PL221417B1 - Osłona złącza rurowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest osłona złącza rurowego stosowana w budownictwie sieci cieplnych w systemie rur preizolowanych.

Sieci ciepłownicze buduje się z odcinków rur preizolowanych w postaci rur stalowych w otulinie ze sztywnej pianki poliuretanowej oraz płaszcza osłonowego z polietylenu. Końcówki stalowych rur pozbawione są izolacji cieplnej i płaszcza osłonowego w celu umożliwienia ich połączenia. Odcinki przewodowych rur stalowych łączone są poprzez spawanie. Izolacja i płaszcz osłonowy w miejscu łączenia rur podlega odtworzeniu w postaci osłony złącza. Do tego celu stosuje się osłony złącza, zwane też mufami, w postaci odcinka rury lub kształtki rurowej z polietylenu termokurczliwe albo nietermokurczliwe. Osłony złącza posiadają przekrój kołowy lub wielokąta. Przed procesem spawania proste osłony nasuwa się na zewnętrzną część otuliny odcinka rurociągu, zaś po operacji spawania właściwego przewodu instalacji, przesuwa się osłonę na miejsce łączenia rur właściwych. W przypadku zastosowania osłony z tworzywa termokurczliwego, końce osłony poprzez ogrzewanie, na przykład przy użyciu palnika lub dmuchawy gorącego powietrza, są obkurczane wokół płaszcza osłonowego w sąsiedztwie miejsca spawania łączonej rury. Osłona osadzona z termicznie obkurczonymi końcami na krańcach otuliny rury ciepłowniczej posiada na powierzchni styku osłony i płaszcza osłonowego warstwę kleju uszczelniającego i ogranicza przestrzeń wokół spawanego połączenia stalowych rur. Przestrzeń ta następnie zostaje wypełniona pianką izolacyjną PUR. Osłony proste mogą być wykonane poprzez zwinięcie w kształt prostej rury polietylenowego arkusza. W osłonach zwijanych jak i dzielonych krawędzie zamykające obwód są łączone termicznie lub za pomocą specjalnego mechanicznego docisku. W celu zadania pienionej izolacji, osłony zawierają na swojej długości co najmniej jeden, częściej dwa otwory zamykane korkami. Korki mogą być zgrzewane, wbijane lub klejone.

W budowie ciepłociągów w coraz większym stopniu są instalowane rury preizolowane wyposażone w barierę antydyfuzyjną. Wynika to z wiedzy związanej ze zjawiskiem starzenia się izolacji cieplnej w następstwie migracji gazów zamkniętych we wnętrzu izolacji. Problemy związane z tym zjawiskiem zostały przedstawione w artykułach dotyczących budowy sieci cieplnych w systemie rur preizolowanych.

W artykule pt. „Zjawisko dyfuzji gazów w rurociągach preizolowanych w zależności od stosowanych środków pieniących i sposobu produkcji” Ireneusza Iwko, miesięcznik INSTAL 12/2002, opisano fakt nieszczelności płaszcza osłonowego wykonanego z HDPE-LDPE, który nie stanowi szczelnej bariery przeciwstawiającej się ucieczce gazów znajdujących się wewnątrz izolacji a w ich miejsce przedostawania się z zewnątrz powietrza. Dyfuzja gazów wynika z faktu, że wewnątrz, w zamkniętych komórkach izolacji, ciśnienie cząstkowe gazu, w którym głównym składnikiem jest dwutlenek węgla powstałego w trakcie pienienia, jest większe niż ciśnienie powietrza na zewnątrz płaszcza osłonowego rury preizolowanej. Od momentu powstania w rurze izolacji PUR, rozpoczyna się dyfuzja i gaz z wewnątrz komórek stara się wydostać na zewnątrz polietylenowej rury płaszcza osłonowego a tlen i azot z otaczającego rurę powietrza migrują do wnętrza komórek. Tlen i azot posiadają prawie dwukrotnie większą przewodność cieplną niż dwutlenek węgla. Zmiana gazu prowadzi do zmiany wypadkowej przewodności cieplnej izolacji.

