нагреватель трубопровода

Формула изобретения

1. Нагреватель трубопровода, содержащий нагревательный блок с теплоизоляционным слоем и электронагревательными элементами, отличающийся тем, что он дополнительно содержит теплостабилизирующую камеру, соединяющую нагревательный блок с кольцевой камерой, при этом на торцах нагревательного блока и кольцевой камеры установлены гибкие уплотнительные элементы, а нагревательный блок дополнительно снабжен отражателями, расположенными между теплоизоляционным слоем и электронагревательными элементами.

2. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что теплостабилизирующая камера состоит из теплоизоляционного полотна, каркаса и толкающей штанги с шарнирами.

3. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что в качестве электронагревательных элементов используют такие, как инфракрасные излучатели, теплоэлектрические нагреватели.

4. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что теплостабилизирующая камера соединена с нагревательным блоком и кольцевой камерой шарнирно.

5. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что теплостабилизирующая камера, нагревательный блок и кольцевая камера выполнены цилиндрическими.

6. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что нагревательный блок, теплостабилизирующая камера и кольцевая камера выполнены разъемными.

7. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что гибкие уплотнительные элементы выполнены в виде пластин, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала.

8. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что отражатели, теплоизоляционный слой, электронагревательные элементы и гибкие уплотнительные элементы расположены по окружности.

9. Нагреватель трубопровода по п.1, отличающийся тем, что отражатели выполнены в виде изогнутых частей металлического листа с высокой степенью отражения с возможностью их стыковки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и ремонта трубопроводов, а более конкретно к технологии нанесения изоляционного покрытия, предназначенного для защиты от почвенной коррозии магистральных трубопроводов.

Необходимые условия для достижения надежной изоляционной защиты регламентируются строительными нормами «Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Противокоррозионная и тепловая изоляция» ВСН 008-88. Миннефтегазстрой. Москва 1990 г.

Важная роль при нанесении изоляционного покрытия в строительных нормах отводится температурной подготовке поверхности изолируемого трубопровода. В разделе «2.2. Подготовка поверхности трубопроводов под противокоррозионные покрытия» сформулированы требования к температурной подготовке изолируемой поверхности магистральных трубопроводов, по которым при температуре воздуха ниже плюс 10°С поверхность трубопровода необходимо подогреть до температуры не ниже плюс 15°С (но не выше плюс 50°С). Для обеспечения этого требования в трассовых условиях применяются нагревательные или осушные устройства.

Известны установки осушки трубопроводов, например СТ 372...СТ 1424. Установки предназначены для осушки наружной поверхности трубопроводов и их нагрева перед нанесением изоляции для улучшения адгезии изоляционной мастики или изоляционной полимерно-мастичной пленки к поверхности трубопровода.

В упомянутых установках осушки реализован огневой способ, т.е. осушка и нагрев трубопровода осуществляется открытым пламенем. Возможность применения таких установок на газопроводах ограничена по соображениям пожарной безопасности.

Известна установка для нанесения изоляционного ленточного мастичного покрытия на трубопровод, защищенная патентом РФ №2151942, кл. F16L 1/10, опубл. 2000.06.27. Установка содержит изолировочный комбайн, имеющий механизм очистки трубопровода, механизм праймирования, наматывающее устройство рулонного материала и ходовой механизм, а также облучатель, имеющий блок ИК излучателей с параболическими отражателями и привод его перемещения вдоль трубопровода.

Намотанную на трубопровод изоляционную ленту прогревают с помощью ИК излучателей с параболическими отражателями. Равномерность облучения обеспечивается необходимым набором единичных параболических отражателей, а интенсивность нагрева количеством и мощностью единичных ИК-излучателей, а также скоростью перемещения излучателя вдоль трубопровода. В известной установке поверхность трубопровода с нанесенным изоляционным слоем нагревается от отдельных параболических излучателей, не составляющих единую замкнутую зону нагрева.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является нагреватель трубопровода, защищенный патентом на полезную модель №38214, кл. F16L 53/00, опубл. 2004.05.27.

В известном нагревателе, содержащем греющие блоки, каждый из которых расположен вокруг обогреваемого торубопровода и включает теплоизоляционный слой с вмонтированным в него электронагревательным элементом, подключенным к токонесущим проводам, каждый греющий блок выполнен в виде двух спаренных греющих секций, каждая из которых содержит корпус, имеющий форму полого пустотелого тонкостенного полуцилиндра, внутренняя полость которого заполнена теплоизоляционным материалом, и электронагревательный элемент, размещенный внутри корпуса на его стенке, примыкающей к обогреваемому трубопроводу, при этом электронагревательный элемент выполнен в виде проволоки, изготовленной из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением и снабженной изолирующими элементами, внутренний диаметр корпуса греющей секции равен наружному диаметру обогреваемого трубопровода, а в каждом греющем блоке греющие секции соединены друг с другом наружными легкосъемными хомутами, расположенными на концевых участках греющих секций.

