CN105090682A - 保温管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保温管，其包括内管、位于于内管外的衬套管，衬套管与内管之间形成封闭的腔体，在腔体内填充纳米微孔隔热保温材料，在腔体的腔壁上开设有抽气孔，可以通过该抽气孔将腔体内抽成真空，内管包括第一工作管和连接于两段第一工作管之间的弹性波纹管。本发明的保温管保温效果好且可靠性高。

Description

保温管

【技术领域】

本发明属于传输管道领域，特别是用于传输高温流体的保温管。

【背景技术】

保温管是一种具有良好保温性能的热力管道装置，主要用于传输高温空气、蒸汽、水、导热油等流体介质。保温管应用广泛，在化工、石化、热力、太阳热能等行业有大量应用，在诸如深海石油、太阳能热发电等领域，还尤显关键，对整个系统的成本与性能产生很大影响。

热力管路的设计通常需要考虑的几个主要问题包括：1)保温要求，流体在管道内流动过程中对外散失的热量越少越好，尤其是针对流体介质温度高或者流体降温后容易凝固的场合；2)热膨胀补偿要求，管路材料受热膨胀降温收缩，导致管路长度变化或者产生较大的应力，这时需要设计热补偿装置，以避免因管路热胀冷缩导致的失效；3)成本要求，需要采用与应用环境相匹配的管道材料与保温材料；4)管路热量的散失，最好管路散失的热量不会直接散失到环境中，而是能够回收散失的热量，另外还需综合考虑管道的抗压性能、阻力性能、安装运输的便携性，等等。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种保温效果好且可靠性高的保温管。

为达成前述目的，根据本发明的一个实施例的一种保温管，包括内管、包覆于内管外的衬套管，所述衬套管与内管之间形成收容腔体，在所述收容腔体内填充有保温材料，在所述收容腔体的腔壁上开设有抽气孔，通过该抽气孔抽取收容腔体内的空气使所述收容腔体内的气压达到预定压力，所述内管包括第一工作管和连接于两段第一工作管之间的弹性波纹管，所述弹性波纹管在保温管轴向方向上具有伸缩性。

根据本发明的一个实施例，所述内管的第一工作管为圆筒形，前述收容腔体是由所述衬套管的内表面与内管的外表面共同形成的环形封闭收容腔体。

根据本发明的一个实施例，所述保温材料为二氧化硅纳米微孔隔热保温材料或氧化铝纳米微孔隔热保温材料。

根据本发明的一个实施例，所述收容腔体内的预定压力为1000～10000pa的绝对压力。

根据本发明的一个实施例，所述波纹管的长度占所述保温管的长度的比例为1％～2％。

根据本发明的一个实施例，所述一工作管和波纹管形成第一流道，所述保温管进一步包括位于衬套管外的第二工作管，第二工作管与衬套管之间形成第二流道，第二工作管外包覆有第二保温层，在第二保温层外包覆有保护层。

根据本发明的一个实施例，在所述衬套管外设置有夹箍，所述夹箍为圆环型，其贴合衬套管的外表面夹持所述衬套管。

根据本发明的一个实施例，在所述夹箍上设置有支撑架，所述支撑架支撑第二工作管，限定第二工作管与衬套管之间的相对位置。

根据本发明的一个实施例，在所述支撑架的与第二工作管接触的一端设置有滚轮机构，支撑架的滚轮机构能够转动，使第二工作管道相对衬套管在轴向上有一定量的相对运动。

根据本发明的一个实施例，所述第二工作管外的第二保温层为岩棉、气凝胶、玻璃棉或聚氨酯泡沫材料制成，所述第二保温层外包覆的保护层为铝箔或不锈钢材料制成。

根据本发明的实施例的保温管，其内管与衬套管之间形成封闭环形腔体，在腔体上开设抽气孔，在腔体内填充纳米微孔隔热材料，该纳米微孔隔热材料具有较低的导热系数，通过抽气孔对环形封闭腔体内适当抽真空后，环形封闭腔体内部气体分子的平均自由程将增大，气体分子间和气体分子与保温材料固体颗粒间的碰撞频率与强度相对减弱，宏观的导热系数就下降，隔热性能更加好，保温层的导热系数可低于0.004W/m.K，这样，在达到保温性能要求的前提下可以减少保温材料的用量，从而节省成本，而且可以减小保温层的外表面直径，减小保温管的管径进一步节省了成本与体积。从性能角度看，在控制成本的前提下实现了高效的保温。而内管与衬套管围成的腔体内的真空度不高，绝对压力维持在1000～10000Pa范围，可以长时间稳定地维持，但因为内部填充有纳米微孔介质，隔热性能依然很好。另外，本发明的保温管，其内管采用具有一定伸缩范围的波纹管与第一工作管道连接，解决了保温管的热应力问题，不会因保温管管内外温差引起保温管变形导致保温管破裂。而采用套管结构的双流道保温管，第一流道内流体散失的热量可以被第二流道内的流体吸收，便于回收第一流道流体散失的热量，而且第二流道内的流体的温度比环境温度高，对第一流道与第二流道之间的保温要求比单流道保温管与环境之间的保温要求低，这样可以减少第一流道和第二流道之间的保温材料的厚度，可以节省第一流道与第二流道之间的保温材料，降低成本。

