CN113646573B - 流体流动装置的绝热套管内衬及结合内衬的流体流动装置 - Google Patents

流体流动装置的绝热套管内衬及结合内衬的流体流动装置 Download PDF

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Abstract

一种用于在繁重的工业应用中使用的诸如阀和管道的流体流动装置的绝热套管内衬优选地进行增材制造(例如，通过3D打印)，以装配到被保护的流体流动装置的孔中。内部间隙和/或外部肋提供增加的绝热。整体形成的端部唇缘或单独的端部盖在所述孔的不同直径的远端部分与近端部分之间将所述套管内衬固定和/或定位在所述被保护的流体流动装置内。如果内部间隙被密封，则它们能够成真空或被加压以增强绝热特性。装配的尺寸足够小，以防止在使用时在所述被保护的流动装置的所述流动路径内循环的热传导颗粒进入。在一些应用中，如果需要，则能够在所述套管上或穿过所述套管提供压力均衡孔口。

Description

流体流动装置的绝热套管内衬及结合内衬的流体流动装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年3月25日提交的美国临时专利申请号62/823,357的权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
关于联邦资助的研究或开发的声明
(不适用)
背景技术和发明内容
在繁重的工业应用中经受热冲击的流体流动装置(例如，管、阀、喷嘴等)可以受益于热保护来减少热应力、减轻经受的热冲击的影响并且防止过早热疲劳。流体流动装置经受循环高压，并且温度变化使得它们容易因热冲击而出故障。热冲击是指在流动装置经历的热通量和温度梯度突然改变时流动装置经历热应力突然大幅改变的过程。
热冲击损坏可以见于各种繁重的服务工业(例如，见于沸腾床加氢处理矿石精炼应用中催化剂喷射阀及其连接管)。在沸腾床加氢处理系统的情况下，例如，当阀在每天4至10个循环中暴露于高达850℉和3,150psi的温度和压力下时，观察到阀体和金属阀座破裂。认为发生破裂是由于阀在保持关闭且因此达到环境温度的几小时之后被打开而经历了这种高温和压力时所经历的初始热应力。在冬季当外部环境温度下降(例如，低至-40℉)且预热系统故障时尤其会观察到这种现象。
多年来，已经提出几项创新来帮助减轻温度波动的影响，并且在一些情况下，已经采用了所提出的解决方案。当前使用的一些尝试的解决方案包括使用具有低导热率的材料、使用预热系统、使用高度折射的热障涂层等。尽管这些尝试的解决方案已经取得一定程度的成功，但它们仍然具有缺点，这些缺点在这里由用于在繁重的工业应用中使用的流体流动装置的改进的绝热套管内衬的若干示例实施例解决。
预热系统已经被证明是不可靠的。报告过预热系统发生故障并且导致在没有预热的情况下执行阀操作的情况。当发生这种情况时尤其会观察到阀体的破裂，并且需要定期维护以避免此类事故。这成本可能很高，但即使这样也不能保证正常操作，尤其是在恶劣的天气条件期间。
采用低热导率材料已经被证明是无效的，因为仍可以在流动装置的主体上观察到破裂。这清楚地指示它们易受极端循环温度影响。这导致采用热障涂层(TBC)。尽管TBC在提供热冲击保护方面一般更有效，但它们也具有若干限制。TBC易受侵蚀和腐蚀影响，尤其是在它们处于流动路径中的情况下。TBC需要费力且昂贵的过程进行制备，这导致初始成本高。另外，TBC出名地脆且容易发生腐蚀和侵蚀。具有TBC的套管需要频繁地更换。
先前的绝热套管内衬或用于流体流动装置的其他热保护内部界面的一些非详尽示例可以见于例如以下之前公布的美国专利文献：Newberg的US 7,017,602；Williams,Jr.等人的US 8,783,279；Hofmann的US 2018/0051834；以及Zhu等人的US 2018/0209322。
