоизоляционного материала в процессе ее сборки разборки.

Широко известна тепловая быстросъемная изоляция, содержащая теплоизоляционный вкладыш с защитной оболочкой, снабженной элементами крепления в виде защелок паз-лепесток (А.с. №1149099, F 16 L 59/12, 1985 г.).

Указанная конструкция ненадежна при эксплуатации, а элементы крепления в виде паз-лепесток недолговечны при отгибании и загибании лепестков.

Известна также тепловая изоляция, представляющая собой комплект установленных на стяжных бандажах каркаса вдоль изолирующей поверхности и повторяющих ее профиль блочных элементов, каждый из которых содержит защитную металлическую оболочку, теплоизоляционных слой и средства своего закрепления (А.Н.Матюхин и др. «Теплоизоляционные и гидроизоляционные работы» 2-е издание, переработанное и дополненное, М., «Высшая школа», 1991 г., с.18-24, рис.7-17).

Описанная выше тепловая изоляция также имеет невысокую надежность и стойкость при вибрации, циклических и знакопеременных нагрузках, т.к. конструкция содержит отдельные элементы полносборной изоляции и изоляции прошивными матами, что снижает ее механическую прочность. Отсутствие полносборной защитной металлической оболочки снижает ее надежность, а средства закрепления в виде бандажей со штырями для накалывания матов не обеспечивают монолитность и целостность конструкции, кроме того требуется много времени для монтажа и демонтажа изоляции.

Таким образом, тепловая изоляция, описанная в книге А.Н.Матюхин и др. «Теплоизоляционные и гидроизоляционные работы», принятая за прототип, обладает следующими недостатками - недостаточной надежностью и стойкостью к вибродинамическим воздействиям, а также необходимо достаточно много времени на осуществление ее монтажа и демонтажа.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности, обеспечение стойкости к вибродинамическим воздействиям и сокращение времени монтажа и демонтажа изоляции.

Указанная цель достигается тем, что у быстросъемной тепловой изоляции, представляющей собой комплект установленных на стяжных бандажах каркаса вдоль изолирующей поверхности и повторяющих ее профиль блочных элементов, каждый из которых содержит защитную металлическую оболочку, теплоизоляционный слой и средства своего закрепления, согласно изобретению защитная металлическая оболочка изготовлена в виде короба с крышкой, причем ребра короба выполнены со скосом по своему периметру и снабжены фигурными скобами с удлиненными опорными полками, при помощи которых скобы устанавливаются на скос ребер и закрепляются вдоль скоса с заданным шагом и вылетом полок, на днище корпуса установлены с необходимой частотой отбортованные по внутреннему диаметру шайбы, на которых закреплены опорные штыри, против которых на крышке выполнены отбортованные отверстия, на стяжных бандажах каркаса расположены резьбовые гнезда, взаимодействующие при сборке изоляции со средствами закрепления блочных элементов, а в стыки, образованные скосами ребер защитных оболочек каждой пары соседних блочных элементов, укладывается теплоизоляционный шнур, удерживаемый в поджатом состоянии в стыке за счет сил упругости полок фигурных скоб, после чего по шнуру под фигурные скобы устанавливаются декоративные зигованные вдоль своей оси пластины. Фигурные скобы с удлиненными опорными полками могут быть выполнены с отогнутой верхней полкой, загиб которой производится после монтажа блочных элементов, укладки в стыки теплоизоляционного шнура и установки декоративных пластин. Расстояние от крайних фигурных скоб до углов коробок на вертикальных и горизонтальных скосах его ребер выбраны из соотношения

L=1,4÷1,6L₁,

где L - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на вертикальном скосе его ребра;

L₁ - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на горизонтальном скосе его ребра.

Поставленная цель достигается и тем, что короб защитной металлической оболочки выполнен сборным, состоящим из торцевых стенок со скосами и днища, отбортованных по краям и соединенных между собой сваркой по ребрам отбортовки, причем в зазор между отбортовками боковых стенок и днища предварительно установлены одной из своих полок по всему периметру днища швеллерообразные элементы с заданным вылетом другой полки в сторону скоса с образованием вдоль скоса по всей его длине клинового зазора, образующего с клиновым зазором соседнего короба замок постоянного поперечного сечения для укладки теплоизоляционного шнура.

