теплоизоляционное изделие

Формула изобретения

Теплоизоляционное изделие, содержащее изолирующие элементы удлиненной формы из упругодеформируемого волокнистого материала, соединенные между собой и заключенные в оболочку, которая закрывает боковые поверхности удлиненных элементов и состоит из двух гибких листов, один из которых образует боковые поверхности удлиненных элементов, противоположные поверхностям, обращенным к изолируемому объекту, а другой образует остальные боковые поверхности удлиненных элементов, отличающееся тем, что гибкий лист, образующий боковые поверхности удлиненных элементов, противоположные поверхностям, обращенным к изолируемому объекту, выполнен герметичным, а упругодеформируемый волокнистый материал выполнен с плотностью 50-125 кг/м³ и с преимущественной ориентацией волокон ортогонально боковым поверхностям удлиненных элементов, противоположным поверхностям, обращенным к изолируемому объекту.

Описание изобретения к патенту

Заявляемое изобретение относится к листовым тепло(хладо)изолирующим изделиям, предназначенным для тепло(хладо)изоляции различных неплоских объектов, преимущественно трубопроводов и обечаек.

Аналогом заявляемого изобретения является теплоизоляционное изделие, принимающее форму изолируемой поверхности, состоящее из основы, слоя гофрированного изоляционного материала и слоя герметичного материала (ткани), расположенного на верхней поверхности изделия (см. заявку FR № 2625793, МПК F16L 59/02, 1989). Существенные признаки аналога принимающая форму изолируемой поверхности, основа, герметичный материал совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность изоляции систем сложной конфигурации ( пучок труб , спутник и т.д.), отсутствие возможности быстрого доступа к поврежденному участку изолируемой поверхности, низкая ремонтопригодность, отсутствие возможности многоразового использования и щадящего ремонта без демонтажа изоляции, недостаточные прочностные характеристики (несопоставимые с весом взрослого человека), необходимость сравнительно толстого слоя изолирующего материала для надежной изоляции.

Другим аналогом заявляемого изобретения является изделие из листового материала, состоящее из соединенных между собой изолирующих элементов удлиненной формы из упругодеформируемого материала (см. заявку GB № 2190167, МПК F16L 59/02, 1987). Существенные признаки аналога соединенные между собой изолирующие элементы из упругодеформируемого материала совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатком аналога является сложность монтажа, сложность транспортировки и хранения материала, недостаточные прочностные характеристики, отсутствие возможности быстрого доступа к поврежденному участку трубы, недостаточная ремонтопригодность, отсутствие возможности многоразового использования.

Прототипом заявляемого изобретения является теплоизоляционное изделие из листового теплоизолирующего материала, состоящее из соединенных между собой чередующихся изолирующих элементов удлиненной формы из упругофедормируемого материала и из недеформируемого при монтажных нагрузках материала, заключенных в оболочку из стекловолоконных листов, зафиксированных на боковых поверхностях элементов (см. патент РФ № 34 688, МПК F16L 59/02, 2003). Существенные признаки прототипа состоящая из соединенных между собой изолирующих элементов удлиненной формы из упругодеформируемого материала оболочка из листов совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа являются недостаточная теплоизоляционная способность из-за негерметичности изделия, что при атмосферных воздействиях приводит к попаданию влаги в изолирующие элементы (это резко снижает их теплоизолирующие свойства), сложность конструкции, обуславливающая сложность изготовления изделия и его монтажа, ухудшение геометрических и прочностных характеристик изделия при разрушении полимерных составляющих элементов из-за теплового воздействия и временного фактора, а также недостаточная эффективность волокнистых теплоизоляторов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является улучшение теплоизолирующей способности изделия за счет исключения попадания атмосферной влаги в теплоизолирующие элементы, упрощение конструкции изделия, упрощение его изготовления и монтажа, снижение возможности влияния на характеристики изделия процесса разрушения полимерных составляющих изделия, а также повышение теплоизолирующей способности изолирующих элементов.