本文件描述了一种改进的优选为增材制造(例如，通过3D打印)的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬由适合于服务应用的材料构造(例如，Inconel
Figure BDA0003277045090000021
或其他基于奥体氏镍铬的超合金、高镍合金等，或者本领域技术人员认为适合于某些繁重的服务应用的各种类型的陶瓷和/或复合材料)，其中内部填充结构图案形成内部空洞，这些内部空洞增加了绝热特性，但在结构上仍足以充当服务应用的绝热流动装置内衬。优选地，填充物的大小设计为使强度最大化(即，支持套管所经历的内部/外部压力)，而同时还使热传递(即，从套管的内部向外部)最小化。如果套管由耐磨、耐腐蚀、低热导率材料制成，则还可以使用多层材料。当3D打印的套管从打印机中出来时，它处于坯体状态。随后，各部分可以经受热等静压(有时称为“坐压”)和/或热处理以分别减少孔隙度并增加机械特性。基于测试，所有的这三种状态都被认为是有效的。
本文描述的示例实施例的目的是提供一种热保护装置，该热保护装置基于制造方法和预期应用而具有不同设计。
在一个示例实施例中，增材制造(即，3D打印)的热套管包括两个间隔开的圆柱形壳体和在它们之间的整体形成的支撑结构的内部填充图案。这个绝热套管装配到被保护的流动装置(例如，阀、管等)的流动路径中。套管可以通过与主体的干涉配合而被锁定。也可以考虑其他锁定方法，诸如铜焊、焊接或者一个或多个固位环。填充物可以具有可变图案，所述可变图案可以呈以下形式但不限于以下形式：指向质心的晶格、中空的蜂窝状结构等。这些图案形成在两个壳体之间的包含空洞的支撑结构的多孔网络。这个网络结构截留空气(或其他绝缘材料，诸如惰性氮气或绝缘真空)，因此允许流动装置的大量内部绝热以防止或减少其中的热冲击。套管内部的棋盘形布置或其他结构图案允许自由设计填充物百分比，使得可根据过程需要和参数来定制。套管的端部可以保持开放或融合。对于具有融合端部的套管，气密的填充图案区域或室可以成真空或加压(例如，用空气或惰性气体)。
在另一个示例实施例中，可以在套管上或穿过套管制作压力均衡孔。尽管套管可以像实心气密结构那样起作用，但压力均衡孔确保其内表面与外表面之间的压力平衡。
在另一个示例实施例中，未包封的热套管滑动配合到流动装置孔中。这种套管可以具有可以根据过程需要改变的可变外部突出表面图案。这些的示例可以包括轴向带肋或径向带肋的外部突出表面图案。外部表面图案减少与流动装置的内部孔主体进行热接触的表面区域，而同时仍允许空气截留在其内。该装置优选地进行增材制造(例如，通过3D打印)，但一些实施例可以由其他过程制造。根据应用，热套管可以在其内表面上具有耐磨损耐磨蚀层。可以通过常规沉积方法(诸如喷洒热材料)或通过增材制造(即，3D打印)过程来沉积此类功能级层。
对于安装在流动装置中的示例实施例，不同的套管概念可以加盖(例如，使用单独的周向环形盖结构)，或者在其他实施例中，它们可以具有整体形成的周向环形唇缘以将套管固定和/或定位在流动装置中。加唇缘的套管可以被生产为一件，而加盖的套管具有两个不同部分：主要套管部分和固定盖部分。唇缘或盖可以与主要套管部分的近端端部处的较大直径的孔区段和主要套管部分的另一远端端部处的较窄直径的孔区段相互作用(以便将主要套管部分定位并留在流动装置孔内的期望位置)。盖可以具有与套管相同的材料或者与流动装置相同或类似的材料。在主要套管部分已经抵靠较小直径的远端孔区段滑动配合到主要孔长度中之后，固定盖可以在近端较大直径的孔区段上焊接到流动装置，因此将主要套管部分固位在期望的位置处。加唇缘的套管的唇缘(如果使用该唇缘而不是单独的盖环的话)可以类似地在较大直径的近端孔区段处直接焊接到流动装置的主体，以将套管固位在期望位置。