Поставленная цель достигается также тем, что при изоляции поверхностей большого радиуса кривизны блочные элементы в поперечном сечении имеют форму трапеции, а средства их закрепления выполнены в виде пары полых бобышек, смонтированных соосно в отбортованных отверстиях днища короба и крышки и соединенных между собой трубчатой связкой, через которые проходит винтовой прижим при монтаже, обеспечивая крепление блочных элементов на опорных бандажах каркаса, образуя при этом из них поверхность правильного многоугольника с образованием своими сторонами замкнутой ломаной линии, прямые участки которой расположены к радиусной изолирующей поверхности по касательной. При изоляции поверхностей среднего радиуса кривизны блочные элементы в поперечном сечении имеют форму трапеции с симметрично расположенными боковыми крыльями, образующими при монтаже поверхность правильного многоугольника, причем при условной разбивке диаметра изолируемого аппарата на секторы биссектриса любого принятого за начальный сектора проходит через центр трапеции, стороны которой образуют касательную к дуге сектора, а касательные соседних с начальным секторов образованы сторонами пары боковых крыльев соседних блочных элементов. Опорные бандажи каркаса в месте соединения соседних блочных элементов вдоль образующей криволинейной поверхности содержат дополнительные монтажные планки с резьбовыми гнездами, а на бобышках, смонтированных в отбортованных отверстиях днища, имеются резьбовые отверстия под съемные ручки.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что резьбовые гнезда на каркасе выполнены плавающими, а изоляция снабжена замыкающим компенсационным блочным элементом. Резьбовые гнезда могут собираться первоначально с винтовыми прижимами блочных элементов, а после расположения последних на каркасе через размерную вставку между собой осуществляется прихватка резьбовых гнезд сваркой через монтажные отверстия в каркасе, выполненные по предварительной разметке с полной приваркой их после снятия блочных элементов.

Наконец, поставленная цель достигается тем, что при изоляции трубопроводов блочные элементы в сечении имеют форму кольцевого сектора, а средства закрепления выполнены в виде сделанных по краям секторов V-образных с парой перемычек между его стенками, соединенных между собой распорной втулкой, через которую проходит винтовой прижим при монтаже, при этом V-образные вырезы оболочек двух соседних блочных элементов по длине трубопровода расположены на одной оси и образуют ромбовидные впадины, дополняемые теплоизоляционным материалом после монтажа блочных элементов.

Изготовление защитной оболочки блочных элементов в виде цельнометаллического короба с крышкой и скосами вдоль ребер, наличие штырей, установленных в отбортованных шайбах и отверстиях крышки, позволяет получить полносборную жесткую конструкцию тепловой изоляции с необходимой прочностью, обеспечивающую надежность в процессе эксплуатации и быстрый монтаж и демонтаж.

Установка фигурных скоб с удлиненными опорными полками вдоль скоса ребер по всему периметру позволяет получить надежные элементы для укладки теплоизоляционного шнура вдоль стыков, а в совокупности с декоративными зигованными вдоль своей оси планками повышается и надежность закрепления шнура и улучшается внешний вид. Фигурные скобы устанавливаются на скос удлиненными полками и поэтому сварка спрятана на скосах, что также улучшает внешний вид. Выполнение скоб с отогнутой верхней полкой позволяет не заводить декоративную пластину под скобу, а уложив ее на шнур, произвести загиб полки. Это удобно при сборке, т.к. в случаях ограниченной доступности к области стыка можно оформить его любым из описанных способов.

Располагая крайние от углов короба скобы в заявляемом соотношении, мы имеем возможность более качественно и красиво установить декоративные пластины в точке пересечения вертикальных и горизонтальных стыков. При большем соотношении пластины провисают, при меньшем появляется резкая выпуклость в точке пересечения, что ухудшает внешний вид. Это позволяет также отказаться от точной мерной нарезки пластин по длине и спрятать горизонтальные стыки пластин в точке пересечения.

Выполнение короба защитной оболочки сборным со вставленным по периметру в зазор между днищами и торцевыми стенками швеллерообразных элементов позволяет получить клиновой зазор по всей длине скоса, а при укладке соседнего блочного элемента образовать замок постоянного поперечного сечения для укладки шнура. Благодаря этому появляется возможность обойтись без декоративных планок, конструкция определяется исходными требованиями и желанием заказчика.

Изготовляя при изоляции поверхностей с большим радиусом кривизны блочные элементы с поперечным сечением в форме трапеции и располагая их по касательным в виде правильного многоугольника, мы получаем оптимальную конструкцию теплоизоляции таких плоскостей. Упрощается также технологическая оснастка при изготовлении, что значительно удешевляет конструкцию.

