CN110131527A - 一种低温真空管道 - Google Patents

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CN110131527A CN201910529750.0A CN201910529750A CN110131527A CN 110131527 A CN110131527 A CN 110131527A CN 201910529750 A CN201910529750 A CN 201910529750A CN 110131527 A CN110131527 A CN 110131527A
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Abstract

本发明公开了一种低温真空管道，属于低温管道领域，包括内管、外管、热桥、波形补偿器和若干个绝热支撑；所述内管套设于外管内，且外管的两端通过热桥固定在内管上；所述内管和外管之间形成真空间隙，且内管上套有若干个绝热支撑；所述绝热支撑为环状，用于保持内管和外管之间的间距；所述外管一侧设有波形补偿器，用于内管低温收缩时提供位移补偿。本发明的一种低温真空管道，具有强度好、漏热小、低温应力自动补偿、输送介质的流量大、可实现超远距离低温介质的输送等特点。

Description

一种低温真空管道
技术领域
本发明属于低温管道领域，具体地说涉及一种低温真空管道。
背景技术
低温真空管道由内管、外管、低温吸附剂以及多层绝热材料组成。内管外表面包覆有复合而成的多层绝热材料，以减少辐射传热；内外管之间的夹层间隙抽成高真空状态，以降低对流传热；内外管之间采用低导热系数材料隔离，以减少固体传热，充分满足低温液体液氧、液氮、液氩、液化天然气等低温深冷介质的长距离输送。
但现有的低温真空管道，在长距离输送时，漏热量大；当管道输送低温介质时内管收缩，存在低温应力；无法根据内管和介质的重力载荷来自动调节支撑载荷的分布。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种低温真空管道，拟解决现有低温真空管道，在长距离输送时，漏热量大，存在低温应力，无法自动分配载荷支撑的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种低温真空管道，包括内管1、外管2、热桥3、波形补偿器4和若干个绝热支撑5；所述内管1套设于外管2内，且外管2的两端通过热桥3固定在内管1上；所述内管1和外管2之间形成真空间隙，且内管1上套有若干个绝热支撑5；所述绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距；所述外管2一侧设有波形补偿器4，用于内管1低温收缩时提供位移补偿。由上述结构可知，若干个绝热支撑5等间距分布在内管1上，支撑均匀，但对于波形补偿器4两侧要设置多个紧凑的绝热支撑5，例如两侧各设两个，提高对波形补偿器4附近的支撑强度；外管2的两端通过热桥3固定在内管1上，热桥3使内管1和外管2之间形成密封的真空间隙；内、外管之间形成高真空间隙阻止间隙内残余气体对流传热；另外，在保证强度的同时做到通过热桥3延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失；对于长距离输送的低温真空管道，内管1上套有若干个绝热支撑5，绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距，介质热损失小；管道通径大，输送介质的流量大，可实现超远距离低温介质的输送；波形补偿器4设置于外管2的一侧，可保证管道在工厂及现场安装时整体管道刚度好，可以较好的吊装；波形补偿器4设置于外管2上，只承受大气压力载荷和内管1收缩时的位移载荷，相比设置于内管1的波形补偿器而言，可确保置于外管的波形补偿器4获得更高的疲劳寿命和使用寿命，因为设置在内管1上需要承受介质更大的压力和低温影响；该种结构真空管根据介质输送压力调整内管1壁厚即可满足低压到高压介质输送。
