FI87832B - Skyddshoelje mot yttre vaerme- och eldpaoverkan foer straengformiga varor samt saett foer framstaellning av ett skyddshoelje - Google Patents

Description

1 87832

Johtomaisen tavaran suojavaippa ulkopuolista kuumuuden ja tulen vaikutusta vastaan sekä menetelmä suojavaipan valmistamiseksi 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on johtomaisen tavaran joustava vaippa suojaamaan ulkopuolisen kuumuuden ja tulen vaikutukselta, joka tavara voi olla väliaineita johtavia putkia, letkuja tai putkinippukappaleita sekä sähkökaapeleita ja johtoja ohjausimpulssien, mittausarvo-10 jen tai sentapaisten pneumaattista sähköistä tai optista siirtämistä varten. Keksinnön kohteena on myös menetelmä keksinnön mukaisen suojavaipan valmistamiseksi.

Väliaineita johtavia putkia, letkuja tai putkinip-pukaapaleita käytetään mitä erilaisimmilla tekniikan alu-15 eilla. Siten esim. suur- tai huippupaineletkuja, joita nimitetään myös hydraulikaapeleiksi, tarvitaan hydraulioh-jauksiin ja -käyttöihin, mutta ne ovat samoin kuin putki-nippukaapelit myös energian- ja informaationkantimina pneumaattisessa tai hydraulisessa mittaus-, ohjaus- tai 20 säätötekniikassa. Sellaiset paineensiirtokaapelit tulevat käyttöön kaikkialla siellä, jossa sähköinen siirto on epäedullista tai turvallisuussyistä ei ole sallittua (räjähdysvaara ).

Palon sattuessa tai sentapaisten lämpövaikutusten : : 25 kohdistuessa käytettyihin letkuihin, putkiin tai putkinip-pukaapeleihin on erityisesti laivanrakennuksessa, mutta myös kemian tai petrokemian teollisuudessa pyritty pitä--·_ mään paineella syötetyt, väliaineita johtavat letkut tai putket mahdollisimman pitkän aikaa toimintakelpoisina 30 esim. kaukosiirron omaavien automaattisten laitteistojen yhteydessä tulivahingon havaitsemisen jälkeen myös turvallisuussyistä vaadittavien mittaus- ja säätötoimenpiteiden suorittamisen mahdollistamiseksi vielä pneumaattisten tai hydraulisten johtojen välityksellä.

• . 35 2 97832

Sen vuoksi on myös jo tunnettua käyttää mittausarvojen, säätöimpulssien tai sentapaisten siirtämiseksi esimerkiksi kuumuuden kestävillä metalliputkilla varustettuja putkinippukaapeleita tai myös vetää nämä putkinippukaape-5 lit sisään metalliputkiin ja varustaa nämä vastaavalla lämmöneristeellä. Sellaisien suoritusmuotojen korkeita kustannuksia ja myös asennuksen korkeaa asennuskustannusta huomioon ottamattakaan tunnetut laitteet eivät ole käyttökelpoisia asennusteknisistä syistä.

10 Termoplastisia muoveja olevien väliaineita johtavi en putkien rakenteiden yhteydessä on myös jo tunnettua käyttää vaippaan hyvin vaikeasti syttyvää muoviseosta. Tämä sulaa ja liukenee kuitenkin korkeammissa lämpötiloissa ja voi palon sattuessa vapauttaa väliainetta johtavan 15 putken tai letkun hyvin nopeasti ja saattaa tämän siten alttiiksi ulkopuoliselle lämpövaikutukselle. Toimintakelpoisuus on siten menetetty.