Выполнение формы блочных элементов в поперечном сечении в виде трапеции с симметричными боковыми крыльями позволяет произвести качественную изоляцию при уменьшении радиуса кривизны изолирующей поверхности, не изменяя толщину самих блоков, т.е. не изменяя тепловые характеристики изоляции, что невозможно при сечениях трапеции без боковых крыльев и средних радиусах кривизны аппаратов.

Наличие дополнительных монтажных планок с резьбовыми гнездами на опорных бандажах позволяет в необходимых случаях обойтись без связей между бандажами или дополнительного бандажа, а крепить блочные элементы один на бандаже, а соседний на монтажной пластине, что также удешевляет конструкцию при сохранении прочности и монолитности изоляции.

Выполнение резьбовых гнезд на каркасе плавающими и наличие среди блочных элементов каркаса одного замыкающего позволяет упростить сборку, отказаться от жестких допусков размера между точками закрепления блоков. Если же резьбовые гнезда первоначально собираются вместе с блоками и винтовыми прижимами, укладываются на каркасе, на котором сделаны монтажные отверстия по предварительной разметке, затем осуществляется прихватка гнезд через отверстия, а после технологической сборки полная их приварка, то это позволяет повысить точность сборки, что очень актуально при сварных конструкциях, к тому же из тонкого листового материала.

Выполнение блочных элементов при изоляции трубопроводов в поперечном сечении в форме кольцевого сектора и средств крепления в виде V-образных вырезов с перемычками и заключенной между ними втулкой позволяет получить наиболее простую полносборную скорлупу с несложным механизмом закрепления. То, что V-образные вырезы двух соседних блочных элементов расположены на одной оси, позволяет получить ромбовидные впадины, обеспечивающие удобный доступ к винтовым прижимам и изоляцию обоих вырезов в одной точке.

Таким образом, конструкция заявляемой быстросъемной тепловой изоляции обеспечивает повышение надежности, стойкости к вибродинамическим воздействиям и сокращения времени ее монтажа и демонтажа.

Конструкция быстросъемной тепловой изоляции поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен блочный элемент с фигурными скобами и в поперечном сечении в форме трапеции; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - выноска В с фиг.2; на фиг.5 - выноска Г с фиг.3, а) - вариант с фигурной скобой, б) - варианты с фигурной скобой с отогнутой верхней полкой; на фиг.6 показан вариант изоляции поверхностей большого радиуса; на фиг.7 - выноска Д с фиг.6 - вариант уплотнения стыков (укладка декоративных пластин зигом вовнутрь и наружу), на фиг.8 показан вариант изоляции шва при сборной конструкции защитных оболочек и использовании замка под теплоизоляционный шнур из швеллерообразных элементов; на фиг.9 изображен вариант теплоизоляции поверхностей среднего радиуса кривизны с поперечным сечением блочных элементов в форме трапеции, снабженной симметрично расположенными крыльями; на фиг.10 - сечение Е-Е на фиг.6 и 9, показана конструкция дополнительных монтажных планок; на фиг.11 показан вариант выполнения резьбового гнезда плавающим; на фиг.12 показан вариант теплоизоляции трубопроводов; на фиг.13 - вид по стрелке Ж на фиг.12.

Быстросъемная тепловая изоляция состоит из установленных на стяжных бандажах каркаса 1 блочных элементов, выполненных в виде короба 2 с крышкой 3. Весь объем короба заполнен теплоизоляционными матами 4 с сеткой. Ребра короба выполнены со скосом 5 по своему периметру и снабжены фигурными скобами 6 с удлиненными опорными полками 7, при помощи которых скобы устанавливаются на скос ребра 5 и закрепляются (фиг.5). Скобы 6 установлены вдоль скоса с заданным шагом, а крайние от углов короба скобы на вертикальных и горизонтальных скосах установлены со следующим соотношением расстояний (фиг.1):

L=1,4÷1,6L₁,

где L - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на вертикальном скосе его ребра;

L₁ - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на горизонтальном скосе его ребра.

