CN103256440B - 一种管路柔性连接装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管路柔性连接装置，由至少一组管路柔性连接装置单元组成，每组装置单元由不少于两层互套的金属波纹管及两端连接件构成，其特征在于，所述互套的金属波纹管之间形成至少一个封闭空间；在所述管路柔性连接装置的金属波纹层或者增强层壁上布置至少一个温度传感器，在运行过程中对温度实施监测，通过对获得的温度变化信息进行判断，实现管路柔性连接装置泄漏报警。该装置运行安全、成本低廉、寿命长、强度高、热损少、良好的柔性可控性及监测可控性。

Description

一种管路柔性连接装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种管路柔性连接装置，尤其涉及太阳能热利用领域的管路柔性连接装置。

背景技术

软管是工程技术中重要的连接构件，由柔性管道和接头结合而成。在各种输气、输液管路系统以及长度、温度、位置和角度补偿系统中作为补偿元件、密封元件、连接元件以及减震元件，应用于航空航天、石油化工、矿山电子、机械造船、医疗卫生、轻纺电子、能源建筑等各领域。

目前，在现有的已经商业化的槽式集热器系统中，两个平行的集热器终端需要通过管路柔性连接将两个平行的集热器串联在一起，完成一条集热工质的回流；或者单个集热器的输出终端将已受热的流动工质输送至支管内，由于槽式跟踪的特殊性集热器随着太阳位置的变化而变化，但支管相对位置固定不变，因此二者之间需要通过管路柔性连接装置相互连接，现有的柔性连接设计为三维连接球形活动接头或波纹管结构，前者结构复杂，生产和安装都不方便，且成本高昂，尽管如此也无法规避发生泄漏的可能；后者采用波纹管连接，虽然结构简单，也方便安装，但其有突漏的可能，即经过一定时间的反复工作，多次的疲劳曲折之后，在某个局部发生破裂，发生突然大规模泄漏现象，严重影响运行安全；与此同时二者在工作的过程中还很难做到良好的保温，无法良好地控制系统热能的损耗。

因此开发一种结构简单、加工方便、成本低廉，同时能降低泄漏风险，运行安全，且能提供良好的保温效果的管路柔性连接装置，成为太阳能集热器更加高效应用的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种可应用于多领域，特别是太阳能热利用的管路柔性连接装置。

本发明提供了一种管路柔性连接装置，由至少一组管路柔性连接装置单元组成，每组装置单元由不少于两层互套的金属波纹管及两端连接件构成，其特征在于，所述互套的金属波纹管之间形成至少一个封闭空间。

进一步地，所述金属波纹管包括波纹管结构及端部一定长度的直段金属管。

进一步地，所述连接件为法兰连接件或螺纹连接件或焊接连接件。

进一步地，所述连接件为直段连接件或垂直折弯连接件或一定角度的折弯连接件。

进一步地，所述至少两层互套的金属波纹管分别为内外同心布置的第一金属波纹管和第二金属波纹管。

进一步地，所述至少两层互套的金属波纹管中，至少一层金属波纹管的外部布置有增强层。

进一步地，所述增强层为合成纤维丝或金属丝规律编织而成。

进一步地，所述至少两层互套的金属波纹管之间形成的至少一个封闭空间处于真空状态。

进一步地，所述空间真空状态通过抽真空后密封保持获得或通过连续或间断抽真空来获得。

进一步地，所述管路柔性连接装置可应用于太阳能热利用领域的集热器管路的柔性连接，以获得良好的安全性能。

进一步地，在非最内层的波纹管外壁或该层波纹管的增强层壁上布置有至少一个温度传感器，以检测管路柔性连接装置运行情况。

本发明还提供一种管路柔性连接装置的使用方法，其特征在于，在所述管路柔性连接装置的金属波纹层或者增强层壁上布置至少一个温度传感器，在运行过程中对温度实施监测，通过对获得的温度变化信息进行判断，实现管路柔性连接装置泄漏报警。

本发明的管路柔性连接装置较常规管路柔性连接装置具有以下优点：1、成本低廉:结构简单，安装方便；2、寿命长:设置有多层波纹结构，具有多重防泄漏能力，避免突发大规模泄漏，最大化安全性能；3、强度高：金属波纹管的外壁布置有至少一层增强层，增强管路柔性连接装置的抗拉伸，抗内部压力的能力，增强其结构性能；4、热损少：互套的金属波纹管所形成的封闭空间内实施真空或连续或间歇动态真空，减少内部的对流热损；且最外层金属波纹管或对应增强层外壁具有保温材料，减少外部的对流或热传导热损；5、柔韧性可控：通过实施柔性连接管的阵列布置减少波纹管的直径尺寸，可以最大限度地获得良好柔性；6、监测可控：在管路柔性连接装置的外部布置多个温度传感器，监测温度突变以报警管路柔性连接装置的泄漏情况。

