CN108351063B - 用于高温工业槽和设备的热绝缘系统 - Google Patents

Abstract

一种用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其包括热绝缘材料(2)、覆盖系统(3)和支承系统。覆盖系统(3)具有覆盖片材(5)，所述覆盖片材仅被固定到支承系统。相邻的覆盖片材(5)纵向重叠，产生重叠部分(8)，所述重叠部分包括来自相邻的覆盖片材(5)中的一个覆盖片材的上部部分(9)和来自相邻的覆盖片材(5)中的另一个覆盖片材的下部部分(10)。至少一个大致欧米伽形的纵向组装夹子(11)在覆盖片材(5)的内侧上布置在每一个重叠部分(8)处，所述纵向组装夹子具有：第一端部(12)，其附接到上部部分(9)；中部(13)，其与覆盖片材(5)分离；以及第二端部(14)，其接触重叠部分(8)的下部部分(10)并且压靠所述下部部分(10)。

Description

用于高温工业槽和设备的热绝缘系统

技术领域

本发明属于下述技术领域：在高温下操作的工业设施和设备，诸如用于火电厂和太阳能发电厂、化工厂和石油化工厂等等的设备，并且特别是用于在高温下操作的工业槽和设备(所述槽和设备在其操作期间遭受显著的热膨胀和收缩)的热绝缘系统。

本发明尤其涉及用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，该系统能够吸收该槽和设备的这些膨胀和收缩，同时维持所有的绝缘性质。

背景技术

某些工业生产工艺过程和设施要求贯穿所述工艺过程维持高温。因此，适当热绝缘的装置是关键的，尤其对于包括所述设施的那些元件，诸如管道、凸缘、阀、过滤器、工业槽、沉积装置和设备。

这些元件的大多数通常由金属材料制成，所述金属材料如碳钢、不锈钢或特殊钢合金。这些材料的热膨胀系数引起槽、沉积装置以及设备的壁由于高温而膨胀，与在冷的状态下的其尺寸相比在尺寸上显著地增大。这种尺寸增大取决于槽或设备的尺寸和它们由于在它们内循环的流体或气体而内部地经受的温度而变化。

在小尺寸设备中，壁的膨胀和收缩不是非常显著。根据需要，这种设备的壁随着生产过程的启动和停止而膨胀和返回到它们的原始尺寸许多次。

然而，在大尺寸设备中，这种设备(主要是槽)的膨胀和收缩是非常显著的，并且它们可能不利地影响所用的热绝缘系统。

热绝缘方法和系统必须保证在该设备的寿命期间维持热传递。

现在，热绝缘系统主要包括四个元件：支承系统、绝缘材料、覆盖系统，以及紧固和密封装置。

用于热绝缘材料和覆盖系统的支承元件应被尽可能最小化，这是由于考虑到这些元件与设备的焊接会弱化所述设备的壁；此外，这些金属元件的热传递系数相对于设备是非常高的，导致热损失。另外，这些元件必须耐受设备的壁的热膨胀和收缩而不发生破裂或松垂。

在设备膨胀和收缩之后，安装的热绝缘材料必须维持它们的完整性，防止各材料之间形成间隙和接缝，所述间隙和接缝的形成将产生热桥接。同样，非常重要的是，它们维持在工程阶段期间为热循环设计的它们的厚度，使得当该设备膨胀且在绝缘材料上施加压力时，覆盖材料将不对抗膨胀阻力，这是由于那将显著减小绝缘的厚度。

在设备膨胀和收缩之后，覆盖系统必须维持它们的完整性，这是由于膨胀和收缩的张力引起的任何破裂将引起覆盖片材之间产生接缝，并且将使得绝缘部暴露到侵入的雨水和风的威胁之下，雨水和风的进入会使得绝缘材料的品质被劣化，并且妨碍生产过程的持续进行。仅仅是因为各个覆盖片材之间有风进入，就会引起紧固件爆裂并且使覆盖片材脱开。

各覆盖片材通过紧固和密封装置相互紧固、且紧固到支承系统上。这些紧固装置必须也被设计为能耐受由于高温的槽、沉积装置及设备的壁的膨胀和收缩而不松开，且不在它们所紧固的覆盖片材中产生裂缝或破裂。在设备膨胀和收缩后，各密封覆盖片材之间的连接的密封装置必须维持它们的完整性，从而防止雨、雪或风进入。