На днище короба 2 с необходимой частотой установлены отбортованные по внутреннему диаметру шайбы 8, на которых закреплены опорные штыри 9. Второй своей стороной штыри 9 проходят через отбортованные отверстия в крышке короба, привариваются с ним и после окончания сборки обрезаются в размер (фиг.4). Блочные элементы монтируются на бандажах каркаса при помощи резьбовых гнезд и средств своего закрепления. При этом между скосами 5 ребер защитных оболочек каждой пары соседних блочных элементов образуются стыки, в которые после закрепления блоков укладывается теплоизоляционный шнур 10, который удерживается в поджатом состоянии стыке за счет сил упругости полок фигурных скоб 6. После этого по шнуру 10 под фигурные скобы 6 устанавливаются декоративные зигованные вдоль оси пластины 11. Пластины могут быть установлены как вовнутрь зигом, так и наружу (фиг.7). Фигурные скобы 6 могут быть выполнены с отогнутой верхней полкой 12 (фиг.5б), загиб которой производится после укладки шнура и установки декоративных пластин. Короб защитной металлической оболочки может иметь сборную конструкцию, состоящую из торцевых стенок со скосами и днища. Торцевые стенки и днище отбортованы по своим периметрам и соединены между собой сваркой по ребрам отбортовки. Предварительно в зазор между отбортовками торцевых стенок и днища устанавливаются одной из своих полок швеллерообразные элементы 13 с заданным вылетом другой полки в сторону скоса 5. При этом по всей длине скоса 5 образуется клиновый зазор (между скосом 5 и поверхностью элемента 13). Клиновые зазоры соседних блочных элементов образуют замок постоянного поперечного сечения для укладки термоизоляционного шнура 10.

При изоляции поверхностей большого радиуса кривизны 14 (фиг.6) блочные элементы в поперечном сечении имеют форму трапеции 15. Средства закрепления их на каркасе выполнены в виде пары полых бобышек 16, которые закреплены соосно в отбортованных отверстиях днища короба 2 и крышки 3 и соединены между собой трубчатой связкой 17. Винтовой прижим проходит через обе бобышки 16 и связку 17, обеспечивая крепление блочных элементов на резьбовых гнездах каркаса. При этом снаружи радиусной кривой изолируемой поверхности образуется поверхность правильного многоугольника, стороны которого расположены к окружности аппарата по касательной. В одной из бобышек 16, закрепленной в днище короба 2, выполнено резьбовое отверстие под съемные ручки, облегчающие монтаж и демонтаж блочных элементов.

При изоляции поверхностей среднего радиуса кривизны 18 (фиг.9), (⊘1600÷2500 мм), блочные элементы в поперечном сечении имеют форму трапеции 19, снабженной симметрично расположенными боковыми крыльями 20. Данные блочные элементы также описывают вокруг радиусной кривой изолируемой поверхности поверхность правильного многоугольника. Стороны образуемого блочными элементами правильного многоугольника расположены к окружности аппарата по касательной, причем касательные образованы сторонами трапеции 19 или парами боковых крыльев 20 соседних блочных элементов.

Блочные элементы закрепляются на стяжных хомутах каркаса 1, в точке соединения двух соседних блочных элементов вдоль образующей криволинейной поверхности аппарата опорные бандажи содержат дополнительные монтажные планки 21 с резьбовыми гнездами (фиг.10). При данной конструкции монтаж блочных элементов осуществляется закреплением одного блочного элемента непосредственно на бандаже каркаса 1, а другого на монтажных планках 21. Резьбовые гнезда на каркасе могут быть выполнены плавающими, например в виде резьбовой втулки 22 с буртом, снабженным лысками от проворота, установленной с возможностью заданного перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях в корпусе 23. При данной конструкции изоляция снабжается замыкающим компенсационным блочным элементом, позволяющим закончить теплоизоляцию с учетом возможной суммы перемещений основных блочных элементов вместе с плавающими резьбовыми гнездами. Это один из возможных вариантов сборки.

При втором возможном варианте сборки резьбовые гнезда собираются первоначально с винтовыми прижимами блочных элементов, затем блочные элементы располагаются на каркасе 1 с необходимым зазором между собой (возможно использование размерной вставки, гарантирующей зазор). Перед этим на каркасе изготавливают монтажные отверстия, выполненные по предварительной разметке. Через монтажные отверстия осуществляется прихватка гнезд сваркой, а после разборки производят полную их приварку. Для данного способа сборки необходимо производить предварительную технологическую сборку каркаса 1 без аппарата.

