CN115930002A - 一种机加工接头和真空双层管路及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机加工接头和真空双层管路及其制备方法，属于双层管路制造技术领域，解决了现有的输送管路制造成本高、产品重量容易超标、温控效果不佳的问题。机加工接头包括圆柱体主体和环绕在所述圆柱体主体的部分外周的凸起；圆柱体主体内部设置有贯穿两端面的空腔；沿圆柱体主体中心轴的延伸方向，凸起长度小于圆柱体主体的长度，且凸起两端不与圆柱体主体两端重叠；圆柱体主体的两端端面用于与真空双层管路的内管端面对接，凸起的两端端面用于与真空双层管路的外管端面对接。采用本发明的机加工接头与内管、带波纹结构的外管结合制备真空双层管方法简单，生产效率高。

Description

一种机加工接头和真空双层管路及其制备方法

技术领域

本发明涉及双层管路制造技术领域，尤其涉及一种机加工接头和真空双层管路及其制备方法。

背景技术

目前，在精密制造领域，由于产品的特殊要求，对管路输送系统的温度控制有严格的要求(管内液体在30min内温度变化不超过20℃)，传统意义上的双层管，其内层为输送管，外层为保护套管，内外管之间的环隙放置保温绝缘材料，其制造成本较高，产品质量容易超标，生产效率低，并且，为了达到保温效果，通常将保温棉缠地很厚实，占用空间较大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种机加工接头和真空双层管路及其制备方法，用以解决现有的输送管路制造成本高、生产效率低、产品重量容易超标、占用空间大等至少其中之一的问题。

一方面，本发明提供了一种用于真空双层管路的机加工接头，所述机加工接头包括圆柱体主体和环绕在所述圆柱体主体的部分外周的凸起；所述圆柱体主体内部设置有贯穿两端面的空腔；

沿所述圆柱体主体中心轴的延伸方向，所述凸起长度小于所述圆柱体主体的长度，且所述凸起两端不与所述圆柱体主体两端重叠；

所述圆柱体主体的两端端面用于与真空双层管路的内管端面对接，所述凸起的两端端面用于与真空双层管路的外管端面对接。

优选地，所述凸起的第一端头靠近所述圆柱体主体的第一端头，所述凸起的第一端头与所述圆柱体主体的第一端头之间的距离为3-5mm；

所述凸起的第二端头靠近所述圆柱体主体的第二端头，所述凸起的第二端头距离所述圆柱体主体的第二端头的距离为3-5mm。

优选地，所述空腔为圆柱形，所述空腔的截面直径与所述真空双层管路的内管的内径相等。

优选地，所述圆柱体主体的壁厚等于内管和外管之间的间隙厚度加上内管的壁厚。

优选地，所述凸起的厚度与外管的厚度相等。

第二方面，本发明还提供了一种真空双层管路的制备方法，采用上述机加工接头，所述制备方法包括：

(a)准备外管和内管，所述外管的靠近两端的位置分别设置有波纹结构；

(b)将所述外管与所述内管套接；

(c)将套接后的外管与内管弯折；

(d)压外管的一端端部，使波纹结构压缩，将内管的一端端面与一个所述机加工接头的圆柱体主体的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构；

(e)重复步骤(d)，将内管的另一端端面与另一个所述机加工接头的圆柱体主体的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构；

(f)将外管的两端端面分别与两个机加工接头的凸起的一端端面进行真空焊接。

优选地，步骤(c)包括：先在套接后的外管与内管之间填充低熔点合金并冷却，再将外管与内管弯折，弯折完成后，再将低熔点合金去除。

优选地，步骤(d)和步骤(e)中的焊接采用氩弧焊。

优选地，步骤(f)中的真空焊接采用真空电子束焊接。

第三方面，本发明提供了上述制备方法制备的真空双层管路。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、采用本发明的机加工接头与内管、带波纹结构的外管结合，分别采用普通焊接和真空焊接制备双层管，在普通焊接前，仅需要将外管的波纹结构压缩就可以进行内管与接头的焊接，然后松开波纹结构就可以进行外管与接头的真空焊接，方法简单，加快了双层管的生产效率。