目前用于对经受高温的这些类型的槽和设备加以绝缘的绝缘系统，所基于的是一种支承和紧固系统(所述系统将是一种常规的绝缘系统)的加强设计。

用于高温用途的槽和设备的当前热绝缘系统的一些例子如下：

-螺栓和保持垫圈系统。这些螺栓被焊接到槽或设备的壁，穿过绝缘部分并且穿透覆盖片材，并且由于膨胀和收缩，穿过覆盖裂缝，形成通路从而使得水和风进入绝缘部分。此外，在该覆盖的外侧上，螺栓通过保持垫圈被紧固，这些保持垫圈使得绝缘层厚度不能随着槽或设备的膨胀而扩张。

-间隔环系统。这个系统包括一些腿，这些腿设定槽或设备的壁和覆盖片材之间的距离。这些腿通过覆盖片材被紧固到其上的外部间隔环被紧固并且必须也承受绝缘材料的重量。用于间隔环的腿可以被焊接到槽或设备的壁上，或者它们可以具有另一内部环，该另一内部环接触槽或设备的壁，并且用于该环的这些腿被焊接到其上。膨胀和收缩使紧固环破裂，使得水能够进入内部，并且另外，这个系统使得绝缘层厚度不能随着槽或设备的膨胀而扩张。

-具有间隔环具有保持垫圈的螺栓的混合系统。

目前使用的所有系统，在所有情况中，都会涉及的是：覆盖绝缘系统的覆盖片材被紧固到间隔环或螺栓，并且在它们的端部(两个或四个端部)上也被相互紧固，所述紧固是借助于螺钉和/或铆钉并且借助于由塑性材料(诸如氧化锡和硅树脂)制成的密封剂，当设备膨胀和收缩时，其必须被不断地修补。在破裂的情况下，雨水和风会进入内部，并且使绝缘材料以及覆盖系统逐渐恶化。

存在着一些间隔环系统，这些间隔环系统包括在间隔腿上的欧米伽(omega,Ω)夹子或截塔(zeta,ζ)夹子零件，其产生弹簧效应，使得这种夹子可以吸收膨胀；然而，在那种情况中，出现两个问题：

首先，当欧米伽夹子吸收膨胀产生的牵引力时，绝缘材料厚度减小，使绝缘质量减弱，并且使生产工艺过程的维护处于危险境地。

其次，欧米伽夹子不能吸收所有的牵引力，这是由于它必须具有机械阻力以防止它破裂；结果，覆盖片材继续受到阻力，该阻力导致破裂和接缝。

发明内容

相对于用于高温工业设备的目前绝缘系统而言，本发明提供优点，提供一种用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，该热绝缘系统可以吸收槽和设备的这些膨胀和收缩，同时维持所有的绝缘性质和要求：保持设计的绝缘厚度，避免覆盖系统中的接缝，并且保证绝缘系统中的紧密性和完整性。

这通过如本申请的权利要求1中公开的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统而得以实现。

这个热绝缘系统包括：绝缘材料，该绝缘材料布置在工业槽和设备的壁上；覆盖系统，该覆盖系统覆盖绝缘材料；以及支承系统，该支承系统支承绝缘材料和覆盖系统。

本热绝缘系统的覆盖系统包括多个覆盖片材，而这些覆盖片材具有外侧和内侧，该内侧接触绝缘材料。

每一覆盖片材仅被固定到支承系统，与现有技术的覆盖片材(其中每一覆盖片材被固定到支承系统且被固定到相邻的覆盖片材)不同。

然而，在本发明中，相邻覆盖片材不相互固定，而是它们一个在另一个上方地纵向重叠，产生重叠部分。因此，这些重叠部分具有：上部部分，其属于相邻的各个覆盖片材中的一个覆盖片材；以及下部部分，其属于相邻的覆盖片材中的另一个覆盖片材。

另外，本热绝缘系统的覆盖系统包括至少一个大致欧米伽形的纵向组装夹子，该纵向组装夹子在覆盖片材的内侧上布置在每一个重叠部分处。具体地说，这些组装夹子具有：第一端部，该第一端部附接到重叠部分的上部部分；中部，该中部与覆盖片材分离；以及第二端部，该第二端部接触重叠部分的下部部分并且压靠所述下部部分。

