ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННАЯ ТРУБА Российский патент 2008 года по МПК F16L59/02 F16L9/12 

Изобретение относится к теплоизолированным трубам, которые содержат выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку с нанесенной на ее наружной поверхности, по крайней мере, двухкомпонентной теплоизоляцией, причем один из компонентов представляет собой основу теплоизоляции и выполнен из вспененного материала, а второй компонент является наполнителем.

Известны теплоизолированные трубы, каждая из которых содержит выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой имеется теплоизоляция [1, 2, 5, 8, 11, 15, 16, 17].

С целью повышения прочности в некоторых конструкциях труб в качестве наполнителя используют сыпучий материал, например, песок с цементом [9], порох [4] с целью его бездымной утилизации, продольные и поперечные наполнители [7]. В других технических решениях в качестве наполнителя используют стекловолокно, применяемое в стеклополимерных композиционных метериалах [10]. В изоляционном материале для труб используют волокна, связанные с отвержденным наполнителем [12]. Известны также технические решения, в которых нити стекловолокна теплозащитной оболочки армируют нитями упругого волокна с целью повышения прочности и несущей способности трубы [13].

Из известных технических решений близкими к заявленному техническому решению являются теплоизолированные трубы, каждая из которых содержит трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция из отвержденного материала [11, 15]. В техническом решении трубы для централизованного теплоснабжения [11] слой теплоизоляционного материала выполнен из пенополиуретана.

В техническом решении [15] для транспортировки горячих жидкостей изоляционный материал содержит керамическое волокно, минеральное волокно, силикатное волокно или стекловолокно.

Прототипом изобретения является теплоизолированная труба, содержащая герметичную трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция, выполненная из материала, включающего компоненты, один из которых представляет собой основу теплоизоляционного материала и выполнен из вспененного отвержденного материала, а второй компонент является наполнителем [11].

В устройстве данной трубы теплоизоляционный материал выполняет теплоизолирующие функции, при этом механические нагрузки воспринимаются в основном внутренней и наружной трубчатыми оболочками, что существенно усложняет конструкцию трубы и повышает трудоемкость и материалоемкость ее изготовления.

Решаемой и достигаемой технической задачей изобретения является упрощение конструкции теплоизолированной трубы, повышение ее несущей способности и теплоизолирующих свойств.

Для получении указанного технического результата в теплоизолированной трубе, содержащей выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция, выполненная из материала, включающего компоненты, один из которых представляет собой основу теплоизоляционного материала и выполнен из вспененного отвержденного материала, а второй компонент является наполнителем, в качестве наполнителя использованы перемешанные с песком частицы рубленого стеклобазальтоволокна, длина каждой из которых находится в пределах от 1 до 5 см, в качестве вспененного отвержденного материала применен пенополиэпоксид с замкнутоячеистой структурой, например, пенополиэпоксид марки ЭТАЛ-ППЭ-407, при этом в состав теплоизоляции включены компоненты, мас.ч.: песок - 0,1-0,5, рубленое стеклобазальтоволокно - 0-0,25.

Предусмотрено, что большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена вдоль трубы. Большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена поперек трубы. Большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена наклонно к продольной оси трубы. Каждая частица рубленого стеклобазальтоволокна имеет изогнутую, по крайней мере, в одной плоскости форму.

Предусмотрено, что частицы стеклобазалтоволокна в наполнителе расположены смешанным образом так, что большие стороны частиц рубленого стеклобазальтоволокна расположены вдоль трубы, поперек трубы, наклонно к продольной оси трубы, а также имеют, по крайней мере, в одной плоскости изогнутую форму.

На фиг.1 показана теплоизолированная труба,

На фиг.2-4 - схемы расположения частиц рубленого стеклобазальтоволокна соответственно вдоль трубы, поперек трубы, наклонно к продольной оси трубы.