Mutta myös sähköisessä energian- tai tiedonsiirtotekniikassa on parannetun palokäyttäytymisen omaavien säh-20 kökaapeleiden tai -johtojen kehittämisellä ensiarvoinen tehtävä. Eristeisiin ja/tai vaippoihin käytettävät raaka-aineet liekkejä ehkäisevine lisäaineineen ovat tosin ylei-sesti tunnettuja samoin kuin tulta ehkäisevien tai kuu-: muutta vaimentavien kerrosten sovittaminen kaapeli- tai : 25 johtorakenteeseen. Päämääränä on yhä kuitenkin toiminta- •v kelpoisuuden parantaminen, toisin sanoen sen ajan pidentä- . minen, jonka kuluessa hätäkäyttöä voidaan vielä ylläpitää ... esimerkiksi kytkentätapahtumien kytkemiseksi irti. Ei raa ka-aineen valinnalla eikä kaapelin tai johdon rakenteeseen . . 30 tehdyillä muutoksilla ole tähän asti kuitenkaan onnistuttu ; / saavuttamaan ratkaisevia parannuksia palokäyttäytymisessä - ottamatta huomioon ongelmia esim. sähköisiin tarkoituksiin optimoidun kaapeli- tai johtorakenteen muuttamiseksi toi-mimaan mekaanisia tehtäviä varten tarvittavalla tavalla.

.· . 35 3 37832

Keksinnön tehtävänä on sen vuoksi löytää mahdollisuus suojata myös putkien, letkujen, kaapeleiden tai johtojen sellaiset suoritusmuodot, jotka muodostuvat suuren lämpöherkkyyden omaavista raaka-aineista tai sisältävät 5 sellaisia materiaaleja, esim. palon sattuessa, niin että vielä riittävän pitkään on mahdollistettu toimintakelpoisuus. Tämä ongelmakenttä esiintyy erityisen selvästi kaikissa niissä tapauksissa, joissa kuten esim. nk. hydrauli-suurpaineletkujen ollessa kyseessä, näitä letkuja on syö-10 tetty paineella, joka on esim. 100 baaria tai sen yli.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi keksinnön mukainen vaippa käsittää yksi- tai monikerroksisen johtomaista tavaraa välittömästi ympäröivän vyön, joka muodostuu kiilteestä tai sisältää valtaosaltaan tällaista materiaalia, 15 vyön päälle sovitetun metallipäällysteistä lasikuitunauhaa olevan käämityksen ja tiheän käämityksen, joka koostuu lämpötilan kestävää keraamista materiaalia olevista langoista, kuiduista tai nauhoista sekä painerenkaana toimivan käämitystä ympäröivän vaipan, joka on kuumuuden- ja/ 20 tai tulenkestävää lasikuitupunosta. Tämän kerrosrakenteen erityiset edut ovat nähtävissä siinä, että esim. väliainetta johtava sydän tai kaapeli ovat lämpötilan välittömältä vaikutukselta suojattuina, että niiden päälle sovitetut kerrokset saavat jo aikaan lämpökentän tasalaatuisen 25 jakautumisen letkun, putken tai kaapelin kehän ja pituuden yli tapahtukoon se lämmönsäteilyn tai lämmönjohtamisen avulla. Tämä suojavyöhyke, jossa tietoisesti luovutaan kohonneiden lämpötilojen yhteydessä hajaantuvista materiaaleista, puristuu kokoon tai tiivistyy lisäksi paineren-30 kaan tapaan. Tästä on seurauksena, että sisemmät kerrokset pysyvät myös kuumuuden vaikuttaessa samankeskisessä asen-- nossaan väliainetta johtavan putken tai putkinippukaapelin sekä sähkökaapelin ympärillä ja siten vaikuttavat koko — kehällä esim. letkun tai putken sisässä vallitsevaa väli- • 35 aineen painetta vastaan. Keksinnön mukaisesti rakennetulla 4 37832 vaipalla suojatun letkun, vastaavan putken tai putkinippu-kaapelin kestoaika kohoaa siten oleellisesti korkeista käyttöpaineista huolimatta palolämpötiloissa. Sama koskee myös sähkökaapelin jännitettä johtavia johtimia, jotka 5 esimerkiksi voivat kestää jopa kauemmin kuin tulipalo, kun ne on sovitettu keksinnön mukaisen suojavaipan sisään.