改进的增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例的大小被设定为具有有目的地小于被保护的流动装置的内部尺寸和表面区域的外部尺寸和表面区域，从而减少与被保护的流动装置的套管内衬热接触并且因此增强其热保护。尺寸应提供最松的可能装配，只要不准许或不导致过度振动或者不准许热传导材料在使用中进入即可。在一些实施例中，几千分之一英寸(例如，大约0.002英寸)的宽松装配间隙可能是合适的。
改进的增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例可以包括间隔开的外部(即，向外突出)结构，以确保与被保护的流动装置的内表面进行较少热接触，因此进一步减少与被保护的流动装置的套管内衬热接触并且增强其热保护。
改进的增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例可以包括在一个端部处的整体形成的较大直径唇缘，以帮助将套管内衬适当地定位和/或固位在被保护的流动装置内。这种定位/固位端部唇缘(例如，直径大于主要套管内衬主体，以在使用中将相应地相关联端部固位在适当位置)也可以被形成为固定(例如，通过几个定位焊缝或密封焊缝)在被保护的流动装置内的适当位置的单独的固位盖环结构。
改进的增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例安装在被保护的流动装置内，以便提供结合该改进的绝热套管的集成式流动装置产品。然而，在使用中，由于磨损和/或使用中的其他劣化，将可能有必要定期地移除绝热套管(例如，通过破坏将其保持在适当位置的点焊缝或密封焊缝)并且用新的或翻新的绝热套管替换。另外，如果流动装置最初没有改进的增材制造的绝热内衬，那么可以改装成该流动装置以便之后提供期望的热保护。
改进的增材制造的绝热套管内衬优选地被构造，以便防止热传导材料(例如，具有钼镍活性金属催化剂的直径可以典型地为大约0.8mm至1.0mm的催化剂颗粒)进入绝缘套管的内部空洞中或进入外套管表面与被保护的流动装置的内表面之间。以此方式，可以更好地维持套管的绝热和保护特性。同时，至少在一些应用中，在绝缘套管(可能包括套管的内部空洞)的内表面与外表面之间可能需要一些压力均衡。如果需要压力均衡路径，则应注意保持压力均衡路径足够小，以防止流动的热传导颗粒(例如，金属催化剂颗粒)进入。
增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例具有两个实心壳体，该两个实心壳体夹住同时形成的增材制造的填充图案(即，通过常规的3D打印过程制造)。填充图案可以变化并且可以在从简单的蜂窝结构到复杂的晶格结构的范围内，取决于过程需要和参数。套管可以具有开放端部，或者端部可以被融合以使套管气密。在气密套管的情况下，填充图案室空洞可以成真空或被加压。
增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例在外套管表面上未包封有可以根据应用进行修改的可变图案。
增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例具有沿着轴向流路的耐磨涂层。
增材制造的绝热套管内衬的一些示例实施例经由单独的固位盖被卡住或者具有整体唇缘，在任一情况下，该单独的固位盖或整体唇缘焊接到要在流动装置上被保护的孔的一个端部(例如，利用在期望移除/替换先前安装的绝缘套管时可以被容易破坏的点焊缝或密封焊缝)。
