CN105351684A - 一种带真空保温的管路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种带真空保温的管路系统，该管路系统包括输送管道(20)；其中输送管道(20)上套设有多个串联在一起的直管保温单元和弯头保温单元；直管保温单元包括包覆在输送管道(20)直线段的直管内管(1)和直管外管(2)；弯头保温单元包括包覆在输送管道(20)弯头段的弯头内管(5)和弯头外管(6)。本发明的结构简单，安装方便，通过直管单元和弯头单元的配合能够适应各种地形的管道布置，各个管道单元之间的真空隔热层能够很好的对内管中的流体进行保温隔热，且每个真空隔热层都是单独结构，一个损坏不会破坏整体结构，适用范围广泛，具有极大的推广价值。

Description

一种带真空保温的管路系统
技术领域
本发明涉及流体输送技术领域，具体地涉及一种带真空保温的管路系统。
背景技术
由于中国经济的高速发展，能源的消耗正以惊人的速度增长，管道的绝热保温工程是节约能源的重要措施，但是长期以来没有得到应有的重视，根据初步估算，中国热力管道的热损失约占全部供热系统耗煤量的7.5～8％，中国目前能源利用效率约为29％，资源浪费严重，如何减少热量的损失提高热量的有效利用率成为节能减排的关键。
工业企业生产中使用蒸汽、热水和城镇集中供热采暖等工程中都需要涉及流体介质输送管道的使用，现有技术的输送管道有两种，一是采用热流体钢管加外保温套再以玻璃布包裹，二是使用高密度聚乙烯外护管、聚氨酯硬质发泡为保温层和热流体钢管组成，三者结合成一个紧密的整体，虽然这样的结构能起到一定的保温隔热效果，但输送过程中热能的损耗仍然有10％～35％左右，输送管道长度最大也只有8km左右。
隔热材料包覆输送管道的方式存在很多问题，主要是热能消耗过大，与目前社会提倡的节能减排观念不符合，另外，这种方法需要消耗大量的隔热密封材料，成本高昂，维护的费用也高，不利于推广使用。为了解决这些问题，有人开发了真空隔热管道，通过真空隔热的方式降低流体输送过程中热量的散失。
如专利号为CN103090156A的名为“真空隔热保温热流体节能输送管道”的中国发明专利，介绍了一种使用具有真空隔热层的输送管道输送流体的技术，该输送管道包括真空隔热层和包覆在真空隔热层外侧的保温层，还有涂装在管道上的防辐射层，通过这三层结构阻挡热量的传递，达到隔热保温的效果，该输送管结构简单，安装布置都比较方便，但是该输送管存在以下缺点：1、该输送管没有提及在管道弯折时如何布置处理，而实际使用时，几乎不可能完全就是直线管道；2、管道与管道之间的连接只能焊接连接，管道连接存在大量的焊接工作，管道与管道之间难以达到完全密封的效果；3、对管道上阀门的设计不合理，实际应用时，输送管道上肯定存在各种各样的阀门，怎么样对这些阀门进行布置专利中都没有体现。
此外，现有技术的真空隔热管通常关注真空保温层的结构布置，但是对于整体管道的布置均没有提及，而现有真空输送管的领域中无可避免的需要在城市生活或者工厂复杂地形上使用，这些地域存在大量的弯折、起伏的地带，如果以现有技术中提到的直线管道来布置管路系统，无疑会存在很多限制，影响真空输送管的应用。
为了解决这一问题，有专利在直管的末端安装膨胀管和弯头来实现管路系统的整体布置。如专利号“CN104455934A”的名为“免维护真空绝热流体热能输送管道”的中国发明专利，该专利在管路通过在直管上安装不同角度的弯头来应对各种复杂管路体系。但是该结构存在以下问题：1、该管路的直线管与弯头之间连接为直接焊接连接，通过统一的电磁阀来控制管路真空隔热层，管路布置结构复杂时，焊接的工作量太大，另外，焊接后的管路结构僵化，几乎没有后期更改的可能；2、管路安装较为困难，全程需要焊接安装，焊缝太多的情况下难以保证管道的真空度，后期的维护成本高、困难多。
综上所述，现有技术的真空输送管道存在安装困难、难以布置、后期维护成本高、困难多等问题，需要开发一种方便安装布置的真空输送管道。
发明内容
为了克服上述技术难题，经过发明人多次开发及研究，提出了一种带真空保温的管路系统，其很好地解决了上述现有技术中的真空输送管道难以布置、安装困难、维护成本高的问题。
