БЛОЧНАЯ СЪЕМНАЯ ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ Российский патент 2013 года по МПК F16L59/00 F16L59/14 

Изобретение относится к теплоизоляционной технике, в частности к тепловой изоляции оборудования АЭС.

Из достигнутого уровня техники известна блочная съемная тепловая изоляция, содержащая корпус в виде размещенных с постоянным шагом на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования стяжных бандажей с резьбовыми гнездами и охватывающую теплоизолируемое оборудование оболочку с N-гранной внешней и внутренней поверхностями из расположенных последовательно по длине теплоизолируемого оборудования и вплотную друг к другу кольцевых секций, каждая из которых выполнена из N одинаковых теплоизоляционных блоков (ТБ), которые состыкованы между собой боковыми стенками, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга. Весь объем короба заполнен теплоизоляционными матами с сеткой, при этом расположенные параллельно друг другу днище короба и его крышка соединены между собой стопорными штырями, а под резьбовые крепежные элементы в каждом ТБ выполнены облицованные металлическими трубками сквозные отверстия (см. патент RU №2259510 С1, 2005).

Недостатком описанной выше конструкции является недоступность к элементам каркаса в процессе эксплуатации оборудования с целью регулирования усилия затяжки бандажей, а также сложность монтажа ТБ, связанная с необходимостью точного размещения резьбовых гнезд по отношению к облицованными трубками сквозным отверстиям в ТБ под резьбовые крепежные элементы. Последнее обстоятельство приводит также к увеличению трудозатрат при монтаже блочной съемной тепловой изоляции, поскольку перед ее монтажом необходимо произвести технологическую сборку каркаса вне теплоизолируемого оборудования. Кроме того, ТБ имеют сложную конструкцию, а следовательно, высокую стоимость, а наличие в ТБ сквозных отверстий приводит к дополнительным перетечкам тепла и, следовательно, к ухудшению теплоизоляционных свойств.

Известна также блочная съемная тепловая изоляция, взятая в качестве прототипа и содержащая размещенные на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования последовательно в его продольном направлении и вплотную друг к другу кольцевые секции, каждая из которых выполнена из N одинаковых ТБ, которые состыкованы между собой боковыми стенками, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга, и по отдельности закреплены на элементах, приваренных к теплоизолируемому оборудованию, при этом каждый ТБ имеет форму сегмента и содержит каркас из металлических уголков, заполненный минерально-ватными матами или тепловкладышами из минеральной ваты в фольге и сетке и обшитый со всех сторон облицовочными металлическими листами, предохраняющими теплоизоляцию от воздействия внешних неблагоприятных факторов (см. Л.М. Факторович. Проектирование и монтаж тепловой изоляции, Л., ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы, 1960, с.320-321). По сравнению с описанным выше аналогом, используемые в прототипе ТБ имеют более простую конструкцию, которая, с одной стороны, позволяет уменьшить трудозатраты при изготовлении ТБ, и с другой стороны, не требует использования нестандартных деталей, изготовленных с помощью дорогостоящего прессового оборудования.

Однако прототип имеет ограниченную область использования, обусловленную креплением ТБ к элементам, приваренным к теплоизолируемому оборудованию. Иными словами, прототип не может быть использован для теплоизоляции энергетического оборудования, в частности оборудования АЭС. Другой недостаток прототипа заключается в том, что за счет размещения ТБ непосредственно на поверхности теплоизолируемого оборудования не обеспечивается изотермичность его поверхности, вследствие неоднородного распределения теплового сопротивления, обусловленного неодинаковым прилеганием ТБ к поверхности теплоизолируемого оборудования. В результате возникают температурные напряжения в корпусе теплоизолируемого оборудования, что приводит к снижению его эксплуатационной надежности.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эксплуатационных параметров блочной съемной тепловой изоляции за счет:

- свободного (нежесткого) размещения ТБ на поверхности теплоизолируемого оборудования;

- обеспечения постоянного зазора между тепловой изоляцией и теплоизолируемым оборудованием;

- упрощения монтажа ТБ, а также возможности при проведении профилактических работ демонтажа минимального числа ТБ.