W artykule pt. „Własności cieplne izolacji ze sztywnych tworzyw porowatych - współczynnik przewodzenia ciepła oraz odporność termiczna.” - Dyskusja cz. 1 i 2 Ireneusza Iwko, miesięcznik INSTAL 9/2011 oraz 4/2012, opisano przyspieszoną degradację poliuretanu pod wpływem tlenu oraz zjawisko związane z dyfuzją gazów w oparciu o prace badawcze laboratorium Danish Technical Instytute z Danii, Central Instytute for Industrial Research z Norwegii oraz Leibnitz Instytute of Polymer Research z Niemiec. W wyniku powyższych procesów przyspieszone zostają procesy starzeniowe izolacji, które pozbawiają jej wcześniej zakładanych właściwości.

Dla spełnienia wymagań minimum 30-letniej trwałości sieci cieplnych i utrzymania początkowych parametrów izolacyjności przez cały okres eksploatacji, zaczęto w coraz większym stopniu stosować rury preizolowane z barierą antydyfuzyjną.

Producenci rur preizolowanych, posiadają w swojej ofercie rury preizolowane, zawierające barierę antydyfuzyjną, w tym, w postaci folii aluminiowej. Jednym z nich jest LOGSTOR Polska Sp. z o.o. z siedzibą w Zabrzu.

W znanym stanie techniki nie rozwiązano problemu dyfuzji gazu na zewnątrz sieci ciepłowniczej poprzez osłony złącza, pochodzącego z jego izolacji cieplnej oraz z niezabezpieczonej izolacji w końcach łączonych ze sobą rur preizolowanych. Osłony złącza w znanym stanie techniki nie zawierają

PL 221 417 B1 bariery antydyfuzyjnej a niezabezpieczone powierzchnie czołowe izolacji w końcach łączonych rur preizolowanych umożliwiają przenikanie z nich gazu do przestrzeni złącza. Odcinki sieci ciepłowniczych, stanowiące osłony złącza, stanowią w sumie kilka procent całkowitej długości rurociągu. Pomimo stosowania barier antydyfuzyjnych w rurach preizolowanych, brak takich barier w osłonach złącza nie pozwala na utrzymanie początkowych parametrów izolacyjności sieci ciepłowniczych przez cały okres ich eksploatacji.

Celem wynalazku jest wyrównanie trwałości właściwości izolacyjnych w całym systemie sieci ciepłowniczych, wzmocnienie izolacji w całym ciepłociągu oraz ograniczenia w nim strat ciepła na przestrzeni całego czasu eksploatacji i tym samym oszczędność energii cieplnej.

Osłona złącza rurowego z polietylenu, termokurczliwa lub nietermokurczliwa, według wynalazku, na powierzchni wewnętrznej pomiędzy końcami osłony posiada barierę antydyfuzyjną.

Korzystnie osłona złącza rurowego może mieć postać odcinka rury. W innej korzystnej postaci osłony złącza rurowego według wynalazku ma ona postać kształtki.

Osłona złącza rurowego według wynalazku może mieć w przekroju poprzecznym kształt pierścienia kołowego. W innej korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku osłona złącza rurowego ma w przekroju poprzecznym kształt wielokąta.

Bariera antydyfuzyjna korzystnie wykonana jest z folii aluminiowej. Znajduje się na całej długości powierzchni wewnętrznej osłony za wyjątkiem obszarów styku powierzchni osłony z płaszczem osłonowym rur stalowych. W innej korzystnej wersji osłony złącza rurowego według wynalazku bariera antydyfuzyjna może znajdować się na środowej części długości powierzchni wewnętrznej osłony.

Zaletą osłony złącza rurowego według wynalazku jest wyrównanie trwałości właściwości izolacyjnych w całym systemie sieci cieplnej. Miejsce połączenia do tej pory niezabezpieczane przed ucieczką gazów z izolacji cieplnej zostaje przed tym zjawiskiem zabezpieczone analogicznie jak to ma miejsce włączonych ze sobą preizolowanych rurach. Osłona złącza według wynalazku nie tylko uniemożliwia wydostawanie się gazów z izolacji złącza ale również zapobiega wydostawaniu się gazu z izolacji rur, niezabezpieczonej w końcach łączonych rur względem przestrzeni izolacyjnej samego złącza. Uniemożliwia zatem przemieszczanie się gazów wzdłuż izolacji rury do miejsca które do tej pory nie stanowiło bariery antydyfuzyjnej.