因此，纵向组装夹子将重叠部分的下部部分保持在上部部分上的位置使得所述下部部分总是至少在一个点上接触所述上部部分。

因此，各个覆盖片材不在任何点被相互固定，以这种方式产生一片独立零件，该独立零件根据要求随着槽或设备的膨胀和收缩而移动，避免覆盖片材被撕开和变劣并且因此减小热损失。此外，这个系统使得要被焊接到该设备的支承系统的体积的减小60％。

另外，由于各个覆盖片材不被相互固定，这个系统不再需要用于将各个覆盖片材相互组装的某些附件，并且它不需要任何种类的硅树脂或氧化锡类型的密封剂(其不抵抗该膨胀的拉力)。

此外，各个覆盖片材不在任何点被螺栓穿透，以这种方式防止它们被撕开和劣化。

优选地，上部部分和下部部分包括至少一个泄放凹槽。

根据热绝缘系统的一个具体实施例，支承系统具有多个支承元件，而这些支承元件又具有：多个金属螺栓，所述多个金属螺栓可垂直地固定到工业槽和设备的表面，其具有的长度等于绝缘材料的厚度；以及板，该板垂直地附接到每一个螺栓。

根据本发明的一个优选实施例，每一个覆盖片材被固定到至少两个支承元件。

根据本发明的一个优选实施例，覆盖片材在相对于重叠部分呈横向的侧部上包括多个裂缝。

如此，本发明的热绝缘系统用于在高温下操作并且经受显著的热膨胀和收缩的工业槽和设备，并且该热绝缘系统可以吸收这些膨胀和收缩，同时维持根据它们的设计的它们的所有性质。除了覆盖系统对于的空气、水和雪紧密屏蔽性之外，这个绝缘系统能够耐受槽和设备所遭受的膨胀和收缩，以维持绝缘的完整性和品质。

与现有技术的绝缘系统相比，这个热绝缘系统将所需支承系统的减小的程度达到60％。

另外，本发明的热绝缘系统使各个覆盖片材能够独立地且自由地移动，这是由于各个覆盖片材的任何部分都不与任何其它相邻的覆盖片材相紧固，以这种方式，能够维持该系统的紧密性和覆盖系统的完整性，即便在遭受的高温引起的膨胀和收缩的情况下。

附图说明

接下来，为了方便本发明的理解，下面将以说明性而不是限制性的方式参考一系列附图，来描述本发明的实施例。

图1是本发明的一个具体实施例的前截面，该前截面示出主要元件的总体视图。

图2是图1的实施例的覆盖片材的内侧的示意性平面图，该示意性平面图示出重叠部分和纵向组装夹子。

图3是本发明的纵向组装夹子的平面图。

图4是图2的纵向组装夹子的前视图。

图5a是图1的截面A的详细视图，该详细视图示出具有上部部分和下部部分以及纵向组装夹子的第一位置中的重叠部分的前视图。

图5b是具有上部部分和下部部分以及纵向组装夹子的第二位置中的图5a的重叠部分的详细前视图。

图6示出根据本发明的支承系统的一个优选实施例的支承元件。

图7示出被固定到图6的支承元件的覆盖片材的详细视图。

这些附图涉及以下一组元件：

1.工业槽和设备的壁

2.绝缘材料

3.覆盖系统

4.支承元件

5.覆盖系统的覆盖片材

6.覆盖片材的外侧

7.覆盖片材的内侧

8.重叠部分

9.重叠部分的上部部分

10.重叠部分的下部部分

11.纵向组装夹子

12.纵向组装夹子的第一端部

13.纵向组装夹子的中部

14.纵向组装夹子的第二端部

15.覆盖片材的裂缝

16.支承系统的螺栓

17.支承系统的板

18.上部部分和下部部分的凹槽

19.支承系统的调节元件

具体实施方式

本发明的目标是一种用于高温工业槽和设备的热绝缘系统。

如图1中所示，热绝缘系统具有：绝缘材料2，该绝缘材料布置在工业槽和设备的壁1上；覆盖系统3，该覆盖系统覆盖绝缘材料2；以及支承系统，该支承系统支承绝缘材料2和覆盖系统3。

