CN113309905A - 一种热室用保温贯穿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热室用保温贯穿装置，包括快拆接头和安装组件；所述安装组件包括外管和内管，所述内管设置在外管内侧，所述外管和内管之间形成环形真空夹层，所述外管和内管之间设置有保温层，所述内管的两端凸出于外管的两端，所述外管的端部与内管之间通过封板连接，所述内管的两端均连接有密封接头，所述外管的外壁设置有法兰，所述法兰通过螺钉安装在热室屏蔽墙预制管接口上；所述快拆接头设置有两个，两个快拆接头的一端分别与热室两侧的外接管道连接，两个快拆接头的另一端分别两个密封接头可拆卸式连接。本发明解决了现有管道贯穿件不具备保温功能、密封性能差的问题。

Description

一种热室用保温贯穿装置
技术领域
本发明涉及后处理技术领域，具体涉及一种热室用保温贯穿装置。
背景技术
热室是放射性有毒有害物质处理的专用场所，是一个密封的屏蔽小室，可用于高放射性试验操作、核废料的处理以及核设施退役处理等，内部具有大量γ放射性射线。热室有两道防止热室内部放射性物质外泄的实体安全屏障：第一道屏障由单层钢制安全壳或多层钢安全壳组成，第二道屏障是由安全壳外的混凝土墙组成。
管道贯穿件的用途是在正常和事故工况下，确保液体、气体或气液混合体在贯穿热室过程中温度保持稳定，不发生冷凝、蒸发或其他变化，并且维持热室压力边界的完整性，防止放射性物质外泄。
现有的管道贯穿件贯穿墙体和安全壳通常有两种方法：
1)直接在墙体浇筑时将管道埋入墙体中或直接与安全壳现场焊接；如中国专利CN206991780U公开的《一种双层安全壳主给水管道贯穿件》采用直接与安全壳现场焊接；一方面混凝土浇筑时或现场焊接过程存在管道变形的风险，且现场焊接难度大、成本高昂，维修性和更换性差，另一方面，墙体内部管道泄漏后无法维修，同时混凝土与管道之间仍存在泄漏通道，具有较大放射性物质外泄风险；
2)墙体留有预制管道，管道贯穿件通过填料的方式与预制管道或孔道密封实现密封；如中国专利CN206918424U公开的《一种用于穿墙管的止水结构》、CN201407422Y公开的《管路贯穿件》、CN2839777Y公开的《一种船用管路贯穿件》均采用橡胶、或密封塞、或沥青、或聚氨酯发泡层进行填料密封；这种密封方式可靠性差，填料在老化之后会存在大量的泄露通道，造成密封失效，无法保证热室压力边界的完整性。
综上，管道贯穿件在贯穿热室过程中存在密封性能不可靠，安装困难，维修性和可更换性差，并且管道贯穿件一般不具备保温功能，难以实现液体、气体或气液混合体贯穿热室时保持温度稳定；目前用于气体或流体液体的混合气体输送的保温方式主要采用保温管传输。因此，开发密封性良好、保温性能可靠及安装维修性优良的要求的保温贯穿装置十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热室用保温贯穿装置，解决现有管道贯穿件不具备保温功能、密封性能差的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种热室用保温贯穿装置，包括快拆接头和安装组件；
所述安装组件包括外管和内管，所述内管设置在外管内侧，所述外管和内管之间形成环形真空夹层，所述外管和内管之间设置有保温层，所述内管的两端凸出于外管的两端，所述外管的端部与内管之间通过封板连接，所述内管的两端均连接有密封接头，所述外管的外壁设置有法兰，所述法兰通过螺钉安装在热室屏蔽墙预制管接口上；
所述快拆接头设置有两个，两个快拆接头的一端分别与热室两侧的外接管道连接，两个快拆接头的另一端分别与两个密封接头可拆卸式连接。
本发明采用了真空夹层和保温层的复合保温方式，其中，真空层隔绝热传导和热对流，保温层隔绝热辐射，这使其保温效果优良，能有效维持介质贯穿热室过程中的温度，本发明能够确保液体、气体或气液混合体在贯穿热室过程中温度保持稳定，不发生冷凝、蒸发或其他变化，同时保证热室压力边界的完整性。