На фиг.5 - схема расположения изогнутых частиц рубленого стеклобазальтоволокна в теплоизоляции.

На фиг.6 - смешанная схема расположения указанных частиц рубленого стеклобазальтоволокна в теплоизоляции.

Теплоизолированная труба содержит выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку 1, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция 2, выполненная из материала, включающего компоненты. Один компонент представляет собой основу теплоизоляционного материала и выполнен из вспененного отвержденного материала 3, а второй компонент включает наполнитель.

В качестве наполнителя использованы перемешанные с песком 4 частицы 5 рубленого стеклобазальтоволокна, длина каждой из которых находится в пределах от 1 до 5 см. В качестве вспененного отвержденного материала применен пенополиэпоксид с замкнутоячеистой структурой, например, пенополиэпоксид марки ЭТАЛ-ППЭ-407.

В состав теплоизоляции включены компоненты, мас.ч.: песок - 0,1-0,5, рубленое стеклобазальтоволокно - 0-0,25, при этом в одном исполнении трубы большая сторона 6 каждой частицы 5 рубленого стеклобазальтоволокна расположена вдоль продольной оси 7 трубы.

Во втором и третьем исполнениях трубы большие стороны 6 каждой частицы 5 рубленого стеклобазальтоволокна расположены поперек и, соответственно, наклонно к продольной оси 7 трубы. Каждая частица 5 рубленого стеклобазальтоволокна может иметь изогнутую, по крайней мере, в одной плоскости форму. В смешанном или совокупном применении различно расположенных вышеуказанных частиц рубленого стеклобазальтоволокна частицы расположены в наполнителе таким образом, что их большие стороны расположены вдоль оси 7 трубы, поперек и наклонно к оси, а также имеют, по крайней мере, в одной плоскости изогнутую форму.

Трубчатая оболочка 1 выполнена из композиционного стеклобазальтопластикового материала. Технология изготовления теплоизолированной трубы предусматривает процесс нанесения на трубчатую оболочку 1 смеси слоя теплоизоляции 2 из вышеуказанных компонентов материала, находящегося в состоянии до его отверждения. Вследствие этого компоненты теплоизоляции на молекулярном уровне сцепляются с композиционным слоем стеклобазальтопластиковой оболочки 1 во время отверждения пенополиэпоксида, что создает структурную целостность пограничного слоя между оболочкой 1 и теплоизоляцией 2. В результате после отверждения теплоизоляции она вместе с трубчатой оболочкой представляет прочную конструкцию трубы, обладающую высокими теплоизолирующими свойствами. При этом возможность отслоения теплоизоляции 2 от оболочки 1 во время эксплуатации трубы уменьшается.

При работе теплоизолированной трубы нагрузки воспринимаются трубчатой оболочкой 1 и слоем теплоизоляции 2, который по прочностным свойствам на сжатие и изгиб имеет большие показатели в сравнении с трубчатой оболочкой. Это связано с тем, что при изгибе трубы частицы 5 рубленого стеклобазальтоволокна, которые расположены вдоль оси 7 трубы и представляют собой элементы арматуры, работают на изгиб и уменьшают образование микротрещин, частицы 5, расположенные поперек оси 7 трубы, воспринимают усилия сжатия, направленные поперек трубы, изогнутые частицы 5 хорошо работают на скручивающие трубу усилия. В результате указанные виды нагрузок в большей степени воспринимают на себя слой теплоизоляции, что в значительной мере разгружают оболочку 1 трубы, работающую в тяжелых условиях перепада температур и давления транспортируемой среды изнутри трубы, а также в грунтовых условиях постоянно изменяющихся внешних нагрузок.

Путем подбора указанных соотношений компонентов, размеров частиц рубленого стеклобазальтоволокна, выбора формы частиц, а также вследствие расположения частиц в теплоизоляции, получен оптимальный вариант трубы, который удовлетворяет требованиям теплоизоляции, прочности, материалоемкости и трудоемкости производства теплоизолированных стеклобазальтопластиковых труб, применяемых в системах централизованного теплоснабжения и водоснабжения. При этом достигается экологически чистое безотходное производство путем безвредной утилизации отходов стеклобазальтоволокна, которое используется для изготовления трубчатых оболочек данных теплоизолированных труб.