Edullisesti suojavaippa käsittää päättävän ulkoisen suojakuoren, joka on vaikeasti syttyvä ja tulenkestävä. Sellainen suoritusmuoto varmistaa esim. hydrauliletkujen 10 ollessa kyseessä lämpötiloissa yli 800° C ja käyttöpaineiden ollessa enemmän kuin 180 baaria käyttökelpoisuuden riittävän pitkän ajanjakson ajan.

Keksinnön ajatusta edelleen kehitettäessä kiille on sovitettu nauhamaiselle kannattimelle osaksi suojavaipan 15 joustavuuden parantamiseksi ja osaksi käyttövarmuuden kohottamiseksi. Nämä nauhat kääritään, edullisesti myös yksittäisinä, erilaisen leveyden omaavina kerroksina, silloin samalla tai erilaisella kierteensuunnalla putkimaisen tavaran ympärille. Kiillepäällyste on tällöin suunnattu 20 edullisesti sisäänpäin.

Tarkoituksenmukaista on keksinnön jatkokehittelyssä edelleen, että metallipäällysteisen lasikuitunauhan lämpöä heijastava metallipäällyste on suunnattu ulospäin, toisin ‘ : sanoen kohti mahdollista lämmönlähdettä.

: 25 Edelleen erään keksinnön ajatuksen mukaisesti läm- • pötilan kestävää ja lämpöä tasaavaa keraamista materiaalia . olevat langat, kuidut tai nauhat ovat metallilla päällys- tetyt.

Kaikki tähän asti mainitut johtomaista tavaraa ym-. . 30 päröivät kerrokset ovat niihin rajoittuvan kuumuuden- ja/ '· · tai tulenkestävän lasikuitupunoksen vaikutuksen alaisina, joka lasikuitupunos toimii painerenkaana sen alla olevia kerroksia ajatellen, erityisesti palon sattuessa, kun on —: tärkeää, että suojavaipan tulee taata toimivuus tietyn 35 aikaa.

5 37832

Keksinnön mukaisen suojavaipan valmistamiseksi menetellään tarkoituksenmukaisesti siten, että se käsittää päättävän ulkoisen suojakuoren, joka on vaikeasti syttyvä tai tulenkestävä. Vaikeasti syttyvä tai tulenkestävä ulko-5 kuori voi muodostua halutuista materiaaleista. Siten voidaan käyttää korkeita lämpötiloja kestäviä fluoripolymee-ripohjaisia raaka-aineita, mahdollisesti myös nauhanmuo-dossa, sintrattuina tai sintraamattomina. Mikäli valmis-tuksellisista syistä käytettäisiin suulakepuristuskelpoi-10 siä materiaaleja, tällöin annetaan samoin etusija kohotetun lämpötilan kestävyyden omaaville. Erityisen sopiviksi ovat tässä yhteydessä osoittautuneet silikonikumit, esim. vesitiiviitä vaipoituksia varten.

Kiilteellä päällystetyillä nauhoilla voi kerrokses-15 ta toiseen olla edullisesti erilaiset leveydet, ne kääritään tarkoituksenmukaisesti saumat päällekkäin leveyden kasvaessa ulospäin.

Keksintöä selitetään lähemmin kuviossa 1 suoritusmuotona esitetyn joustavan liekinkestävän hydrauli-paine-20 letkun yhteydessä sekä sellaisen letkun kokeissa a ja vastaavasti b havainnollistetun koediagrämmän yhteydessä.

Sinänsä rakennetavaltaan tunnettu kuminen suurpai-neletku 1 on ympäröity kerroksella 2, joka on kiillettä tai kiillettä sisältävää materiaalia. Tarkoituksenmukai-25 sesti käytetään kiilteellä päällystettyjä nauhoja 3, esim. lasikuitupohjaisia, jolloin kiillepäällyste osoittaa sisäänpäin. Numerolla 4 on merkitty yhdestä tai useammasta nauhasta muodostuvaa käämitystä, joka on alumiinilla päällystettyä lasikuitua; metallikerros toimii lämmönsuojana 30 ja se on sen vuoksi suunnattu ulospäin. Siihen liittyvä, lämpöä jakava vaippa 5 muodostuu tiiviisti käämityksen 4 ympärille asetetuista keraamisista langoista tai kuiduista 6.