Osłona złącza rurowego według wynalazku założona na rury przed ich zespawaniem przesuwana jest w miejsce połączonych rur i usytuowana względem krawędzi osłonowego płaszcza tych rur tak, aby długość zakładu pomiędzy końcami osłony z obu stron a płaszczem osłonowym rur był jednakowy. Ostateczne połączenie osłony z osłonowym płaszczem łączonych rur następuje w wyniku obkurczenia jej końców. Następnie przez otwory w osłonie złącza rurowego wprowadzane są substancje tworzące piankę PUR. Pianka siłą ciśnienia jakie zostaje wytworzone podczas jej powstawania dociska barierę antydyfuzyjną do wewnętrznych powierzchni osłony złącza. Po utworzeniu pianki PUR otwory są zamykane korkami.

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój poprzeczny osłony złącza rurowego, zainstalowanej na połączonych rurach stalowych.

W przykładzie wykonania osłona złącza rurowego ma postać odcinka rury. Odcinek rury wykonany z polietylenu HDPE usieciowanego, ma średnicę wewnętrzną 177 mm, grubość ścianki 3 mm i długość 700 mm jest przeznaczony dla wytworzenia osłony złącza 1 rur preizolowanych 10 o średnicy płaszcza osłonowego 6 160 mm. Średnica wewnętrzna osłony złącza rurowego 1 177 mm została nadana dla tego odcinka rury poprzez promieniową orientację materiału ścianki z zachowaniem pamięci pierwotnego kształtu odpowiadającemu średnicy 153 mm. W odcinku rury pomiędzy powierzchnią styku końców osłony 3 z płaszczem osłonowym 6 rur stalowych 10 na powierzchni wewnętrznej znajduje się przyklejona bariera antydyfuzyjna 2, w postaci aluminiowej folii o grubości 0,1 mm i szerokości 400 mm, jednostronnie pokrytą klejem samoprzylepnym o gramaturze 30-50 g/m tak, aby dokładnie pokrywała powierzchnię wewnętrzną osłony złącza rurowego i na całym obwodzie odcinka rury. Powierzchnie wewnętrzne końców osłony 3 pokryte są warstwą kleju 7 termotopliwego o szerokości 100 mm. Osłona złącza rurowego 1 w przykładzie wykonania posiada dwa otwory zadawania środka spieniającego oraz dwa korki 9. Osłona złącza 1 założona na rury stalowe 10 posiadające izolację PUR 5, przed ich zespawaniem przesuwana jest w miejsce spawu 8 rur stalowych 10 i usytuowana względem krawędzi osłonowego płaszcza 6 tych rur 10 tak, aby długość zakładu pomiędzy końcami osłony 1 z obu stron a płaszczem osłonowym 6 rur 10 była jednakowa. Ostateczne połączenie osłony 1 z osłonowym płaszczem 6 łączonych rur 10 następuje w wyniku cieplnego obkurczenia końców osłony 3 na długości około 15 cm od krawędzi. Następnie przez otwory ścianki wprowadzane

PL 221 417 B1 są substancje tworzące piankę PUR 4. Pianka PUR 4 siłą ciśnienia jakie zostaje wytworzone podczas jej powstawania dociska folię aluminiową do wewnętrznych powierzchni osłony złącza rurowego 1. Po utworzeniu pianki PUR 4 otwory są zamykane korkami 9.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Osłona złącza rurowego (1) z polietylenu, termokurczliwa lub nietermokurczliwa, znamienna tym, że na powierzchni wewnętrznej pomiędzy końcami osłony (3) posiada barierę antydyfuzyjną (2).
2. 2. Osłona złącza według zastrz. 1, znamienna tym, że ma postać odcinka rury.
3. 3. Osłona złącza według zastrz. 1, znamienna tym, że ma postać kształtki.
4. 4. Osłona złącza według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że w przekroju poprzecznym ma kształt pierścienia kołowego.
5. 5. Osłona złącza według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że w przekroju poprzecznym ma kształt wielokąta.
6. 6. Osłona złącza według zastrz. 1, znamienna tym, że bariera antydyfuzyjna (2) wykonana jest z folii aluminiowej.
7. 7. Osłona złącza według zastrz. 1, znamienna tym, że bariera antydyfuzyjna (2) znajduje się na środowej części długości powierzchni wewnętrznej osłony (1).
8. 8. Osłona złącza według zastrz. 1, znamienna tym, że wykonana jest z polietylenu sieciowanego.