进一步的，所述绝热支撑5包括环体51、外凸52和内凸53；所述环体51的外环面上设有若干个可与外管2内壁接触的外凸52；所述环体51的内环面上设有若干个可与内管1外壁接触的内凸53。由上述结构可知，外凸52和内凸53使内管1和外管2与绝热支撑5形成多点接触，减少漏热；绝热支撑5与外管2之间可滑动接触，便于波形补偿器4在内管1低温收缩时提供位移补偿，确保内外管工况变形协调释放低温应力；内管1与外管2之间通过绝热支撑5保持间距及承载内管1和介质的重力载荷。
进一步的，所述若干个外凸52等间距均匀分布；所述若干个内凸53等间距均匀分布；所述若干个外凸52和若干个内凸53交错设置。由上述结构可知，外凸52等间距均匀分布，内凸53等间距均匀分布，外凸52和内凸53交错设置，绝热支撑5承载内管1和介质的重力载荷时，可以根据载荷大小，均匀将力分布在绝热支撑5上，外凸52和内凸53交错设置具有自动分配负载的作用；当某个外凸52或内凸53负载大的时候后由于支撑整体结构变形的协调性会将负载分配到临近的外凸52或内凸53上，确保支撑在工况下安全可靠。
进一步的，所述相邻两个内凸53和环体51围成内拱形桥洞54；所述相邻两个外凸52和环体51围成外拱形桥洞55。由上述结构可知，内拱形桥洞54和外拱形桥洞55减小了内管1和外管2与绝热支撑5的接触面，绝热支撑在满足强度的前提下，增长了导热路径，因而增大了热阻减少了绝热支撑的漏热；根据等强度梁原理设计为桥式环形结构，可以根据载荷自动分配负载的分布；该种结构支撑内外管之间的接触点相互交错，实现了延长导热路径增大热阻的作用，从而降低绝热支撑5的漏热，同时使该支撑的整体刚度降低获得较好的微量变形的协调性；绝热支撑5承载时根据支撑整体变形的协调性，能将载荷分配到其它支撑点上，确保支撑工作时的强度在允许范围内，提高支撑的使用寿命。
进一步的，所述外凸52顶部设有与外管2内壁相贴合的外凸弧面；所述内凸53顶部设有与内管1外壁相贴合的内凹弧面。由上述结构可知，外凸52与外管2内壁充分支撑，内凸53与内管1外壁充分支撑。
进一步的，所述热桥3包括上环部31、中筒部32和下环部33；所述中筒部32套于内管1和外管2之间；所述上环部31外内侧分别固定在外管2一端和中筒部32外端；所述下环部33外内侧分别固定在中筒部32内端和内管1外壁上。由上述结构可知，中筒部32延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失。
进一步的，还包括若干个支撑固定架6；所述支撑固定架6包括夹持部61和固定部62；所述夹持部61上设有凹槽63；所述凹槽63用于卡在两个外凸52之间的环体51上；所述夹持部61与固定部62连为一体，且固定部62固定在内管1外壁上。由上述结构可知，使绝热支撑5通过支撑固定架6固定在内管1上，与外管2之间可滑动接触；凹槽63用于卡在两个外凸52之间的环体51上，便于绝热支撑5安装和更换。
进一步的，所述外管2上设有获取真空间隙的真空阀21；所述内管1外壁包覆有抗辐射绝热层。由上述结构可知，抗辐射绝热层即内管外表面包覆有特定厚度的导热系数极低且具备屏蔽辐射能力的复合材料，屏蔽内、外管之间的辐射传热；真空阀21使内、外管之间形成的夹层空腔为高真空状态，屏蔽内、外管之间的对流传热。
进一步的，所述内管1通径为DN80～DN500。由上述结构可知，工作压力：0.8～32MPa；通径：DN80～DN500；真空寿命：≥8年；使用温度：-260～100℃每米漏热量：≤5W(具体漏热量根据管径不同而不同)；适用介质：LN2、LO2、LNG等其它低温介质。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开了一种低温真空管道，内、外管之间形成高真空间隙阻止间隙内残余气体对流传热；通过热桥3延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热；波形补偿器4设置于外管2的一侧，可保证管道在工厂及现场安装时整体管道刚度好，可以较好的吊装，可确保置于外管的波形补偿器4获得更高的疲劳寿命和使用寿命；绝热支撑5在满足强度的前提下，增长了导热路径，因而增大了热阻减少了绝热支撑的漏热；根据等强度梁原理设计为桥式环形结构，可以根据载荷自动分配负载的分布；该种结构支撑内外管之间的接触点相互交错，实现了延长导热路径增大热阻的作用，从而降低绝热支撑5的漏热，同时使该支撑的整体刚度降低获得较好的微量变形的协调性。
附图说明
图1是本发明剖开内部的结构示意图；
图2是本发明绝热支撑附近截面结构示意图；