Поставленная задача решена тем, что в блочной съемной тепловой изоляции, содержащей размещенные на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования последовательно в его продольном направлении и вплотную друг к другу кольцевые секции, каждая из которых выполнена из N одинаковых теплоизоляционных блоков, состыкованных между собой продольными боковыми стенками, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга, при этом каждый теплоизоляционный блок включает выполненный из металлических уголков каркас, тонкие облицовочные металлические листы и наполнитель из теплоизоляционного материала, согласно изобретению теплоизоляционные блоки в смежных секциях расположены напротив друг друга, каркас включает четыре одинаковые угловые стойки, которые попарно расположены под углом φ относительно друг друга и соединены между собой параллельно расположенными верхними и нижними поперечными элементами, каждая угловая стойка упомянутой выше пары угловых стоек соединена с расположенной напротив нее и параллельно ей угловой стойкой второй пары угловых стоек параллельно расположенными верхними и нижними продольными элементами, при этом верхние поперечные и продольные элементы расположены на одном уровне и на одинаковом расстоянии от ближайших к ним верхних концов угловых стоек, а нижние поперечные и продольные элементы также расположены на одном уровне и на одинаковом расстоянии от ближайших к ним нижних концов угловых стоек, часть каркаса, включающая верхние и нижние соответственно поперечные и продольные элементы, а также расположенные между ними участки угловых стоек, обшита со всех сторон упомянутыми выше металлическими листами, образующими две одинаковые продольные боковые стенки, расположенные под углом φ относительно друг друга, две одинаковые поперечные боковые стенки, расположенные параллельно друг другу, а также обращенную к теплоизолируемому оборудованию тыльную стенку и расположенную напротив нее и параллельно ей переднюю стенку, выступающие относительно тыльной стенки концы угловых стоек образуют первые концевые участки, имеющие одинаковую длину, а выступающие относительно передней стенки концы угловых стоек образуют вторые концевые участки, имеющие одинаковую длину, каждый первый концевой участок имеет два одинаковых зуба треугольной формы с имеющими различную длину нижней и верхней сторонами, пересечение которых образует вершину соответствующего зуба, при этом каждый зуб выполнен сбоку соответствующей ему полки уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка, а пересечение нижней стороны зуба с торцом упомянутого выше уголка образует нижний край зуба, расположенный от ребра уголка на расстоянии, которое меньше расстояния между верхним краем зуба и тем же ребром, каждый второй концевой участок снабжен фиксатором положения пружины, которая выполнена в форме симметричного замкнутого крестообразного контура с четырьмя одинаковыми петлевыми участками удлиненной формы, расположенными ортогонально относительно друг друга, при этом описанные выше теплоизоляционные блоки, состыкованные между собой по продольным и поперечным боковым стенкам образуют охватывающую теплоизолируемое оборудование теплоизоляционную оболочку с N-гранными передней и тыльной поверхностями, а также с регулярно расположенными по длине каждого ребра тыльной поверхности пучками обращенных к теплоизолируемому оборудованию первых концевых участков и с регулярно расположенными по длине каждого ребра передней поверхности пучками обращенных в противоположную сторону вторых концевых участков, образующие каждый пучок параллельно расположенные четыре первых концевых участка, разъемно скрепленных между собой с помощью соответствующей защелки-опоры, свободно опирающейся на поверхность теплоизолируемого оборудования, при этом каждая защелка-опора содержит осесимметричный корпус, в котором со стороны торца, расположенного напротив его торца, взаимодействующего с поверхностью теплоизолируемого оборудования, выполнено гнездо с крестообразным поперечным сечением, в котором размещены первые концевые участки соответствующего пучка, а со стороны боковой поверхности в корпусе защелки-опоры выполнена с обеспечением частичного пересечения с периферийными участками гнезда кольцевая проточка, в которой с возможностью возвратного изменения своего диаметра при монтаже и демонтаже теплоизоляционных блоков размещена пружина в виде незамкнутого проволочного кольца с концевыми участками, перекрывающими друг друга во всем диапазоне изменения его диаметра, образующие каждый пучок параллельно расположенные четыре вторые концевые участки также разъемно скреплены между собой соответствующей каждому пучку и упомянутой выше пружиной в форме симметричного замкнутого крестообразного контура, взаимодействующей с фиксаторами ее положения, выполненными на вторых концевых участках, а кольцевая проточка расположена на расстоянии Н от дна гнезда, удовлетворяющем соотношению (L₃-d/2)≤Н≤L₃, где L₃ - расстояние между верхним краем каждого зуба, расположенного на первом концевом участке и торцом уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка; d - поперечный размер проволоки, из которой выполнена пружина, размещенная в проточке.

Кроме того, поставленная задача решена тем, что:

- гнездо выполнено в виде глухого осевого отверстия и четырех одинаковых прямоугольных лучевых пазов, отходящих от осевого отверстия и расположенных под прямым углом относительно друг друга, при этом размер гнезда в направлении каждой пары расположенных напротив друг друга лучевых пазов больше внешнего максимального диаметра проволочного кольца, а радиус R осевого отверстия удовлетворяет соотношению: R>h+h₁2^1/2, где h - толщина уголка, из которого выполнены угловые стойки, в плоскости сечения, проходящей через внешнее ребро уголка и под углом 45° к внешним поверхностям его полок; h₁ - толщина металлических листов, которыми обшита часть каркаса теплоизоляционных блоков;

- гнездо выполнено с обеспечением при введении в него первых концевых участков и при извлечении их из гнезда скользящей или ходовой посадки между сопрягаемыми поверхностями гнезда и первых концевых участков;

- фиксатор положения пружины выполнен в виде упора, размещенного между полками уголка, из которого выполнена угловая стойка;

- упор выполнен в виде выступа, сформированного наплавкой металла на расположенный между полками уголка участок поверхности;

- упор выполнен в виде выступа, выполненного из пластины квадратной или треугольной формы, приваренной к полкам уголка с их внутренней стороны;

- фиксатор положения пружины выполнен в виде выемки, расположенной сбоку каждой полки уголка и на одинаковом расстоянии от его торца.