本发明的外管的端部与内管之间通过封板密封连接，密封接头与内管的端部密封连接，使得本发明的密封效果好，且采用密封接头和快拆接头可以方便用于与外接管道的快速连通和断开。
本发明所述贯穿装置能够快速拆装、方便维修。
进一步地，密封接头包括第一固定盘，所述第一固定盘的一端设置有第一连接管，所述第一连接管与内管的端部焊接；所述快拆接头包括第二固定盘，所述第二固定盘的一端设置有套管，所述第一固定盘和第二固定盘上分别设置中第一中心通孔和第二中心通孔，所述第一连接管和套管通过第一中心通孔和第二中心通孔连通，所述第一连接管和套管相向设置，所述第一固定盘和第二固定盘的圆周上通过卡箍固定，所述卡箍采用螺纹紧固或运动机构紧固快速压紧密封接头与快拆接头的法兰接触面。
进一步地，第一固定盘的另一端设置有与第一连接管连通的第二连接管，所述第二连接管设置在套管内侧，所述第二连接管和套管之间设置有多重轴向密封件，所述第一固定盘和第二固定盘之间设置有多重端面密封件。
所述轴向密封件和端面密封件采用氟橡胶、三元乙丙橡胶或其他耐辐照、耐腐蚀的软密封件制成。
所述轴向密封件和端面密封件的设置能够提高快拆接头与密封接头连接处的密封性能与密封可靠性。
进一步地，法兰的内侧设置有环形气腔，所述法兰的安装面设置有双道密封件，所述法兰内设置有用于连通双道密封件和环形气腔的贯穿气道，所述外管的外壁设置有多个通气孔，所述通气孔设置在环形气腔内侧，用于连通环形气腔和环形真空夹层。
所述双道密封件为双道密封圈，所述双道密封件采用氟橡胶、三元乙丙橡胶或其他耐辐照、耐腐蚀的软密封件制成，所述安装面具体是指法兰安装时与热室屏蔽墙相对的一侧。
上述设置能够实现压力监测组件实现对真空夹层环形气腔(也就是法兰与外管的两圈环焊缝)、法兰安装面双道密封件之间形成的密封腔的压力情况同时在线监测，优化了装置结构，监测结果可以同时反映泄漏情况和保温状态。
进一步地，保温层包覆或缠绕在内管外壁，所述保温层和外管之间设置有多个隔热支承，所述隔热支承的材料为玻璃纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维。
进一步地，所述隔热支承优选采用“回形弯折”结构，采用的“回形弯折”隔热支承可有效增强其抗振动能力和降噪能力，并能够在地震情况下保持系统结构完整性。
进一步地，内管上设置有膨胀节。
即所述内管为分段式结构，相邻两段之间通过膨胀节连接。膨胀节可有效补偿由于温度变化造成管道的变形，稳定性及可靠性高。
进一步地，外管上设置有与环形真空夹层连通的真空抽气嘴，真空抽气嘴焊接在外管的接口处。
采用真空抽气嘴，在紧急情况下可直接通过真空抽气嘴维持内部真空度，具备良好的系统安全性，冗余度高。
进一步地，法兰上设置有吊环，所述吊环的设置便于操作法兰。
进一步地，保温层由绝热材料和分子筛制成或由绝热材料和吸附剂制成，其中，所述绝热材料至少包括铜箔、石墨和玻璃纤维中的一种。
现有保温管的保温形式主要采用保温材料或隔热材料缠绕于管道外部，材料为聚乙烯、复合铝箔、硬质泡沫塑料及聚氨酯等，这类保温管体积大，安装不易，保温材料容易在热室恶劣环境下老化失效，造成保温性能下降，同时密封材料之间存在大量泄漏通道，无法直接用于热室。
本发明的保温层不仅能够适用于热室，减缓老化，提高热室液体、气体或气液混合体在贯穿热室过程中保温的可靠性，避免存在大量泄漏通道，压力边界无法维持等问题，且体积较小。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明结构紧凑，采取小型化设计，相比传统保温管，体积大大减小，且制造工艺简单，制造成本低，具备耐辐照、腐蚀的特点。
2、本发明采用保温层和真空层的复合保温方式，能有效维持介质贯穿热室过程中的温度。