Для достижения указанного технического результата теплоизоляционное изделие состоит из изолирующих элементов удлиненной формы из упругодеформируемого материала, соединенных между собой и заключенных в оболочку, которая закрывает боковые поверхности удлиненных элементов и состоит из двух гибких листов, один из которых образует боковые поверхности удлиненных элементов, противоположные поверхностям, обращенным к изолируемому объекту, а другой образует остальные боковые поверхности удлиненных элементов, при этом гибкий лист, образующий боковые поверхности удлиненных элементов, противоположные поверхностям, обращенным к изолируемому объекту, выполнен герметичным, упругодеформируемый материал выполнен волокнистым с плотностью 50÷125 кг/м³ и с преимущественной ориентацией волокон ортогонально боковым поверхностям удлиненных элементов, противоположным поверхностям, обращенным к изолируемому объекту.

Существенные признаки заявляемого изобретения гибкий лист, образующий боковые поверхности удлиненных элементов, противоположные поверхностям, обращенным к изолируемому объекту, выполнен герметичным, упругодеформируемый материал выполнен волокнистым с плотностью 50÷125 кг/м³ и с преимущественной ориентацией волокон ортогонально боковым поверхностям удлиненных элементов, противоположным поверхностям, обращенным к изолируемому объекту являются отличительными от признаков прототипа.

Теплоизоляционное изделие состоит из изолирующих элементов (брусков) удлиненной формы квадратного, прямоугольного, трапециевидного или другого близкого к указанным сечения, выполненных из материала, упругодеформируемого при монтажных нагрузках. В качестве такого материала могут использоваться материалы, содержащие преимущественно ориентированные в одном направлении волокна, например базальтовый войлок, минеральная вата, различные волокнистые нетканые материалы и т.п. с плотностью от 50 до 125 кг/м³. Элементы заключены в оболочку, которая покрывает их боковые и не покрывает торцевые поверхности. Оболочка фиксирует элементы друг к другу и состоит из двух гибких (при монтажных нагрузках) листов, например, из стеклоткани, стеклопластика, фольмоткани, лакоткани и т.п. Оболочка фиксирует элементы друг к другу за счет прошивки оболочки, например, стеклонитями и состоит из двух листов, например, стекловолоконных (стеклоткань, стеклохолст, стеклосетка и т.п.). Один из листов зафиксирован на поверхностях каждого из теплозащитных удлиненных элементов, противоположных изолируемой поверхности, и дополнительно покрыт алюминиевой фольгой, обеспечивающей его герметичность (в том числе и в месте прошивки листа). Другой лист зафиксирован на остальных трех боковых поверхностях каждого из удлиненных элементов. Элементы фиксируются к оболочке таким образом, чтобы соблюдалась преимущественная ориентация волокон материала ортогонально как к поверхности изделия, противоположной изолируемой поверхности, так и к поверхности изделия, контактирующей при эксплуатации с изолируемой поверхностью (то есть большинство волокон материала перпендикулярны плоскости изделия).

Изготавливаться заявляемый материал может следующим образом. Предварительно изготовленные удлиненные элементы последовательно размещаются на первом стекловолоконном листе таким образом, чтобы волокна волокнистого материала были преимущественно ориентированы перпендикулярно листу, и фиксируются к листу путем прошивки стеклонитью. Затем на остальных боковых поверхностях элементов фиксируется путем прошивки стеклонитью второй стекловолокнистый лист. Для этого элементы последовательно парами совмещаются поверхностями, где уже зафиксирован первый лист (путем изгибания этого листа в зоне соединения элементов), и второй лист фиксируется на обращенных друг к другу боковых поверхностях элементов, затем второй лист фиксируется на поверхности элемента, обращенной к изолируемой поверхности, вновь повторяется фиксация на обращенных друг к другу боковых поверхностях элементов, и вновь на поверхности, обращенной к изолируемой поверхности, и т.д. Далее свободная поверхность первого стекловолоконного листа (поверхность, противоположная поверхности, где размещены теплоизолирующие удлиненные элементы) покрывается алюминиевой фольгой (например фольгоскотчем, путем приклейки фольги и т.п.).