Преимущество патентуемой блочной съемной тепловой изоляции, по сравнению с прототипом, заключается в том, что патентуемое выполнение ТБ, а также средств, обеспечивающих скрепление ТБ между собой, обеспечивает:

- свободное размещение ТБ на поверхности теплоизолируемого оборудования, а следовательно расширение области использования патентуемой тепловой изоляции, в частности на теплоэнергетическом оборудовании АЭС;

- упрощение монтажа и демонтажа ТБ с возможностью при проведении профилактических работ демонтажа минимального (от 1 до 4) числа ТБ;

- постоянный зазор между тепловой изоляцией и теплоизолируемым оборудованием, вследствие чего повышается изотермичность поверхности теплоизолируемого оборудования, а следовательно, уменьшается вероятность возникновения значительных температурных напряжений в корпусе теплоизолируемого оборудования, снижающих его эксплуатационную надежность. Наличие постоянного зазора между тепловой изоляцией и теплоизолируемым объектом обеспечивает также однородное распределение температурного поля в объеме тепловой изоляции по всей ее длине и возможность контроля состояния теплоизолируемого оборудования (в частности, состояния сварных швов) без демонтажа ТБ путем размещения в упомянутом выше зазоре соответствующей системы контроля и/или датчиков. Кроме того, наличие воздушной прослойки между съемной блочной тепловой изоляцией и теплоизолируемым оборудованием обеспечивает уменьшение тепловых потерь в окружающую среду.

Остальные технические результаты, достигаемые при использовании патентуемого устройства, станут ясными из дальнейшего изложения.

Далее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения указанных выше технических результатов патентуемой совокупностью существенных признаков.

На фиг.1 изображена блочная съемная тепловая изоляция, расположенная на теплоизолируемом оборудовании, вид сбоку; на фиг.2 - то же, разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - каркас ТБ общий вид; на фиг.4 - ТБ, общий вид с вырезом; на фиг.5 - первый концевой участок угловой стойки, вид сбоку, увеличено; на фиг.6 - пучок параллельных между собой четырех первых концевых участков угловых стоек, вид снизу; на фиг.7 - то же, общий вид снизу; на фиг.8 - второй концевой участок угловой стойки, общий вид; на фиг.9 - то же, но с выступом, образованным полкой; на фиг.10 - то же, с фиксатором положения пружины в виде выемки; на фиг.11 - защелка-опора, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.12 - то же, вид сверху, частичный разрез; на фиг.13 - защелка-опора со скрепляемыми ею первыми концевыми участками угловых стоек, частичный разрез; на фиг.14 - защелка-опора с облегченным корпусом, вид сверху; на фиг.15 - то же, но со сварным корпусом, общий вид; на фиг.16 и 17 - пружина для разъемного скрепления между собой вторых концевых участков угловых стоек, вид сверху; на фиг.18 - то же, вид сбоку; на фиг.19 - пучок вторых концевых участков угловых стоек, скрепленных между собой пружиной, вид сверху.

Патентуемая блочная съемная тепловая изоляция содержит размещенные на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования, например трубопровода 1, последовательно в его продольном направлении и вплотную друг к другу кольцевые секции 2, каждая из которых выполнена из N одинаковых ТБ 3, состыкованных между собой по боковым стенкам, при этом ТБ 3 в смежных секциях расположены напротив друг друга. В результате каждый из четырех углов между боковыми стенками каждого ТБ 3 состыкован по линии 4 стыка, расположенной ортогонально поверхности теплоизолируемого оборудования, с одной стороны, с соответствующим ему углом между боковыми стенками ТБ 3, который расположен в той же секции и рядом с упомянутым выше ТБ 3, а, с другой стороны, с соответствующими ему двумя углами между боковыми стенками двух ТБ 3, расположенных рядом друг с другом в смежной секции и напротив соответствующего каждому из них и упомянутого выше ТБ 3 из упомянутой выше секции (фиг.1 и 2).

Каждый ТБ 3 содержит выполненный из промышленно выпускаемых уголков (например, равнобоких стальных уголков) каркас (фиг.3) в виде четырех одинаковых угловых стоек 5, которые попарно расположены под углом φ=2π/N (на фиг.1 и 2 N=8) относительно друг друга и соединены между собой параллельно расположенными верхними 6 и нижними 7 поперечными элементами, при этом как верхние 6, так и нижние 7 поперечные элементы расположены на одинаковом и соответствующем каждым из них расстоянии от ближайших к ним соответственно верхних и нижних концов угловых стоек 5. Каждая угловая стойка 5 одной упомянутой выше пары угловых стоек 5 соединена с расположенной напротив нее и параллельной ей угловой стойкой 5 другой пары параллельно расположенными верхними 8 и нижними 9 продольными элементами, при этом все упомянутые выше верхние элементы 6 и 8, а также все нижние элементы 7 и 9 лежат на соответствующем каждым из них одном и том же уровне. В других воплощениях патентуемого технического решения может оказаться целесообразным использовать для соединения угловых стоек 5 между собой большего количества продольных и/или поперечных элементов, при этом дополнительно используемые продольные и/или поперечные элементы размещены между упомянутыми выше соответственно верхними и нижними продольными и/или поперечными элементами. Кроме того, при изготовлении упомянутого выше каркаса могут быть использованы также и металлические вставки (перемычки), например, из металлических уголков, полос, расположенные между соответствующими верхними и нижними элементами и жестко соединенные с ними, предпочтительно с помощью контактной сварки.