Tähän liittyvä lasikuitupunos 7, joka myös varsin-35 kin suurehkojen halkaisijoiden yhteydessä voi olla lasi- 6 87832 kuitunauha, ympäröi kiinteästi keraamisia lankoja ja vaikuttaa samanaikaisesti myös alapuolelle sovitettuihin kerroksiin 2 ja 4. Ulospäin sulkeva kuori 8 on esim. liekinkestävää, erittäin murtolujaa silikonikumia.

5 Keksinnön mukaisesti monikerroksiseksi rakennetusta suojavaipasta ja täten aikaansaaduista pitkistä kesto-ajoista huolimatta tulipalotapauksessa hydrauliletku on edelleen riittävän joustava, letku voidaan asentaa myös tilaa säästäen. Sisäpuolisen paineletkun 1 ulkohalkaisijan 10 ollessa esim. 25 mm ja kiillekerroksen 2 ollessa 8 mm paksu, kasvaa nimittäin keksinnön mukaisesti suojatun letkun ulkohalkaisija kaikkiaan ainoastaan arvoon 55 mm.

Keksinnön mukaisesti suojatulla hydrauliletkulla suoritettiin seuraavat kokeet: 15 Koe a

Kuvion 1 mukaisesti valmistettu hydrauliletku kiinnitettiin öljyllä täytetyn ammeen päälle. Letkun 1 kanssa samaan tasoon sovitettiin aina 10 cm:n välein viisi lämpötilan tuntoelintä 9 - 13, jolloin tuntoelin 13 kiinnitet-20 tiin välittömästi letkun pinnalle öljyammeeseen päin olevalle sivulle. Kaksi muuta lämpötilan tuntoelintä sijaitsivat letkussa (tuntoelin 14) sekä letkun 1 ja kerroksen 2 välissä (tuntoelin 15), hydrauliletku sijaitsi paineetto-massa tilassa.

25 öljyn sytytyksen jälkeen saavutettiin noin kolmen minuutin kuluttua maksimaalinen lämpötila noin 840° C. Lämmönlähteen tuli, määrätty määrä palavaa hydrauliöljyä, sammui 15 minuutin kuluttua. Letkussa 1 tuntoelimellä 14 mitattu lämpötila oli palon aikana noin 110° C, tuntoeli-30 mellä 15 mitattu lämpötila letkun 1 ja kerroksen 2 välissä oli noin 125° C. Kuvio 2 havainnollistaa koetuloksen.

Koe b

Kokeesta a poiketen testataan nyt kolmea keksinnön mukaisesti suojattua ja kuviota 1 vastaavasti tehtyä hyd-35 rauliletkua samanaikaisesti, sen lisäksi näitä letkuja kuormitetaan kokeen keston ajan, 28 minuuttia, staattisel- · la paineella 190 baaria.

7 37832

Koetulos on esitetty kuviossa 3. Tällöin käyrät Temp. 9-12 toistavat lämpötilat letkujen ympäristössä, käyrät T 16 - 18 esittävät paineväliaineen lämpötilan kulun kokeeseen käytetyissä kolmessa hydrauliletkussa.

5 Nämä kokeet esittävät, että väliainetta johtavan letkun käyttökelpoisuus säilyy keksinnön mukaisesti tehdyn suojavaipan alla ulkolämpötilan vaikuttaessa siihen ainoastaan epäoleellisesta. Huolimatta kohonneen lämpötilan (palon) yhteydessä samanaikaisesti vallitsevasta korkeasta 10 käyttöpaineesta letku pysyy vahingoittumattomana.

Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu tähän palo-lämpötilan ja sisäpaineen samanaikaisen vaikutuksen vuoksi erityisen kriittiseen tapaukseen. Niinpä myös jokainen metallisen tai ei-metallisen suoritusmuodon omaava putkijoh-15 to tai putkinippukaapeli voidaan suojata keksinnön mukaisesti. Samoin voidaan myös letkun 1 asemesta jokainen sähkökaapeli tai optinen kaapeli varustaa suojavaipalla, joka mahdollistaa kaapelin viemisen turvallisesti palokohdan yli sen vahingoittumatta tai toimintavarmuuden joutumatta 20 kyseenalaiseksi.