Недостатками известного нагревателя трубопровода являются недостаточные равномерность и скорость нагрева, а также значительные теплопотери.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - совершенствование нагревателя трубопровода.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении равномерности нагрева и снижении теплопотерь.

Указанный результат достигается тем, что нагреватель трубопровода, содержащий нагревательный блок с теплоизоляционным слоем и электронагревательными элементами, дополнительно содержит теплостабилизирующую камеру, соединяющую нагревательный блок с кольцевой камерой, при этом на торцах нагревательного блока и кольцевой камеры установлены гибкие уплотнительные элементы, а нагревательный блок дополнительно снабжен отражателями, расположенными между теплоизоляционным слоем и электронагревательными элементами. Теплостабилизирующая камера состоит из теплоизоляционного полотна, каркаса и толкающей штанги с шарнирами. В качестве электронагревательных элементов используют такие как инфракрасные излучатели, теплоэлектрические нагреватели. Теплостабилизирующая камера может быть соединена с нагревательным блоком и кольцевой камерой шарнирно. Теплостабилизирующая камера, нагревательный блок и кольцевая камера могут быть выполнены цилиндрическими. Нагревательный блок, теплостабилизирующая камера и кольцевая камера могут быть выполнены разъемными. Гибкие уплотнительные элементы могут быть выполнены в виде пластин, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала. Отражатели, теплоизоляционный слой, электронагревательные элементы и гибкие уплотнительные элементы расположены по окружности. Отражатели могут быть выполнены в виде изогнутых частей металлического листа с высокой степенью отражения с возможностью их стыковки.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид установки, на фиг.2 - нагревательный блок, на фиг.3 - нагревательный блок, вид сбоку, на фиг.4 - теплостабилизирующая камера, на фиг.5 - теплостабилизирующая камера, вид сбоку, на фиг.6 - кольцевая камера, на фиг.7 - кольцевая камера, вид сбоку.

Нагреватель трубопровода (фиг.1) содержит нагревательный блок 1 (фиг.2, 3), теплостабилизирующую камеру 2 (фиг.4, 5) и кольцевую камеру 3 (фиг.6, 7).

Нагревательный блок 1 (фиг.2, 3) включает в себя корпус 4, в котором расположены теплоизоляционный слой 5 и электронагревательные элементы 6.

На торцах нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7) установлены гибкие уплотнительные элементы 7. Нагревательный блок 1 (фиг.3) дополнительно снабжен отражателями 8, расположенными между теплоизоляционным слоем 5 и электронагревательными элементами 6.

Теплостабилизирующая камера 2 (фиг.4, 5) состоит из теплоизоляционного полотна 9, каркаса 10 и толкающей штанги 11 с шарнирами 12.

Теплостабилизирующая камера 2 соединяет нагревательный блок 1 с кольцевой камерой 3 (фиг.1).

Теплостабилизирующая камера 2 может быть соединена с нагревательным блоком 1 и кольцевой камерой 3 при помощи шарниров 12 (фиг.1).

Теплостабилизирующая камера 2 (фиг.5), нагревательный блок 1 (фиг.3) и кольцевая камера 3 (фиг.7) могут быть выполнены цилиндрическими.

Нагревательный блок 1 (фиг.3), теплостабилизирующая камера 2 (фиг.5) и кольцевая камера 3 (фиг.7) могут быть выполнены разъемными.

Гибкие уплотнительные элементы 7 могут быть выполнены в виде пластин, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13 (фиг.3, 7).

Отражатели 8, теплоизоляционный слой 5 и электронагревательные элементы 6, гибкие уплотнительные элементы 7 расположены по окружности (фиг.3).

Отражатели 8 (фиг.3) могут быть выполнены в виде изогнутых частей металлического листа с высокой степенью отражения с возможностью их стыковки.

Работа предлагаемого нагревателя трубопровода осуществляется следующим образом.

Перед использованием нагревателя трубопровода трубопровод очищают от старой изоляции очистными машинами. Затем устанавливают нагреватель трубопровода (фиг.1) на трубопровод в следующей последовательности:

- нагревательный блок 1 (фиг.2, 3), содержащий корпус 4, в котором расположены теплоизоляционный слой 5, электронагревательные элементы 6, гибкие уплотнительные элементы 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13, отражатели 8;

- кольцевую камеру 3 (фиг.6, 7) с гибкими уплотнительными элементами 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13;

- теплостабилизирующую камеру 2 (фиг.4, 5), состоящую из теплоизоляционного полотна 9, каркаса 10 и толкающей штанги 11 с шарнирами 12.