2、本发明的方法制备的真空双层管的内管与外管之间为真空状态，通过真空隔热，可以有效保障双层管内管中输送介质的温度控制，并且双层管占用空间小。

3、本发明的真空双层管的内管和外管之间不需要填充绝缘材料，降低了制造成本，且双层管的质量更轻便，更适合精密制造领域使用。

4、本发明先在套接后的外管与内管之间填充低熔点合金并冷却，再将外管与内管弯折，弯折完成后，再将低熔点合金去除。内管和外管之间填充的低熔点合金可以使管路在弯折过程中各个位置的形变均匀，进而提高真空双层管路各个位置内径的一致性。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的机加工接头的立体结构示意图；

图2为本发明的机加工接头的剖面的截面图；

图3为本发明的真空双层管路的制备方法流程图；

图4为本发明的外管结构示意图；

图5为外管和内管之间填充低熔点合金后的结构示意图；

图6为外管和内管弯折后去除低熔点合金后的结构示意图；

图7为外管的波纹结构被压缩后的结构示意图；

图8为释放外管的波纹结构后的结构示意图。

附图标记：

1-圆柱体主体；101-空腔；102-圆柱体主体的第一端头；103-圆柱体主体的第二端头；2-凸起；201-凸起的第一端头；202-凸起的第二端头；3-内管；4-外管；401-波纹结构；5-低熔点合金。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

一方面，本发明提供了一种用于真空双层管路的机加工接头，如图1和图2所示，所述机加工接头包括圆柱体主体1和环绕在所述圆柱体主体1的部分外周的凸起2；所述圆柱体主体1内部设置有贯穿两端面的空腔101；

沿所述圆柱体主体1中心轴的延伸方向，所述凸起2长度小于所述圆柱体主体1的长度，且所述凸起2两端不与所述圆柱体主体1两端重叠；

所述圆柱体主体1的两端端面用于与真空双层管路的内管3端面对接，所述凸起2的两端端面用于与真空双层管路的外管4端面对接。

需要说明的是，所述“端头”是指端部，“端面”是指端头的平面。

在一种实施方式中，为了在接头分别与内管3和外管4焊接时，内管3与接头的焊接部和外管4与接头的焊接部不互相影响，所述凸起2的第一端头201靠近所述圆柱体主体1的第一端头102，所述凸起2的第一端头201与所述圆柱体主体1的第一端头102之间的距离为3-5mm；

所述凸起2的第二端头202靠近所述圆柱体主体1的第二端头103，所述凸起2的第二端头202距离所述圆柱体主体1的第二端头103的距离为3-5mm。

本发明中，所述机加工接头的空腔101是为了使位于接头两端的管路相通。

在一种实施方式中，所述空腔101为圆柱形，所述空腔101的截面直径与所述真空双层管路的内管3的内径相等。空腔101的截面直径与内管3的内径相等，可以避免因内径不同而阻碍内管3中的输送介质流动，保证输送介质流动畅通。

在一种实施方式中，所述圆柱体主体1的壁厚等于内管3和外管4之间的间隙厚度加上内管3的壁厚。

在一种实施方式中，所述凸起2的厚度与外管4的壁厚相等。

可以理解的是，圆柱体主体1的壁厚与凸起2的厚度之和等于内管3和外管4之间的间隙厚度、内管3的壁厚与外管4的壁厚之和，从而保证内管、外管分别与接头焊接后形成的双层管的外表面和内表面平整。

