CN114370557A - 夹层真空绝热管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种夹层真空绝热管，涉及绝热管领域，夹层真空绝热管包括：两端分别设置有液氧入口和液氧出口的高压内管；套设于高压内管外部的夹层管，夹层管与高压内管二者轴线重合，夹层管的两端均设置有用于封堵夹层管和高压内管之间间隙的第一封堵结构，夹层管和高压内管之间形成用于供液氮流过的第一环形空间，夹层管设置有第一波纹补偿段；套设于夹层管外部且与高压内管和夹层管轴线重合的真空外管，真空外管的两端均设置有用于封堵夹层管和真空外管之间间隙的第二封堵结构，夹层管和真空外管之间形成用于抽真空的第二环形空间，真空外管设置有第二波纹补偿段。该夹层真空绝热管能够满足输送高压过冷液氧的需求。

Description

夹层真空绝热管
技术领域
本发明涉及绝热管领域，特别是涉及一种夹层真空绝热管。
背景技术
真空绝热管主要用于输送低温液体，如液氧、液氮、液氢、液化天然气等。真空绝热管对于输送的低温流体一般具有压力低的特点，并且一般真空绝热管采用内管设置波纹管方式补偿管道低温工况下的管道收缩变形。采用真空绝热方式可以大大降低低温介质的热传导，减少热损失。作为航天发动机试验由于对所需求的低温介质的压力以及品质不同，常规的真空绝热管不能满足需求。对于航天发动机试验需求高压过冷液氧的低温介质，由于常规真空绝热管内管设置补偿器，不能承受高压，并且最低维持液氧-183℃的品质，难以满足输送高压过冷液氧的需求。
因此，如何提供一种能够满足输送高压过冷液氧的需求的夹层真空绝热管成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种能够满足输送高压过冷液氧的需求的夹层真空绝热管。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种夹层真空绝热管，包括：高压内管，所述高压内管的两端分别设置有液氧入口和液氧出口；夹层管，所述夹层管套设于所述高压内管外部，所述夹层管与所述高压内管二者轴线重合，所述夹层管的两端均设置有用于封堵所述夹层管和所述高压内管之间间隙的第一封堵结构，所述夹层管和所述高压内管之间形成用于供液氮流过的第一环形空间，所述夹层管上还设置有与所述第一环形空间相连通的液氮入口和液氮出口，所述夹层管设置有第一波纹补偿段；真空外管，所述真空外管套设于所述夹层管外部，所述高压内管、所述夹层管以及所述真空外管三者轴线重合，所述真空外管的两端均设置有用于封堵所述夹层管和所述真空外管之间间隙的第二封堵结构，所述夹层管和所述真空外管之间形成用于抽真空的第二环形空间，所述夹层管上还设置有与所述第二环形空间相连通的抽真空结构，所述真空外管设置有第二波纹补偿段。
优选地，夹层真空绝热管还包括绝热层，所述绝热层设置于所述第二环形空间内，所述绝热层包裹于所述夹层管的外部。
优选地，所述绝热层包括玻璃纤维布层和铝箔层。
优选地，夹层真空绝热管还包括多个第一支撑组件和多个第二支撑组件，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件分别设置于所述第一环形空间和所述第二环形空间内，多个所述第一支撑组件沿所述高压内管的长度方向设置，所述第一支撑组件包括多个沿所述高压内管的周向设置的第一支撑结构，所述第一支撑结构的厚度等于所述高压内管和所述夹层管之间的距离，所述第二支撑组件包括多个沿所述夹层管的周向设置的第二支撑结构，所述第二支撑结构的厚度等于所述真空外管和所述夹层管之间的距离。
优选地，所述第一支撑结构为不锈钢支撑板，所述第二支撑结构为四氟板。
优选地，所述第一封堵结构为第一环形封堵板。
优选地，所述第二封堵结构包括U型传热桥、第二环形封堵板和第三环形封堵板，所述U型传热桥设置于所述第二环形空间内，且两个所述U型传热桥开口方向相反，所述U型传热桥的两侧分别通过所述第二环形封堵板和所述第三环形封堵板与所述夹层管和所述真空外管相连。
优选地，夹层真空绝热管还包括液氮入口管和液氮出口管，所述液氮入口管和所述液氮出口管分别与所述液氮入口和所述液氮出口相连通。
优选地，所述夹层管包括同轴、并依次连通的第一直管段、所述第一波纹补偿段以及第二直管段；所述真空外管包括同轴、并依次连通的第二直管段、所述第二波纹补偿段以及第三直管段。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的夹层真空绝热管，包括：高压内管，高压内管的两端分别设置有液氧入口和液氧出口；夹层管，夹层管套设于高压内管外部，夹层管与高压内管二者轴线重合，夹层管的两端均设置有用于封堵夹层管和高压内管之间间隙的第一封堵结构，夹层管和高压内管之间形成用于供液氮流过的第一环形空间，夹层管上还设置有与第一环形空间相连通的液氮入口和液氮出口，夹层管设置有第一波纹补偿段；真空外管，真空外管套设于夹层管外部，高压内管、夹层管以及真空外管三者轴线重合，真空外管的两端均设置有用于封堵夹层管和真空外管之间间隙的第二封堵结构，夹层管和真空外管之间形成用于抽真空的第二环形空间，夹层管上还设置有与第二环形空间相连通的抽真空结构，真空外管设置有第二波纹补偿段。