【附图说明】

图1是本发明的一个实施例的保温管的纵长方向的截面示意图。

图2是图1所示实施例的保温管的横向方向的截面示意图。

图3是本发明的另一实施例的保温管的横向方向的截面示意图。

图4是图3所示实施例中的夹箍的示意图。

【具体实施方式】

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”或“实施例”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例相互排斥的实施例。

为向本领域的技术人员有效地介绍本发明的工作本质使其透彻地理解本发明，在接下来的描述中陈述了许多特定细节，而在没有这些特定细节时，本发明仍可实现。另一方面，为避免混淆本发明的目的，一些熟知的容易理解的方法或过程，在下面的描述中并未详细叙述。

请参阅图1和图2所示，其中图1显示本发明的一个实施例的保温管的纵长方向的截面示意图，图2是图1所示实施例的保温管的横向方向的截面示意图。如图1和图2所示，本发明的一个实施例的保温管100包括圆筒形内管1、包覆于内管外的衬套管2，在内管1与衬套管2之间形成收容腔体3，在收容腔体3内填充有保温材料4形成第一保温层5。

如图1所示，保温管的内管1包括沿保温管纵长方向分成两段的圆筒形的第一工作管11，在两段第一工作管11之间设置有一段弹性波纹管12。该弹性波纹管12的内径与第一工作管11的内径相当，其具有一定的弹性，该弹性波纹管12沿保温管100纵长方向上具有伸缩性，能够沿保温管100纵长方向伸缩一定范围。第一工作管11和波纹管12共同形成供流体流动的第一流道10。

在本发明的一些实施例中，第一工作管11与波纹管12可以采用型号为316/316L、304的不锈钢材料，耐受温度超过300℃。第一工作管11的厚度根据管径、工作压力而定，在本发明的一些实施例中，第一工作管11的厚度可以为0.8mm～10mm。

在本发明的一些实施例中，第一工作管11与波纹管12是采用焊接的方式进行连接，在其他实施例中也可以采用其他的连接方式，例如铆接或通过其他连接件连接。波纹管12的长度占整个保温管100的长度可以是1％～2％。在较长距离输送高温流体时，可以是采用多段保温管100对接后使用，每段保温管100的长度可以根据实际情况设定，例如，一段保温管100管长4-8米，波纹管12长度在5-15厘米，这样的长度下，波纹管12可以有效地吸收热胀冷缩引起的保温管100管道尺寸变化、避免保温管100的破裂。

因为弹性波纹管12能够在温度变化时产生伸缩，该弹性波纹管12能够吸收由于热胀冷缩原因引起的保温管管道尺寸的变化，既可以避免保温管100的破裂，又可以维持保温管100整体长度尺寸不变。而且在固定安装保温管100管道时或者将保温管100管道与其他设备的连接时，因为弹性波纹管12的伸缩性，在温度变化时保温管100的长度不会发生变化，不会影响保温管100与固定保温管的支座的连接以及保温管100与其他设备的连接。

请参阅图1所示，衬套管2沿保温管100纵长轴向方向包覆于内管1外，衬套管2的两端比内管1略短(在其他实施例中，也可以是衬套管2与内管1两端平齐)，衬套管2的管壁内表面与内管1的管壁外表面共同形成一个与内管1同轴的环形封闭腔体3(如图2所示)。在衬套管2与内管1之间的环形封闭腔体3上靠近一端处开设有一个抽气孔31，通过抽气孔31可以将环形封闭腔体3内的空气抽出使环形封闭腔体31内达到预定压力，或者是将环形封闭腔体31抽为真空。

在本发明的一个实施例中，该衬套管2采用的是型号为304的不锈钢材料，具有较好的延展性与防腐蚀性能，该衬套管2的管壁厚度范围为0.3mm～1.0mm。该衬套管2与内管1采用焊接的方式进行固定形成环形封闭腔体3。