本文描述的示例实施例提供若干优点。在一个制造步骤中生产出增材制造(例如，3D打印)的绝热套管装置，从而导致相当大的节省。需要很少的提前时间，因为设计过程比其他制造方法短得多。只要打印出零件，就可以开始对零件的验证。由于可以增材制造装置，因此可以制成独特且更复杂的结构以用于填充，而不会干涉套管完整性。另外地，增材制造过程中浪费的材料很少，并且所产生的绝缘套管的均匀密度确保更均匀地分布的套管强度。
为了在零件更换或计划的设备维护期间减少涉及拆卸被保护的流动装置的费力过程，本示例实施例被设计为在达到设计寿命时容易更换。这可以通过从过程中移除流动装置并将宽松装配的套管滑出流动装置孔(在轻轻保持的点焊缝或密封焊缝被破坏之后)来完成。另外地，所涉及的材料的韧性将确保套管比在过去更稳健，因此尤其确保废弃更少并且可能重复使用套管材料。
附图说明
附图描绘了用于说明目的的各种示例实施例，但不应被解释为限制所附权利要求的范围。
图1A是示例增材制造的开放端部的绝热套管的等距视图，其中图1A-1处是伴随的放大局部截面，以更好地描绘被夹在两个壳体之间的填充图案；
图1B是示例增材制造的融合端部的绝热套管的等距视图，其中图1B-1处是伴随的放大局部截面，以更好地描绘如在图1A-1中的内部填充图案；
图2A是示例增材制造的在一个端部处加盖(或加唇缘)且在另一端部处是开放端部的绝热套管的等距视图，其中图2A-1处是伴随的放大局部截面，以更好地描绘被夹在两个壳体之间的填充图案；
图2B是示例增材制造的在一个端部处加盖(或加唇缘)且在另一端部处融合的绝热套管的等距视图，其中图2B-1处是伴随的放大局部截面，以更好地描绘如在图2A-1中的内部填充图案；
图3A是示例加盖且增材制造的径向带肋的绝热套管的等距且局部截面的视图；
图3B是示例加唇缘且增材制造的轴向带肋的绝热套管的等距且局部截面的视图；
图4是安装在带凸缘的流动装置中的示例加盖的热保护套管的示意截面等距视图，其中图4A处是放大局部截面，以更好地描绘内部填充图案；
图5是安装在被保护的流动装置上的孔中的示例加唇缘的热保护套管的示意局部截面图并且图5-1处是伴随的放大局部截面，以更好地示出该套管如何装配到孔中；
图6是安装在流动装置的孔中的示例加盖的热保护套管的示意局部截面图并且图6-1处是伴随的放大局部截面，以更好地示出加盖的套管如何装配到孔中；并且
图7是内部安装有热保护套管的具有两个凸缘端部连接管的阀流动装置的示意局部截面等距视图。
具体实施方式
在附图中，相同的附图标记可以用来指示功能相同或类似的特征。示例实施例基于类似概念展示了各种设计，以提供示例绝热套管内衬与流动装置的相互作用的总体视图。
图1A是绝热套管10的示意等距总体概览，该绝热套管具有内部壳体12、外部壳体14、设置在内部壳体12与外部壳体14之间的包括空洞的支撑结构的填充图案16，以及开放端部18(例如，参见图1A-1)。热套管的材料和填充图案16可以根据预期的应用进行改变以提供不同的强度和绝热。如本领域技术人员将了解，典型的沸腾床加氢处理应用流动装置在大约800℉至1,100℉的温度下以大约3,400psi的压力输送携载小(例如，直径为0.8mm至1.0mm)钛催化剂颗粒的腐蚀性液体。在该应用中，如本领域技术人员将了解，绝热套管内衬可以典型地由钨合金制成。如本领域技术人员将认识到，绝热套管内衬的材料和结构必须根据常规标准设计实践适当地选择，以适应服务应用的过程参数。这些套管特性典型地由套管将经受的极端压力和温度决定。绝热套管内衬10可以滑动配合到流动装置孔中。开放端部18应足够紧密地装配到流动装置的匹配内表面，以使得在填充图案16的室内或者在外部壳体14与流动装置的内表面之间不可能有(例如，金属热传导催化剂颗粒的)固体截留。
复杂的晶格填充图案16提供更长且间接的热传导路径，同时因为填充图案16的间隙而留在两个壳体之间的空气(或者其他绝缘材料或真空)的热传导性能较差，从而导致增加的绝热。