On itsestään selvää, että kaapelin toimintakelpoisuuteen ja vahingoittumattomuuteen voidaan lisäksi vaikut-taa vielä keksinnön mukaisesta suojavaipasta riippumattomalla omalla rakenteella, esimerkiksi korvaamalla tavan-- : 25 omaiset eristysmateriaalit tulta ehkäisevillä tai korkeita lämpötiloja kestävillä.

Claims (14)

1. 8 87832
2. 1. Johtomaisen tavaran joustava vaippa suojaamaan ulkopuolisen kuumuuden ja tulen vaikutukselta, joka tavara 5 voi olla väliaineita johtavia putkia, letkuja (1) tai put-kinippukappaleita sekä sähkökaapeleita ja johtoja ohjaus-impulssien, mittausarvojen tai sentapaisten pneumaattista sähköistä tai optista siirtämistä varten, tunnettu yksi- tai monikerroksisesta johtomaista tavaraa (1) välitit) tömästi ympäröivästä vyöstä, joka muodostuu kiilteestä tai sisältää valtaosaltaan tällaista materiaalia, vyön päälle sovitetusta metallipäällysteistä lasikuitunauhaa olevasta käämityksestä (4) ja tiheästä käämityksestä, joka koostuu lämpötilan kestävää keraamista materiaalia olevista lan-15 goista, kuiduista tai nauhoista (4) sekä painerenkaana toimivasta käämitystä ympäröivästä vaipasta (5, 7, 8), joka on kuumuuden- ja/tai tulenkestävää lasikuitupunosta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaippa, tunnettu siitä, että se käsittää päättävän ulkoisen suo- 20 jakuoren (8), joka on vaikeasti syttyvä tai tulenkestävä.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vaippa, tunnettu siitä, että kiille on sovitettu nauhamaiselle kannattimelle (3).
5. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vaippa, t u n -• 25 n e t t u siitä, että kiillettä kantava kannatin (3) on monikerroskäämitetty.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen vaippa, tunnettu siitä, että kiillepäällyste osoittaa sisäänpäin. . . 30 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen vaip- ; pa, tunnettu siitä, että lasikuitunauhan metalli- päällyste osoittaa ulospäin.
7. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen vaip-• ‘ pa, tunnettu siitä, että keraamista materiaalia / . 35 olevat langat (6), kuidut tai nauhat ovat metallilla päällystetyt . 9 87832
8. 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 2-7 mukainen vaippa, tunnettu siitä, että suulakepuris-tettu suojakuori (8) on silikonikumia.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen vaip-5 pa, tunnettu siitä, että suojakuori on vaikeasti syttyvää, lämpötilan kestävää muovia tai termoplastia.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen vaippa, tunnettu siitä, että suojakuori muodostuu te-räsnauhakääreestä.
11. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen vaip pa, tunnettu siitä, että suojakuori on epäorgaanista materiaalia.
12. 12. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukaisen suojavaipan valmistamiseksi, tunnettu sii-15 tä, että sinänsä käyttövalmiin putken, letkun (1), putki-nippukaapelin tai sähkökaapelin tai -johdon ympärille ensin valmistetaan kiilteellä päällystetyistä nauhoista (3) monikerroksinen vyö käärimällä kiille sisäänpäin ja sen päälle sovitetaan, samoin käärimällä, metallilla päällys-20 tetty lasikuitunauha (4) metallipäällys suunnattuna ulospäin, että tämä vyö sitten ympäröidään tiiviisti metallilla päällystetyillä keramiikkalangoilla (6) ja pannaan sen päälle painerenkaana lasikuitupunos (7) ja lopuksi ulkoinen suojakuori (8).
13. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiilteellä päällystetyillä nauhoilla (3) on kerroksesta kerrokseen erilaiset leveydet .
14. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että nauhat kääritään saumat päällekkäin ulospäin kasvavalla leveydellä. . . : 35 10 87832