根据本发明的一个实施例，衬套管2与内管1围成的环形封闭腔体3内填充保温材料4形成第一保温层5，保温材料4为纳米微孔隔热保温材料，这种纳米微孔材料由直径数十纳米的微粒组成，材质可以是二氧化硅纳米微孔材料或者氧化铝纳米微孔材料。这种纳米微孔材料能耐受上千摄氏度的高温，而且导热系数随温度的变化较小，具有很好的隔热性能，导热系数很低，接近0.02W/m-K，而且抗压强度较高，使得内管1与衬套管2之间只需该纳米微孔材料支撑即可，不需要设置额外的支撑件。

在制造过程中，通过环形封闭腔体3上的抽气孔31抽取环形封闭腔体3内的空气，使环形封闭腔体3内部的绝对压力维持在1000～10000Pa范围，然后封闭抽气孔31所在的管子。此时，环形封闭腔体3内的保温材料4形成的第一保温层5的隔热性能更为优越，导热系数可低至0.004W/m-K。根据固体导热机理，抽真空后，内部气体分子的平均自由程将增大，气体分子间和气体分子与保温材料固体颗粒间的碰撞频率与强度相对减弱，宏观的导热系数就下降。同时，该环形封闭腔体3的真空度低于单纯的真空保温管(即腔体内没有填充纳米颗粒微孔材料)所需的真空度，真空度比较容易维持，使用寿命长。

请参阅图3所示，其显示根据本发明的另一实施例的保温管200的横向截面示意图。如图3所示，该保温管200为一个双流道保温管，其中心为前述图1和图2所示的单流道保温管100。请参阅图3并结合图1和图2所示，图3所示实施例的保温管200中心的单流道保温管100同样包括内管1、衬套管2，在内管1与衬套管2之间形成收容腔体3，在收容腔体3内填充有保温材料4形成第一保温层5。其中内管1包括沿保温管100纵长方向分成两段的圆筒形的第一工作管11，在两段第一工作管之间设置有一段弹性波纹管12。该弹性波纹管12的内径与第一工作管11的内径相当，其具有一定的弹性，该弹性波纹管12沿保温管100纵长方向上具有伸缩性，能够沿保温管100纵长方向伸缩一定范围。衬套管2的管壁内表面与内管的管壁外表面共同形成一个环形封闭腔体3。在衬套管2与内管1之间的环形封闭腔体3上靠近一端处开设有一个抽气孔31，通过抽气孔31可以将环形封闭腔体3内的空气抽出使环形封闭腔体3内达到预定压力，或者是将环形封闭腔体3抽为真空。衬套管2与内管1围成的环形封闭腔体3内填充的保温材料4为纳米微孔隔热保温材料，这种纳米微孔材料由直径数十纳米的微粒组成，材质可以是二氧化硅纳米微孔材料或者氧化铝纳米微孔材料。因为图3所示实施例的保温管中心的单流道保温管与图1和图2所示的实施例相同，关于图3所示实施例的保温管中心的单流道保温管的具体材料、连接方式以及其他参数等内容可以参考前述对图1和图2所示实施例的说明，此处不再重复说明。

请参阅图3所示，图3所示的实施例的保温管200，在衬套管2外设置有一个紧贴衬套管2管壁外表面将衬套管2夹紧的环形夹箍6。请参阅图4所示，该夹箍6可以是两个半圆形金属环61，在半圆形金属环两端凸伸出固定片62，该夹箍套设在衬套管2外之后通过螺钉63贯穿固定片62将两个半圆形金属环61紧固形成环形。在其他实施例中该夹箍6可以是预留开口的整个环形箍，套设在衬套管2外之后通过螺钉将预留开口紧固形成封闭环形夹箍。在夹箍6的表面焊接有四个支撑架64，每个支撑架64的末端设置有滚轮机构65。

在衬套管2的外圈设置圆筒形第二工作管7，该第二工作管7与内管2具有相同的轴心，第二工作管7与衬套2管之间形成供流体流动的第二流道20。第二工作管7可以采用型号为316/316L、304的不锈钢材料，耐受温度超过300℃。第二工作管7的厚度根据管径、工作压力而定，一般在0.8mm～10mm范围。第二工作管7与衬套管2之间通过前述夹箍6的支撑架64支撑，支撑架64限定第二工作管道7与衬套管2的相对位置，另外支撑架64的滚轮机构65能够转动，可以使第二工作管道7相对衬套管2在轴向上有一定量的相对运动。

在第二工作管道7外包覆有第二保温层8，该第二保温层8可以由岩棉、气凝胶、玻璃棉、或聚氨酯泡沫等材质制成。

在第二保温层8外包覆有一层保护层9，该保护层9可以是由铝箔或不锈钢薄皮等材质制成。

本发明的图3所示的实施例的保温管200，其中心由内管1形成第一流道10，第二工作管7与衬套管2之间形成第二流道20。其中第一流道10和第二流道20内流通的可以是相同的流体，也可以是不同的流体。