依据本发明的技术方案，提供一种带真空保温的管路系统，该管路系统包括输送管道；输送管道上套设有多个串联在一起的直管保温单元和弯头保温单元；直管保温单元包括直管内管和直管外管；弯头保温单元包括包覆在输送管道弯头段的弯头内管和弯头外管。
其中，直管内管穿设于直管外管的内部，两者之间抽真空形成真空隔热层，直管内管和直管外管一端相互焊接密封形成环形的直管插接头，另一端相互焊接密封形成环形的直管插接座。
此外，弯头内管和弯头外管为具有收缩膨胀功能的波纹伸缩环状结构，弯头内管套设于弯头外管内部，两者之间抽真空，弯头内管和弯头外管一端相互焊接密封形成弯头插接头，另一端相互焊接密封形成弯头插接座。
进一步地，直管插接头插入相邻直管保温单元的直管插接座或是相邻弯头保温单元的弯头插接座与之形成整体连接结构，所述的弯头插接头插入相邻直管保温单元的直管插接座或是相邻弯头保温单元的弯头插接座与之形成整体连接结构。
进一步地，所述的直管保温单元上设置有控制输送管道的阀门结构；所述的阀门结构包括包覆在输送管道上的具有真空隔热层的阀门直管和阀门；所述的阀门直管上开设有阀门阀体穿过的通过孔，阀门直管两端插接固定在相邻的直管保温单元上，阀门直管一端设置有与直管插接座连接的阀门插接头，另一端设置有与直管插接头连接的阀门插接座；所述的阀门阀体穿过通过孔安装于输送管道上。
进一步地，直管插接头、弯头插接头和阀门插接头的端部设置有延长的环形支撑板；所述的支撑板的外端面上开设有环形的安装槽；所述的安装槽内嵌有气凝胶毡；所述的气凝胶毡布置于相互连接的插接头与插接座之间。
进一步地，所述的直管插接头与直管外管之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第一伸缩管。
进一步地，直管插接座与直管外管之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第二伸缩管。输送管道上设置有压力表。
进一步所述的直管内管和直管外管之间设置有使用导热系数低的材料制作而成的支撑块。
进一步的所述的输送管道有两条，两条输送管道平行并列布置，两条输送管道之间设置有旁通管道；所述的旁通管道上安装有阀门结构。
使用本发明的技术方案，相比较于现有技术，本发明的优点有：
1、本发明的直管单元与弯头单元通过插接结构能够快速的组合拼装在一起，安装方便，无需焊接就能将直管单元和弯头单元按照场地需要布置成最合适的传输结构；
2、本发明充分考虑了整个管道系统受热、受冷情况下的物理变化，本发明的弯头单元为波纹伸缩结构，当整个管道系统出现物理变化时，管道的伸缩量可以通过弯头单元的波纹伸缩结构释放，避免破坏管道系统；
3、本发明的直管保温单元的内管和外管受热情况不同，因此两者的伸缩量是不同的，为了避免因为伸缩量不同造成接口处破裂，本发明在接口处设置波纹结构的伸缩管，解决了因内、外管物理变化量的不同造成的接口破裂问题，提高了管路系统的使用寿命；
4、本发明在直管单元上设置阀门结构，通过阀门结构控制管路系统内的流体输送，阀门结构采取与直管单元和弯头单元上同样的插接结构，使阀门的安装更为方便，快捷，避免了大量的焊接工作；
5、本发明在插接头和插接座之间设置了气凝胶毡，插接头和插接座之间是整个管路系统保温隔热的薄弱部位，使用气凝胶毡能够阻挡该部位热量的传递，提高了该部位保温隔热的效果；
6、本发明的结构简单，安装方便，通过直管单元和弯头单元的配合能够适应各种地形的管道布置，各个管道单元之间的真空隔热层能够很好的对输送管道中的流体进行保温隔热，且每个真空隔热层都是单独结构，一个损坏不会破坏整体结构，适用范围广泛，具有极大的推广价值。
附图说明
图1为依据本发明的带真空保温的管路系统的结构布置示意图；
图2为带真空保温的管路系统中的直管保温单元与直管保温单元连接结构示意图(已连接)；
图3为带真空保温的管路系统中的直管保温单元与直管保温单元连接结构示意图(未连接)；
图4为带真空保温的管路系统中的弯头保温单元和直管保温单元的连接结构示意图；
图5为带真空保温的管路系统中的阀门结构的布置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