附图说明

图1是本发明的管路柔性连接装置第一实施例结构示意图。

图2是本发明的管路柔性连接装置第一实施例结构的局部放大示意图。

图3是本发明的管路柔性连接装置第一实施例结构弯曲装置的结构示意图。

图4是本发明的管路柔性连接装置第二实施例结构示意图。

图5是本发明的管路柔性连接装置第三实施例结构示意图。

具体实施方式  

下面参照附图对本发明的具体实施方案进行详细的说明。

图1是本发明的管路柔性连接装置第一实施结构示意图；管路柔性连接装置由至少一组管路柔性连接装置单元组成，每组装置单元由不少于两层互套的金属波纹管及两端连接件构成，互套的金属波纹管之间形成至少一个封闭空间，金属波纹管包括波纹管结构及端部一定长度的直段金属管；在所述的至少两层互套的金属波纹管中，至少一层金属波纹管的外部布置有增强层。

如图1所示，管路柔性连接装置的单个装置单元具体包括第一金属波纹管1、紧贴布置于第一金属波纹管1外部的第一增强层2、同心互套布置于第一金属波纹管外部的第二金属波纹管3、紧贴布置于第二金属波纹管3外部的第二增强层4，在第一金属波纹管1和第二金属波纹管3的端部设置有连接件。第一金属波纹管1和第二金属波纹管3分别包括波纹管结构及端部一定长度的第一直段金属管5或第二直段金属管6；且第一直段金属管5的外径小于第二直段金属管6的内径；第一金属波纹管1和第二金属波纹管3端部的连接件8可以为法兰连接件或螺纹连接件或焊接连接件。具体为直段连接件或垂直折弯连接件或一定角度的折弯连接件。

为了获得更加良好的机械强度，例如抗拉抗压强度和安全性能，第一增强层2紧贴布置于第一金属波纹管1外部，且通过特殊方式固定于第一直段金属管5的外壁，例如通过焊接固定方式或其它压合的方式。同样的方式，第二增强层管4紧贴布置于第二金属波纹管3外部，通过特殊方式固定于第二直段金属管6的外壁，例如通过焊接固定方式；以增强外金属波纹管的机械强度，例如抗拉抗压强度。优选地，增强层例如第一增强层2和第二增强层4为合成纤维丝或金属丝规律编织而成。

为了获得良好的保温效果，互套的金属波纹管之间形成的至少一个封闭空间处于真空状态，例如第一金属波纹管1与第二金属波纹管3之间间隔布置有支撑二者的支撑结构，且二者形成的空间所形成的封闭空间处于真空状态，空间保持真空状态，也可以将第一金属波纹管1与第二金属波纹管3之间空间通过抽真空后密封保持获得或通过连续或间断抽真空来获得真空状态，以减少第一金属波纹管1向第二金属波纹管3热量的对流释放；且在第二增强层4或第二金属波纹管3的外部布置有导热率低的保温材料，减少管路柔性连接装置向外界释放的热量。

在非最内层的波纹管外壁或该层波纹管的增强层壁上布置有至少一个温度传感器，以检测管路柔性连接装置的泄露问题，例如图1中所示的管路柔性连接装置的第二金属波纹管3或者第二增强层4上布置至少一个温度传感器7，在正常运行过程中，由于两层金属波纹管之间的空间为真空状态，绝热性能良好，第一金属波纹管1内部的流动工质热量向外传递较少，第二金属波纹管3或第二增强层4壁上的温度相对较低。而在发生泄漏的情况下：例如，第一金属波纹管1发生泄漏时，高温流体工质会流入第一金属波纹管1和第二金属波纹管3之间的空间内，直接与第二金属波纹管3内壁接触，造成该管外壁或其增强层壁上的温度传感器7测量值迅速上升；再者，当第二金属波纹管3发生泄漏时，而第一金属波纹管1未发生泄漏时，外部空气会通过第二金属波纹管3进入到第一金属波纹管1、第二金属波纹管3二者之间的封闭空间内，形成对流导热，将更多的热量从第一金属波纹管1外壁传递到第二金属波纹管3内壁，也使得壁上温度传感器测量值上升；这两种情况可以通过对所测量到的温度参数的变化曲线进行分析而做出判断，为进一步现场检查处理提供依据；并且即使这两种情况下单独发生时（该两者情况同时发生的可能性极低），也有其中之一的第二金属波纹管3或第一金属波纹管1未发生泄漏，能起到密封作用，不会造成内部流体的大规模泄露事故，增强运行安全性能；因此只要对上述泄漏情况现场检测、及时处理，两层金属波纹管结构可大大提高系统运行安全性。温度传感器7的布置位置应该有利于及时发现上述两种泄露情况，例如布置在重力方向最低点附近。