При изоляции трубопроводов 24 блочные элементы в поперечном сечении имеют форму кольцевых секторов 25, охватывающих с двух сторон поверхность трубопровода и закрепленных на бандажах каркаса 1. Средства закрепления выполнены в виде сделанных в оболочке секторов V-образных вырезов 26 с парой перемычек 27 между его стенками. Перемычки 27 соединены между собой распорной втулкой 28, через которую проходит винтовой прижим 29 при монтаже (фиг.12). V-образные вырезы 26 двух соседних кольцевых секторов 25 расположены на одной оси по длине трубопровода 24 и образуют ромбовидные впадины 30, которые заполняются теплоизоляционным материалом после монтажа секторов.

Описанная конструкция обеспечивает тепловую изоляцию трубопроводов и оборудования с заданными температурными режимами на наружной стенке, хорошим внешним видом и надежностью при эксплуатации. Полносборная конструкция тепловой изоляции гарантирует стойкость к вибродинамическим воздействиям, высокую сейсмостойкость, что особенно актуально при изоляции, например, элементов трубопроводов и оборудования атомных станций.

Кроме того, конструкция тепловой изоляции и ее средств закрепления обеспечивает возможность ее неоднократного монтажа и демонтажа, причем с минимальной затратой времени.

Изобретение относится к области теплоизоляции трубопроводов и оборудования и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтехимии, машиностроении и др. отраслях. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, обеспечение стойкости к вибродинамическим воздействиям и сокращение времени монтажа и демонтажа. Это достигается тем, что в быстросъемной тепловой изоляции, представляющей собой комплект установленных на стяжных бандажах каркаса вдоль изолирующей поверхности и повторяющих ее профиль блочных элементов, каждый из которых содержит защитную металлическую оболочку, теплоизоляционный слой и средства своего закрепления, защитная металлическая оболочка изготовлена в виде короба с крышкой, причем ребра короба выполнены со скосом по своему периметру и снабжены фигурными скобами, с удлиненными опорными полками, при помощи которых скобы устанавливаются на скос ребер и закрепляются вдоль скоса с заданным шагом и вылетом полок, на днище короба установлены с необходимой частотой отбортованные по внутреннему диаметру шайбы, на которых закреплены опорные штыри, против которых на крышке выполнены отбортованные отверстия, на стяжных бандажах каркаса расположены резьбовые гнезда, взаимодействующие при сборке изоляции со средствами закрепления блочных элементов, а в стыки, образованные скосами ребер защитных оболочек каждой пары соседних блочных элементов, укладывается теплоизоляционный шнур, удерживаемый в поджатом состоянии в стыке за счет сил упругости полок фигурных скоб, после чего по шнуру под фигурные скобы устанавливаются декоративные зигованные вдоль оси пластины.10 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Быстросъемная тепловая изоляция, представляющая собой комплект установленных на стяжных бандажах каркаса вдоль изолирующей поверхности и повторяющих ее профиль блочных элементов, каждый из которых содержит защитную металлическую оболочку, теплоизоляционный слой и средства своего закрепления, отличающаяся тем, что защитная металлическая оболочка изготовлена в виде короба с крышкой, причем ребра короба выполнены со скосом по своему периметру и снабжены фигурными скобами, с удлиненными опорными полками, при помощи которых скобы устанавливаются на скос ребер и закрепляются вдоль скоса с заданным шагом и вылетом полок, на днище короба установлены с необходимой частотой отбортованные по внутреннему диаметру шайбы, на которых закреплены опорные штыри, против которых на крышке выполнены отбортованные отверстия, на стяжных бандажах каркаса расположены резьбовые гнезда, взаимодействующие при сборке изоляции со средствами закрепления блочных элементов, а в стыки, образованные скосами ребер защитных оболочек каждой пары соседних блочных элементов, укладывается теплоизоляционный шнур, удерживаемый в поджатом состоянии в стыке за счет сил упругости полок фигурных скоб, после чего по шнуру под фигурные скобы устанавливаются декоративные зигованные вдоль оси пластины.2. Изоляция по п.1, отличающаяся тем, что фигурные скобы с удлиненными опорными полками выполнены с отогнутой верхней полкой, загиб которой производится после монтажа блочных элементов, укладки в стыки теплоизоляционного шнура и установки декоративных пластин.3. Изоляция по п.1, отличающаяся тем, что расстояния от крайних фигурных скоб до углов короба на вертикальных и горизонтальных скосах его ребер выбраны из соотношения:

L=1,4-1,6L₁,

где L - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на вертикальном скосе его ребра;

L₁ - расстояние от крайней фигурной скобы до угла короба на горизонтальном скосе его ребра.