Ізоляційна касета

Реферат: Винахід належить до галузі ізоляції, зокрема винахід стосується ізоляційної касети, призначеної для використання як частини ізоляційної оболонки труби, що містить по суті закритий корпус (5) з металевого листа, який повністю охоплює ізоляційний матеріал-заповнювач (7), що містить аерогель, при цьому ізоляційна касета (2) має приблизно С-подібну форму поперечного перерізу і забезпечена кріпильними засобами (3), за допомогою яких ізоляційні касети (2), виконані у вигляді взаємодоповнюючих одна одну частин, можуть бути зібрані для утворення по суті закритого кожуха труби. UA 105909 C2 (12) UA 105909 C2 UA 105909 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОПИС Винахід стосується ізоляційної касети як частини оболонки пристроїв парогенератора, що знаходяться під тиском середовища, наприклад, як ізоляційного кожуха труби, що містить по суті закритий корпус з металевого листа, який повністю охоплює ізоляційний матеріалзаповнювач. Таку ізоляційну касету часто використовують для теплоізоляції трубопроводів парогенераторів. Відомі ізоляційні касети являють собою касети з металевого листа, виконані у вигляді напівчаш і заповнені мінеральною ватою, скловатою або подібними ізоляційними матеріалами. Такі пристрої описані, наприклад, в DE2923094A. При ізолюванні холодних і трубопроводів, що нагріваються, звичайним є забезпечення ізоляційних матеріалів з оболонкою, якою захищають ізоляційний матеріал від впливу кліматичних умов і механічних пошкоджень. Оболонку ізоляції часто виконують шляхом обшивання ізоляційного матеріалу, наприклад, цинковим листом. У деяких випадку застосування, наприклад, в охолоджуючих контурах атомних електростанцій, була підтверджена придатність використання закритих ізоляційних касет, які повністю охоплюють ізоляційний матеріал. Зокрема, корпус ізоляційних касет з металевого листа призначений для забезпечення достатнього захисту від механічних пошкоджень ізоляційного матеріалу. Однак при аваріях на атомних електростанціях, при яких відбувається витікання холодоагенту, може, проте, трапитися так, що металева обойма руйнується, і ізоляційний матеріал, що знаходиться в ній, виходить назовні. Наприклад, може виникнути ситуація, при якій під дією струменя, що витікає з охолоджуючого трубопроводу, руйнується ізоляційна касета. Ізоляційні касети описаного вище типу використовують, наприклад, для ізоляції трубопроводів діаметром приблизно до 800 мм з внутрішнім тиском 160 бар при середній температурі близько 300 °C. Можна легко собі представити, що струмінь, який витікає з такого трубопроводу, може створювати відносно великі механічні зусилля, що діють на ізоляційну касету. У цьому випадку теоретично може статися поломка корпусу ізоляційної касети з металевого листа, і ізоляційний матеріал буде вимиватися з касети під дією витікаючого струменя холодоагенту. Ізоляційний матеріал, що вимивається, може забивати впускні сіткові фільтри насосів, встановлених в приямку реактора, в результаті чого стане складно здійснювати ліквідацію аварії. Стало очевидним, що існує фундаментальна проблема утримування волокнистих ізоляційних матеріалів за допомогою сіток. Лабораторні випробування показали, що волокнистий матеріал, з одного боку, складно утримувати за допомогою відносно щільних сіток, а, з іншого боку, при цьому виникає велике падіння тиску на сітках при накопиченні волокна на сітках. Це може приводити до руйнування сіток. Метою, на якій оснований винахід, таким чином, є удосконалення, в цьому відношенні, ізоляційної касети згаданого раніше типу. Мета, на якій оснований винахід, досягається за допомогою використання ізоляційної касети як частини оболонки пристроїв парогенератора, що знаходяться під середнім тиском, наприклад, як ізоляційного кожуха труби, що містить по суті закритий корпус з металевого листа, який повністю охоплює ізоляційний матеріал-заповнювач, причому ізоляційна касета відрізняється тим, що ізоляційний матеріал-заповнювач містить аерогель. Під аерогелем потрібно розуміти, загалом, і в контексті винаходу, високопористі тверді речовини, в яких до 95 % об'єму складають пори. Використання цього матеріалу як матеріалу-заповнювача для ізоляційної касети має перевагу, яка полягає в тому, наприклад, що можна легше попередити потрапляння матеріалу, що виходить з ізоляційної касети, у водний контур завдяки його фізичним властивостям. Забезпечуваний ізоляційний