真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭的製作方法
2023-05-26 19:02:21
專利名稱：真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫管道法蘭連接接頭，尤其是一種真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，屬於流體輸送管路技術領域。
背景技術：
在低溫深冷液化、低溫流體貯運領域，長時間連續輸送低溫液體的管路多採用真空多層絕熱的低溫管道。受安裝條件的限制和使用維護上的要求，真空多層絕熱的低溫管道常由多個具有獨立真空腔的管單元分段經法蘭接頭組合而成。檢索發現，專利號為200720186333. X的中國實用新型專利公開了一種低漏熱率的多層真空絕熱管的法蘭連接結構，專利號為200720186324.4的中國實用新型專利公開了一種多層真空絕熱管的法蘭連接結構。這兩件專利涉及的真空絕熱法蘭接頭均採用內外雙層密封結構，內密封結構與管道內低溫液體直接接觸，工作時會長時間處於低溫環境中， 因此內密封結構也可稱為封液結構或冷密封結構。但是，其內密封結構的密封力是由法蘭螺栓預緊力通過熱橋傳遞至密封元件而形成，而密封元件在低溫下會收縮變形，進而導致內密封結構的密封力降低，甚至導致低溫液體洩漏。為防止液體洩漏，需在低溫工況下將法蘭補充擰緊或者更換更厚的密封元件，而這勢必會額外耗費人力物力，不利於提高工作效率，甚至存在人員凍傷的危險。同時，上述內外雙層密封結構對工件尺寸精度的要求很高，如果工件尺寸精度稍有偏差，那麼雙層密封結構往往只能保證單層密封若外密封良好而內密封不嚴，則會使低溫液體漏入熱橋中，導致法蘭外表面出現嚴重結霜，不利於操作；若內密封良好而外密封不嚴，則會使內管與外界氣體發生熱交換，導致內管中液體因溫度升高而汽化，使低溫液體的品質大幅下降。此外，專利號為200920098911.7的中國實用新型專利公開了一種低溫管道用真空絕熱法蘭接頭，基本上也採用了內外雙層密封結構，只是其內密封結構採用了 C形密封圈，使部分低溫液體能通過C形密封圈的缺口進入內、外密封結構之間的空間，並期待這部分液體汽化後產生的氣體壓力與管內液體壓力相平衡，從而形成氣阻式內密封。但是其問題在於，一方面，左右隔熱套之間很容易出現配合間隙，使C形密封圈缺口流出的液體直接與外密封結構接觸，這樣若外密封良好則法蘭外表面會出現嚴重結霜，若外密封不嚴則會在法蘭連接處出現漏液；另一方面，這種結構無法直接控制從C形密封圈缺口流出液體的量，無法保證流出液體在短時間內全部汽化，很難實現預期的由壓力平衡形成的氣阻式內密封。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的問題，通過結構改進， 提出一種可以避免密封件冷縮變形的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，從而確保其密封性倉泛。
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為了達到上述目的，本發明的技術方案是一種真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭， 具有相互對接的第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道分別由內管和套在內管之外形成真空夾層的外管構成；其特徵在於，所述第一管道內管的端面超出第一管道外管的埠，所述第二管道外管的端面超出第二管道內管的埠 ；所述第一管道外管端頭具有徑向內外延伸形成的接頭盤，所述接頭盤的內孔軸向朝外延伸形成套管狀凸邊熱橋，所述凸邊熱橋的末端經環形內接頭與第一管道內管的埠固連；所述第二管道外管端頭具有徑向內外延伸形成的法蘭盤，所述法蘭盤的內孔軸向朝內延伸形成套管狀凹邊熱橋，所述凹邊熱橋的末端經過渡件與第二管道內管的埠固連；所述接頭盤和法蘭盤對應位置分別具有凸環和凹槽；組裝時，所述接頭盤和所述法蘭盤以所述凸環卡入嵌有密封件的所述凹槽的方式對接密封固定；同時所述凸邊熱橋插入所述凹邊熱橋內，相互之間留有氣隙。