PL169648B1 - Izolacja maszyn cieplnych PL - Google Patents

Abstract

1 . Izolacja maszyn cieplnych, dla elementów konstrukcyjnych w ksztalcie korpusów, zwlaszcza ta kich jak aparaty, zbiorniki, przyrzady, turbiny gazowe 1 parowe, obejmujace wieksza ilosc, przylegajacych do siebie, plaskich elementów w rodzaju mat lub po- duszek, umieszczonych na zewnatrz elementu kon- strukcyjnego, znamienna tym, ze poszczególne jej elementy (4a, 4b), tworzace co najmniej jedna warstwe okrywowa, przylegaja szczelnie do siebie bocznymi po- wierzchniami czolowymi (2a, 2b), prostopadlymi do znajdujacej sie pod nimi powierzchni elementu kon- strukcyjnego (1), przy czym szczelina oddzielajaca (6), przebiegajaca prostopadle do powierzchni elementu konstrukcyjnego (1) posiada pomiedzy wspomnianymi elementami (4a, 4b) co najmniej jedno odsadzenie (3) f i g 1 . ( 5 4 ) Izolacja maszyn cieplnych PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest izolacja maszyn cieplnych dla elementów konstrukcyjnych w kształcie korpusów, zwłaszcza takich jak maszyny, aparaty, zbiorniki, przyrządy, turbiny gazowe i parowe, obejmująca większą ilość przylegających do siebie płaskich elementów w rodzaju mat i poduszek umieszczonych na zewnątrz elementu konstrukcyjnego.

Zadaniem izolacji cieplnej jest zmniejszenie strat ciepła z gorących części maszyn, powodowanych przez promieniowanie i konwekcję, i równocześnie zapewnienie ochrony przed dotknięciem. W budownictwie maszyn cieplnych czynnikami decydującymi o jakości izolacji jest mała przenikalność cieplna, a przede wszystkim możliwie stała wartość oporu cieplnego całej zaizolowanej powierzchni. Różne wartości oporu cieplnego występujące wzdłuż korpusu

169 648 maszyny powodują nieuchronnie zmianę rozkładu temperatur. Ta ostatnia wywołuje naprężenia cieplne lub deformacje cieplne korpusu maszyny, które zwłaszcza w wirujących maszynach cieplnych, ze względu na małe tolerancje wymiarów mogą powodować duze uszkodzenia lub nawet awarie.

Specyfika korpusów maszyn cieplnych polega na skomplikowanej geometrii przestrzennej ich powierzchni. Na przykład turbiny są korpusami żeliwnymi posiadającymi powierzchnie zakrzywione przestrzennie w różnych płaszczyznach i o różnych promieniach krzywizny. Dochodzą do tego liczne króćce i odprowadzenia, które przenikają przez te nieregularne powierzchnie.

Każda maszyna cieplna wymaga przeprowadzania w odpowiednich przedziałach czasu kontroli lub przeglądów, podczas których otwiera się obudowę. Izolacja cieplna musi być wtedy co najmniej częściowo i ponownie zamontowana.

Znane systemy izolowania posiadają różne wady. Metodą stosowaną przede wszystkim w początkowych okresach eksploatowania maszyn cieplnych był twardy płaszcz. Masa izolacyjna lub tez materiał włóknisty ze środkiem wiążącym jest natryskiwana lub szpachlowana w stanie mokrym i tworzy po wyschnięciu twardą warstwę, w rodzaju betonu. Ta metoda okazała się skuteczna głównie ze względu na skomplikowaną geometrię powierzchni i zapewniała bezspoinową warstwę izolacyjną o stałym oporze cieplnym. Wadę jej stanowiły jednak duze nakłady powstające podczas prac przeglądowych. Warstwa izolacyjna musiała być wtedy co najmniej częściowo niszczona i ponownie wykonywana. Oprócz dużego nakładu pracy niepożądane było także wydzielanie pyłu.