图3是本发明绝热支撑正视结构示意图；
图4是本发明绝热支撑左视结构示意图；
图5是本发明热桥附近结构示意图；
图6是本发明绝热支撑和内管配合结构示意图；
附图中：1-内管、2-外管、3-热桥、4-波形补偿器、5-绝热支撑、51-环体、52-外凸、53-内凸、54-内拱形桥洞、55-外拱形桥洞、31-上环部、32-中筒部、33-下环部、6-支撑固定架、61-夹持部、62-固定部、63-凹槽、21-真空阀。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1～6。一种低温真空管道，包括内管1、外管2、热桥3、波形补偿器4和若干个绝热支撑5；所述内管1套设于外管2内，且外管2的两端通过热桥3固定在内管1上；所述内管1和外管2之间形成真空间隙，且内管1上套有若干个绝热支撑5；所述绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距；所述外管2一侧设有波形补偿器4，用于内管1低温收缩时提供位移补偿。由上述结构可知，若干个绝热支撑5等间距分布在内管1上，支撑均匀，但对于波形补偿器4两侧要设置多个紧凑的绝热支撑5，例如两侧各设两个，提高对波形补偿器4附近的支撑强度；外管2的两端通过热桥3固定在内管1上，热桥3使内管1和外管2之间形成密封的真空间隙；内、外管之间形成高真空间隙阻止间隙内残余气体对流传热；另外，在保证强度的同时做到通过热桥3延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失；对于长距离输送的低温真空管道，内管1上套有若干个绝热支撑5，绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距，介质热损失小；管道通径大，输送介质的流量大，可实现超远距离低温介质的输送；波形补偿器4设置于外管2的一侧，可保证管道在工厂及现场安装时整体管道刚度好，可以较好的吊装；波形补偿器4设置于外管2上，只承受大气压力载荷和内管1收缩时的位移载荷，相比设置于内管1的波形补偿器而言，可确保置于外管的波形补偿器4获得更高的疲劳寿命和使用寿命，因为设置在内管1上需要承受介质更大的压力和低温影响；该种结构真空管根据介质输送压力调整内管1壁厚即可满足低压到高压介质输送。
实施例二：
见附图1～6。一种低温真空管道，包括内管1、外管2、热桥3、波形补偿器4和若干个绝热支撑5；所述内管1套设于外管2内，且外管2的两端通过热桥3固定在内管1上；所述内管1和外管2之间形成真空间隙，且内管1上套有若干个绝热支撑5；所述绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距；所述外管2一侧设有波形补偿器4，用于内管1低温收缩时提供位移补偿。由上述结构可知，若干个绝热支撑5等间距分布在内管1上，支撑均匀，但对于波形补偿器4两侧要设置多个紧凑的绝热支撑5，例如两侧各设两个，提高对波形补偿器4附近的支撑强度；外管2的两端通过热桥3固定在内管1上，热桥3使内管1和外管2之间形成密封的真空间隙；内、外管之间形成高真空间隙阻止间隙内残余气体对流传热；另外，在保证强度的同时做到通过热桥3延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失；对于长距离输送的低温真空管道，内管1上套有若干个绝热支撑5，绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距，介质热损失小；管道通径大，输送介质的流量大，可实现超远距离低温介质的输送；波形补偿器4设置于外管2的一侧，可保证管道在工厂及现场安装时整体管道刚度好，可以较好的吊装；波形补偿器4设置于外管2上，只承受大气压力载荷和内管1收缩时的位移载荷，相比设置于内管1的波形补偿器而言，可确保置于外管的波形补偿器4获得更高的疲劳寿命和使用寿命，因为设置在内管1上需要承受介质更大的压力和低温影响；该种结构真空管根据介质输送压力调整内管1壁厚即可满足低压到高压介质输送。