附图中，图1为本发明的结构布置示意图；图2为本发明直管保温单元已与直管保温单元连接的连接结构示意图；图3为本发明直管保温单元未与直管保温单元连接的连接结构示意图；图4为本发明弯头保温单元和直管保温单元的连接结构示意图；图5为本发明的阀门结构的布置结构示意图；其中各个附图标记如下：1—直管内管；2—直管外管；3—直管插接头；4—直管插接座；5—弯头内管；6—弯头外管；7—弯头插接头；8—弯头插接座；9—阀门直管；10(A/B/C/D/E/F/G/H/Y/Z)—阀门(即附图标记10A/10B/10C/10D/10E/10F/10G/10H/10Y/10Z)；11—阀门插接头；12—阀门插接座；13—支撑板；14—安装槽；15—气凝胶毡；16—第一伸缩管；17—第二伸缩管；18—支撑块；19(A/B/C/D)—压力表(即附图标记19A/19B/19C/19D)；20—输送管道；21(A/B)—旁通管道(即附图标记21A/21B)；S—能量源；X—转换机房。
在附图1中，用户终端是根据真空保温管路系统应用在什么地方而定的。例如管路系统用在太阳能发电上，终端就是用电的厂房或者住宅。
本发明的带真空保温的管路系统包括输送管道；输送管道上套设有多个串联在一起的直管保温单元和弯头保温单元；直管保温单元包括直管内管和直管外管；一种带真空保温的管路系统，该管路系统包括输送管道；输送管道上套设有多个串联在一起的直管保温单元和弯头保温单元；直管保温单元包括直管内管和直管外管；弯头保温单元包括包覆在输送管道弯头段的弯头内管和弯头外管。
其中，直管内管穿设于直管外管的内部，两者之间抽真空形成真空隔热层，直管内管和直管外管一端相互焊接密封形成环形的直管插接头，另一端相互焊接密封形成环形的直管插接座。此外，弯头内管和弯头外管为具有收缩膨胀功能的波纹伸缩环状结构，弯头内管套设于弯头外管内部，两者之间抽真空，弯头内管和弯头外管一端相互焊接密封形成弯头插接头，另一端相互焊接密封形成弯头插接座；进一步地，直管插接头插入相邻直管保温单元的直管插接座或是相邻弯头保温单元的弯头插接座与之形成整体连接结构，所述的弯头插接头插入相邻直管保温单元的直管插接座或是相邻弯头保温单元的弯头插接座与之形成整体连接结构。
进一步，直管保温单元上设置有控制输送管道的阀门结构；阀门结构包括包覆在输送管道上的具有真空隔热层的阀门直管和阀门；阀门直管上开设有阀门阀体穿过的通过孔，阀门直管两端插接固定在相邻的直管保温单元上，阀门直管一端设置有与直管插接座连接的阀门插接头，另一端设置有与直管插接头连接的阀门插接座；阀门阀体穿过通过孔安装于输送管道上。优选地，直管插接头、弯头插接头和阀门插接头的端部设置有延长的环形支撑板；支撑板的外端面上开设有环形的安装槽；安装槽内嵌有气凝胶毡；气凝胶毡布置于相互连接的插接头与插接座之间。
进一步，直管插接头与直管外管之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第一伸缩管。直管插接座与直管外管之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第二伸缩管。直管内管和直管外管之间设置有使用导热系数低的材料制作而成的支撑块。优选地，输送管道有两条，两条输送管道平行并列布置，两条输送管道之间设置有旁通管道；旁通管道上安装有阀门结构。更优选地，输送管道上设置有压力表。
具体参考附图，如图1～5所示的带真空保温的管路系统，管路系统包括输送管道20，输送管道20外侧套设有多个串联在一起的直管保温单元、弯头保温单元、闸阀保温单元、温度表保温单元等，实际应用时，根据现场场地情况布置各保温单元。
如图2～3所示，直管保温单元包括直管内管1和直管外管2，直管内管1穿设于直管外管2的内部，直管内管1和直管外管2同轴布置，两者之间抽真空形成真空隔热层，直管内管1和直管外管2之间设置有支撑块18，支撑块18的主要作用是起到横向支撑的作用。直管内管1和直管外管2之间因为抽真空导致管道在横向上的受力情况较弱，设置支撑块18能够稳定管道结构。