具体使用过程中，液氧在穿过高压内管的过程中与夹层管中的液氮进行热交换，液氮的温度为-196℃，如此，本发明提供的夹层真空绝热管能够使液氧维持低于-183℃的温度，能够使液氧过冷。另外，本发明提供的夹层真空绝热管高压内管不设置波纹补偿段，高压内管能够承受高压。如此设置，本发明提供的夹层真空绝热管能够满足输送高压过冷液氧的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中提供的夹层真空绝热管的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的夹层真空绝热管第二封堵结构的结构示意图。
附图标记说明：100、夹层真空绝热管；1、高压内管；2、夹层管；201、第一波纹补偿段；3、真空外管；301、第二波纹补偿段；4、第一封堵结构；5、第一环形空间；6.第二封堵结构；601、第二环形封堵板；602、第三环形封堵板；603、连接内管；604、连接外管；605、第四环形封堵板；7、第二环形空间；8、绝热层；9、第一支撑结构；10、第二支撑结构；11、抽真空结构；12、液氮入口管；13、液氮出口管。
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。
本发明的目的是提供一种能够满足输送高压过冷液氧的需求的夹层真空绝热管。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，本实施例提供的夹层真空绝热管100包括：高压内管1，高压内管1的两端分别设置有液氧入口和液氧出口；夹层管2，夹层管2套设于高压内管1外部，夹层管2与高压内管1二者轴线重合，夹层管2的两端均设置有用于封堵夹层管2和高压内管1之间间隙的第一封堵结构4，夹层管2和高压内管1之间形成用于供液氮流过的第一环形空间5，夹层管2上还设置有与第一环形空间5相连通的液氮入口和液氮出口，夹层管2设置有第一波纹补偿段201；真空外管3，真空外管3套设于夹层管2外部，高压内管1、夹层管2以及真空外管3三者轴线重合，真空外管3的两端均设置有用于封堵夹层管2和真空外管3之间间隙的第二封堵结构6，夹层管2和真空外管3之间形成用于抽真空的第二环形空间7，夹层管2上还设置有与第二环形空间7相连通的抽真空结构11，真空外管3设置有第二波纹补偿段301。本实施例提供的夹层真空绝热管100能够满足输送高压过冷液氧的需求。
于本实施例中抽真空结构11具体为抽空咀。通过将抽空咀与抽真空装置相连通，来实现第二环形空间7的抽真空。
于本实施例中，如图1所示，夹层真空绝热管100还包括绝热层8，绝热层8设置于第二环形空间7内，绝热层8包裹于夹层管2的外部。如此设置，夹层真空绝热管100的保冷绝热性能更好。
于本实施例中，具体地，绝热层8包括玻璃纤维布层和铝箔层，且玻璃纤维布层与夹层管2的外侧壁相贴合。
于本实施例中，如图1所示，夹层真空绝热管100还包括多个第一支撑组件和多个第二支撑组件，第一支撑组件和第二支撑组件分别设置于第一环形空间5和第二环形空间7内，多个第一支撑组件沿高压内管1的长度方向设置，第一支撑组件包括多个沿高压内管1的周向设置的第一支撑结构9，第一支撑结构9的厚度等于高压内管1和夹层管2之间的距离，第二支撑组件包括多个沿夹层管2的周向设置的第二支撑结构10，第二支撑结构10的厚度等于真空外管3和夹层管2之间的距离。第一支撑结构9用于支撑夹层管2，第二支撑结构10用于支撑真空外管3，通过设置第一支撑结构9和第二支撑结构10本发明提供的夹层真空绝热管100稳固性更好。
于本实施例中，具体地，第一支撑结构9为不锈钢支撑板，第二支撑结构10为四氟板。
于本实施例中，第一封堵结构4为第一环形封堵板。
于本实施例中，如图1-图2所示，第二封堵结构包括U型传热桥、第二环形封堵板601和第三环形封堵板602，U型传热桥设置于第二环形空间7内，且两个U型传热桥开口方向相反，U型传热桥的两侧分别通过第二环形封堵板601和第三环形封堵板602与夹层管2和真空外管3相连。具体使用过程中，夹层管2的温度首先传递至第二环形封堵板601，再依次经个U型传热桥和第三封堵板602传递至真空外管3，通过设置U型传热桥，夹层管2与真空外管3之间的传热路径增长，如此，有效避免了夹层管2与真空外管3直接通过环形封堵板相连，由于传热路径过短，导致环形封堵板十分容易结霜的情况发生。