3、本发明的主要结构均采用焊接结构，整体密封性好，与保温层中的分子筛结合能有效地维持真空层的真空度，确保保温效果持久。
4、本发明安装时采用法兰和双道密封件与热室屏蔽墙上的预制管进行连接，安装过程简单，具有良好的维修性。
5、本发明采用压力监测组件实现对真空夹层及环形气腔(也就是法兰与外管的两圈环焊缝)、法兰安装面双道密封件之间形成的密封腔的压力情况同时在线监测，优化了装置结构，监测结果可以同时反映泄漏情况和保温状态。
6、本发明采用密封接头和快拆接头可以方便用于与外接管道的快速连通和断开，密封接头采用多重密封结构，连接简单，密封可靠，大大增强维护性和替换性。
7、本发明采用真空抽气嘴，在紧急情况下可直接通过真空抽气嘴维持内部真空度，具备良好的系统安全性，冗余度高。
8、本发明的内管设置膨胀节，膨胀节可有效补偿由于温度变化造成管道的变形，稳定性及可靠性高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为保温贯穿装置的整体结构示意图；
图2为保温贯穿装置的局部放大图；
图3为“回形弯折”结构示意图。
1-快拆接头，2-卡箍，3-密封接头，4-封板，5-外管，6-真空抽气嘴，7-保温层，8-法兰，9-吊环，10-内管，11-隔热支承，12-膨胀节，13-螺钉，14-压力监测组件，15-环形气腔，16-通气孔，17-端面密封件，18-轴向密封件，31-第一固定盘，32-第一连接管，33-第二连接管，111-第二固定盘，112-套管，113-半弧形支承，114-螺栓组件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1-图2所示，一种热室用保温贯穿装置，包括快拆接头1和安装组件；
所述安装组件包括外管5和内管10，所述外管5和内管10均为中空机构，所述内管10设置在外管5内侧，所述外管5和内管10之间形成环形真空夹层，所述外管5和内管10之间设置有保温层7，所述内管10的两端凸出于外管5的两端，所述外管5的端部与内管10之间通过封板4连接，封板4为环形板，所述环形板的内侧和外侧分别与内管10外壁和外管5端部焊接，所述内管10的两端均焊接有密封接头3，所述外管5的外壁焊接有法兰8，所述法兰8通过螺钉13安装在热室屏蔽墙预制管接口上；
所述快拆接头1设置有两个，两个快拆接头1的一端分别与热室两侧的外接管道连接，两个快拆接头1的另一端分别两个密封接头3可拆卸式连接。
在本实施例中，所述外管5和内管10采用同轴设置，所述保温层7缠绕在内管10外壁，所述保温层7由绝热材料和分子筛制成，其中，所述绝热材料至少包括铜箔、石墨和玻璃纤维中的一种，可有效隔绝热辐射，同时分子筛或吸附剂可以吸收真空夹层的漏气及材料自身的放气，具备维持内外管间真空夹层的真空度的作用，通过稳定的焊接结构及分子筛或吸附剂的作用，内管10与外管5之间为真空夹层的真空度可维持在≤1x10-3pa，可以提供优良的保温效果。
在本实施例中，各个部件焊接时对焊缝进行无损检测，确保焊接质量，焊接完成后对焊缝进行真空氦检漏，保证焊缝漏率≤1x10-10Pa·m3/s。
在本实施例中，所述密封接头3与快拆接头1的可拆卸式连接通过以下结构实现：
所述密封接头3包括第一固定盘31，所述第一固定盘31的一端设置有第一连接管32，所述第一连接管32与内管10的端部焊接；所述快拆接头1包括第二固定盘111，所述第二固定盘111的一端设置有套管112，所述第一固定盘31和第二固定盘111上分别设置中第一中心通孔和第二中心通孔，所述第一连接管32和套管112通过第一中心通孔和第二中心通孔连通，所述第一连接管32和套管112相向设置，所述第一固定盘31和第二固定盘111的圆周上通过卡箍2固定。