直管保温单元两端密封，内部的真空隔热层为独立结构不与其他部件的真空隔热层连通。直管内管1和直管外管2一端相互焊接密封形成环形的直管插接头3，另一端相互焊接密封形成环形的直管插接座4，直管插接头3和直管插接座4形成对应的插接结构，直管保温单元可以和其他的直管保温单元插接形成更长的直管保温结构，如图2所示，直管插接头3插入直管插接座4中两者相互连接。
如图4所示，弯头保温单元包括弯头内管5和弯头外管6，弯头内管5和弯头外管6为具有收缩膨胀功能的波纹伸缩环状结构，弯头保温单元的波纹伸缩结构能够适应管道系统物理上的变化量，提高整个管路保温系统的稳定性，避免了管路保温系统在受冷时收缩、受热时膨胀导致的保温结构破裂现象。
弯头内管5套设于弯头外管6内部，两者之间抽真空形成真空隔热层，弯头保温单元的真空隔热层与直管保温单元的隔热层不连通，两者为独立的结构，这样的结构避免了在一个隔热层出现破损时其他隔热层进入空气导致隔热效果丧失的问题，提高了整个管路系统的稳定性和使用寿命。
如图4所示，弯头内管5和弯头外管6一端相互焊接密封形成弯头插接头7，另一端相互焊接密封形成弯头插接座8，弯头保温单元的插接结构与直管保温单元的插接结构相同，弯头保温单元通过弯头插接头7弯头插接头7插入相邻直管保温单元的直管插接座4或是相邻弯头保温单元的弯头插接座8与之形成整体连接结构，或者是其他的直管保温单元的插接头、弯头保温单元的插接头插入该弯头保温单元的插接座与之连接。
输送管道20上应该设置有阀门结构，以此来控制管道内的流体输送，如图5所示，输送管道20上的阀门结构包括阀门直管9，阀门结构一般都安装在直管段，因此只用设置阀门直管9即可。另外阀门直管9的结构与直管保温单元的结构相同，包括内管和外管，内、外管之间抽真空形成真空隔热层，阀门直管9包覆在阀门10周围的输送管道20上，对阀门10周围的输送管道20进行隔热保温。
阀门直管9上开设有通过孔，阀门10的阀体穿过该通过孔安装在输送管道20上，一般情况下，通过孔的大小应该刚好容纳阀门10的阀体通过，这样能够确保阀体10部位的输送管道20的隔热保温的效果。
阀门直管9两端插接固定在相邻的直管保温单元上，阀门直管9一端设置有与直管插接座4连接的阀门插接头11，另一端设置有与直管插接头3连接的阀门插接座12，阀门直管9通过插接结构固定在相邻的直管保温单元上。
本实施例中设置插接结构降低了管道系统安装的难度，提高了安装的效率，但是从另外一方面来说，插接结构部位是输送管道20的保温隔热的薄弱处，因此，本实施例为了解决这一问题，在插接结合的位置设置有保温隔热结构。如图2～5所示，直管插接头3、弯头插接头7和阀门插接头11的端部设置有延长的环形支撑板13，支撑板13的外端面上开设有环形的安装槽14，安装槽14内嵌有气凝胶毡15，气凝胶毡15布置于相互连接的插接头与插接座之间。气凝胶毡15具有良好的保温隔热效果，能够降低插接结合处热量的通过。
实际使用时，直管保温单元的内、外管因为受热的不同，导致其物理变化也不同，为了防止内外管因为膨胀、收缩的不同程度导致的管道破裂现象的发生，直管插接头3与直管外管2之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第一伸缩管16，直管插接座4与直管外管2之间设置有具有伸缩功能的环形波纹状第二伸缩管17。
阀门直管9是配合阀门10使用的独立部件，因此阀门直管9一般做得比较短，刚好配合阀门10作为一个独立元部件即可，阀门直管9的收缩膨胀程度不大，因此阀门插接座12上不用设置伸缩管16。
直管内管1上设置有压力表19，压力表19的布置情况类似与阀门10的布置情况，在压力表19的外围部位的输送管道20上设置隔热保温层。
现场应用时，为了保证流体物质的连续输送，通常需要设置两条输送管道20，即需要一条备用管道。如图1所示，本实施例的输送管道20有两条，两条输送管道20平行并列布置，两条输送管道20之间设置有旁通管道21，旁通管道21上安装有阀门结构。通过旁通管道21的控制，可以有效的对两条管道进行切换，一条管道损坏需要维修时使用另外一条管道，不用中断流体介质的输送。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。并且以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。

