一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于低溫流體輸送的真空低溫絕熱管，具體講，涉及一種低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管。本發(fā)明的真空低溫絕熱管包括輸送低溫介質(zhì)的內(nèi)管2、套于內(nèi)管外部的外管3，其中內(nèi)管2外部包裹有絕熱材料且內(nèi)管和外管之間形成真空，內(nèi)管2外部和外管3內(nèi)壁之間沿外管軸線均勻設(shè)置有管路支撐4，內(nèi)管或內(nèi)管的中心段在兩個(gè)管路支撐之間為弧形結(jié)構(gòu)，且相鄰管路支撐之間的內(nèi)管弧形方向相反。本發(fā)明通過(guò)對(duì)內(nèi)管和外管的巧妙設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明的無(wú)補(bǔ)償器真空管在運(yùn)輸?shù)蜏匾后w時(shí)，熱量損失小，安全、穩(wěn)定、高效。
【專利說(shuō)明】一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于低溫流體輸送的真空管，具體講，涉及一種低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管。
【背景技術(shù)】
[0002]真空低溫絕熱管主要用于輸送低溫液體，如液氧、液氮、液氫、液化天然氣等。其主要有內(nèi)管和外管構(gòu)成，現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)管一般為平滑的直管，內(nèi)外管之間通過(guò)設(shè)置支撐裝置互相支撐連接，支撐裝置一般為一塊環(huán)形的板，套在內(nèi)管外側(cè)，頂在外管內(nèi)壁上；在絕熱管兩端設(shè)置隔熱套，隔熱套設(shè)在內(nèi)外管之間，其作用是使內(nèi)管和外管之間形成真空腔，減少外界與內(nèi)管的低溫液體進(jìn)行熱傳遞；內(nèi)管上設(shè)置波紋管或者U型膨脹節(jié)，用以實(shí)現(xiàn)管路的熱脹冷縮。當(dāng)內(nèi)管的管徑小于30mm時(shí)，同通徑的波紋補(bǔ)償器剛度相對(duì)比較大，采用波紋補(bǔ)償器方式，其不能產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)淖饔?，反而造成?nèi)管的破壞。
[0003]專利申請(qǐng)201010137519.6，“真空絕熱管道”，公開(kāi)了一種真空絕熱管道，包括輸送熱傳輸介質(zhì)的內(nèi)管、套設(shè)于內(nèi)管外部的外管，并且外管兩端與內(nèi)管密封，并且在內(nèi)管與外管之間形成真空密封腔體，以防止內(nèi)管傳輸介質(zhì)與外部環(huán)境之間的熱交換，并且形成真空密封腔體的外管至少包括一段波紋管，如此內(nèi)管因傳輸介質(zhì)影響而沿縱長(zhǎng)軸線變形時(shí)，外管上的波紋管可也可相應(yīng)變形，從而避免外管兩端的密封結(jié)構(gòu)受力損壞而降低絕熱效果。
[0004]實(shí)用新型專利201020026208.8，“一種設(shè)有絕熱裝置的真空低溫絕熱管”，公開(kāi)了一種設(shè)有絕熱裝置的真空低溫絕熱管，其結(jié)構(gòu)主要包括有外管、內(nèi)管、隔熱套及齒形管，內(nèi)管設(shè)于外管內(nèi)，隔熱套設(shè)在兩端并套住內(nèi)管，外管和內(nèi)管之間由支承裝置連接；齒形管連接作為內(nèi)管的左內(nèi)管和右內(nèi)管，齒形管外側(cè)設(shè)有護(hù)套；在整個(gè)內(nèi)管和護(hù)套外側(cè)還設(shè)有絕熱裝置，所述絕熱裝置為絕熱層，絕熱層由若干層相互間隔設(shè)置的反射層和隔熱層組成，其中反射層由鋁箔制成，隔熱層由玻璃纖維制成。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的真空絕熱管，一般采用的波紋補(bǔ)償管的熱損失較大，并且焊縫較多，管路的可靠性較差，為此， 申請(qǐng)人:提出一種新的真空絕熱管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案為:一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管,包括輸送低溫介質(zhì)的內(nèi)管2、套于內(nèi)管外部的外管3，其中內(nèi)管2外部包裹有絕熱材料且內(nèi)管和外管之間形成真空，內(nèi)管2外部和外管3內(nèi)壁之間沿外管軸線均勻設(shè)置有管路支撐4，內(nèi)管或內(nèi)管的中心段在兩個(gè)管路支撐之間為弧形結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明的第一優(yōu)選技術(shù)方案為:相鄰管路支撐之間的內(nèi)管弧形方向相反。