覆盖系统3具有多个覆盖片材5，这些覆盖片材包括外侧6和内侧7，该内侧接触布置在工业槽或设备的壁1上的绝缘材料2。

根据本发明的不同实施例，这些覆盖片材5可以由取决于它们必须耐受的环境条件被认为最佳的任何合金制成。覆盖片材5的厚度将基于所需的机械阻力而确定，为至少0.4mm厚。宽度和长度将基于要被绝缘的槽或设备的尺寸而算出，这是由于所述覆盖片材将必须适合其形状，虽然理想尺寸将是4m×2m，这是由于如此大尺寸的覆盖片材5形成的接缝较少，并且使得组装更为优化。

每一个覆盖片材5仅被固定到支承系统。图1和2示出覆盖片材5如何被固定到支承系统。具体地说，这些覆盖片材5可以通过螺钉或铆钉而被固定到支承系统，但它们将不在任何点处被固定到任何其它覆盖片材5。

根据本发明，相邻的覆盖片材5一个在另一个上方地纵向重叠，产生重叠部分8。这些重叠部分8包括属于相邻的各个覆盖片材5中的一个覆盖片材的上部部分9和属于相邻的覆盖片材5中的另一覆盖片材的下部部分10。

另外，覆盖系统3具有至少大致欧米伽形的纵向组装夹子11，该纵向组装夹子布置在每一个重叠部分8处，特别是在覆盖片材5的内侧7上。而这些纵向组装夹子11包括：第一端部12，该第一端部附接到重叠部分8的上部部分9；中部13，该中部与覆盖片材5分离；以及第二端部14，该第二端部接触重叠部分8的下部部分10并且压靠所述下部部分10。

图3和4示出本发明的欧米伽形纵向组装夹子11。

根据本发明，纵向组装夹子11将重叠部分8的下部部分10保持在上部部分9上的位置使得下部部分10总是至少在一个点上接触所述上部部分9，以防止诸如雨、雪和风的成分从外部进入绝缘材料2。

图1和5a和5b示出重叠部分8，其包括上部部分9和下部部分，以及布置在覆盖片材5的内侧7上的欧米伽形纵向组装夹子11。

纵向组装夹子11被螺纹连接或铆接到重叠部分8的上部部分9的内侧7，并且它将永久地压在上部部分9和下部部分10上，防止两个部分9、10的分离并且避免雨、风或雪进入绝缘材料2内部，并且还允许相邻的覆盖片材5随着工业槽或设备的壁1的膨胀和收缩而进行相对运动。

这种效果通过纵向组装夹子11的欧米伽形状而得以实现，这是由于组装夹子11的第一端部12附接到上部部分9，但组装夹子11的第二端部13不固定到下部部分10，但它接触所述下部部分10而不采取固定措施，将所述下部部分10压靠在上部部分9上。

如在图5a和5b中可见的那样，纵向组装夹子11的中部13与覆盖片材5分离，允许下部部分10相对于上部部分9进行微小的竖向位移，直到它被所述中部13止挡，但下部部分10总是至少在一个点上接触上部部分9。以这种方式，虽然雨、雪或风使下部部分10向下位移，但所述下部部分10被组装夹子11的中部13止挡，并且下部部分10总是接触上部部分9，从而防止雨、雪或风进入绝缘材料2内部。

根据本发明的一个优选实施例，重叠部分8的上部部分9和下部部分10包括至少一个泄放凹槽18，以便从覆盖片材容易地排空液体，使得在液体进入系统的小概率情况下，能够容易地将所述液体排空。

根据本发明的一个优选实施例，覆盖系统3的覆盖片材5和纵向组装夹子11由金属制成。

根据本发明一具体实施例，支承系统包括多个支承元件4，而这些支承元件包括：多个金属螺栓16，这些螺栓可垂直地固定到工业槽或设备的表面上；以及板17，该板通过调节元件19(诸如套筒或类似物)垂直地附接至每一螺栓16。螺栓16具有的长度等于绝缘材料的厚度。图6和7示出支承元件4的具体实施例，而图1示出关于绝缘材料2、覆盖系统3和工业槽或设备的壁1的支承元件4的位置。