在本实施例中，为了进一步确保密封性，所述第一固定盘31的另一端设置有与第一连接管32连通的第二连接管33，所述第二连接管33设置在套管112内侧，所述第二连接管33和套管112之间设置有多重轴向密封件18，所述第一固定盘31和第二固定盘111之间设置有多重端面密封件17；端面及轴向的多道密封屏障有效防止管内介质的泄露，密封冗余度大；所述卡箍2采用螺纹紧固或运动机构紧固快速压紧密封接头3与快拆接头1的法兰接触面，使密封接头3与快拆接头1之间形成良好密封，且卡箍2可快速拆卸，大大增强其维护性和替换性，所述轴向密封件18和端面密封件17采用氟橡胶、三元乙丙橡胶或其他耐辐照、耐腐蚀的软密封件制成，能够在热室恶劣环境下保证可靠密封，确保热室压力边界的完整性，防止管内介质泄漏。
本实施例的安装过程如下：
通过法兰8和螺钉13将安装组件安装在热室屏蔽墙的接口处，将两个快拆接头1分别与热室两侧的外部管道焊接，然后通过卡箍2将快拆接头1和密封接头3连接。
实施例2：
如图1-图2所示，实施例基于实施例1，所述法兰8上设置有压力监测组件14，所述压力监测组件14用于监测环形真空夹层内的压力，压力监测组件14采用阀、表及电子真空计的独立结构或组合结构，具备充放气及气压显示功能；所述法兰8的内侧设置有环形气腔15，所述法兰8的安装面设置有双道密封件，所述法兰8内设置有用于连通双道密封件和环形气腔15的贯穿气道，所述外管5的外壁设置有多个通气孔16，所述通气孔16设置在环形气腔15内侧，通气孔16正好被环形气腔15包裹，用于连通环形气腔15和环形真空夹层，所述外管5上焊接有与环形真空夹层连通的真空抽气嘴6，在紧急情况下可直接通过真空抽气嘴6维持内部真空度，提高了系统的安全性，所述双道密封件采用氟橡胶、三元乙丙橡胶或其他耐辐照、耐腐蚀的软密封件制成，能够在热室恶劣环境下保证可靠密封，确保热室压力边界的完整性，防止管内介质泄漏。
在本实施例中，贯穿气道将双道密封件、环形气腔15及通气孔16与压力监测组件14相连，压力监测组件14可对环形真空夹层及环形气腔(也就是法兰与外管的两圈环焊缝)及环形气腔(也就是法兰与外管的两圈环焊缝)、法兰8安装面的双道密封件形成的密封腔的压力情况进行同时在线监测，优化了装置结构，压力变化的结果可以同时反映泄漏情况和保温状态，确保该保温贯穿装置工作可靠。
实施例3：
如图1-图3所示，实施例基于实施例1或实施例2，所述保温层7和外管5之间设置有多个隔热支承11为“回形弯折”结构，在减小接触面积的同时增加散热距离，且该结构具有一定的弹性，可隔绝振动和吸收噪音，使该保温贯穿装置具备良好的抗振性能和降噪性能，隔热支承采用隔热性能优良的玻璃纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维制成；所述内管10上设置有膨胀节12；所述法兰8上设置有吊环9。
本实施例的“回形弯折”结构如图3所示，由4个半弧形支承113组成，其中，半弧形支承113两两一组构成支承组件，同一组的两个半弧形支承113平行设置(即其中一个半弧形支承113设置在另一个半弧形支承113的内侧)且一端通过一水平板连接成一体，设置在内侧的半弧形支承113的另一端也设置有一水平板，安装时两个支承组件呈中心对称布置，并通过两组螺栓组件114进行可拆卸式连接；形成的内环(两个设置在内侧的半弧形支承113所形成的环)抱紧所述内管10外侧、外环(两个设置在外侧的半弧形支承113所形成的环)被所述外管5内侧压缩，从而在所述内管10和外管5之间构成具有一定预紧力的弹性支撑。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，包括快拆接头(1)和安装组件；