Inną znaną metodą izolowania korpusów maszyn cieplnych jest stosowanie elastycznej izolacji, która jest demontowalna i ponownie montowalna oraz jest miękka zgodnie z zasadą powszechnie stosowanych poduszek izolacyjnych. W celu wykonania w przybliżeniu bezszwowej warstwy, poduszki izolacyjne są układane dwuwarstwowo, z przesunięciem. Wewnątrz każdej warstwy izolacyjnej poszczególne poduszki izolacyjne mogą zachodzić na siebie, aby mogły lepiej wstrzymać straty ciepła powodowane przez konwekcję szczelinową. W tym przypadku grubości warstw izolacyjnych w obszarze zachodzenia na siebie dwóch sąsiadujących ze sobą poduszek muszą razem mieć odpowiedni wymiar, aby nie zwiększyć miejscowego oporu cieplnego. Według tej metody wykonuje się to przez klinowe, komplementarne zmniejszenie grubości warstwy izolacyjnej w obszarze zachodzenia na siebie poduszek. Wadą tej metody są wysokie nakłady na wytwarzanie, podczas którego musi być uwzględniona skomplikowana geometria zarówno wewnętrznej jak i zewnętrznej warstwy. Części warstwy wewnętrznej i zewnętrznej nie tworzą na ogół jednakowych pokryć, gdyz promienie krzywizn warstwy zewnętrznej zwiększają się o grubość warstwy wewnętrznej. Dwie warstwy wymagają stosowania dużej ilości poduszek. Oprócz nakładów na montaż i demontaż należy przede wszystkim obawiać się niebezpieczeństwa zamiany. Zamienione poduszki izolacyjne mogą powodować szpary i luki w systemie izolacyjnym, a przez to naprężenia cieplne i zniekształcenia w korpusach maszyn, powodujące duze uszkodzenia..

Z opisu patentu niemieckiego nr 34 11 924 znane są elementy kaflowe służące do ułożenia odpornej na wibrację, termicznie izolującej wykładziny. Ta izolacja służy do izolowania wnętrza urządzeń, przez które prowadzony jest gaz. Elementy kaflowe stanowiące izolację mają kształt sztywnych kaset ze skrzynkową osłoną. Na skutek sztywnego wykonania elementów tej izolacji, wymagają one, przy układaniu, umieszczania na złączach spoin dylatacyjnych, które kompensują wydłużenia cieplne. Te sztywne elementy nie nadają się do izolowania korpusów maszynowych, gdyz mimo dużej skuteczności izolacji termicznej, nie posiadają wystarczającej elastyczności i podatności wymaganej od elementów do uszczelniania takich konstrukcji.

Celem wynalazku jest więc zaproponowanie elastycznej izolacji dla maszyn cieplnych, która jest demontowalna i ponownie montowalna i zgodnie z zasadą ogólnie stosowanych poduszek izolacyjnych jest miękka, aby mogła być dopasowywana do poddawanej izolowaniu powierzchni o skomplikowanej geometrii. Zwłaszcza powinna ona składać się z mniejszej ilości oddzielnych części, a pomimo tego zapewniać bezspoinowy i prawie stały opór cieplny na całej powierzchni.

169 648

Izolacja maszyn cieplnych według wynalazku ma poszczególne elementy tworzące co najmniej jedną warstwę okrywową i przylegające do siebie szczelnie, bocznymi powierzchniami czołowymi, prostopadłymi w stosunku do znajdującej się pod nimi powierzchni elementu konstrukcyjnego, przy czym szczelina oddzielająca między obydwoma elementami, przebiegająca prostopadle do powierzchni elementu konstrukcyjnego, posiada co najmniej jedno odsądzenie.

Korzystnie odsądzenie szczeliny jest usytuowane poprzecznie, a zwłaszcza prostopadle do powierzchni czołowej elementu warstwy okrywowej.

Korzystnie jeden element z pomiędzy dwóch, sąsiadujących elementów ma odsadzenia, znajdujące się dalej od osłanianego elementu konstrukcyjnego skierowane na zewnątrz tego elementu, a drugi element ma odsądzenie usytuowane bliżej osłanianego elementu konstrukcyjnego skierowane na zewnątrz i stanowiące dopełnienie odsadzenia elementu pierwszego.

Korzystnie odsadzenia elementu warstwy okrywowej przebiega wzdłuż całej szczeliny oddzielającej dwóch przylegających elementów.

Korzystnie odległość wzdłuż szczeliny oddzielającej, pomiędzy elementem konstrukcyjnym i odsądzeniem jest równa odległości wzdłuż szczeliny oddzielającej, pomiędzy odsadzeniem i zewnętrzną powierzchnią elementów izolacji.

Korzystnie elementy izolacji mają profil odpowiadający profilowi zewnętrznemu osłanianego elementu konstrukcyjnego.

Elementy izolacji mogą mieć powłokę z wytrzymałej mechanicznie i odpornej na temperaturę tkaniny włókienniczej, lub z wyjątkiem pokrycia zewnętrznego mogą mieć powłokę z przemysłowej tkaniny szklanej, korzystnie wzmocnionej drutem.