матеріал-заповнювач, переважно, є неорганічним аерогелем, що являється незмочуваним, плавучим і незаймистим матеріалом. Було встановлено, що ізоляційна касета, в якій ізоляційний матеріал-заповнювач містить силікатний аерогель, є особливо переважною. Такі силікатні аерогелі можуть містити, наприклад, пори діаметром близько 20 нм при пористості більше 90 %. Густина матеріалу може складати в діапазоні від 90 3 3 кг/м до 100 кг/м . Питома теплопровідність може складати, наприклад, до близько 0,018 Вт/м·K при температурі 25 °C. Такий матеріал може мати внутрішню площу поверхні від близько 600 2 2 м /г до 800 м /г. Матеріал, таким чином, в основному придатний для використання як ізоляційний матеріал для цілей, описаних вище. Наприклад, як придатний силікатний аерогель можна використовувати матеріал під торговою маркою "Nanogel", який продається компанією "CABOT Corporation". 1 UA 105909 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У придатному варіанті здійснення ізоляційної касети згідно з винаходом запропоноване використання ізоляційного матеріалу-заповнювача, що містить аерогель у вигляді грануляту, переважно, зі середнім розміром гранул від 0 мм до 4 мм. Такий гранулят має, зокрема, переваги, які полягають в зручності поводження з ним. Його можна засипати через відповідні отвори для заповнення в касетах з металевого листа. Ізоляційні касети можуть бути заповнені із забезпеченням найбільшої можливої щільності упаковки. Альтернативно ізоляційний матеріал-заповнювач може містити щонайменше один формований з аерогелю виріб. Такий формований виріб може бути підігнаний до конфігурації переважного стабільного по розмірах корпусу з металевого листа. Корпус з металевого листа ізоляційних касет може бути виготовлений, наприклад, з аустенітної сталі. У особливо переважному варіанті здійснення ізоляційної касети згідно з винаходом запропоноване використання аерогелю, що не просвічується. Аерогель, оброблений відповідним чином, можна використовувати для цієї мети. Перевагою цього є те, що здатність відбиття інфрачервоного випромінювання використовуваного ущільнювального матеріалу збільшується, і, таким чином, поліпшується його ізоляційна дія. З цією метою, наприклад, ізоляційний матеріал-заповнювач може містити графітовий порошок і/або порошок оксиду металу. Порошок може, наприклад, знаходитися в гомогенній суміші з гранулятом аерогелю. Ізоляційний матеріал-заповнювач може, наприклад, містити аерогель і графітовий порошок і/або порошок оксиду металу в гомогенній суміші; при цьому частка графітового порошку і/або порошку оксиду металу складає від 1,5 до 4,5 мас. %. Доцільно, щоб ізоляційна касета згідно з винаходом мала приблизно С-подібну форму поперечного перерізу і була забезпечена кріпильними засобами, за допомогою яких можна збирати ізоляційні касети, виконані у вигляді взаємодоповнюючих одна одну частин для утворення по суті закритого кожуха труби. Однак, в межах об'єму винаходу, ізоляційна касета може бути пристосована до будь-якого контуру пристрою, що вимагається, по якому транспортують робоче середовище, що підлягає ізоляції. Винахід пояснений нижче за допомогою опису приведеного як приклад варіанту здійснення, проілюстрованого на кресленнях, на яких зображено: на фіг. 1 - схематичний вигляд трубопроводу, охопленого ізоляційними касетами згідно з винаходом; на фіг. 2 - вигляд зверху по II-II на фіг. 1; на фіг. 3 - подовжній переріз III-III на фіг. 2; на фіг. 4 - вигляд в розібраному стані альтернативного варіанту здійснення ізоляційної касети згідно з винаходом; і на фіг. 5 - ізоляційна касета, представлена на фіг. 4, в зібраному стані. На фіг. 1 показана частина 1 трубопроводу високотемпературного трубопроводу, по якому транспортують середовище, що знаходиться під тиском. Частина 1 трубопроводу охоплена ізоляційними касетами 2 згідно з винаходом, де ізоляційні касети 2, які мають в кожному випадку профіль поперечного перерізу С-подібної форми, і дві взаємодоповнюючі ізоляційні касети 2 зібрані в кожному випадку за допомогою кріпильних засобів 3 для утворення закритої трубоподібної ізоляційної оболонки 4. Як кріпильні засоби можна використовувати, наприклад, відомі відкидні кріпильні засоби вилочного типу. Кожна ізоляційна касета 2 складається з склепаного або звареного корпусу 5 з металевого листа, переважно виготовленого з аустенітного стального листа. Корпус з металевого листа закритий по всій окружності і з торцевих сторін 6, і