所述安装组件包括外管(5)和内管(10)，所述内管(10)设置在外管(5)内侧，所述外管(5)和内管(10)之间形成环形真空夹层，所述外管(5)和内管(10)之间设置有保温层(7)，所述内管(10)的两端凸出于外管(5)的两端，所述外管(5)的端部与内管(10)之间通过封板(4)连接，所述内管(10)的两端均连接有密封接头(3)，所述外管(5)的外壁设置有法兰(8)，所述法兰(8)通过螺钉(13)安装在热室屏蔽墙预制管接口上；
所述快拆接头(1)设置有两个，两个快拆接头(1)的一端分别与热室两侧的外接管道连接，两个快拆接头(1)的另一端分别两个密封接头(3)可拆卸式连接。
2.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述密封接头(3)包括第一固定盘(31)，所述第一固定盘(31)的一端设置有第一连接管(32)，所述第一连接管(32)与内管(10)的端部焊接；所述快拆接头(1)包括第二固定盘(111)，所述第二固定盘(111)的一端设置有套管(112)，所述第一固定盘(31)和第二固定盘(111)上分别设置中第一中心通孔和第二中心通孔，所述第一连接管(32)和套管(112)通过第一中心通孔和第二中心通孔连通，所述第一连接管(32)和套管(112)相向设置，所述第一固定盘(31)和第二固定盘(111)的圆周上通过卡箍(2)固定(。
3.根据权利要求2所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述第一固定盘(31)的另一端设置有与第一连接管(32)连通的第二连接管(33)，所述第二连接管(33)设置在套管(112)内侧，所述第二连接管(33)和套管(112)之间设置有轴向密封件(18)，所述第一固定盘(31)和第二固定盘(111)之间设置有端面密封件(17)。
4.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述法兰(8)的内侧设置有环形气腔(15)，所述法兰(8)的安装面设置有双道密封件，所述法兰(8)内设置有用于连通双道密封件和环形气腔(15)的贯穿气道，所述外管(5)的外壁设置有多个通气孔(16)，所述通气孔(16)设置在环形气腔(15)内侧，用于连通环形气腔(15)和环形真空夹层。
5.根据权利要求4所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述法兰(8)上设置有压力监测组件(14)，所述压力监测组件(14)用于实时监测所述外管(5)和内管(10)之间的环形真空夹层、法兰(8)的内侧的环形气腔(15)以及法兰(8)内双道密封件之间的压力。
6.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述保温层(7)包覆或缠绕在内管(10)外壁，所述保温层(7)和外管(5)之间设置有多个隔热支承(11)，所述隔热支承(11)的材料为玻璃纤维、氧化铝纤维或莫来石纤维。
7.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述内管(10)上设置有膨胀节(12)。
8.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述外管(5)上设置有与环形真空夹层连通的真空抽气嘴(6)。
9.根据权利要求1所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述法兰(8)上设置有吊环(9)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种热室用保温贯穿装置，其特征在于，所述保温层(7)由绝热材料和分子筛制成或由绝热材料和吸附剂制成，其中，所述绝热材料至少包括铜箔、石墨和玻璃纤维中的一种。
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