Claims (10)

1.一种带真空保温的管路系统，所述的管路系统包括输送管道(20)；其特征在于：所述的输送管道(20)上套设有多个串联在一起的直管保温单元和弯头保温单元；所述的直管保温单元包括包覆在输送管道(20)直线段的直管内管(1)和直管外管(2)；所述的弯头保温单元包括包覆在输送管道(20)弯头段的弯头内管(5)和弯头外管(6)。
2.如权利要求1所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：
所述的直管内管(1)穿设于直管外管(2)的内部，两者之间抽真空形成真空隔热层，直管内管(1)和直管外管(2)一端相互焊接密封形成环形的直管插接头(3)，另一端相互焊接密封形成环形的直管插接座(4)。
3.如权利要求1所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的弯头内管(5)和弯头外管(6)为具有收缩膨胀功能的波纹伸缩环状结构，弯头内管(5)套设于弯头外管(6)内部，两者之间抽真空，弯头内管(5)和弯头外管(6)一端相互焊接密封形成弯头插接头(7)，另一端相互焊接密封形成弯头插接座(8)。
4.如权利要求2或3所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的直管插接头(3)插入相邻直管保温单元的直管插接座(4)或是相邻弯头保温单元的弯头插接座(8)与之形成整体连接结构，所述的弯头插接头(7)插入相邻直管保温单元的直管插接座(4)或是相邻弯头保温单元的弯头插接座(8)与之形成整体连接结构。
5.如权利要求1所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的直管保温单元上设置有控制输送管道(20)的阀门结构；所述的阀门结构包括包覆在输送管道(20)直线段的具有真空隔热层的阀门直管(9)和阀门(10)；所述的阀门直管(9)上开设有阀门(10)阀体穿过的通过孔，阀门直管(9)两端插接固定在相邻的直管保温单元上，阀门直管(9)一端设置有与直管插接座(4)连接的阀门插接头(11)，另一端设置有与直管插接头(3)连接的阀门插接座(12)；所述的阀门(10)阀体穿过通过孔安装于输送管道(20)上。
6.如权利要求4所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：直管插接头(3)、弯头插接头(7)和阀门插接头(11)的端部设置有延长的环形支撑板(13)；所述的支撑板(13)的外端面上开设有环形的安装槽(14)；所述的安装槽(14)内嵌有气凝胶毡(15)；所述的气凝胶毡(15)布置于相互连接的插接头与插接座之间。
7.如权利要求5所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的直管插接头(3)与直管外管(2)之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第一伸缩管(16)。
8.如权利要求4所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的直管插接座(4)与直管外管(2)之间设置有具有伸缩功能的环形波纹第二伸缩管(17)，输送管道(20)上设置有压力表(19)。
9.如权利要求4所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的直管内管(1)和直管外管(2)之间设置有使用导热系数低的材料制作而成的支撑块(18)。
10.如权利要求4所述的带真空保温的管路系统，其特征在于：所述的输送管道(20)有两条，两条输送管道(20)并列布置，两条输送管道(20)之间设置有旁通管道(21)；所述的旁通管道(21)上安装有阀门结构。
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