所述绝热支撑5包括环体51、外凸52和内凸53；所述环体51的外环面上设有若干个可与外管2内壁接触的外凸52；所述环体51的内环面上设有若干个可与内管1外壁接触的内凸53。由上述结构可知，外凸52和内凸53使内管1和外管2与绝热支撑5形成多点接触，减少漏热；绝热支撑5与外管2之间可滑动接触，便于波形补偿器4在内管1低温收缩时提供位移补偿，确保内外管工况变形协调释放低温应力；内管1与外管2之间通过绝热支撑5保持间距及承载内管1和介质的重力载荷。
实施例三：
见附图1～6。一种低温真空管道，包括内管1、外管2、热桥3、波形补偿器4和若干个绝热支撑5；所述内管1套设于外管2内，且外管2的两端通过热桥3固定在内管1上；所述内管1和外管2之间形成真空间隙，且内管1上套有若干个绝热支撑5；所述绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距；所述外管2一侧设有波形补偿器4，用于内管1低温收缩时提供位移补偿。由上述结构可知，若干个绝热支撑5等间距分布在内管1上，支撑均匀，但对于波形补偿器4两侧要设置多个紧凑的绝热支撑5，例如两侧各设两个，提高对波形补偿器4附近的支撑强度；外管2的两端通过热桥3固定在内管1上，热桥3使内管1和外管2之间形成密封的真空间隙；内、外管之间形成高真空间隙阻止间隙内残余气体对流传热；另外，在保证强度的同时做到通过热桥3延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失；对于长距离输送的低温真空管道，内管1上套有若干个绝热支撑5，绝热支撑5为环状，用于保持内管1和外管2之间的间距，介质热损失小；管道通径大，输送介质的流量大，可实现超远距离低温介质的输送；波形补偿器4设置于外管2的一侧，可保证管道在工厂及现场安装时整体管道刚度好，可以较好的吊装；波形补偿器4设置于外管2上，只承受大气压力载荷和内管1收缩时的位移载荷，相比设置于内管1的波形补偿器而言，可确保置于外管的波形补偿器4获得更高的疲劳寿命和使用寿命，因为设置在内管1上需要承受介质更大的压力和低温影响；该种结构真空管根据介质输送压力调整内管1壁厚即可满足低压到高压介质输送。
所述绝热支撑5包括环体51、外凸52和内凸53；所述环体51的外环面上设有若干个可与外管2内壁接触的外凸52；所述环体51的内环面上设有若干个可与内管1外壁接触的内凸53。由上述结构可知，外凸52和内凸53使内管1和外管2与绝热支撑5形成多点接触，减少漏热；绝热支撑5与外管2之间可滑动接触，便于波形补偿器4在内管1低温收缩时提供位移补偿，确保内外管工况变形协调释放低温应力；内管1与外管2之间通过绝热支撑5保持间距及承载内管1和介质的重力载荷。
所述若干个外凸52等间距均匀分布；所述若干个内凸53等间距均匀分布；所述若干个外凸52和若干个内凸53交错设置。由上述结构可知，外凸52等间距均匀分布，内凸53等间距均匀分布，外凸52和内凸53交错设置，绝热支撑5承载内管1和介质的重力载荷时，可以根据载荷大小，均匀将力分布在绝热支撑5上，外凸52和内凸53交错设置具有自动分配负载的作用；当某个外凸52或内凸53负载大的时候后由于支撑整体结构变形的协调性会将负载分配到临近的外凸52或内凸53上，确保支撑在工况下安全可靠。
所述相邻两个内凸53和环体51围成内拱形桥洞54；所述相邻两个外凸52和环体51围成外拱形桥洞55。由上述结构可知，内拱形桥洞54和外拱形桥洞55减小了内管1和外管2与绝热支撑5的接触面，绝热支撑5在满足强度的前提下，增长了导热路径，因而增大了热阻减少了绝热支撑的漏热；根据等强度梁原理设计为桥式环形结构，可以根据载荷自动分配负载的分布；该种结构支撑内外管之间的接触点相互交错，实现了延长导热路径增大热阻的作用，从而降低绝热支撑5的漏热，同时使该支撑的整体刚度降低获得较好的微量变形的协调性；绝热支撑5承载时根据支撑整体变形的协调性，能将载荷分配到其它支撑点上，确保支撑工作时的强度在允许范围内，提高支撑的使用寿命。
所述外凸52顶部设有与外管2内壁相贴合的外凸弧面；所述内凸53顶部设有与内管1外壁相贴合的内凹弧面。由上述结构可知，外凸52与外管2内壁充分支撑，内凸53与内管1外壁充分支撑。
所述热桥3包括上环部31、中筒部32和下环部33；所述中筒部32套于内管1和外管2之间；所述上环部31外内侧分别固定在外管2一端和中筒部32外端；所述下环部33外内侧分别固定在中筒部32内端和内管1外壁上。由上述结构可知，中筒部32延长导热路径，具有增大热阻的作用，从而降低了管道与管道端口焊接后管端(作保温处理)的漏热，减少低温介质的热损失。