Часть каркаса, включающая верхние и нижние соответственно поперечные 6, 7 и продольные 8, 9 элементы, а также расположенные между ними участки угловых стоек 5, обшита (облицована) со всех сторон тонкими (не более 1,0 мм толщины, предпочтительно от 0,5 до 1,0 мм) металлическими (предпочтительно из нержавеющей стали) листами, образующими:

- две одинаковые и расположенные под углом φ=2π/N продольные боковые стенки 10 и 11, по которым ТБ 3 в каждой секции 2 состыкованы между собой и которые имеют форму прямоугольника;

- две одинаковые и параллельные между собой поперечные боковые стенки 12 и 13, по которым ТБ 3 смежных секций 2 состыкованы между собой и которые имеют форму равнобочной трапеции с обращенным к теплоизолируемому оборудованию меньшим основанием и боковыми сторонами, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга;

- обращенную к теплоизолируемому оборудованию тыльную стенку 14 в форме прямоугольника и расположенную напротив и параллельно ей переднюю стенку 15 в форме прямоугольника, а также ограниченную стенками 10-15 полость с наполнителем из теплоизоляционного материала 16, предпочтительно из стекловолокна (фиг.4). Угловые стойки 5 соединены с поперечными 6, 7 и продольными 8, 9 элементами, предпочтительно с помощью контактной сварки, с помощью которой осуществляется также обшивка упомянутой выше части каркаса тонкими металлическими листами.

Таким образом, каждый ТБ 3 содержит выполненный из уголков каркас, обшитая металлическими листами часть которого представляет собой заполненный теплоизоляционным материалом 16 кожух в виде сегмента (имеющего в поперечном сечении форму равнобочной трапеции с обращенной к теплоизолируемому оборудованию меньшим основанием и боковыми сторонами, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга, а в продольном сечении - форму прямоугольника), а выступающие относительно тыльной 14 и передней 15 стенок концы угловых стоек 5 образуют обращенные к теплоизолируемому оборудованию одинаковые первые концевые участки 17, имеющие длину L₁ относительно тыльной стенки 14, а также оппозитно им расположенные одинаковые вторые концевые участки 18, имеющие длину L₂ относительно передней стенки 15 (фиг.2 и 4).

Каждый первый концевой участок 17 имеет два одинаковых зуба (выступа) 19 треугольной формы с неравными но длине нижней 20 и верхней 21 сторонами, пересечение которых образует вершину 22 зуба 19, при этом каждый зуб 19 расположен сбоку соответствующей ему полки 23 уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка 5 (фиг.5-7, причем на фиг.6, 7 представлен вид снизу). Верхний край 24 каждого зуба 19 расположен на расстоянии L₃ от торца 25 уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка 5, при этом пересечение упомянутой выше нижней стороны 20 (имеющей большую длину по сравнению с длиной верхней стороны 21 зуба 19 и меньший угол α наклона ее относительно внешнего ребра 26 уголка, по сравнению с углом β наклона верхней стороны 21 относительно того же ребра 26) с торцом 25 того же уголка, образуют нижний край 27 зуба 19, расположенный на расстоянии L₄ от ребра 26 уголка. Однако расстояние L₄ меньше расстояния между верхним краем 24 зуба 19 и ребром 26 на величину W, которая (как будет показано ниже) выбирается, исходя из обеспечения (после установки тепловой изоляции на оборудование) требуемого усилия сжатия каждого пучка параллельных между собой четырех первых концевых участков 17, при этом первые концевые участки 17 в каждом пучке расположены симметрично (вокруг) линии 4 стыка углов между боковыми стенками соответствующих им четырех ТБ 3, которые попарно расположены рядом друг с другом в смежных секциях (на фиг.7 смежные секции обозначены позициями 200 и 201), причем два ТБ 3 в одной секции 200 расположены напротив упомянутых выше двух ТБ 3 в смежной секции 201. Следовательно, линия 4 является также осью симметрии соответствующего ей пучка первых концевых участков 17.

Края 24 и 27, а также вершина 22 зуба 19 могут быть выполнены скругленными, а максимальное расстояние от вершины 22 зуба 19 до ребра 26 уголка не превышает ширины полки 23 уголка. Упомянутый выше угол α лежит в диапазоне от 20° до 40°, при этом если угол α<20°, то неоправданно увеличивается длина Li первых концевых участков 17. В большинстве практически важных случаях L₁=(15-20) мм. При α>40° возникают неудобства при монтаже ТБ 3, вследствие необходимости прикладывания значительных усилий при установке ТБ 3 на теплоизолируемое оборудование. Что касается упомянутого выше угла β, то он лежит в диапазоне от 45° до 60°, при этом если β<45°, то неоправданно увеличивается длина первых концевых участков 17. При β>60° возникают неудобства при демонтаже ТБ 3, вследствие необходимости приложения значительных усилий при демонтаже ТБ 3.

Каждый второй концевой участок 18 снабжен фиксатором положения пружины, который выполнен или в виде упора, размещенного между полками 23 уголка (из которого выполнена соответствующая угловая стойка 5), например в виде выступа 28, сформированного наплавкой металла на расположенный между полками 23 уголка участок поверхности, либо в виде выступа 29, выполненного из пластины квадратной, треугольной или другой формы, приваренной к полкам 23 с их внутренней стороны; или в виде выемки 30, например, полукруглой формы, выполненной сбоку каждой полки 23 уголка и на одинаковом расстоянии от его торца 25 (фиг.8-10). В большинстве практически важных случаях длина L₂ вторых концевых участков 18 лежит в диапазоне от 6 до 10 мм.