Do przymocowywania stykaj ących się ze sobą i tworzących warstwę izolacyjną elementów nadają się na przykład znane zamknięcia rzepowe, które są tak umieszczone, że zachodzą na szczelinę oddzielającą dwa stykające się elementy.

Możliwe jest jednak także dodatkowe przymocowanie do siebie dwóch elementów za pomocą mechanicznego urządzenia napinającego, takiego jak na przykład sprężyna umieszczona między dwoma hakami, po jednym każdym elemencie.

W celu uniknięcia wymienionych we wstępie wad zachodzących na siebie obszarów, ukształtowanych dopełnieniowo w postaci klinów, występujących w przypadku różnych zakrzywień znajdujących się pod nimi powierzchni części konstrukcyjnej maszyny, odsądzenie proponowanej izolacji może być wykonane poprzecznie lub tez pod kątem prostym do szczeliny oddzielającej, lub też do powierzchni czołowych. Innymi słowy to odsądzenie przebiega głównie równolegle do powierzchni poddawanej zaizolowaniu części konstrukcyjnej maszyny lub tez równolegle do pokrycia wewnętrznego elementu izolacyjnego, które przylega do powierzchni i równolegle do odpowiedniego przeciwległego pokrycia zewnętrznego elementu izolacyjnego. Zasadniczo, jest więc co najmniej w pewnych granicach, nieistotne, jakie kontury lub tez zakrzywienia posiada poddawana zaizolowaniu część konstrukcyjna, gdyz uzupełniające się odsadzenia obydwóch powierzchni czołowych zawsze przylegają do siebie, tak ze izolacja w obszarze szczeliny oddzielającej w zasadzie jest jednakowa z izolacją w obszarze elementu.

Aby przy tym wszystkie elementy mogły być stosowane jako równowartościowe do wykonywania warstwy izolacyjnej jest korzystne, gdy odsadzanie jest umieszczone w przybliżeniu na środku powierzchni czołowej elementu, między jego powierzchnią wewnętrzną i zewnętrzną. Innymi słowy odległość wzdłuż szczeliny oddzielającej od powierzchni elementu konstrukcyjnego do odsadzenia powinna być w zasadzie równa odległości od odsadzenia do zewnętrznej powierzchni lub pokrycia elementu.

Za pomocą elementów do wykonywania zewnętrznej izolacji cieplnej na częściach konstrukcyjnych, według wynalazku można nanieść jedną lub kilka warstw izolacyjnych na część konstrukcyjną. Ważne jest przy tym, aby poszczególne elementy, jak maty lub poduszki izolacyjne zawsze zachodziły na siebie wewnątrz odpowiedniej warstwy wzdłuz szczeliny oddzielającej za pomocą dopełniających się odsadzeń. Jest przy tym możliwe, aby elementy zachodziły na siebie za pomocą jednego lub więcej odsadzeń.

Wynalazek zostanie poniżej objaśniony bliżej w przykładzie wykonania uwidocznionym na rysunku, którego fig. 1 przedstawia warstwę izolacyjną według wynalazku w przekroju.

169 648

Warstwa izolacyjna umieszczona jest na elemencie konstrukcyjnym maszyny cieplnej, przy czym są pokazane dwa stykające się ze sobą elementy 4a i 4b tej warstwy izolacyjnej. Warstwa izolacyjna umieszczonajest na korpusie 1 maszyny. Izolacja składa się zjednej warstwy elementów izolacyjnych 4a i 4b, której grubość określają wymagania stawiane ciepłochronnemu działaniu izolacyjnemu. Poszczególne elementy 4a i 4b posiadają boczne powierzchnie czołowe 2a i 2b, które w zasadzie są prostopadłe do lokalnej powierzchni leżącego pod nim korpusu 1 maszyny.

Na krzywiźnie przedstawionej na fig. 1 obydwie leżące parami naprzeciwko siebie powierzchnie czołowe 2a i 2b poduszki, nie są więc wskutek tego równoległe. Poduszka tworzy zakrzywioną przestrzennie kształtkę dopasowaną do konturu przestrzennego korpusu 1 maszyny, przy czym jej pokrycia zewnętrzne i wewnętrzne nie są powierzchniowo jednakowe.

