真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道的製作方法
2023-06-09 20:51:56 2
專利名稱：真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低溫流體輸送管道，具體涉及一種真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道。
背景技術：
由於目前國內沒有低溫液氦流體的專用輸送管道，因而無法實現對低溫液氦流體的輸送；而現有的低溫液氮流體輸送管道的結構複雜，絕熱效果差，用途單一，不能達到低溫液氮流體的理想輸送狀態。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構簡單，絕熱效果好，可有效補償管道由於溫度變化引起熱應力的真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道。上述目的是通過以下技術方案實現的它包括內管1、內波紋管2、真空夾層3、外管4、外波紋管5、支架6、螺母10、支撐板7、真空抽口9、卸壓裝置14、絕熱層8、金屬軟管11、彎管15；外管4上設有真空抽口9和卸壓裝置14，外管4上套有外波紋管5，外波紋管5的上、下兩端面上固定有支架6，支架6兩端裝有螺母10，外管4的內腔裝有支撐板7，支撐板7的中心孔內裝有內管1，內管1的外壁上包有絕熱層8，內管1上裝有內波紋管2，內管1通過彎管15與金屬軟管11相連接，絕熱層8與外管4之間的空腔為真空夾層3。
本實用新型有以下有益效果1、在低溫流體如液氮、液氦或低溫氦氣(小於100K)、液化天然氣輸送過程中，解決輸送管道的絕熱問題是輸送管道結構設計主要考慮的問題。本輸送管道採取在內管即低溫流體輸送管道的外壁上包紮多層絕熱層，並在絕熱層與室溫狀態下的外管之間抽成真空夾層，達到低溫與室溫之間的絕熱，室溫狀態下，真空夾層的真空度為10-1～10-4Pa。2、因輸送管道受室溫至低溫之間及管道周圍環境溫度變化的影響，使得輸送管道由於熱脹冷縮變化引起熱應力，為了有效的解決這一問題，在內管上裝有可承壓的內波紋管及在與內管連接的彎管出口端連接有金屬軟管，用來補償由於溫度變化引起內管的熱應力變形；在外管上套有外波紋管，可補償由於周圍環境溫度變化，或者由於內管破裂，低溫流體溢入真空夾層，從而導致外管由於溫度變化引起熱應力的變形。採用內、外波紋管和金屬軟管還有利於管道的安裝定位，外波紋管與內波紋管的安裝位置根據波紋管性能、管道材料的熱脹冷縮係數及管道長度而設定。3、為保護外波紋管，在外波紋管的上、下兩端面焊接可調節的支架，並分別在支架上、下兩端允許外波紋管收縮和膨脹極限處設置可限位的螺母，保證外波紋管正常收縮和膨脹的補償量，防止外波紋管因過度收縮或膨脹而破壞。4、該輸送管道一般用於液氮、液氫、液化天然氣的輸送、近距離(小於5米)液氮或低溫氦氣(小於100K)的輸送、或者對熱漏要求不高的低溫流體輸送；對於液氮輸送管道，由室溫到液氮溫度，單位長度的熱漏量可低於0.5W/m；對於液氦輸送管道，熱漏量可低於0.7W/m。5、由ANSYS6.0數值模擬軟體分析方法得知，內管與支撐板的接觸角度及支撐板安裝角度都對熱漏量和外管表面溫度有影響，接觸角度越小，熱漏量越小，外管表面溫度越接近室溫，另外支撐板安裝角度也對熱漏量和外管表面溫度有一定影響，所以在管道內布置支撐板時，應考慮支撐板與內管的接觸角度以及支撐板安裝角度。
圖1是本實用新型的結構示意圖，圖2是圖1的A-A剖面圖，圖3是圖2的B-B剖面圖(去掉外管4)，圖4是絕熱層8的主視結構示意圖，圖5是圖4的俯視圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式由內管1、內波紋管2、真空夾層3、外管4、外波紋管5、支架6、螺母10、支撐板7、真空抽口9、卸壓裝置14、絕熱層8、金屬軟管11、彎管15組成；外管4上設有真空抽口9和卸壓裝置14，外管4上套有外波紋管5，外波紋管5的上、下兩端面上固定有支架6，支架6的兩端在外波紋管5收縮和膨脹極限處裝有螺母10，外管4的內腔裝有支撐板7，支撐板7的中心孔內裝有內管1，內管1的外壁上包有絕熱層8，內管1上裝有內波紋管2，內管1通過彎管15與金屬軟管11相連接，絕熱層8與外管4之間的空腔為真空夾層3；內管1和外管4選用不鏽鋼材料(304或316L)製成。
具體實施方式
二結合圖4、圖5說明本實施方式，本實施方式中的絕熱層8由一組鍍鋁薄層8-1和一組纖維隔層8-2(或絕熱材料隔層)組成；每層絕熱層8由一張鍍鋁薄層8-1和一張纖維隔層8-2組成，鍍鋁薄層8-1和纖維隔層8-2交替設置，為方便抽真空，絕熱層8每平方米扎有10個Φ2的孔8-3，並且各層上的孔8-3之間不重疊，內管1的外壁上包紮30～60層的絕熱層8，每50層厚度為25～30mm。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2說明本實施方式，本實施方式中的支撐板7沿圓周的支撐支點方向上均布設置有四個工藝孔13。工作狀態下，由於內管1與外管4之間的溫度差異，必須降低經由支撐板7的導熱漏熱損失，同時支撐板7與內管1和外管4的接觸面積也會直接影響由室溫到低溫流體的熱漏量以及外管4的表面溫度，結構設計時，應在滿足支撐強度的前提下，儘量減小支撐板7與內管1和外管4之間的接觸面積。為減小內管1與外管4之間的導熱面積，在支撐板7上沿圓周及支撐支點方向均布設置四個工藝孔13；為了降低室溫狀態下的外管4經由支撐板7導入內管1低溫流體的熱量損失，支撐板7選用玻璃鋼絕熱材料製成。其它組成及連接關係與具體實施方式