這樣，內管對接縫隙經凹邊熱橋與凸邊熱橋之間的氣隙直至接頭盤與法蘭盤對接間隔形成了類似盲支管的氣腔。只要通過計算或實驗，合理設計熱橋參數、控制單位時間法蘭接頭的散熱量，以及凹邊熱橋和凸邊熱橋的配合間隙、控制單位時間進入盲支管的低溫液體量，即可保證單位時間內進入盲支管的低溫液體全部升溫汽化為氣體，從而在盲支管中形成氣阻。結果，低溫液體在液柱靜壓的作用下無法進入盲支管內，而盲支管中的氣體形成具有穩定的溫度梯度的熱平衡狀態，在無需內密封件的情況下，起到了理想的阻隔密封作用。而接頭盤和法蘭盤之間的密封件處於常溫下，不會發生冷縮變形，因此可以始終保持良好、可靠密封。由此可見，本發明採用合理的結構，巧妙藉助氣隙的阻隔密封取代內密封件， 妥善解決了現有技術存在的問題。
圖I為本發明的結構示意剖面圖。圖中，1-1為第一管道內管，1-2為第二管道內管，2為接頭盤，3為活套法蘭，4為密封件，5為法蘭盤，6-1為第一管道外管，6-2為第二管道外管，7為凹邊熱橋，8為凸邊熱橋， 9為內接管，10為環形內接頭，11為隔熱材料，12為螺母,13為墊片，14為螺栓。
具體實施例方式實施例本實施例為真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其具體結構如圖I所示，相互對接的第一管道和第二管道分別由包覆隔熱材料11的內管1-1、1-2和套在內管1_1、1_2之外形成真空夾層的外管6-1、6-2構成；第一管道內管1-1的端面超出第一管道外管6-1的埠，第二管道外管6-2的端面超出第二管道內管1-2的埠。左側第一管道外管6-1端頭具有徑向內外延伸形成的接頭盤2，接頭盤2的內孔軸向朝外延伸形成套管狀凸邊熱橋8，凸邊熱橋8的末端經環形內接頭10與第一管道內管 1-1的埠焊接。右側第二管道外管6-2端頭具有徑向內外延伸形成的法蘭盤5，法蘭盤5 的內孔軸向朝內延伸形成套管狀凹邊熱橋7，凹邊熱橋7的末端經過渡件與第二管道內管 1-2的埠焊接。接頭盤2和法蘭盤5對應位置分別具有凸環和凹槽。組裝時，接頭盤2的凸環卡入法蘭盤5的凹槽中，且其中嵌有環形密封件4(優選採用聚四氟乙烯材料製成)；第一管道外管6-1外套有活套法蘭3，該法蘭通過螺栓14、墊片13和螺母12與法蘭盤5將接頭盤2以及密封件4夾持固定，形成密封連接。此時，凸邊熱橋8插入凹邊熱橋7內，相互之間留有氣隙一即凸邊熱橋8的外壁與凹邊熱橋7的內壁之間留有間隙(因間隙很小， 圖中未示出)。具體而言，環形內接頭10截面呈開口朝向過渡件的橫向U形，該內接頭10的外圓與凸邊熱橋8內壁焊接，該內接頭10的內圓與第一管道內管1-1外壁焊接。環形內接頭的 U形腔可起到緩衝作用，並可防止低溫液體在極端情況下直接衝至盲端密封處。具體而言，過渡件是與第二管道內管1-2等徑的內接管9，內接管9的一端具有與凹邊熱橋7焊接、且垂直於內接管9的環形折邊，內接管9的另一端與第二管道內管1-2埠焊接。此外，第一管道內管1-1、第二管道內管1-2、過渡件(即內接管9)、凹邊熱橋7的外壁分別包覆有至少一層隔熱材料11，可以減少輻射傳熱，提高絕熱效果。本實施例的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭裝配完成後，由於法蘭處的外密封結構，在凹邊熱橋與凸邊熱橋間隙以及接頭盤與法蘭盤的對合間隙之間形成了盲支管。因此，當低溫液體從兩內管對接處進入盲支管汽化後，將使其充滿氣體形成氣阻，從而阻止低溫液體在液柱靜壓的作用下進入盲支管內，由此藉助盲支管中的汽化氣體起到了良好的阻隔，與法蘭處的密封結構有機結合，共同有效防止了低溫液體的洩漏。