Na figurze 1 sąsiadują ze sobą odsądzone do wewnątrz poduszka 4b i odsądzoną na zewnątrz poduszka 4a. Wypełnienie poduszki stanowi substancja izolacyjna odpowiadająca wymaganiom izolacyjnym i aktualnemu zakresowi temperatur. Głównie są stosowane włókna mineralne lub włókna ceramiczne. Powłoka poduszki może być wykonana np. z wytrzymałej mechanicznie i odpornej na temperaturę tkaniny włókienniczej. Poszczególne części powłoki poduszki składają się z przyciętych geometrycznie, płaskich kawałków tkaniny włókienniczej, które na krawędziach przecięć są zszyte nićmi szklanymi odpornymi na temperaturę. Z wyjątkiem pokrycia zewnętrznego 5 powłoka poduszek 4a i 4b może być wykonana z przemysłowej tkaniny szklanej, która np. jest wzmocniona wrobionym drutem. Natomiast pokrycie zewnętrzne 5 jest sporządzone np. z odpornej na bryzgi wodne tkaniny szklanej z naniesioną przez naparowanie folią aluminiową. Te dane są oczywiście tylko przykładowe i wymienione maty izolacyjnej lub poduszki izolacyjne 4a i 4b mogą być oczywiście wykonywane w jakikolwiek inny odpowiedni sposób.

Według wynalazku jest ważne, że powierzchnie czołowe 2a i 2b zachodzą na siebie wzdłuż szczeliny oddzielającej 6 za pomocą przebiegającego do nich pod kątem prostym odsadzenia 3. Ważnejest przy tym to, że odsądzenie 3 przebiega co najmniej prawie równolegle do powierzchni elementu konstrukcyjnego 1 maszyny, tak że w każdym przypadku obydwie poduszki 4a i 4b leżą ciasno wzdłuż odsadzenia 4 przy sobie lub na sobie. Nawet tam, gdzie szczelina oddzielająca posiada szparę w obszarze, w którym przebiega ona prostopadle do powierzchni części konstrukcyjnej maszyny, jest mimo to zapewniona wystarczająca izolacyjność cieplna, gdyz szpara w szczelinie oddzielającej 6 nigdy nie może przebiegać przez całą szerokość poduszek 4a i 4b. Dzięki temu jest zapewnione to, że nawet w obszarze szczelin oddzielających 6 izolacja cieplna jest co najmniej wystarczająca i zasadniczo mało różni się od odpowiedniej izolacji cieplnej w obszarze poszczególnych mat izolacyjnych 4a 14b.

W celu zakrycia lub zamknięcia szczeliny 6, szczególnie między obydwiema poduszkami 4a i 4b, umieszcza się zwłaszcza przemysłowe zamknięcie rzepowe 7. Mozę ono być wykonane w ten sposób, że co najmniej jedna z poduszek 4b posiada łapki wystające z pokrycia zewnętrznego 5, które stanowią część zamknięcia rzepowego. Na drugiej sąsiedniej poduszce 4a jest umieszczony na pokryciu zewnętrznym element mocujący 7’ dla zamknięcia rzepowego. Za pomocą tego zamknięcia rzepowego wytwarza się zarówno solidne połączenie mechaniczne między poduszkami jak i chroni się szparę przed wnikaniem bryzgów wodnych.

Oczywiście jest także możliwe wykonanie dodatkowego połączenia mechanicznego za pomocą sprężyny 8, która może być napięta między hakami 9 przyszytymi do dwóch sąsiednich poduszek. Styczne napięcie sprężyny wytwarza nacisk nad wypukłym korpusem maszyny, który dociska poduszki 4a i 4b bezpośrednio i równomiernie do gorącej powierzchni maszyny. W celu dodatkowego zabezpieczenia połączenia mechanicznego można naciągnąć na warstwę poduszek pasy z tkaniny szklanej z urządzeniem szybkomocującym.

Po obydwóch stronach dwóch pokazanych poduszek 4a i 4b są oczywiście umieszczone dalsze wykonane według wynalazku maty lub poduszki izolacyjne, w celu zaizolowania części konstrukcyjnej 1. Aby do wykonywania warstw izolacyjnych według wynalazku był potrzebny tylko jeden rodzaj lub maksymalnie dwa rodzaje poduszek, odsądzenie 3 na powierzchniach czołowych 2a i 2b jest umieszczone korzystnie na środku między pokryciem zewnętrznym i wewnętrznym każdej z poduszek. Według fig. 1 oznacza to, że odległość c jest równa odległości d.

169 648

W ten sposób można zredukować ilość różnych poduszek potrzebnych do zaizolowywania części konstrukcyjnych, które posiadają kontury o rozmaitych krzywiznach.