优选地，各个螺栓16通过焊接被固定到工业槽或设备的表面，并且它们可以是圆柱形的，或具有任何其它几何形状。螺栓16的直径、横截面或厚度将取决于要被安装的覆盖系统和绝缘材料的重量，尺寸范围为2mm到30mm。这些螺栓16将在一个端部处被焊接到该槽或设备，而螺栓16的另一端部将螺接到调节元件19，而该调节元件将被焊接到板17上。

根据不同的具体实施例，关于板17的各维度尺寸的取值范围而言，其厚度范围可以是1mm至10mm，宽度范围可以是20mm至400mm，而长度范围可以是30mm至500mm。这个板将作为用来限制绝缘材料2的顶板、以及对于覆盖片材5而言的支承件。

图2示出本发明的一个优选实施例，其中，每一个覆盖片材5被固定到至少两个支承元件4，虽然支承元件4的数量将根据要被安装的覆盖片材的尺寸被限定。

优选地，覆盖片材5在相对于重叠部分8呈横向的侧部处包括多个裂缝15。图2示出覆盖片材5的裂缝。这些裂缝15将允许安装可移动的夹子、螺钉或杆，所述可移动的夹子、螺钉或杆将引导不同的覆盖片材5而不将它们相互固定，以这种方式，除了重叠部分8外，允许的沿所有方向的膨胀和收缩。

本发明已经被清楚地描述，应注意到，上面描述的具体实施例的各个细节可以修改，只要它们不改变本发明的基本原理和本质。

Claims (6)

1.一种用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，所述热绝缘系统包括：

-绝缘材料(2)，所述绝缘材料布置在所述工业槽和设备的壁(1)上，

-覆盖系统(3)，所述覆盖系统覆盖所述绝缘材料(2)，以及

-支承系统，所述支承系统支承所述绝缘材料(2)和所述覆盖系统(3)，

用于高温工业槽和设备的所述热绝缘系统的特征在于，

-所述覆盖系统(3)包括多个覆盖片材(5)，

-每一个覆盖片材(5)仅被固定到所述支承系统，

-相邻的覆盖片材(5)一个在另一个上方地纵向重叠，产生重叠部分(8)，所述重叠部分(8)包括：

-上部部分(9)，所述上部部分属于相邻的覆盖片材(5)中的一个覆盖片材，以及

-下部部分(10)，所述下部部分属于相邻的覆盖片材(5)中的另一个覆盖片材，

-所述覆盖系统(3)包括至少一个大致欧米伽形的纵向组装夹子(11)，所述纵向组装夹子在所述覆盖片材(5)的内侧(7)上布置在每一个重叠部分(8)上，而所述纵向组装夹子(11)包括：

-第一端部(12)，所述第一端部附接到所述重叠部分(8)的上部部分(9)，

-中部(13)，所述中部与所述覆盖片材(5)分离，以及

-第二端部(14)，所述第二端部接触所述重叠部分(8)的下部部分(10)并且压靠所述下部部分(10)，并且

-所述纵向组装夹子(11)将所述重叠部分(8)的下部部分(10)保持在所述上部部分(9)上的位置使得所述下部部分(10)总是至少在一个点上接触所述上部部分(9)。

2.根据权利要求1所述的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其特征在于，

-所述支承系统包括多个支承元件(4)，而所述多个支承元件包括：

-多个金属螺栓(16)，所述多个金属螺栓能够垂直地固定到所述工业槽和设备的表面上，所述螺栓(16)的长度等于所述绝缘材料(2)的厚度，以及

-板(17)，所述板垂直地附接到每一个螺栓(16)。

3.根据权利要求2所述的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其特征在于，每一个覆盖片材(5)被固定到至少两个支承元件(4)。

4.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其特征在于，所述覆盖片材(5)在相对于所述重叠部分(8)呈横向的侧部处包括多个裂缝(15)。

5.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其特征在于，所述覆盖系统(3)的覆盖片材(5)和所述纵向组装夹子(11)由金属制成。

6.根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的用于高温工业槽和设备的热绝缘系统，其特征在于，所述重叠部分(8)的上部部分(9)和下部部分(10)包括至少一个泄放凹槽(17)。