В результате стыковки ТБ 3 между собой, как по продольным 10, 11, так и по перечным 12, 13 боковым стенкам, образуются как упомянутые выше пучки параллельных между собой четырех первых концевых участков 17, осью симметрии которых является соответствующая линия 4 стыка углов между боковыми стенками соответствующих ТБ 3, так и пучки параллельных между собой четырех вторых концевых участков 18, при этом оппозитно расположенные пучки первых 17 и вторых 18 концевых участков имеют общую ось симметрии, ортогональную поверхности теплоизолируемого оборудования.

Таким образом, расположенные последовательно по длине теплоизолируемого оборудования и состыкованные между собой одинаковые секции 2 из N одинаковых ТБ 3, также состыкованных между собой по продольным боковым стенкам 10 и 11, образуют охватывающую теплоизолируемое оборудование цилиндрическую теплоизоляционную оболочку с N-гранными передней и тыльной поверхностями, при этом по длине каждого ребра тыльной поверхности регулярно расположены обращенные к теплоизолируемому оборудованию пучки первых концевых участков 17 угловых стоек 5, а по длине каждого ребра передней поверхности регулярно расположены обращенные в противоположную сторону (наружу) пучки вторых концевых участков 18 угловых стоек 5 (фиг.1 и 2).

Обращенные к теплоизолируемому оборудованию первые концевые участки 17 каждого пучка разъемно скреплены между собой с помощью соответствующей защелки-опоры, взаимодействующей (свободно опирающейся) с внешней поверхностью теплоизолируемого оборудования. Каждая защелка-опора (фиг.11-13) содержит корпус 31, имеющий осесимметричную форму относительно оси 32, и пружину в виде незамкнутого проволочного кольца 33, которое размещено на корпусе 31 с обеспечением возможности, при монтаже/демонтаже ТБ 3, возвратного изменения своего диаметра и выполнено с концевыми участками, перекрывающими друг друга во всем диапазоне изменения его диаметра. Торец корпуса 31, взаимодействующий с поверхностью теплоизолируемого оборудования, имеет плоскую поверхность или цилиндрическую поверхность с радиусом кривизны, равным радиусу внешней поверхности теплоизолируемого оборудования. В корпусе 31 (со стороны торца, противоположного упомянутому выше торцу) выполнено гнездо 34 крестообразного поперечного сечения для размещения в нем первых концевых участков 17 соответствующего пучка с обеспечением при введении (вмещении) первых концевых участков 17 в гнездо 34 и при извлечении их из гнезда 34 скользящей или ходовой посадки между сопрягаемыми друг с другом поверхностями. В корпусе 31, со стороны его боковой поверхности, выполнена с обеспечением частичного пересечения периферийных участков гнезда 34 кольцевая проточка 35 для проволочного кольца 33, расположенная относительно дна гнезда 34 на расстоянии Н, при этом (L₃-d/2)≤Н≤L₃, где d - поперечный размер проволоки, из которой выполнено кольцо 33, в частности, диаметр проволоки круглого сечения. Проточка 35 выполнена с шириной t, обеспечивающей возможность при монтаже/демонтаже ТБ 3 возвратного изменения проволочным кольцом 33 своего диаметра. При этом внутренний минимальный диаметр D_min проволочного кольца 33 равен удвоенному расстоянию L₅ от дна проточки 35 до оси 32 и определяется из соотношения:

D_min=2L₅=2L₄(1+h₁/L₄)cos{arctg[(h₁+h₂)/L₄]},

где h₁ - толщина металлических листов, которыми обшита часть каркаса ТБ 3; h₂ - ширина нижнего края 27 зубца 19.

Что касается внутреннего максимального диаметра D_max проволочного кольца 33, то он определяется из соотношения:

D_max=2L₆(1+h₁/L₆)cos{arctg[(h₁+h₃)/L₆]},

где L₆ - расстояние от вершины 22 зуба 19 до ребра 26 уголка, а h₃ - ширина вершины 22 зуба 19 (фиг.6).

Гнездо 34 имеет глубину, которая на 1-3 мм превышает величину Н+t, и выполнено в виде глухого осевого отверстия 36 с радиусом R>h+h₁2^1/2 где h - толщина уголка, из которого выполнены угловые стойки 5, в плоскости сечения, проходящей через его внешнее ребро 26 и под углом 45° к внешним поверхностям его полок 23, и четырех одинаковых прямоугольных лучевых пазов 37, отходящих от осевого отверстия 36 и расположенных под прямым углом относительно друг друга. Размер гнезда 34 в направлении каждой пары расположенных напротив друг друга лучевых пазов больше (предпочтительно на 0,5-1,0 мм) внешнего максимального диаметра проволочного кольца 33, который равен D_max+2d. Ширина лучевых пазов 37 выбирается исходя из обеспечения упомянутой выше посадки (скользящей или ходовой) между сопрягаемыми друг с другом поверхностями гнезда 34 и первых концевых участков 17, вставляемых или извлекаемых из гнезда 34.

Для снижения металлоемкости корпус защелки-опоры (фиг.14) выполнен с расположенными ортогонально относительно друг друга четырьмя продольными ребрами 38, при этом каждый лучевой паз 37 расположен вдоль соответствующего ему ребра 38 и симметрично относительно его внешних стенок. Корпус защелки-опоры может быть выполнен также из жестко соединенных между собой нескольких деталей, например, двух, а именно, отрезка гнутого или полученного прокаткой полого крестообразного профиля 39 и квадратной или круглой пластины-фланца 40, жестко соединенной (приваренной) с торцевой поверхностью профиля 39 (фиг.15). При выполнении взаимодействующей с внешней поверхностью теплоизолируемого оборудования торцевой поверхности корпуса 31 цилиндрической формы, образующая этой поверхности должна быть параллельна одной из пар расположенных напротив друг друга лучевых пазов 37.

