CN111895224B

CN111895224B - 一种模块化保温壳结构

Info

Publication number: CN111895224B
Application number: CN202010661351.2A
Authority: CN
Inventors: 黄安畏; 刘海鹏; 李忠盛; 罗明波; 孙彩云; 董玲抒; 蒋龙
Original assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Current assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2040-07-10
Also published as: CN111895224A

Abstract

本发明提供了一种模块化保温壳结构，包括用于法兰、阀门等经常需要拆卸部位刚性保温管壳（1）以及用于直管、弯管、三通管等管道的柔性保温管壳（2）；其中，所述刚性保温管壳（1）包括第一半壳体（11）、第二半壳体（12）、固定带（14）以及Z型弹性衬垫（15）；所述柔性保温管壳（2）由多层厚度一致的单层柔性管壳（21）组成，所述单层柔性管壳（21）包括第三半壳体（211）、第四半壳体（212）、弹簧（214）以及固定小凸台（215）。本发明通过综合运用隔热原理，以组合结构的创新设计，使得保温管壳具有隔热保温效果好，占用空间小，无毒无害，海洋环境适应性好，拆卸便捷等优点。

Description

一种模块化保温壳结构

技术领域

本发明涉及绝热工程技术领域，具体涉及一种模块化保温壳结构。

背景技术

高剂量核辐照环境下的设备或核电站的管道承受着高温、振动、冲击、高湿、盐雾及放射性等恶劣环境条件，因此，必须采用保温管壳对管道进行包覆。目前，在核辐照环境下的管道保温层主要采用超细玻璃棉等传统隔热保温材料，存在着安装拆卸时易产生放射性粉尘、坍塌堆积、容重不均匀等问题，严重影响人员健康和装备或系统性能。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供具体涉及一种模块化保温壳结构，解决现有管道隔热保温材料存在的坍塌堆积、容重不均匀等问题，更好的保障装备或系统性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种模块化保温壳结构，其特征在于：包括刚性保温管壳以及柔性保温管壳；

所述刚性保温管壳为中空圆柱体结构、内部可拆卸连接管道，所述刚性保温管壳包括第一半壳体以及第二半壳体，所述第一半壳体与所述第二半壳体连接处接缝为三段式阶梯状且第一半壳体最外侧为凸阶、第二半壳体最外侧对应为凹槽；所述刚性保温管壳内壁设置固定带，所述固定带为圆环形且固定带与所述刚性保温管壳内壁为一体式成形结构；所述固定带上固定连接Z型弹性衬垫，所述Z型弹性衬垫绕所述刚性保温管壳中心轴线均匀分布且所述Z型弹性衬垫上部横线与所述固定带固定连接、下部横线与管道接触并相切；

所述柔性保温管壳为中空圆柱体的多层结构、内部可拆卸连接管道，所述柔性保温管壳每层均为单层柔性管壳且每层单层柔性管壳厚度均一致；所述单层柔性管壳包括第三半壳体以及第四半壳体，所述第三半壳体与所述第四半壳体连接处接缝为斜切结构且所述斜切结构的内侧接缝高于外侧接缝；所述斜切结构的上下侧分别设置固定小凸台，所述固定小凸台与所述第三半壳体、所述第四半壳体的端面分别固定连接且所述第三半壳体上的固定小凸台与对应的所述第四半壳体上的固定小凸台通过弹簧连接。

作进一步优化，所述单层柔性管壳包括主体保温层和外保护层；所述主体保温层由热阻隔层和反射层层积复合而成；所述热阻隔层采用耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料、厚度为3mm～6mm，所述反射层采用奥氏体不锈钢箔或PI膜镀层中的任一种，所述奥氏体不锈钢箔厚度为0.01～0.03mm，所述PI膜镀层由PI膜与奥氏体不锈钢镀层组成，所述PI膜厚度为25μm～50μm，所述奥氏体不锈钢镀层厚度为50nm～200nm。

作进一步优化，所述外保护层的厚度为0.5mm～1.3mm，包括内层的防水柔性机织物以及外层的不锈钢保护层；所述不锈钢保护层采用奥氏体不锈钢轧花薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种；所述防水柔性机织物的厚度为0.4～0.8mm。