根据本发明的实施例的保温管，其中采用单流道的保温管100，因为保温管100流道内的流体散失的热量会直接流失至环境中，所以对保温的要求比较高。而采用双流道的保温管200，第一流道10内的流体散失的热量会被第二流道20内的流体吸收，第二流道20内的流体温度比环境温度高，所以对第一流道10与第二流道20之间的保温要求比单流道保温管与环境之间的保温要求低，这样可以减少第一流道10和第二流道20之间的保温材料的厚度。

根据本发明的实施例的保温管，其内管1与衬套管2之间形成封闭环形腔体3，在腔体上开设抽气孔31，在环形封闭腔体3内填充纳米微孔隔热材料4，该纳米微孔隔热材料4具有较低的导热系数，通过抽气孔31对环形封闭腔体3内适当抽真空后，环形封闭腔体3内部气体分子的平均自由程将增大，气体分子间和气体分子与保温材料固体颗粒间的碰撞频率与强度相对减弱，宏观的导热系数就下降，隔热性能更加好，保温层的导热系数可低于0.004W/m.K，这样，在达到保温性能要求的前提下可以减少保温材料的用量，从而节省成本，而且可以减小保温层的外表面直径，减小保温管的管径进一步节省了成本与体积。从性能角度看，在控制成本的前提下实现了高效的保温。而内管1与衬套管2围成的环形封闭腔体3内的真空度不高，压力维持在1000～10000Pa范围，可以长时间稳定地维持，但因为内部填充有纳米微孔介质，隔热性能依然很好。另外，本发明的保温管，其内管1采用具有一定伸缩范围的波纹管12与第一工作管道11连接，解决了保温管的热应力问题，不会因保温管管内外温差引起保温管变形导致保温管破裂。而采用套管结构的双流道保温管200，第一流道10内流体散失的热量可以被第二流道20内的流体吸收，便于回收第一流道10内流体散失的热量，而且第二流道20内的流体的温度比环境温度高，对第一流道10与第二流道20之间的保温要求比单流道保温管与环境之间的保温要求低，这样可以减少第一流道10和第二流道20之间的保温材料的厚度，可以节省第一流道10与第二流道20之间的保温材料，降低成本。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种保温管，包括内管、位于内管外的衬套管，所述衬套管与内管之间形成收容腔体，在所述收容腔体内填充有保温材料，在所述收容腔体的腔壁上开设有抽气孔，通过该抽气孔抽取收容腔体内的空气使所述收容腔体内的气压达到预定压力，所述内管包括第一工作管和连接于两段第一工作管之间的弹性波纹管，所述弹性波纹管在保温管轴向方向上具有伸缩性。

2.如权利要求1所述的保温管，其特征在于:所述内管的第一工作管为圆筒形，前述收容腔体是由所述衬套管的内表面与内管的外表面共同形成的环形封闭收容腔体。

3.如权利要求1或2所述的保温管，其特征在于:所述保温材料为二氧化硅纳米微孔隔热保温材料或氧化铝纳米微孔隔热保温材料。

4.如权利要求3所述的保温管，其特征在于:所述收容腔体内的预定压力为1000～10000pa的绝对压力。

5.如权利要求1或4所述的保温管，其特征在于:所述波纹管的长度占所述保温管的长度的比例为1％～2％。

6.如权利要求1-5任一项所述的保温管，其特征在于:所述一工作管和波纹管形成第一流道，所述保温管进一步包括位于衬套管外的第二工作管，第二工作管与衬套管之间形成第二流道，第二工作管外包覆有第二保温层，在第二保温层外包覆有保护层。

7.如权利要求6所述的保温管，其特征在于:在所述衬套管外设置有夹箍，所述夹箍为圆环型，其贴合衬套管的外表面夹持所述衬套管。

8.如权利要求7所述的保温管，其特征在于:在所述夹箍上设置有支撑架，所述支撑架支撑第二工作管，限定第二工作管与衬套管之间的相对位置。

9.如权利要求8所述的保温管，其特征在于:在所述支撑架的与第二工作管接触的一端设置有滚轮机构，支撑架的滚轮机构能够转动，使第二工作管道相对衬套管在轴向上有一定量的相对运动。

10.如权利要求6所述的保温管，其特征在于:第二工作管外的第二保温层为岩棉、气凝胶、玻璃棉或聚氨酯泡沫材料制成，所述第二保温层外包覆的保护层为铝箔或不锈钢材料制成。