заповнений ізоляційним матеріалом-заповнювачем 7. В варіанті здійснення ізоляційні касети 2, показані на фіг. 1-3, містять ізоляційний матеріал-заповнювач у вигляді грануляту силікатного аерогелю. Тут гранулят містить гранули, що мають середній розмір від 0 мм до 4 мм, виготовлені з силікагелю, модифікованого окислом триметилсилілу, використаного як основний компонент. Цей гранулят має пористість більшу 90 %, містить пори діаметром 3 3 близько 20 нм, має об'ємну густину, яка складає в діапазоні від 90 кг/м до 100 кг/м , і питому теплопровідність, що складає близько 0,18 Вт/м·K при температурі 25 °C. Питома площа 2 2 поверхні складає від 600 м /г до 800 м /г. Аерогель є незаймистим, незмочуваним і плавучим. Гранулят вводять в ізоляційні касети через отвори 8, виконані в торцевих стінках останньої. Отвори 8 потім закривають кришками 9. Кришки 9 можуть бути приварені, пригвинчені або приклепані. На фіг. 4 і 5 показаний додатковий, приведений як приклад, варіант здійснення ізоляційної касети 2 згідно з винаходом. Ізоляційний матеріал-заповнювач 7 виконаний у вигляді формованого виробу 10, конфігурація якого підігнана до конфігурації стабільного по розмірах корпусу 5 з металевого листа. 2 UA 105909 C2 5 Формований виріб 10 вставляють по щільній посадці в корпус 5 з металевого листа, торцева сторона 6 якого закрита виконаною відповідним чином кришкою 9. Властивості аерогелю, або у вигляді грануляту, або у вигляді формованого виробу 10, поліпшені з точки зору його здатності відбиття інфрачервоного випромінювання, тобто, поліпшені його ізоляційні властивості відносно теплового випромінювання, за допомогою фарбування. Наприклад, може бути передбачене напилення графітового порошку і/або порошку оксиду металу на формований виріб 10. Гранулят може бути змішаний з графітовим порошком і/або порошком оксиду металу, де частка графітового порошку і/або порошку оксиду металу може складати від 1 до 4 мас. %. 10 15 20 Перелік позицій, вказаних на кресленнях: 1 - Частина трубопроводу 2 - Ізоляційна касета 3 - Кріпильні засоби 4 - Ізоляційна оболонка 5 - Корпус з металевого листа 6 - Торцеві сторони 7 - Ізоляційний матеріал-заповнювач 8 - Отвори 9 - Кришка 10 - Формований виріб ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 1. Ізоляційна касета (2) як частина оболонки пристроїв парогенератора, що знаходяться під тиском середовища, наприклад, як ізоляційний кожух труби, що містить по суті закритий корпус (5) з металевого листа, який повністю охоплює ізоляційний матеріал-заповнювач (7), яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріал-заповнювач (7) містить аерогель, при цьому ізоляційна касета (2) має приблизно С-подібну форму поперечного перерізу і забезпечена кріпильними засобами (3), за допомогою яких ізоляційні касети (2), виконані у вигляді взаємодоповнюючих одна одну частин, можуть бути зібрані для утворення по суті закритого кожуха труби. 2. Ізоляційна касета за п. 1, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріал-заповнювач (7) містить неорганічний аерогель. 3. Ізоляційна касета за будь-яким з пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріалзаповнювач (7) містить силікатний аерогель. 4. Ізоляційна касета за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріалзаповнювач (7) містить аерогель у вигляді грануляту, який, переважно, містить гранули, що мають середній розмір від 0 мм до 4 мм. 5. Ізоляційна касета за одним з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріалзаповнювач містить щонайменше один формований виріб (10) з аерогелю. 6. Ізоляційна касета за п. 5, яка відрізняється тим, що формований виріб (10) узгоджений з конфігурацією, переважно, стабільного по розмірах корпусу з металевого листа. 7. Ізоляційна касета за будь-яким з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що аерогель має підвищену здатність відбиття інфрачервоного випромінювання. 8. Ізоляційна касета за п. 7, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріал-заповнювач (7) містить графітовий порошок і/або порошок оксиду металу. 9. Ізоляційна касета за будь-яким з пп. 7, 8, яка відрізняється тим, що ізоляційний матеріалзаповнювач (7) містить аерогель і графітовий порошок, і/або порошок оксиду металу у вигляді гомогенної суміші, причому частка графітового порошку і/або порошку оксиду металу складає від 1,5 до 4,5 мас. %. 3 UA 105909 C2 4 UA 105909 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5