При этом использование пенополиэпоксида в сочетании с песком и рублеными частицами стеклобазальтоволокна позволяет кроме перечисленных преимуществ получить прочную структуру теплоизоляции с замкнутыми, не сообщающимися между собой, ячейками, а также получить на внешней поверхности теплоизоляции прочную водонепроницаемую корку, что значительно повышает водоустойчивость теплоизолированной трубы и исключает проникновение воды в зону пограничного слоя между трубчатой оболочкой и теплоизоляцией.

Источники информации

1. SU 675261 A, 25.07.1997.

2. SU 365516 A, 08.01.1973.

3. SU 891461 A, 23.12.1981.

4. RU 2127393 С1, 10.03.1999.

5. RU 2204757 С2, 20.05.2003.

6. RU 2200269 С1, 10.03.2003.

7. RU 2221183 C2, 10.01.2004.

8. RU 2221184 С1, 10.01.2004.

9. RU 2232333 С2, 10.07.2004.

10. RU 2245477 C1, 27.01.2005.

11. WO 4003423 A1, 08.01.2004.

12. DE 19906734 C1, 27.07.2000.

13. US 6045884 A, 04.04.2004.

14. JP 3022677 B2, 21.03.2000.

15. DE 19908897 A1, 07.09.2000.

16. JP 3207297 B2, 10.09.2001.

17. DE 10248781 B3, 19.02.2004.

Изобретение относится к теплоизоляции труб. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и повышение несущей способности и теплоизолирующих свойств теплоизолированной трубы. В теплоизолированной трубе, содержащей выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция, выполненная из материала, включающего компоненты, один из которых представляет собой основу теплоизоляционного материала и выполнен из вспененного отвержденного материала, а второй компонент является наполнителем, в качестве наполнителя использованы перемешанные с песком частицы рубленого стеклобазальтоволокна, длина каждой из которых находится в пределах от 1 до 5 см, в качестве вспененного отвержденного материала применен пенополиэпоксид, состав теплоизоляции включает компоненты, мас.ч.: пенополиэпоксид - 0,5-0,9, песок - 0,1-0,5, рубленое стеклобазальтоволокно - 0-0,25. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Теплоизолированная труба, содержащая выполненную из композиционного материала герметичную трубчатую оболочку, на наружной поверхности которой закреплена теплоизоляция, выполненная из материала, включающего компоненты, один из которых представляет собой основу теплоизоляционного материала и выполнен из вспененного отвержденного материала, а второй компонент является наполнителем, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя использованы перемешанные с песком частицы рубленого стеклобазальтоволокна, длина каждой из которых находится в пределах от 1 до 5 см, в качестве вспененного отвержденного материала применен пенополиэпоксид с замкнутоячеистой структурой, например, пенополиэпоксид марки ЭТАЛ-ППЭ-407, состав теплоизоляции включает компоненты, мас.ч.: пенополиэпоксид 0,5-0,9, песок 0,1-0,5, рубленое стеклобазальтоволокно 0-0,25.2. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена вдоль трубы.3. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена поперек трубы.4. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что большая сторона каждой частицы рубленого стеклобазальтоволокна расположена наклонно к продольной оси трубы.5. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что каждая частица рубленого стеклобазальтоволокна имеет изогнутую, по крайней мере, в одной плоскости форму.6. Теплоизолированная труба по п.1, отличающаяся тем, что частицы стеклобазальтоволокна в наполнителе расположены смешанным образом так, что большие стороны частиц расположены вдоль трубы, поперек трубы, наклонно к продольной оси трубы и имеют, по крайней мере, в одной плоскости изогнутую форму.