Warstwa izolacyjna według wynalazku, opisana przykładowo na podstawie fig. 1, może być oczywiście modyfikowana i zmieniana na wiele dowolnych sposobów. W zależności od wymagań można zwłaszcza wybrać inne wykonania poszczególnych mat lub poduszek izolacyjnych. Opisany wynalazek upraszcza wytwarzanie, montaż i demontaż izolacji zewnętrznej na części konstrukcyjnej maszyny. Dzięki zredukowaniu pokrycia ciepłochronnego do jednej jedynej warstwy lub powłoki izolacyjnej wymienione na wstępie nakłady na wytwarzanie wycięć i przejść przez tę warstwę są ponoszone tylko jeden raz oraz zostaje skrócony czas montażu i demontażu warstwy izolacyjnej. Każda część izolacji jest zdefiniowana i zlokalizowana przez geometrię poduszek. Niebezpieczeństwo pomyłki nie istnieje. Korzyści cieplne z dwuwarstwowej izolacji są wyrównywane dzięki stosowaniu w poduszkach odsadzeń, jak również wymienionych łapek powierzchniowych do zamknięć rzepowych. Straty szczelinowe mogą być w ten sposób zlikwidowane.

₃ 9 7 8

FHj i

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 2,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Izolacja maszyn cieplnych, dla elementów konstrukcyjnych w kształcie korpusów, zwłaszcza takich jak aparaty, zbiorniki, przyrządy, turbiny gazowe i parowe, obejmujące większą ilość, przylegających do siebie, płaskich elementów w rodzaju mat lub poduszek, umieszczonych na zewnątrz elementu konstrukcyjnego, znamienna tym, że poszczególne jej elementy (4a, 4b), tworzące co najmniej jedną warstwę okrywową, przylegają szczelnie do siebie bocznymi powierzchniami czołowymi (2a, 2b), prostopadłymi do znajdującej się pod nimi powierzchni elementu konstrukcyjnego (1), przy czym szczelina oddzielająca (6), przebiegająca prostopadle do powierzchni elementu konstrukcyjnego (1) posiada pomiędzy wspomnianymi elementami (4a, 4b) co najmniej jedno odsadzenie (3).
2. 2. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że odsądzenie (3) szczeliny (6) jest usytuowane poprzecznie, a zwłaszcza prostopadle do powierzchni czołowej (2a, 2b) elementu (4a, 4b).
3. 3. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że jeden element (4b) z pomiędzy dwóch sąsiadujących elementów (4a, 4b) ma odsądzenie, znajdujące się dalej od osłanianego elementu konstrukcyjnego (1), skierowane na zewnątrz tego elementu (4b) a drugi element (4a) ma odsadzenia usytuowane bliżej osłanianego elementu konstrukcyjnego (1) skierowane na zewnątrz i stanowiące dopełnienie odsadzenia elementu pierwszego (4b).
4. 4. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, albo 2, znamienna tym, że odsądzenie (3) przebiega wzdłuż całej szczeliny oddzielającej (6) dwóch przylegających elementów (4a, 4b).
5. 5. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że odległość (c) wzdłuz szczeliny oddzielającej (b), pomiędzy elementem konstrukcyjnym (1) i odsądzeniem (3) jest równa odległości (d) wzdłuż szczeliny oddzielającej (6), pomiędzy odsądzeniem (3) i zewnętrzną powierzchnią (5) elementów izolacji.
6. 6. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, ze jej elementy (4a, 4b) mają profil odpowiadający profilowi zewnętrznemu osłanianego elementu konstrukcyjnego (1).
7. 7. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz 1, znamienna tym, że elementy (4a, 4b) mają powłokę z wytrzymałej mechanicznie i odpornej na temperaturę tkaniny włókienniczej.
8. 8. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że elementy (4a, 4b) mają powłokę z przemysłowej tkaniny szklanej, korzystnie wzmocnionej wrobionym drutem.
9. 9. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że przylegające do siebie elementy (4a, 4b) są ze sobą złączone za pomocą, zachodzącego na szczelinę oddzielającą (6) zamknięcia rzepowego (7, 7’).
10. 10. Izolacja maszyn cieplnych według zastrz. 1, znamienna tym, że przylegające do siebie elementy (4a, 4b) są ze sobą złączone za pomocą haków (9) zamocowanych na każdym z elementów (4a, 4b) i rozpiętej między tymi hakami (9) sprężyny (8).