[0009]本發(fā)明的第二優(yōu)選技術(shù)方案為:內(nèi)管外包裹有保溫層7，所述管路支撐兩側(cè)設(shè)置有擋環(huán)5。
[0010]本發(fā)明的第三優(yōu)選技術(shù)方案為:內(nèi)管的長(zhǎng)度為:1?L+La At+La2At2，其中，I為內(nèi)管長(zhǎng)度，單位為米；L為外管長(zhǎng)度，單位為米；At為從室溫到介質(zhì)溫度的溫差，單位為。C ；α為內(nèi)管的膨脹系數(shù),單位為1/°C。
[0011]本發(fā)明的第四優(yōu)選技術(shù)方案為:弧形內(nèi)管的圓心角為3~10°，優(yōu)選4~8°。
[0012]本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案為:內(nèi)管的內(nèi)徑為10~40mm,優(yōu)選10~30mm ;外管的內(nèi)徑為60~160mm,優(yōu)選80~160mm。
[0013]本發(fā)明的第六優(yōu)選技術(shù)方案為:內(nèi)管壁厚為I~3mm,優(yōu)選I~2mm ;所述的外管壁厚為3~5mm,優(yōu)選4~5mm。
[0014]本發(fā)明的第七優(yōu)選技術(shù)方案為:兩個(gè)管路支撐之間的距離為200cm~600cm，優(yōu)選300cm ~500cm。
[0015]本發(fā)明的第八優(yōu)選技術(shù)方案為:所述的外管兩端與內(nèi)管之間設(shè)置有導(dǎo)熱段1，將真空容腔密封，并將內(nèi)管固定。
[0016]本發(fā)明的第九優(yōu)選技術(shù)方案為:所述的內(nèi)管和外管的材料為奧氏體不銹鋼，管路支撐4的材料選自聚四氟乙烯、玻璃鋼，擋環(huán)5的材料選自不銹鋼。
[0017]下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明涉及一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管，由于真空管的絕熱性能良好，因?yàn)閮?nèi)管和外管之間由于熱脹冷縮產(chǎn)生的距離差，成為設(shè)計(jì)制備真空管的需要解決的問(wèn)題。現(xiàn)有技術(shù)中一般采用將內(nèi)管連接一個(gè)波紋補(bǔ)償器，從而補(bǔ)償由于受冷而縮短的距離。連接波紋補(bǔ)償器的缺陷為，需要在管路上焊接等方式連接，從而使得真空管的構(gòu)造復(fù)雜，性能不穩(wěn)定。同時(shí)，由于內(nèi)管直徑小于30_時(shí)，同直徑的波紋補(bǔ)償器的剛度較大，不能產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償作用，反而會(huì)對(duì)內(nèi)管造成破壞。而本發(fā)明通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，將內(nèi)管設(shè)計(jì)成波浪形，內(nèi)管以外管中心為軸，依次形成垂直向上或垂直向下的弧形，當(dāng)內(nèi)管由于受冷縮短時(shí)，弧的弦高縮短，當(dāng)受冷至低溫介質(zhì)溫度(為-250~-180°C)時(shí)，縮短至接近于直線的長(zhǎng)度。
[0019]液氫輸送管的溫度補(bǔ)償常常采用波紋補(bǔ)償器或者U型膨脹節(jié)來(lái)完成，而受管道真空腔內(nèi)體積限制，真空多層絕熱管道通常采用波紋補(bǔ)償器補(bǔ)償冷收縮量。當(dāng)內(nèi)管管徑小于30mm時(shí)，同通徑的波紋補(bǔ)償器剛度相對(duì)比較大，采用波紋補(bǔ)償器補(bǔ)償方式，其不能產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)淖饔?，反而造成?nèi)管的破壞，在工程上也曾出現(xiàn)過(guò)該種案例。所以在工程實(shí)踐中，當(dāng)通徑小于30_時(shí)，盡量不采用波紋補(bǔ)償器補(bǔ)償方式。