通过采用三段式阶梯状接缝，极大的增加了热传递路径，最大限度的避免漏热，同时，三段式阶梯状接缝也便于安装。由于刚性保温管壳具有较大的硬度、形变量较小，在管道受高温热膨胀时，管道外壁与管壳内壁接触并向管壳内壁施加由内向外的作用力，若保温管壳不能及时缓冲热膨胀带来的力，可能导致管壳或管道出现裂纹、甚至破裂。本发明采用Z型弹性衬垫，有效缓解了管道由于热膨胀施加给管壳内壁的作用力，避免管壳或管壳由于热膨胀出现裂纹；同时，采用Z型弹性衬垫、Z字形的横线始终与内部管道相切，实现热膨胀前后管道与管壳之间的相对位置固定、保证管道与管壳始终保持相对静止，避免管道由于热膨胀与管壳之间出现相对位置的偏移而导致管道传递到管壳内壁的温度不均匀、出现局部高温，从而确保管壳的保温性能始终一致。

通过采用斜切结构，增加了热传递路径，同时配合斜切面层积复合的反射层与热阻隔层，将逸散到接缝位置的热辐射进行阻隔与多次反射，最大限度的防止了管道在接缝处的漏热情况，极大的提高了柔性保温管壳的保温效果；并且，采用斜切结构，便于柔性保温管壳等柔软度高的材质进行安装。

通过斜切结构与固定小凸台、弹簧的配合，既实现了第三半壳体与第四半壳体之间的紧密配合；又为管道持续高温情况下的热膨胀提供了一定的缓冲作用，避免管道由于热膨胀持续挤压柔性保温管壳、导致柔性保温管壳内的反射层与热阻隔层的阻隔、反射效率下降，从而影响管壳整体的保温、隔热效果。

作进一步优化，所述刚性保温管壳外表面和端面采用奥氏体不锈钢薄板，内表面采用奥氏体不锈钢薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种；内表面采用奥氏体不锈钢丝网时，采用宽度为20mm~50mm的奥氏体不锈钢条进行固形。

作进一步优化，所述奥氏体不锈钢薄板的厚度为0.5～2mm。

作进一步优化，所述第一半壳体外壁上设置不锈钢快开锁扣、第二半壳体外壁对应设置锁扣槽，用于第一半壳体与第二半壳体的固定连接。

作进一步优化，所述Z型弹性衬垫在同一横截面的个数为8～16个。

作进一步优化，所述柔性保温管壳由两层或两层以上的单层柔性管壳组成。

作进一步优化，所述斜切结构在管道水平中心线上下两侧45°的范围内。

作进一步优化，所述单层柔性管壳厚度为10mm～25mm且相邻两层所述单层柔性管壳的斜切结构均在同一水平面上（即相邻两层单层柔性管壳的斜切结构的内侧接缝在同一水平面上，同时外侧接缝也在同一水平面上）。

作进一步优化，为确保完全固定，所述柔性保温管壳最外侧外壁采用不锈钢卡箍或D型扣中的任一种进行整圈保温管壳的固定。

本发明具有如下技术效果：

本发明提供了一种模块化保温壳结构，该结构包括刚性保温管壳以及柔性保温管壳，其适用范围广、使用领域多，可用于大多数核辐照、高温环境的管道进行模块化壳体保温；同时，本发明提供的刚性保温管壳与柔性保温管壳均便于安装拆卸，有效避免了传统保温管壳安装拆卸时易产生放射性粉尘、坍塌堆积、容重不均匀等问题。

本发明提供的保温管壳隔热效果好、效率高，有效避免了安装接缝处出现漏热、从而影响管壳的整体隔热保温效果的情况发生；同时，本发明的刚性保温管壳与柔性保温管壳均避免了由于管道持续高温而出现的热膨胀现象、从而通过热膨胀影响管壳的隔热效果。本发明通过综合运用隔热原理，以组合结构的创新设计，突破了单一材料高温导热系数难以大幅降低的瓶颈性难题，具有隔热保温效果好，占用空间小，无毒无害，海洋环境适应性好，模块化设计，拆卸便捷等优点。

附图说明

图1为本发明实施例中刚性保温管壳的结构示意图。

图2为本发明实施例中刚性保温管壳拆分后的结构示意图。

图3为本发明实施例中柔性保温管壳的结构示意图。

图4为本发明实施例中柔性保温管壳的立体结构示意图。

图5为本发明中斜切结构接缝的布置范围。

其中，1、刚性保温管壳；11、第一半壳体；111、不锈钢快开锁扣；12、第二半壳体；121、锁扣槽；13、三段式阶梯状；131、凸阶；132、凹槽；14、固定带；15、Z型弹性衬垫；2、柔性保温管壳；21、单层柔性管壳；211、第三半壳体；212、第四半壳体；213、斜切结构；214、弹簧；215、固定小凸台；216、D型扣。