还包括若干个支撑固定架6；所述支撑固定架6包括夹持部61和固定部62；所述夹持部61上设有凹槽63；所述凹槽63用于卡在两个外凸52之间的环体51上；所述夹持部61与固定部62连为一体，且固定部62固定在内管1外壁上。由上述结构可知，使绝热支撑5通过支撑固定架6固定在内管1上，与外管2之间可滑动接触；凹槽63用于卡在两个外凸52之间的环体51上，便于绝热支撑5安装和更换。
所述外管2上设有获取真空间隙的真空阀21；所述内管1外壁包覆有抗辐射绝热层。由上述结构可知，抗辐射绝热层即内管外表面包覆有特定厚度的导热系数极低且具备屏蔽辐射能力的复合材料，屏蔽内、外管之间的辐射传热；真空阀21使内、外管之间形成的夹层空腔为高真空状态，屏蔽内、外管之间的对流传热。
所述内管1通径为DN80～DN500。由上述结构可知，工作压力：0.8～32MPa；通径：DN80～DN500；真空寿命：≥8年；使用温度：-260～100℃每米漏热量：≤5W(具体漏热量根据管径不同而不同)；适用介质：LN2、LO2、LNG等其它低温介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种低温真空管道，其特征在于：包括内管(1)、外管(2)、热桥(3)、波形补偿器(4)和若干个绝热支撑(5)；所述内管(1)套设于外管(2)内，且外管(2)的两端通过热桥(3)固定在内管(1)上；所述内管(1)和外管(2)之间形成真空间隙，且内管(1)上套有若干个绝热支撑(5)；所述绝热支撑(5)为环状，用于保持内管(1)和外管(2)之间的间距；所述外管(2)一侧设有波形补偿器(4)，用于内管(1)低温收缩时提供位移补偿。
2.根据权利要求1所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述绝热支撑(5)包括环体(51)、外凸(52)和内凸(53)；所述环体(51)的外环面上设有若干个可与外管(2)内壁接触的外凸(52)；所述环体(51)的内环面上设有若干个可与内管(1)外壁接触的内凸(53)。
3.根据权利要求2所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述若干个外凸(52)等间距均匀分布；所述若干个内凸(53)等间距均匀分布；所述若干个外凸(52)和若干个内凸(53)交错设置。
4.根据权利要求3所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述相邻两个内凸(53)和环体(51)围成内拱形桥洞(54)；所述相邻两个外凸(52)和环体(51)围成外拱形桥洞(55)。
5.根据权利要求2所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述外凸(52)顶部设有与外管(2)内壁相贴合的外凸弧面；所述内凸(53)顶部设有与内管(1)外壁相贴合的内凹弧面。
6.根据权利要求1所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述热桥(3)包括上环部(31)、中筒部(32)和下环部(33)；所述中筒部(32)套于内管(1)和外管(2)之间；所述上环部(31)外内侧分别固定在外管(2)一端和中筒部(32)外端；所述下环部(33)外内侧分别固定在中筒部(32)内端和内管(1)外壁上。
7.根据权利要求2所述的一种低温真空管道，其特征在于：还包括若干个支撑固定架(6)；所述支撑固定架(6)包括夹持部(61)和固定部(62)；所述夹持部(61)上设有凹槽(63)；所述凹槽(63)用于卡在两个外凸(52)之间的环体(51)上；所述夹持部(61)与固定部(62)连为一体，且固定部(62)固定在内管(1)外壁上。
8.根据权利要求1～7之一所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述外管(2)上设有获取真空间隙的真空阀(21)；所述内管(1)外壁包覆有抗辐射绝热层。
9.根据权利要求1～7之一所述的一种低温真空管道，其特征在于：所述内管(1)通径为DN80～DN500。
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