值得说明的是，该管路柔性连接装置的单个装置单元，可以包括多层互套的金属波纹管，单个金属波纹管的外壁可以布置至少一层增强层；多层互套金属波纹管所形成的至少一个封闭空间内，至少一个封闭空间实施抽真空处理；该管路柔性连接装置可应用于太阳能热利用领域的集热器管路的柔性连接。

图2是本发明的管路柔性连接装置第一实施例结构的局部放大示意图；图2中显示第一金属波纹管和第二金属波纹管对应的第一直段金属管5和第二直段金属管6，二者与连接件相互连接在一起，形成第一金属波纹管和第二金属波纹管空间内的封闭空间。

图3是本发明的管路柔性连接装置第一实施例结构弯曲装置的结构示意图；如图3所示，管路柔性连接装置包括第一金属波纹管1、第一增强层2、第二金属波纹管3、第二增强层4、分别通过第一直段金属管5和第二直段金属管6连接于连接件8，整个第一金属波纹管1和第二金属波纹管3在运行过程中表现成曲形结构，内部形成封闭空间，在管路柔性连接装置的外部设置有温度传感器7，以检测管路柔性连接装置运行情况。

图4是本发明的管路柔性连接装置第二实施例结构示意图；如图4所示，并连装置单元布置的多根第一金属波纹管1共同布置于第二金属波纹管3内部，每根第一金属波纹管1的外部至少布置有一层第一增强层2、在端部布置有第一直段金属管，多根并列的第一直段金属管连接于集箱上，集箱的另一端连接于第二直段金属管上，第二直段金属管内部流经的流动工质经过集箱缓存后，分别流经至多根并列的第一直段金属管内，进入第一金属波纹管1，如此完成工质的流动；该结构具有良好结构柔韧性，适合特殊柔韧性需求的场所。第二金属波纹管3或其第二增强层4壁上布置有温度传感器7。

图5是本发明的管路柔性连接装置第三实施例结构示意图；如图5所示，管路柔性连接装置包括多个管路柔性连接装置单元，其中每个管路柔性连接装置单元包括第一金属波纹管1、紧贴布置于第一金属波纹管1外部的第一增强层2、同心互套布置于第一金属波纹管1外部的第二金属波纹管3、紧贴布置于第二金属波纹管3外部的第二增强层4；其中第一金属波纹管1和第二金属波纹管3分别包括波纹管结构及端部一定长度的第一直段金属管或第二直段金属管；且第一直段金属管的外径小于第二直段金属管的内径；该结构具有更加良好的结构柔韧性。每根第二金属波纹管3或每个第二增强层4壁上均布置有温度传感器。

显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说可以预见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的范围由所述的权利要求书进行限定。

Claims (8)

1.一种管路柔性连接装置，由至少一组管路柔性连接装置单元组成，每组装置单元由不少于两层互套的金属波纹管及两端连接件构成，其特征在于，所述互套的金属波纹管之间形成至少一个封闭空间，所述封闭空间处于真空状态；在所述的至少两层互套的金属波纹管中，至少一层金属波纹管的外部布置有增强层，在非最内层的波纹管外壁或所述非最内层波纹管的增强层壁上布置有至少一个温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述金属波纹管包括波纹管结构及端部一定长度的直段金属管。

3.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述连接件为法兰连接件或螺纹连接件或焊接连接件。

4.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述连接件为直段连接件或一定角度的折弯连接件。

5.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述增强层为合成纤维丝或金属丝规律编织而成。

6.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述空间真空状态通过抽真空后密封保持获得或通过连续或间断抽真空来获得。

7.根据权利要求1所述的一种管路柔性连接装置，其特征在于，所述管路柔性连接装置应用于太阳能热利用领域的集热器管路的柔性连接。

8.一种管路柔性连接装置的使用方法，其特征在于，在上述权利要求1至权利要求7中任一项所述的管路柔性连接装置的金属波纹层或者增强层壁上布置至少一个温度传感器，在运行过程中对温度实施监测，通过对获得的温度变化信息进行判断，实现管路柔性连接装置泄漏报警。