本設(shè)計(jì)中內(nèi)管的規(guī)格為Φ 12 X 1，內(nèi)管柔性比較大，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，本管路設(shè)計(jì)中將改變了內(nèi)管為直管的做法，而是將內(nèi)管做成波浪形內(nèi)管，如附圖1所示，波浪形內(nèi)管的長(zhǎng)度為直管長(zhǎng)度和液氫冷收縮補(bǔ)償之和，波浪的高度根據(jù)夾層高度而定，當(dāng)內(nèi)外管套和后，內(nèi)管兩端固定，通過(guò)液氫時(shí)，內(nèi)管受到冷收縮的作用，波浪形逐漸變?yōu)橹惫?，既保證了內(nèi)管不至于被破壞，又由于內(nèi)管焊縫的減少，增加了整根管路的可靠性；同時(shí)由于沒(méi)有波紋補(bǔ)償器(波紋補(bǔ)償器和直管的面積比約為4:1)，降低了熱損失量。
[0020]本發(fā)明中內(nèi)管的長(zhǎng)度要求相對(duì)嚴(yán)格，既要保證足夠的收縮量，避免在低溫下的破壞，又要保證在正常輸送過(guò)程中，內(nèi)管和外管不能接觸。
[0021]內(nèi)管長(zhǎng)度計(jì)算公式如下:
[0022]I ~L+L α Δ t+L α 2 Δ t2
[0023]I —內(nèi)管長(zhǎng)度(m) ;L—外管長(zhǎng)度(m);
[0024]Δ t —從室溫到介質(zhì)溫度的溫差；[0025]α —內(nèi)管的膨脹系數(shù)(1/°C);[0026]外管內(nèi)徑計(jì)算:本設(shè)計(jì)中內(nèi)管采用波浪形結(jié)構(gòu)，管路的外管內(nèi)徑根據(jù)公式:dmin^ 2(h+h/ +10)來(lái)確定，其中:h為內(nèi)管波高；h'為保溫層厚度。[0027]本發(fā)明通過(guò)對(duì)內(nèi)管和外管的巧妙設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明的無(wú)補(bǔ)償器真空管在運(yùn)輸?shù)蜏匾后w時(shí)，熱量損失小，安全、穩(wěn)定、高效?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】[0028]圖1為本發(fā)明真空絕熱管的示意圖，其中:1為導(dǎo)熱段、2為常溫狀態(tài)下內(nèi)管、3為外管、4為支撐、10為液氫溫度狀態(tài)下內(nèi)管；[0029]圖2為實(shí)施例1的真空管絕熱管，其中:5為擋環(huán)、6為真空抽空嘴、7為保溫層。[0030]本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制?！揪唧w實(shí)施方式】[0031]本發(fā)明涉及一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管，包括輸送低溫介質(zhì)的內(nèi)管2、套于內(nèi)管外部的外管3，其中內(nèi)管2包裹有絕熱材料且內(nèi)管和外管之間形成真空容腔，內(nèi)管2和外管內(nèi)壁3之間沿外管軸線均勻設(shè)置有管路支撐4，內(nèi)管以外管的軸心線為基準(zhǔn)，位于兩個(gè)管路支撐4之間的內(nèi)管或內(nèi)管的中心部分為弧形，相鄰管路支撐之間的內(nèi)管弧形方向相反。管路支撐的作用為將內(nèi)管固定于外管之中，并以外管的軸心線為基準(zhǔn)；內(nèi)管外包裹有保溫層7，所述管路支撐兩側(cè)設(shè)置有擋環(huán)5，管路支撐之間擋環(huán)的數(shù)目為I~5個(gè)，并優(yōu)選I~2個(gè)；擋環(huán)的作用是；弧形內(nèi)管的圓心角為4~8° ;內(nèi)管的內(nèi)徑為10~40mm,優(yōu)選10~30mm ；內(nèi)管壁厚為I~3mm,優(yōu)選I~2mm ;外管的內(nèi)徑為60~160mm,優(yōu)選80~160mm ;外管厚度為3~5mm,優(yōu)選4~5mm ;兩個(gè)管路支撐之間的距離為200cm~600cm,優(yōu)選300cm~500cm ;擋環(huán)5的高度為I~5mm,優(yōu)選2~4mm。所述的外管兩端與內(nèi)管之間設(shè)置有導(dǎo)熱段1，將真空容腔密封，并將內(nèi)管固定。所述的內(nèi)管和外管的材料為奧氏體不銹鋼，管路支撐4的材料選自聚四氟乙烯、玻璃鋼，擋環(huán)5的材料選自不銹鋼。[0032]所述的內(nèi)管的長(zhǎng)度為:1 ^ L+La Δ t+L a 2 Δ t2,其中，I為內(nèi)管長(zhǎng)度，單位為米；L為外管長(zhǎng)度，單位為米；At為從室溫到介質(zhì)溫度的溫差,單位為。