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。

实施例：

如图1～4所示，一种模块化保温壳结构，其特征在于：包括刚性保温管壳1以及柔性保温管壳2；刚性保温管壳1为中空圆柱体结构、内部可拆卸连接管道，刚性保温管壳1包括第一半壳体11以及第二半壳体12，第一半壳体11与第二半壳体12连接处接缝为三段式阶梯状13且第一半壳体11最外侧为凸阶131、第二半壳体12最外侧对应为凹槽132；刚性保温管壳1内壁设置固定带14，固定带14为圆环形且固定带14与刚性保温管壳1内壁为一体式成形结构；固定带14上固定连接Z型弹性衬垫15，Z型弹性衬垫15绕刚性保温管壳1中心轴线均匀分布且Z型弹性衬垫15上部横线与固定带1固定连接、下部横线与管道接触并相切；Z型弹性衬垫在同一横截面的个数为8～16个、优选10个（图示为8个）。刚性保温管壳1外表面和端面采用奥氏体不锈钢薄板，内表面采用奥氏体不锈钢薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种，优选奥氏体不锈钢丝网；刚性保温管壳总体厚度根据实际需要而定。当内表面采用奥氏体不锈钢丝网时，采用宽度为20mm~50mm、优选35mm的奥氏体不锈钢条进行固形；奥氏体不锈钢薄板的厚度为0.5～2mm。第一半壳体11外壁上设置不锈钢快开锁扣111、第二半壳体12外壁对应设置锁扣槽121，用于第一半壳体11与第二半壳体12的固定连接。

柔性保温管壳2为中空圆柱体的多层结构、内部可拆卸连接管道，柔性保温管壳2每层均为单层柔性管壳21且每层单层柔性管壳21厚度一致；柔性保温管壳2由两层或两层以上的单层柔性管壳21组成（根据管道的需求进行单层柔性管壳21层数的选择，图示为三层单层柔性管壳21结构）。单层柔性管壳21厚度为10mm～25mm。单层柔性管壳21包括第三半壳体211以及第四半壳体212，第三半壳体211与第四半壳体212连接处接缝为斜切结构213且斜切结构213的内侧接缝高于外侧接缝（即斜切结构213为由内向外、由上向下的斜切结构，如图3所示）；斜切结构213在管道水平中心线上下两侧45°的范围内（如图5所示）；相邻两层单层柔性管壳21的斜切结构213均在同一水平面上（即相邻两层单层柔性管壳21的斜切结构213的内侧接缝在同一水平面上，同时外侧接缝也在同一水平面上，如图3所示，增加相邻两层单层柔性管壳21之间接缝的传热路径、从而提高隔热效果）。斜切结构213的上下侧分别设置固定小凸台215，固定小凸台215与第三半壳体211、第四半壳体212的端面分别固定连接且第三半壳体211上的固定小凸台215与对应的第四半壳体212上的固定小凸台215通过弹簧214连接。单层柔性管壳21包括主体保温层和外保护层；主体保温层由热阻隔层和反射层层积复合而成；热阻隔层采用耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料（耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料可采用专利申请号CN110734227A中的类似材料）、厚度为3mm～6mm、优选5mm，反射层采用奥氏体不锈钢箔或PI膜镀层中的任一种，奥氏体不锈钢箔厚度为0.01～0.03mm、优选0.02mm，PI膜镀层由PI膜与奥氏体不锈钢镀层组成，PI膜厚度为25μm～50μm、优选35μm，奥氏体不锈钢镀层厚度为50nm～200nm、优选125nm。外保护层的厚度为0.5mm～1.3mm，包括内层的防水柔性机织物（防水柔性织物采用常规柔性织物即可，如采用涤纶机织物、TPU薄膜复合而成的织物等）以及外层的不锈钢保护层；所述不锈钢保护层采用奥氏体不锈钢轧花薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种，其中，防水柔性机织物的厚度为0.4～0.8mm、优选0.6mm。为确保完全固定，柔性保温管壳2最外侧外壁采用不锈钢卡箍或D型扣216中的任一种进行整圈保温管壳的固定，图4采用的是D型扣216。

将刚性保温管壳1固定安装在法兰、阀门等经常需要拆卸部位的管道上，管道直径40mm，刚性保温管壳1总厚度为50mm、长度为250mm，在刚性保温管壳1外壁绕刚性保温管壳1的中轴线均匀设置9个热电偶，通过温度采集软件实时记录各热电偶数据；然后持续向法兰、阀门内部通入超过280℃的液体（如水）1h，确保刚性保温管壳1外壁的各测试点达到稳定状态，读出各测试点的温度数据。实验结果数据：各点数据的平均值小于等于50℃且各点热电偶的温度相差不大、在±1.5℃以内。