Обращенные наружу вторые концевые участки 18 каждого пучка разъемно скреплены между собой посредством выполненной из ленты или проволоки пружины 41 (фиг.16-18) в форме симметричного замкнутого крестообразного контура, при этом каждый из расположенных ортогонально относительно друг друга четырех одинаковых петлевых участков удлиненной формы этого контура выполнен в виде двух параллельных между собой прямолинейных элементов 42, первые концы которых плавно сопряжены с соответствующим каждому из них прямолинейным элементом 42 двух других петлевых участков этого же контура, смежных с ним, а вторые концы прямолинейных элементов 42 сопряжены между собой элементом 43, имеющим дугообразную форму, предпочтительно форму дуги окружности (фиг.16-18). В предпочтительном воплощении изобретения в изготовленной из ленты пружине 41 элементы 42 выполнены ссужающимися от периферии к оси симметрии пружины 41.

В предпочтительном воплощении изобретения патентуемая блочная съемная тепловая изоляция закрыта защитным кожухом (на фиг.2 условно показан штриховой линией 44), выполненным из тонких (порядка 1 мм толщиной) листов из нержавеющей стали, опирающихся с одной стороны на выступающие пучки вторых концевых участков 18, а с другой стороны (внешней) закреплены с помощью кольцевых хомутов, стягивающих упомянутые выше листы по окружности аналогично тому, как описано в патенте GB №1264760, 1973. Использование защитного кожуха обеспечивает защиту патентуемой тепловой изоляции от воздействия внешних неблагоприятных факторов, в том числе и сейсмических. Кроме того, благодаря выступающим наружу пучкам вторых концевых участков 18 обеспечивается одинаковый зазор между блочной съемной тепловой изоляцией и защитным кожухом. Благодаря этому зазору, с одной стороны, уменьшаются тепловые потери вследствие наличия еще одной воздушной прослойки, а с другой стороны, обеспечивается возможность (в условиях жаркого климата) поддерживать температуру защитного кожуха на рекомендуемом уровне (около 50°C) путем прокачки охлаждающего теплоносителя по каналу кольцевого сечения между блочной съемной тепловой изоляцией и защитным кожухом.

Изобретение используется следующим образом. При монтаже каждого ТБ 3 сначала осуществляется размещение всех его четырех первых концевых участков 17 в соответствующей каждому из них паре смежно расположенных лучевых пазов 37 гнезда 34 соответствующей также каждому из них защелки-опоры, при этом все защелки-опоры свободно (иными словами, без использования каких-либо средств для фиксации их положения) размещены на поверхности теплоизолируемого оборудования. Для этого каждый первый кольцевой участок 17 соответствующего ТБ 3 вводится (вмещается) в соответствующие ему два смежно расположенные лучевые пазы 37 гнезда 34 до упора нижних краев 27 обоих его зубов 19 в проволочное кольцо 33, которое под действием силы сжатия имеет в исходном положении минимальный диаметр, определяемый диаметром дна кольцевой проточки 35. Затем к устанавливаемому ТБ 3 прикладывается усилие, направленное радиально относительно внешней поверхности теплоизолируемого оборудования. Это усилие через первые концевые участки 17 соответствующего ТБ 3 передается соответствующему каждому первому концевому участку 17 проволочному кольцу 33. При взаимодействии проволочного кольца 33 с расположенными наклонно нижними сторонами 20 двух зубов 19 соответствующего первого концевого участка 17 происходит увеличение диаметра проволочного кольца 33 (под действием радиально направленной силы, значение которой зависит от величины угла α) до момента взаимодействия его с вершинами 22 зубов 19 соответствующего первого концевого участка 17. Затем под действием упругой силы сжатия происходит защелкивание, иными словами, резкое (в сторону уменьшения) изменение диаметра принудительно растянутого проволочного кольца 33 до положения, определяемого положением верхних краев 24 зубов 19 относительно оси 32, при этом чем больше расстояние W, тем больше диаметр проволочного кольца 33 в защелкнутом положении, а следовательно больше величина усилия, стягивающего первые концевые участки 17 соответствующего пучка между собой. Таким образом, в защелкнутом положении проволочное кольцо 33 соответствующей защелки-опоры взаимодействует (прижато) к верхним краям 24 зубов 19 первых концевых участков 17 соответствующего пучка первых концевых участков 17.