實踐證明，本實施例的密封件與內部熱橋形成的氣阻有機結合，可以保持處於常溫下，其密封力由法蘭結構直接作用在密封處，不再因通過熱橋傳遞而受低溫下冷縮的影響，更為穩妥可靠。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，比如過渡件是外圓與凹邊熱橋焊接、且內圓與第二管道內管焊接的環形件等。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.一種真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，具有相互對接的第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道分別由內管和套在內管之外形成真空夾層的外管構成；其特徵在於， 所述第一管道內管的端面超出第一管道外管的埠，所述第二管道外管的端面超出第二管道內管的埠 ；所述第一管道外管端頭具有徑向內外延伸形成的接頭盤，所述接頭盤的內孔軸向朝外延伸形成套管狀凸邊熱橋，所述凸邊熱橋的末端經環形內接頭與第一管道內管的埠固連；所述第二管道外管端頭具有徑向內外延伸形成的法蘭盤，所述法蘭盤的內孔軸向朝內延伸形成套管狀凹邊熱橋，所述凹邊熱橋的末端經過渡件與第二管道內管的埠固連；所述接頭盤和法蘭盤對應位置分別具有凸環和凹槽；組裝時，所述接頭盤和所述法蘭盤以所述凸環卡入嵌有密封件的所述凹槽的方式對接密封固定；同時所述凸邊熱橋插入所述凹邊熱橋內，相互之間留有氣隙。
2.根據權利要求I所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述第一管道外管外套有活套法蘭，所述活套法蘭通過緊固件與法蘭盤將接頭盤以及密封件夾持固定， 形成密封連接。
3.根據權利要求2所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述環形內接頭截面呈開口朝向過渡件的橫向U形，所述內接頭外圓與凸邊熱橋內壁固連，所述內接頭內圓與第一管道內管外壁固連。
4.根據權利要求3所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述過渡件是與第二管道內管等徑的內接管，所述內接管的一端具有與凹邊熱橋固連、且垂直於內接管的環形折邊，所述內接管的另一端與第二管道內管埠固連。
5.根據權利要求3所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述過渡件是外圓與凹邊熱橋固連、且內圓與第二管道內管固連的環形件。
6.根據權利要求I至5任一項所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述第一管道內管、第二管道內管、過渡件、凹邊熱橋的外壁分別包覆有至少一層隔熱材料。
7.根據權利要求I至5任一項所述的真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，其特徵是，所述法蘭盤凹槽內的密封件採用聚四氟乙烯材料製成。
全文摘要
本發明涉及一種真空絕熱低溫管道法蘭連接接頭，屬於管路連接技術領域。該接頭的第一管道和第二管道分別由內管和外管構成，第一管道外管端頭具有接頭盤，接頭盤的內孔軸向朝外延伸形成凸邊熱橋；第二管道外管端頭具有法蘭盤，法蘭盤的內孔軸向朝內延伸形成凹邊熱橋；組裝時，接頭盤和法蘭盤以凸環卡入嵌有密封件的凹槽的方式對接密封固定；同時凸邊熱橋插入凹邊熱橋內，相互之間留有氣隙。本發明採用合理的結構，巧妙藉助氣隙的阻隔密封取代內密封件，從而確保其密封性能。
文檔編號F16L23/16GK102606820SQ201210083670
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者劉燦榮, 王芳, 衡彪 申請人:航天晨光股份有限公司