将柔性保温管壳2固定安装在直管、弯管、三通管等不需要经常拆卸的管道上，管道直径40mm，柔性保温管壳2总厚度为50mm、长度为250mm，在柔性保温管壳外壁2绕柔性保温管壳2的中轴线均匀设置9个热电偶，通过温度采集软件实时记录各热电偶数据；然后持续向管道内部通入超过280℃的液体（如水）1h，确保柔性保温管壳2外壁的各测试点达到稳定状态，读出各测试点的温度数据。实验结果数据：各点数据的平均值小于等于50℃且各点热电偶的温度相差不大、在±1.5℃以内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种模块化保温壳结构，其特征在于：包括刚性保温管壳（1）以及柔性保温管壳（2）；

所述刚性保温管壳（1）为中空圆柱体结构、内部可拆卸连接管道，所述刚性保温管壳（1）包括第一半壳体（11）以及第二半壳体（12），所述第一半壳体（11）与所述第二半壳体（12）连接处接缝为三段式阶梯状（13）且第一半壳体（11）最外侧为凸阶（131）、第二半壳体（12）最外侧对应为凹槽（132）；所述刚性保温管壳（1）内壁设置固定带（14），所述固定带（14）为圆环形且固定带（14）与所述刚性保温管壳（1）内壁为一体式成形结构；所述固定带（14）上固定连接Z型弹性衬垫（15），所述Z型弹性衬垫（15）绕所述刚性保温管壳（1）中心轴线均匀分布且所述Z型弹性衬垫（15）上部横线与所述固定带（14）固定连接、下部横线与管道接触并相切；

所述柔性保温管壳（2）为中空圆柱体的多层结构、内部可拆卸连接管道，所述柔性保温管壳（2）每层均为单层柔性管壳（21）且每层单层柔性管壳（21）厚度均一致；所述单层柔性管壳（21）包括第三半壳体（211）以及第四半壳体（212），所述第三半壳体（211）与所述第四半壳体（212）连接处接缝为斜切结构（213）且所述斜切结构（213）的内侧接缝高于外侧接缝；所述斜切结构（213）的上下侧分别设置固定小凸台（215），所述固定小凸台（215）与所述第三半壳体（211）、所述第四半壳体（212）的端面分别固定连接且所述第三半壳体（211）上的固定小凸台（215）与对应的所述第四半壳体（212）上的固定小凸台（215）通过弹簧（214）连接；

所述单层柔性管壳（21）包括主体保温层和外保护层；所述主体保温层由热阻隔层和反射层层积复合而成；所述热阻隔层采用耐辐照陶瓷纤维绝热复合材料、厚度为3mm～6mm，所述反射层采用奥氏体不锈钢箔或PI膜镀层中的任一种，所述奥氏体不锈钢箔厚度为0.01～0.03mm，所述PI膜镀层由PI膜与奥氏体不锈钢镀层组成，所述PI膜厚度为25μm～50μm，所述奥氏体不锈钢镀层厚度为50nm～200nm。

2.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述外保护层的厚度为0.5mm～1.3mm，包括内层的防水柔性机织物以及外层的不锈钢保护层；所述不锈钢保护层采用奥氏体不锈钢轧花薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种；所述防水柔性机织物的厚度为0.4～0.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述刚性保温管壳（1）外表面和端面采用奥氏体不锈钢薄板，内表面采用奥氏体不锈钢薄板或奥氏体不锈钢丝网中的任一种；内表面采用奥氏体不锈钢丝网时，采用宽度为20mm～50mm的奥氏体不锈钢条进行固形。

4.根据权利要求3所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述奥氏体不锈钢薄板的厚度为0.5～2mm。

5.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述第一半壳体（11）外壁上设置不锈钢快开锁扣（111）、第二半壳体（12）外壁对应设置锁扣槽（121）。

6.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述柔性保温管壳（2）由两层或两层以上的单层柔性管壳（21）组成。

7.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述单层柔性管壳（21）厚度为10mm～25mm且相邻两层所述单层柔性管壳（21）的斜切结构（213）均在同一水平面上。

8.根据权利要求1所述的一种模块化保温壳结构，其特征在于：所述柔性保温管壳（2）最外侧外壁采用不锈钢卡箍或D型扣（216）中的任一种进行整圈保温管壳的固定。