В результате установки каждого очередного ТБ 3 на поверхности теплоизолируемого оборудования образуется также пучок из четырех вторых концевых участков 18, которые также разъемно скрепляются между собой, но посредством пружины 41, которую вручную или с помощью соответствующего инструмента сначала растягивают, а затем в растянутом положении надевают сверху на образующие пучок вторые концевые участки 18, при этом каждый петлевой участок пружины 41 размещают над соответствующими ему двумя расположенными напротив друг друга полками 23 уголков двух смежных между собой вторых концевых участков 18 соответствующего пучка. После снятия с пружины 41 растягивающей нагрузки, она, под действием силы сжатия, приобретает первоначальную форму, при этом, в случае выполнения фиксатора ее положения в виде выступа 28 или 29, каждый участок пружины 41, расположенный между двумя прямолинейными элементами 42 смежных между собой петлевых участков, защелкивается под соответствующий ему выступ 28 (29). В предпочтительном воплощении изобретения ширина ленты, из которой выполнена пружина 41, равна расстоянию между выступом 28 (29) и передней стенкой 15. В случае выполнения фиксатора положения пружины 41 в виде выемки 30, после снятия с пружины 41 растягивающей нагрузки происходит защелкивание дугообразных элементов 43 в соответствующую каждому из них выемку 30. Для обеспечения лучшей фиксации пружины 41, при выполнении фиксаторов ее положения в виде выступов 29, элементы 42 выполнены ссужающимися от периферии к оси симметрии пружины 41.

Патентуемое пружинно-зажимное (пружинно-замковое) соединение между собой ТБ 3 обеспечивает снижение механических напряжений, возникающих при радиальном температурном расширении корпуса теплоизолируемого оборудования, поскольку при радиальном температурном расширении корпуса теплоизолируемого оборудования происходит лишь относительное смещение упруго связанных между собой ТБ 3. С другой стороны, поскольку защелки-опоры только опираются на внешнюю поверхность теплоизолируемого оборудования, то при его продольном температурном расширении будет иметь место скольжение теплоизолируемого оборудования относительно тепловой изоляции.

При демонтаже ТБ 3 сначала снимают пружины 41 со всех четырех пучков вторых концевых участков 18, соответствующих вторым концевым участкам 18 демонтируемого ТБ 3. Затем с помощью соответствующего приспособления или вручную осуществляют извлечение ТБ 3 путем приложения к нему усилия, направленного радиально от поверхности теплоизолируемого оборудования. При приложении к демонтируемому ТБ 3 упомянутого выше усилия оно передается через его первые концевые участки 17 проволочным кольцам 33 соответствующих этому ТБ 3 защелок-опор. При взаимодействии каждого проволочного кольца 33 с соответствующими ему вторыми сторонами 21 зубов 19 происходит его растяжение вплоть до момента взаимодействия с его вершинами 22 упомянутых выше зубов 19. Далее под действием упругой силы сжатия проволочное кольцо 33 сжимается и выталкивает соответствующий первый концевой участок 17.

Промышленная применимость патентуемого изобретения подтверждается также возможностью осуществления его с использованием известного технологического оборудования машиностроительных предприятий и известных материалов.