На чертеже представлен конкретный пример заявляемого изделия (вид сбоку).

Конкретным примером заявляемого теплоизоляционного изделия является универсальная теплоизоляционная система СТУ (СТУ-А; СТУ-Н; СТУ-К) для изоляции трубопроводов. Система состоит из волокнистых теплоизоляторов 1, имеющих форму прямоугольных брусков из минплиты П-75, П-125, или базальтового мата. Оболочка системы состоит из конструкционного листового материала 2 (стеклоткань, стеклохолст, базальтовая ткань и т.д.) и покровного листа 3 (алюминиевая фольга, кашированная на стеклоткань, стеклопластик, лакоткань). При этом волокна, из которых выполнены волокнистые теплоизоляторы, преимущественно ориентированы перпендикулярно покровному листу. Кроме того, система имеет демпфирующий элемент 4, бандажную проволоку 5 и нахлест покровного листа 6, необходимые для обеспечения при монтаже плотного облегания системы по всему диаметру трубы.

Заявляемое теплоизоляционное изделие может изгибаться в направлении, противоположном изолируемой поверхности, без деформации удлинительных элементов Это позволяет легко сворачивать изделие в рулон для транспортировки, например в картонных коробках, и при хранении. При монтаже при изгибании изделия в сторону изолируемой поверхности происходит деформация теплоизолирующих элементов. В зависимости от кривизны изолируемой поверхности эта деформация может быть большей или меньшей, что упрощает монтаж изоляции на различных типоразмерах труб и за счет упругой деформации обеспечивает возможность многоразового использования деформируемых элементов.

Преимущественная ориентация волокон волокнистых теплоизоляторов, которая после монтажа изделия на трубопровод оказывается радиальной по отношению к трубопроводу, позволяет значительно снизить проминание теплоизоляционной конструкции и придать ей жесткость. Кроме того, при радиальной ориентации волокон разрушение полимерного связующего волокнистых теплоизоляторов, связанное с тепловыми режимами и временным фактором, практически не влияет на геометрические и прочностные характеристики изделия, а коэффициент теплопроводности в результате деструкции полимера снижается. В результате улучшаются теплоизоляционные характеристики изделия. Кроме того, при температуре до 100°С указанные волокнистые теплоизоляторы при плотности 50÷125 кг/м³ имеют теплопроводность меньше, чем при плотности более 125 кг/м³, а при температуре более 100°С при плотности 50÷125 кг/м³ теплопроводность выше, чем при плотности более 125 кг/м³. Поскольку прямоугольные теплоизолирующие элементы при монтаже на трубе деформируются и приобретают трапециевидную форму, их плотность увеличивается по мере приближения к изолируемой поверхности, поскольку наибольшей деформации (уплотнению) подвергаются части элементов, наиболее близкие к изолируемой поверхности. Однако при этом увеличивается и температура изоляции, которая в большинстве случаев в зонах, близких к изолируемой поверхности, превышает 100°С. В менее деформированных зонах (наружная часть теплоизоляции), где плотность изолирующего материала не изменилась или увеличилась незначительно, температура, как правило, меньше 100°С. В результате обеспечивается повышение теплоизолирующей способности изоляции без увеличения ее толщины. Наиболее эффективным с точки зрения теплозащитных свойств является использование волокнистых теплоизоляторов с плотностью до 75 кгм³. Однако в ряде случаев их механическая прочность оказывается недостаточной, поэтому в заявленном диапазоне 50÷125 кг/м³ обеспечивается оптимальное соотношение эксплуатационных характеристик изделия.