进一步地，如图2所示，U型传热桥包括连接内管603和套设于连接内管603外部的连接外管604，连接内管603和连接外管604的一端通过第四环形封堵板605封堵，连接内管603与夹层管2之间的间隙通过第二环形封堵板601封堵，连接外管604和真空外管3之间的间隙通过第三环形封堵板602封堵。
于本实施例中，夹层真空绝热管100还包括液氮入口管12和液氮出口管13，液氮入口管12和液氮出口管13分别与液氮入口和液氮出口相连通。
本实施例中具体地，如图1所示，液氮入口设置于夹层管2的上侧，液氮出口设置于夹层管2的下侧，对应地，液氮入口管12设置于夹层管2的上方，液氮出口管13设置于夹层管2的下方。如此设置，液氮低进高出，可以将第一环形空间5气体排净。
于本实施例中，如图1所示，具体地，夹层管2包括同轴、并依次连通的第一直管段、第一波纹补偿段201以及第二直管段；真空外管3包括同轴、并依次连通的第二直管段、第二波纹补偿段301以及第三直管段。通过第一波纹补偿段201和第二波纹补偿段301分别补偿夹层管2和真空外管3的冷缩变形。
本实施例提供的夹层真空绝热管100具体使用过程中，液氧从高压内管1的液氧入口流入，从高压内管1液氧出口流出，由于不设置波纹补偿段，高压内管1可以承受高压，且通过改变高压内管1壁厚能够调整高压内管1能够承受的高压大小，高压内管1壁厚越大，高压内管1能够承受的压力越大。另外，液氮的温度为-196℃，采用-196℃液氮作为冷却的换热介质从夹层管2低进高出，可以将第一环形空间5气体排净，流动过程中实现与-183℃液氧介质完成换热，达到过冷液氧的需求。第一环形空间5从开始填充到充满第一环形空间5由于内外壁存在温差，通过第一波纹补偿段201进行补偿吸收。夹层管2外部设置绝热层8以及真空外管3，达到液氮保冷的要求，从而实现高压过冷液氧输送。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种夹层真空绝热管，其特征在于，包括：
高压内管，所述高压内管的两端分别设置有液氧入口和液氧出口；
夹层管，所述夹层管套设于所述高压内管外部，所述夹层管与所述高压内管二者轴线重合，所述夹层管的两端均设置有用于封堵所述夹层管和所述高压内管之间间隙的第一封堵结构，所述夹层管和所述高压内管之间形成用于供液氮流过的第一环形空间，所述夹层管上还设置有与所述第一环形空间相连通的液氮入口和液氮出口，所述夹层管设置有第一波纹补偿段；
真空外管，所述真空外管套设于所述夹层管外部，所述高压内管、所述夹层管以及所述真空外管三者轴线重合，所述真空外管的两端均设置有用于封堵所述夹层管和所述真空外管之间间隙的第二封堵结构，所述夹层管和所述真空外管之间形成用于抽真空的第二环形空间，所述夹层管上还设置有与所述第二环形空间相连通的抽真空结构，所述真空外管设置有第二波纹补偿段。
2.根据权利要求1所述的夹层真空绝热管，其特征在于，还包括绝热层，所述绝热层设置于所述第二环形空间内，所述绝热层包裹于所述夹层管的外部。
3.根据权利要求2所述的夹层真空绝热管，其特征在于，所述绝热层包括玻璃纤维布层和铝箔层。
4.根据权利要求1所述的夹层真空绝热管，其特征在于，还包括多个第一支撑组件和多个第二支撑组件，所述第一支撑组件和所述第二支撑组件分别设置于所述第一环形空间和所述第二环形空间内，多个所述第一支撑组件沿所述高压内管的长度方向设置，所述第一支撑组件包括多个沿所述高压内管的周向设置的第一支撑结构，所述第一支撑结构的厚度等于所述高压内管和所述夹层管之间的距离，所述第二支撑组件包括多个沿所述夹层管的周向设置的第二支撑结构，所述第二支撑结构的厚度等于所述真空外管和所述夹层管之间的距离。
5.根据权利要求3所述的夹层真空绝热管，其特征在于，所述第一支撑结构为不锈钢支撑板，所述第二支撑结构为四氟板。
6.根据权利要求1所述的夹层真空绝热管，其特征在于，所述第一封堵结构为第一环形封堵板。
7.根据权利要求6所述的夹层真空绝热管，其特征在于，所述第二封堵结构包括U型传热桥、第二环形封堵板和第三环形封堵板，所述U型传热桥设置于所述第二环形空间内，且两个所述U型传热桥开口方向相反，所述U型传热桥的两侧分别通过所述第二环形封堵板和所述第三环形封堵板与所述夹层管和所述真空外管相连。
8.根据权利要求1所述的夹层真空绝热管，其特征在于，还包括液氮入口管和液氮出口管，所述液氮入口管和所述液氮出口管分别与所述液氮入口和所述液氮出口相连通。
9.根据权利要求1所述的夹层真空绝热管，其特征在于，所述夹层管包括同轴、并依次连通的第一直管段、所述第一波纹补偿段以及第二直管段；所述真空外管包括同轴、并依次连通的第二直管段、所述第二波纹补偿段以及第三直管段。
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