相同。
具體實施方式
四結合圖3說明本實施方式與具體實施方式
一的不同點是，它增加有限位環12；限位環12固定在支撐板7端面對應內管1的外壁上。為防止將內管1推入外管4時，支撐板7相對內管1軸向滑動，無法安裝到位，將限位環12固定在支撐板7端面相對應的內管1的外壁上，對於豎直管道，限位環12可防止支撐板7竄位脫落。
具體實施方式
五結合圖5說明本實施方式，本實施方式中的絕熱層8的包紮層數為30層，每50層厚度為25毫米，其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六結合圖5說明本實施方式，本實施方式中的絕熱層8的包紮層數為60層，每50層厚度為30毫米，其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七結合圖5說明本實施方式，本實施方式中的絕熱層8的包紮層數為45層，每50層厚度為28毫米，其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
以單通道(內管1規格為φ20×2mm，外管4規格為φ76×3mm)管道為例
當內管1與支撐板7的接觸角度為60°，支撐接觸點和管道軸線所在平面與豎直方向的夾角為0°時，低溫流體為液氮和液氦，支撐板7的熱漏量和外管4的表面溫度測定值見表1表1
當內管1與支撐板7接觸角度為10°，支撐接觸點和管道軸線所在平面與豎直方向的夾角為0°時，低溫流體為液氮和液氦，支撐板7的熱漏量和外管4表面溫度測定值見表2表2
當內管1與支撐板7接觸角度為10°，支撐接觸點和管道軸線所在平面與豎直方向的夾角為45°時，低溫流體為液氮和液氦，支撐板7的熱漏量和外管4的表面溫度測定值見表3表3
管道在組焊和安裝過程中，管道焊縫需經氦質譜儀常溫和液氮溫度循環檢漏，漏檢率小於1×10-10Pa·m3/s。
權利要求1.一種真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道，它包括內管(1)、內波紋管(2)、真空夾層(3)、外管(4)、外波紋管(5)、支架(6)、螺母(10)、支撐板(7)、真空抽口(9)、卸壓裝置(14)、絕熱層(8)、金屬軟管(11)、彎管(15)；其特徵在於外管(4)上設有真空抽口(9)和卸壓裝置(14)，外管(4)上裝有外波紋管(5)，外波紋管(5)的上、下兩端面上固定有支架(6)，支架(6)的兩端裝有螺母(10)，外管(4)的內腔裝有支撐板(7)，支撐板(7)的中心孔內裝有內管(1)，內管(1)的外壁上包有絕熱層(8)，內管(1)上裝有內波紋管(2)，內管(1)通過彎管(15)與金屬軟管(11)相連接，絕熱層(8)與外管(4)之間的空腔為真空夾層(3)。
2.根據權利要求1所述的真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道，其特徵在於絕熱層(8)由一組鍍鋁薄層(8-1)和一組纖維隔層(8-2)組成；鍍鋁薄層(8-1)和纖維隔層(8-2)交替設置，鍍鋁薄層(8-1)和纖維隔層(8-2)上扎有孔(8-3)，並且各層上的孔(8-3)之間不重疊。
3.根據權利要求1所述的真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道，其特徵在於支撐板(7)沿圓周的支撐支點方向上均布設置有工藝孔(13)。
4.根據權利要求1或3所述的真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道，其特徵在於它增加有限位環(12)；限位環(12)固定在支撐板(7)端面對應內管(1)的外壁上。
專利摘要真空夾層無冷屏低溫流體輸送管道。它涉及一種低溫流體輸送管道。它包括內管1、內波紋管2、真空夾層3、外管4、外波紋管5、支架6、螺母10、支撐板7、真空抽口9、卸壓裝置14、絕熱層8、金屬軟管11、彎管15；外管4上設有真空抽口9和卸壓裝置14，外管4上裝有外波紋管5，外波紋管5上固定有兩端裝有螺母10的支架6，外管4的內腔裝有支撐板7，支撐板7的孔內裝有帶絕熱層8的內管1，內管1上裝有內波紋管2，內管1用彎管15與金屬軟管11連接，絕熱層8與外管4的空腔為真空夾層3。該輸送管道絕熱效果好，可補償熱應力。
文檔編號F16L9/06GK2746234SQ20042006388
公開日2005年12月14日 申請日期2004年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者賈林祥 申請人:賈林祥