Изобретение относится к теплоизоляционной технике, в частности к тепловой изоляции оборудования атомных электростанций. Блочная съемная тепловая изоляция содержит расположенные последовательно по длине теплоизолируемого оборудования и состыкованные между собой одинаковые секции из N одинаковых теплоизоляционных блоков, состыкованных между собой, по расположенным под углом φ=2π/N продольным боковым стенкам. Каждый блок содержит выполненный из уголков каркас, часть которого, обшитая тонкими металлическими листами, представляет собой заполненный теплоизоляционным материалом кожух в виде сегмента, имеющего в поперечном сечении форму равнобочной трапеции с боковыми сторонами, расположенными под углом φ относительно друг друга. Выступающие относительно тыльной и передней стенок концы угловых стоек каркаса образуют обращенные к теплоизолируемому оборудованию одинаковые первые концевые участки и обращенные в противоположную сторону одинаковые вторые концевые участки. Блоки состыкованы между собой по продольным и поперечным боковым стенкам и образуют охватывающую теплоизолируемое оборудование цилиндрическую теплоизоляционную оболочку с N-гранными передней и тыльной поверхностями. Обращенные к теплоизолируемому оборудованию первые концевые участки каждого пучка разъемно скреплены между собой с помощью соответствующей защелки-опоры, свободно опирающейся на поверхность теплоизолируемого оборудования. Вторые концевые участки каждого пучка разъемно скреплены между собой с помощью соответствующей пружины в форме симметричного замкнутого крестообразного контура с четырьмя петлеобразными участками, расположенными ортогонально относительно друг друга. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение монтажа и демонтажа теплоизоляционных блоков, повышение изотермичности теплоизолируемого оборудования. 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Блочная съемная тепловая изоляция, содержащая размещенные на внешней поверхности теплоизолируемого оборудования последовательно в его продольном направлении и вплотную друг к другу кольцевые секции, каждая из которых выполнена из N одинаковых теплоизоляционных блоков, состыкованных между собой продольными боковыми стенками, расположенными под углом φ=2π/N относительно друг друга, при этом каждый теплоизоляционный блок включает выполненный из металлических уголков каркас, тонкие облицовочные металлические листы и наполнитель из теплоизоляционного материала, отличающаяся тем, что теплоизоляционные блоки в смежных секциях расположены напротив друг друга, каркас включает четыре одинаковые угловые стойки, которые попарно расположены под углом φ относительно друг друга и соединены между собой параллельно расположенными верхними и нижними поперечными элементами, каждая угловая стойка упомянутой выше пары угловых стоек соединена с расположенной напротив нее и параллельно ей угловой стойкой второй пары угловых стоек параллельно расположенными верхними и нижними продольными элементами, при этом верхние поперечные и продольные элементы расположены на одном уровне и на одинаковом расстоянии от ближайших к ним верхних концов угловых стоек, а нижние поперечные и продольные элементы также расположены на одном уровне и на одинаковом расстоянии от ближайших к ним нижних концов угловых стоек, часть каркаса, включающая верхние и нижние соответственно поперечные и продольные элементы, а также расположенные между ними участки угловых стоек, обшита со всех сторон упомянутыми выше металлическими листами, образующими две одинаковые продольные боковые стенки, расположенные под углом φ относительно друг друга, две одинаковые поперечные боковые стенки, расположенные параллельно друг другу, а также обращенную к теплоизолируемому оборудованию тыльную стенку и расположенную напротив нее и параллельно ей переднюю стенку, выступающие относительно тыльной стенки концы угловых стоек образуют первые концевые участки, имеющие одинаковую длину, а выступающие относительно передней стенки концы угловых стоек образуют вторые концевые участки, имеющие одинаковую длину, каждый первый концевой участок имеет два одинаковых зуба треугольной формы с имеющими различную длину нижней и верхней сторонами, пересечение которых образует вершину соответствующего зуба, при этом каждый зуб выполнен сбоку соответствующей ему полки уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка, а пересечение нижней стороны зуба с торцом упомянутого выше уголка образует нижний край зуба, расположенный от ребра уголка на расстоянии, которое меньше расстояния между верхним краем зуба и тем же ребром, каждый второй концевой участок снабжен фиксатором положения пружины, которая выполнена в форме симметричного замкнутого крестообразного контура с четырьмя одинаковыми петлевыми участками удлиненной формы, расположенными ортогонально относительно друг друга, при этом описанные выше теплоизоляционные блоки, состыкованные между собой по продольным и поперечным боковым стенкам, образуют охватывающую теплоизолируемое оборудование теплоизоляционную оболочку с N-гранными передней и тыльной поверхностями, а также с регулярно расположенными по длине каждого ребра тыльной поверхности пучками обращенных к теплоизолируемому оборудованию первых концевых участков и с регулярно расположенными по длине каждого ребра передней поверхности пучками обращенных в противоположную сторону вторых концевых участков, образующие каждый пучок параллельно расположенные четыре первых концевых участка разъемно скрепленных между собой с помощью соответствующей защелки-опоры, свободно опирающейся на поверхность теплоизолируемого оборудования, при этом каждая защелка-опора содержит осесимметричный корпус, в котором со стороны торца, расположенного напротив его торца, взаимодействующего с поверхностью теплоизолируемого оборудования, выполнено гнездо с крестообразным поперечным сечением, в котором размещены первые концевые участки соответствующего пучка, а со стороны боковой поверхности в корпусе защелки-опоры выполнена с обеспечением частичного пересечения с периферийными участками гнезда кольцевая проточка, в которой с возможностью возвратного изменения своего диаметра при монтаже и демонтаже теплоизоляционных блоков размещена пружина в виде незамкнутого проволочного кольца с концевыми участками, перекрывающими друг друга во всем диапазоне изменения его диаметра, образующие каждый пучок параллельно расположенные четыре вторые концевые участки также разъемно скреплены между собой соответствующей каждому пучку и упомянутой выше пружиной в форме симметричного замкнутого крестообразного контура, взаимодействующей с фиксаторами ее положения, выполненными на вторых концевых участках, а кольцевая проточка расположена на расстоянии Н от дна гнезда, удовлетворяющем соотношению:
(L₃-d/2)≤H≤L₃,
где L₃ - расстояние между верхним краем каждого зуба, расположенного на первом концевом участке и торцом уголка, из которого выполнена соответствующая угловая стойка;
d - поперечный размер проволоки, из которой выполнена пружина, размещенная в проточке.

2. Тепловая изоляция по п.1, отличающаяся тем, что гнездо выполнено в виде глухого осевого отверстия и четырех одинаковых прямоугольных лучевых пазов, отходящих от осевого отверстия и расположенных под прямым углом относительно друг друга, при этом размер гнезда в направлении каждой пары расположенных напротив друг друга лучевых пазов больше внешнего максимального диаметра проволочного кольца, а радиус R осевого отверстия удовлетворяет соотношению:
R>h+h₁2^1/2,
где h - толщина уголка, из которого выполнены угловые стойки, в плоскости сечения, проходящей через внешнее ребро уголка и под углом 45° к внешним поверхностям его полок;
h₁ - толщина металлических листов, которыми обшита часть каркаса теплоизоляционных блоков.

3. Тепловая изоляция по п.1, отличающаяся тем, что гнездо выполнено с обеспечением при введении в него первых концевых участков и при извлечении их из гнезда скользящей или ходовой посадки между сопрягаемыми поверхностями гнезда и первых концевых участков.

4. Тепловая изоляция по п.1, отличающаяся тем, что фиксатор положения пружины выполнен в виде упора, размещенного между полками уголка, из которого выполнена угловая стойка.

5. Тепловая изоляция по п.4, отличающаяся тем, что упор выполнен в виде выступа, сформированного наплавкой металла на расположенный между полками уголка участок поверхности.

6. Тепловая изоляция по п.4, отличающаяся тем, что упор выполнен в виде выступа, выполненного из пластины квадратной или треугольной формы, приваренной к полкам уголка с их внутренней стороны.

7. Тепловая изоляция по п.1, отличающаяся тем, что фиксатор положения пружины выполнен в виде выемки, расположенной сбоку каждой полки уголка и на одинаковом расстоянии от его торца.