Соединение теплостабилизирующей камеры 2 с нагревательным блоком 1 и кольцевой камерой 3 происходит через толкающую штангу 11 с шарнирами 12 (фиг.1), что позволяет проходить нагревателю трубопровода радиусные участки трубопровода.

Части теплоизоляционного полотна 9 теплостабилизирующей камеры 2 соединяются между собой, образуя цилиндрическую поверхность (фиг.5). Торцевые части полученной цилиндрической поверхности крепятся на нагревательном блоке 1 и кольцевой камере 3 (фиг.1), образуя замкнутый объем между гибкими уплотнительными элементами 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13, установленными с торцов нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7).

Гибкие уплотнительные элементы 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13, нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7), расположены по окружности, что позволяет компенсировать овальность трубопровода и исключить потери тепла.

В процессе работы нагревателя трубопровода трубопровод нагревается под действием электронагревательных элементов 6 нагревательного блока 1 (фиг.3), затем тепло, исходящее от нагретого трубопровода, сохраняется в замкнутом объеме, образованном между гибкими уплотнительными элементами 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13, установленными с торцов нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7), тем самым продлевая зону нагрева трубопровода и время воздействия на него горячего воздуха.

В нагревателе трубопровода можно условно выделить две зоны нагрева:

- зона активного нагрева (фиг.1), которая осуществляется в нагревательном блоке 1 за счет расположенных по окружности электронагревательных элементов 6, излучающих электромагнитное излучение, отраженное на поверхность трубопровода отражателями 8, при этом теплоизоляционный слой 5 препятствует теплообмену с окружающей средой, исключая теплопотери (фиг.3);

- зона пассивного нагрева (фиг.1), которую формирует теплостабилизирующая камера 2, образуя замкнутый объем между гибкими уплотнительными элементами 7, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала 13, установленными с торцов нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7), предназначенная для продления зоны нагрева трубопровода, сохранения температуры, исходящей от нагретого трубопровода нагревательным блоком 1, а также для увеличения времени воздействия подогретого воздуха на трубопровод.

Теплоизоляционное полотно 9 теплостабилизирующей камеры 2 (фиг.4) состоит из нескольких слоев: внутренний слой изготавливается из слоев теплоизоляционного материала (например, асбеста), тем самым исключая теплообменные процессы с окружающей средой, а наружный слой - из тентового материала (например, теза), для защиты теплоизоляционного полотна от воздействий внешний среды.

Кольцевая камера 3 (фиг.6, 7) и корпус 4 нагревательного блока 1 (фиг.2, 3) выполняются стальными.

Гибкие уплотнительные элементы 7 нагревательного блока 1 (фиг.3) и кольцевой камеры 3 (фиг.7) изготавливаются из пружинной стали для обеспечения необходимой упругости элементов и их плотного прилегания к поверхности трубопровода.

В качестве электронагревательных элементов 6 нагревательного блока 1 (фиг.3) применяются ТЭНы.

Отражатели 8 нагревательного блока 1 (фиг.3) изготавливаются из нержавеющей стали.

В качестве теплоизоляционного слоя 5 нагревательного блока 1 (фиг.3) применяется минеральная вата.

Предлагаемый нагреватель по сравнению с прототипом повышает эффективность нагрева трубопровода благодаря:

1) более равномерному нагреву, который достигается за счет расположенных по окружности электронагревательных элементов, излучающих электромагнитное излучение, отраженное на поверхность трубопровода расположенными по окружности отражателями;

2) увеличению зоны и времени воздействия горячего воздуха на трубопровод за счет введения зоны пассивного нагрева, которая образуется теплостабилизирующей камерой и гибкими уплотнительными элементами, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала, установленными с торцов нагревательного блока и кольцевой камеры;

3) снижению теплопотерь за счет гибких уплотнительных элементов, между которыми расположен слой теплоизоляционного материала, установленных с торцов нагревательного блока и кольцевой камеры, а также за счет теплоизоляционного полотна теплостабилизирующей камеры;

4) прохождению нагревателем трубопровода радиусных участков трубопровода за счет шарнирного соединения теплостабилизирующей камеры с нагревательным блоком и кольцевой камерой, а также гибких уплотнительных элементов нагревательного блока и кольцевой камеры, которые позволяют компенсировать овальность трубопровода.