图1B是绝热套管20的示意等距总体概览，该绝热套管具有内部壳体12、外部壳体14、设置在内部壳体12与外部壳体14之间的包括间隙空洞的支撑结构的填充图案16，以及融合端部22(即，封闭端部22，如图1B-1所描绘，以便将填充结构16内包括的空洞包封在壳体12、14与端部22之间)。与图1A和图1A-1的热套管10一样，热套管20的材料和填充图案16可以根据预期的应用进行改变以提供不同的强度和绝热。在这里，在包含填充图案16的室内的空洞可以在端部22被融合关闭之前被抽真空或进行加压(例如，一个端部可以保持部分地开放并且在这个部分开口也被融合成完全封闭的配置之前连接到真空源或加压的绝热气体或液体流体源)。一旦空洞这样适当地处理并且端部22被融合至封闭状态，绝热套管内衬20就可以滑动配合到流动装置孔中。融合的封闭端部22使得在填充图案16的室内不可能有(例如，金属热传导催化剂颗粒的)固体截留。融合端部22应足够紧密地装配到流动装置的匹配内表面，以使得在外部壳体14与流动装置的内表面之间不可能有(例如，金属热传导催化剂颗粒的)固体截留。
尽管一些现有技术绝热套管内衬已经收缩配合成与流动装置的内部壁紧密接合，但优选的是仅将绝热套管内衬10或20宽松地滑动配合在流动装置的内孔壁内，以便提供热的腐蚀性高压流动物质与流动装置结构之间的附加绝热。
图2A和图2B分别描绘在一个端部处包括固定盖或唇缘24的示例绝热套管10和20。固定盖可以单独地构造并且当安装在流动装置内时装配在套管的端部处，以在使用时将其固定在流动装置内的适当位置。固定唇缘可以在端部处被构造为套管的整体部分，以在使用时将其固定在流动装置内的适当位置。
图3A描绘了示例的加盖径向带肋的绝热套管内衬30。当装配在流动装置孔的内表面内时，肋32之间的在外部延伸的间隙将提供附加的绝热空间。优选地通过增材制造(即，3D打印)来形成示例套管内衬30以向内部壳体与外部壳体之间的套管主体的中心部分提供填充图案，如在图1A、图1A-1、图1B、图1B-1、图2A、图2A-1、图2B和图2B-1的示例中，以便提供更进一步的绝热，如在这些先前描述的实施例中。切割的截面突出了套管30与单独的固定盖34(其像先前描述的实施例的固定盖那样起作用)之间的端部接触。如本领域技术人员将认识到，如果需要，固定盖34可以被整体地形成的固定/定位唇缘(如在图3B中描绘)代替。
图3B描绘了示例加唇缘的轴向带肋的绝热套管内衬36。当装配在流动装置孔的内表面内时，肋38之间的在外部延伸的间隙提供绝热空间。优选地通过增材制造(即，3D打印)来形成示例套管内衬36以向内部壳体与外部壳体之间的套管主体的中心部分提供填充图案，如在图1A、图1A-1、图1B、图1B-1、图2A、图2A-1、图2B、图2B-1的示例中，以便提供更进一步的绝热，如在这些先前描述的实施例中。切割的截面突出了在套管36的端部处形成的整体地形成的固定/定位唇缘40(其像先前描述的实施例的定位/固定唇缘那样起作用)。如本领域技术人员将认识到，如果需要，定位/固定唇缘40可以被单独的固定/定位盖(如在图3A中描绘)代替。
当围绕流动装置孔内的轴向流动通道设置时(例如，如图4至图7所示)，外部带肋的套管30或36因其外部上的肋的表面图案而与流动装置孔进行更少的表面接触，从而减少热应力集中点。
尽管图3A和图3B示出了径向带肋和轴向带肋的外表面这两个选择，但如本领域技术人员将了解，带肋图案可以根据需要修改，以适应各种过程的需要。