C ； α為內(nèi)管的膨脹系數(shù)，單位為1/°C。[0033]實(shí)施例1[0034]一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空管，包括內(nèi)管2、外管3，內(nèi)管2外的保溫層7，內(nèi)管和外管之間形成真空容腔，內(nèi)管2和外管內(nèi)壁3之間沿外管軸線均勻設(shè)置有管路支撐4，管路支撐兩側(cè)設(shè)置有擋環(huán)5 ;外管壁上安裝有真空抽空嘴；內(nèi)管以外管的軸心線為基準(zhǔn)，位于兩個(gè)管路支撐4之間的內(nèi)管或內(nèi)管的中心部分為弧形，相鄰管路支撐之間的內(nèi)管弧形方向相反；弧形內(nèi)管的圓心角為7° ;內(nèi)管的內(nèi)徑為27mm,壁厚為2.5mm,長(zhǎng)度為4022mm ;外管的內(nèi)徑為86mm,壁厚為3mm,長(zhǎng)度為3268 ;兩個(gè)管路支撐之間的距離為400cm ；擋環(huán)5的高度為2~4mm。[0035]所述的外管兩端與內(nèi)管之間設(shè)置有導(dǎo)熱段1，將真空容腔密封，并將內(nèi)管固定。[0036]所述的內(nèi)管和外管的材料為奧氏體不銹鋼，管路支撐4、擋環(huán)5的材料選自聚四氟乙烯、玻璃鋼。
【權(quán)利要求】
1.一種用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，包括輸送低溫介質(zhì)的內(nèi)管(2)、套于內(nèi)管外部的外管(3)，其中內(nèi)管(2)外部包裹有絕熱材料且內(nèi)管和外管之間形成真空，其特征在于，內(nèi)管(2)外部和外管內(nèi)壁(3)之間沿外管軸線均勻設(shè)置有管路支撐(4)，內(nèi)管或內(nèi)管的中心段在兩個(gè)管路支撐之間為弧形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的相鄰管路支撐之間的內(nèi)管弧形方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的內(nèi)管外包裹有保溫層(7 )，所述管路支撐兩側(cè)設(shè)置有擋環(huán)(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的內(nèi)管的長(zhǎng)度為:1 ^ L+La At+La 2At2,其中，1為內(nèi)管長(zhǎng)度，單位為米；L為外管長(zhǎng)度，單位為米；At為從室溫到介質(zhì)溫度的溫差,單位為。C ； a為內(nèi)管的膨脹系數(shù),單位為I/。。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的弧形內(nèi)管的圓心角為3~10°，優(yōu)選4~8°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的內(nèi)管的內(nèi)徑為10~40mm,優(yōu)選10~30mm ;外管的內(nèi)徑為60~160mm,優(yōu)選80~160mmo
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的內(nèi)管壁厚為I~3mm,優(yōu)選I~2mm ;所述的外管壁厚為3~5mm,優(yōu)選4~5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述兩個(gè)管路支撐之間的距離為200cm~600cm,優(yōu)選300cm~500cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的外管兩端與內(nèi)管之間設(shè)置有導(dǎo)熱段1，將真空容腔密封，并將內(nèi)管固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低溫流體輸送的無(wú)補(bǔ)償器真空低溫絕熱管，其特征在于，所述的內(nèi)管和外管的材料為奧氏體不銹鋼，管路支撐4的材料選自聚四氟乙烯、玻璃鋼，擋環(huán)5的材料選自不銹鋼。
【文檔編號(hào)】F16L59/135GK103470918SQ201210189542
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】郁煥禮, 于蘭, 應(yīng)媛媛, 楊慶瑞, 宋健, 陳建軍, 陳斌武 申請(qǐng)人:北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所