图4和图4-1描绘了安装在流动装置44中的加盖的热保护套管42。(本文中描述的任一示例实施例的)绝热套管42可以设置在可拆卸地连接到其他流动装置(例如，阀)的流动装置(例如，带凸缘的管44)中。套管42与管44之间的相互作用类似于示例套管与其他流动装置(例如，阀)的内部流动表面之间的相互作用。示例绝热套管42滑动配合到管主体的具有小直径端部部分的孔中，从而定位并封闭(如果套管尚未具有封闭端部的话)套管42的一个端部以防止在使用中有流动的热传导材料进入。设置在流动装置孔的较大直径端部部分内的固定盖46将绝热套管42的另一端部固定并定位在流动装置孔内(并且如果套管尚未具有封闭端部，则将其封闭以防止在使用中有流动的热传导材料进入)。
图5描绘了滑动配合到阀54的带凸缘管输入/输出端口中的加唇缘的热保护套管50、52。在图5-1处描绘的放大局部截面图中，套管52的整体固定/定位唇缘56的外表面与较大直径的近端内部孔区段58配合，而套管52的主体滑动配合到流动装置阀54的相对较窄的主孔60中，套管52的另一端部邻接到较窄直径的远端孔区段。唇缘58在使用期间由焊缝62(例如，当期望移除/替换套管52时可以被容易破坏的点焊缝或密封焊缝)保持在适当位置。
如本领域技术人员现在应了解，图5和图5-1的总体安装概览也可以用于加盖的热保护套管(具有开放端部或融合端部以及在近端端部处的单独定位/固定盖)。因此，图5的布置可以用于所有加唇缘或加盖的套管示例实施例。这包括图1A、图1B、图2A、图2B等的径向带肋的、轴向带肋的、填充晶格的套管(无论加盖还是加唇缘)。
图6示出了滑动配合在流动装置的孔(例如，阀74的带凸缘的输入/输出管)内的加盖的热保护套管70、72。类似于图5的加盖的套管，这个布置一般应用于所有的示例绝热套管。套管70、72装配到流动装置74中，正如套管50、52装配到流动装置54中一样。然而，如在图5-1处的放大图所描绘，由于现在采用单独的固定盖76(而不是图5中的整体唇缘56)，因此，固定盖76在使用期间由焊缝78(例如，当可以容易破坏的点焊缝或密封焊缝)保持在适当位置，而套管的另一远端端部抵靠流动装置孔的相对远端端部处的较小直径的孔区段定位(其中间隙配合足够小以防止在使用期间热传导材料进入)。这个布置适用于所有加盖或加唇缘的套管示例实施例。这包括图1A、图1B、图2A、图2B等的径向带肋的、轴向带肋的、填充晶格的套管(无论加盖还是加唇缘)。
图7是图6中的阀74的剖视示意等距视图，示出套管70的远端端部邻接到流动装置孔82的较小直径的远端端部80并且通过较大直径的盖76借助焊缝78留在较大直径的近端孔84内。
为了为示例实施例建立某种效率度量，对具有内径为2.3英寸且外径为4.5英寸的带凸缘的端部连接器的球阀执行使用瞬态热技术的三维有限元分析，使其分别经受在400℃(752℉)与14MPa(2,030.5psi)之间的极端温度和压力循环。使用三个不同的设置：没有任何热保护装置的流动装置；具有与涂有耐热耐磨材料的轴向流动路径相互作用的内表面的流动装置；以及具有热保护套管的流动装置，如图5至图6所示。通过常规3D打印过程用Inconel
Figure BDA0003277045090000101
制成热保护套管。
已发现，对于没有任何热保护技术的流动装置，端部连接器中的峰值应力强度是605MPa，对于具有耐热耐磨涂层的模型，端部连接器中的峰值应力强度是511MPa，并且对于具有本文所描述的类型的热保护套管的模型，端部连接器中的峰值应力强度是259MPa。根据基于美国机械工程师协会(ASME)标准使用疲劳分析的疲劳设计曲线(即，将ASME 2015的锅炉和压力容器规范第II节D部分和第III节A用于疲劳分析)，这分别转换成1,800个循环、2,900个循环和40,000个循环的设计寿命。
优选地，绝热套管是增材制造(例如，通过3D打印)的、由适合于服务应用的材料构造成(例如，Inconel
Figure BDA0003277045090000111
或其他基于奥体氏镍铬的超合金、高镍合金等，或者本领域技术人员认为适合于某些繁重的服务应用的各种类型的陶瓷和/或复合材料)，其中内部填充结构图案形成内部空洞，这些内部空洞增加了绝热特性，但在结构上仍足以充当服务应用的绝热流动装置内衬。优选地，填充物被设定大小以使强度最大化(即，以支持套管所经历的内部/外部压力)，而同时还使热传递最小化(即，从套管的内部向外部的热传递)。如果套管由耐磨、耐腐蚀、低热导率材料制成，则还可以使用多层材料。当3D打印的套管从打印机中出来时，它处于坯体状态。随后，各部分可以经受热等静压(有时称为“坐压”)和/或热处理以分别减少孔隙度并增加机械特性。基于测试，所有的这三种状态都被认为是有效的。
根据应用，示例实施例的内表面可以被喷洒适合的耐磨涂层，如本领域技术人员将了解。
示例实施例的功能不限于任何特定流动装置，如本领域技术人员将了解。
用于流体流动装置的示例绝热套管内衬提供了轴向地设置在流动装置(诸如阀和管)的孔中的宽松装配的增材制造的热保护套管。套管可以根据应用而具有可变设计，并且可以包括但不限于：(a)由内部壳体、外部壳体和填充图案组成的套管；(b)具有径向脊部的套管；(c)轴向带肋的套管，并且其中填充晶格结构和外表面图案可以修改以满足过程参数。这些示例中的任一个可以根据优选的布置和/或焊接进行加唇缘或加盖。
具有内部壳体、外部壳体和融合端部的示例绝热套管内衬结构可以具有气密的真空填充室。
装配有示例绝热套管内衬的示例流动装置可以具有内部壳体、外部壳体、它们之间的具有融合端部的填充室，以及穿其而过的压力均衡孔。
示例绝热套管内衬结构可以具有内部壳体、外部壳体、加压的填充室，以及密封焊接的端部。
示例绝热套管内衬结构可以由高镍合金制成。
示例绝热套管内衬结构可以在内部壳体的其内表面上具有耐磨涂层。
示例绝热套管内衬结构可以使用固定盖，该固定盖可以是与流动装置的主体相同的材料或可以是与流动装置的主体不相同的材料，该固定盖在流动装置的孔内焊接到该主体。替代性地，固定盖可以带螺纹以便与流动装置的孔进行螺纹连接。
示例绝热套管内衬结构可以包括焊接到被保护的流动装置的主体上的孔的整体唇缘。
虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，本发明意图覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (20)

1.一种绝热套管内衬，其被配置用于经受循环极端热冲击的流体流动装置中，配置的所述绝热套管内衬包括：
整体式中空圆柱形金属套管，所述整体式中空圆柱形金属套管的外径的大小被设定用于滑入流体流动装置的流体流动路径孔中，此后在其内容纳流体流动路径，所述金属套管具有两个间隔开的圆柱形壳体和具有在所述两个间隔开的圆柱形壳体之间的整体形成的支撑结构的内部填充图案，所述内部填充图案包括内部间隙，从而对从所述套管内部流向所述套管外部的热提供增加的热阻。
2.根据权利要求1所述的绝热套管内衬，还包括：
在所述圆柱形套管的一个端部处的直径增大的整体形成的固定/定位唇缘。
3.根据权利要求1所述的绝热套管内衬，其中通过3D打印过程来增材制造所述套管，所述3D打印过程提供限定所述套管的外径、的在外部突出的肋的图案。
4.根据权利要求1所述的绝热套管内衬，其中通过3D打印过程来增材制造所述套管，所述3D打印过程提供：
内部壳体，
外部壳体，
多个图案化的位于内部的支撑结构，所述支撑结构形成在所述内部壳体与所述外部壳体之间的室内，所述位于内部的支撑结构被配置成包括整体形成的空洞。
5.根据权利要求4所述的绝热套管内衬，其中所述室的端部被封闭以使所述室是气密的。
6.根据权利要求5所述的绝热套管内衬，其中在完全封闭所述室的端部之前，使包括的所述空洞成真空或用绝热流体进行加压。
7.一种流体流动装置，具有根据权利要求1所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔中。
8.根据权利要求7所述的流体流动装置，包括具有带凸缘的管连接器的阀，所述绝热套管内衬安装在所述阀的所述带凸缘的管连接器中的至少一者内。
9.一种流体流动装置，具有根据权利要求2所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔内，其中在一个端部处的所述固定/定位唇缘装配在所述流体流动孔的直径增大的近端部分内并附连到所述近端部分，所述套管的另一端部抵靠所述流体流动孔的较小直径的远端部分邻接。
10.一种流体流动装置，具有根据权利要求1所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔中并且还包括设置在所述套管的近端端部处的单独的固定/定位环形盖，所述固定/定位环形盖装配在所述流体流动孔的直径增大的近端部分内并附连到所述近端部分，所述套管的另一端部抵靠所述流体流动孔的较小直径的远端部分邻接。
11.根据权利要求1所述的绝热套管内衬，其中所述套管中具有至少一个压力均衡孔口，所述压力均衡孔口的大小被设定成防止在使用中热传导颗粒进入。
12.一种绝热套管内衬，被配置用于在服务应用内且经受循环极端热冲击的流体流动装置中，配置的所述绝热套管内衬包括：
增材制造的整体式绝热套管内衬，所述增材制造的绝热套管内衬由适合于所述服务应用的金属材料构造成，所述增材制造的整体式绝热套管内衬具有两个间隔开的圆柱形壳体和具有在所述两个间隔开的圆柱形壳体之间的整体形成的支撑结构的内部填充结构化图案，所述内部填充结构图案形成内部空洞，所述内部空洞增加绝热特性而同时在结构上仍保持足以充当用于所述服务应用的绝热流动装置内衬。
13.根据权利要求12所述的绝热套管内衬，包括镍铬合金。
14.根据权利要求12所述的绝热套管内衬，还包括在所述套管的一个端部处的尺寸增加的整体形成的固定/定位唇缘。
15.根据权利要求14所述的绝热套管内衬，还包括具有在外部突出的肋的整体形成的图案。
16.一种流体流动装置，具有根据权利要求12所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔中。
17.一种流体流动装置，具有根据权利要求14所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔中，其中在一个端部处的所述固定/定位唇缘装配在所述流体流动孔的直径增大的近端部分内并附连到所述近端部分，所述套管的另一个端部抵靠所述流体流动孔的较小直径的远端部分邻接。
18.一种流体流动装置，具有根据权利要求12所述的绝热套管内衬，所述绝热套管内衬安装在所述流体流动装置的流体流动孔内，其中所述套管的一个端部抵靠所述流体流动孔的较小直径的远端部分邻接，并且所述套管的另一个端部邻接焊接到所述流体流动孔的较大直径的近端部分的固定/定位环形盖。
19.一种制造绝热套管内衬的方法，所述绝热套管内衬被配置用于在服务应用内且经受循环极端热冲击的流体流动装置中，通过以下操作来制造配置的所述绝热套管内衬：
将镍合金材料3D打印成整体式中空圆柱形套管，所述整体式中空圆柱形套管的外径的大小被设定用于滑入流体流动装置的流体流动路径孔中，此后在其内容纳流体流动路径，所述套管包括两个间隔开的圆柱形壳体和具有在所述两个间隔开的圆柱形壳体之间的整体形成的支撑结构的内部填充图案，所述内部填充图案提供内部间隙，从而对从所述套管内部流向所述套管外部的热提供增加的热阻。
20.根据权利要求19所述的制造方法，其中所述3D打印步骤包括在所述圆柱形套管的一个端部处整体地形成直径增大的固定/定位唇缘。
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