为了提高接头与双层管的焊接质量，所述接头与双层管的材质相同。

第二方面，本发明还提供了一种真空双层管路的制备方法，采用上述机加工接头，如图3所示，所述制备方法包括：

(a)准备外管4和内管3，所述外管4的靠近两端的位置分别设置有波纹结构401，如图4所示；

(b)将所述外管4与所述内管3套接；

(c)将套接后的外管4与内管3弯折；

(d)压外管4的一端端部，使波纹结构401压缩，将内管3的一端端面与一个所述机加工接头的圆柱体主体1的一端端面进行焊接，如图7所示，焊接完成后释放波纹结构401；

(e)重复步骤(d)，将内管3的另一端端面与另一个所述机加工接头的圆柱体主体1的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构401；

(f)将外管4的两端端面分别与所述两个机加工接头的凸起2的一端端面进行真空焊接，如图8所示。

需要说明的是，所述真空焊接是指在真空环境中进行焊接，也就是说，在焊接前，将产品所处的环境抽真空，然后在真空中进行焊接，从而使焊接后的内管和外管之间的密闭空间为真空，由此得到真空双层管。

与现有技术相比，采用本发明的机加工接头与内管、带波纹结构的外管结合，分别采用普通焊接和真空焊接制备双层管，在普通焊接前，仅需要将外管的波纹结构压缩就可以进行内管与接头的焊接，然后松开波纹结构就可以进行外管与接头的真空焊接，方法简单，加快了双层管的生产效率；本发明的方法制备的真空双层管的内管与外管之间为真空状态，通过真空隔热，可以有效保障双层管内管中输送介质的温度控制，并且双层管占用空间小；本发明的真空双层管的内管和外管之间不需要填充绝缘材料，降低了制造成本，且双层管的质量更轻便，更适合航空航天等精密制造领域使用。

具体来说，步骤(a)中，所述外管4的内径大于内管3的外径，所述内管3可以为本领域常用的直管，所述外管4为靠近管子两端的位置分别设置有波纹结构401的直管，所述外管4的结构如图4所示。

示例性地，所述外管4的波纹结构401可以通过内高压成形，包括：向管坯中输入液体，充压，利用管坯中的液体压力，让管材膨胀再压缩，直到它反射出需要的形状，成型为含有波纹结构401的外管4。

需要说明的是，步骤(c)中的弯折是指将外管4和内管3同步弯折。

示例性地，外管4套内管3后，根据产品实际结构，利用数控弯管机将其弯曲成形。

在一种实施方式中，步骤(c)包括：先在套接后的外管4与内管3之间填充低熔点合金5并冷却至室温，如图5所示；再将外管4与内管3弯折，弯折完成后，再将低熔点合金5去除，如图6所示。

需要说明的是，低熔点合金在填充时是可流动的熔融态，填充好后，通过冷却，使熔融态的合金成为固态，然后再进行弯折，此时，由于内管3和外管4之间空间被固态填充，没有空气存在，可以时弯折时内管3和外管4变形均匀。

并且，为了实现内管3和外管4之间完全填充低熔点合金，实施时，可以先将内管3和外管4的一端封闭，从另一端向内管3和外管4之间填充低熔点合金，填满后，直接进行冷却凝固。

本发明先在套接后的外管与内管之间填充低熔点合金并冷却，再将外管与内管弯折，弯折完成后，再将低熔点合金去除。内管和外管之间填充的低熔点合金可以使管路在弯折过程中各个位置的形变均匀，进而提高真空双层管路各个位置内径的一致性。

示例性地，所述低熔点合金是指熔点小于300℃的合金，优选熔点为200-300℃的合金。

示例性地，所述内管3和外管4的材质可以为不锈钢或铝合金材质。

示例性地，所述低熔点合金优选为不易与内管3和外管4发生化学反应的合金，例如铅锡合金。

示例性地，为了在填充低熔点合金5使外管4和内管3之间的间隙一直保持均匀，步骤(b)中，将外管4和内管3套接后，在外管4和内管3两端的间隙中围绕圆周间隔放置2-4个橡胶块，从而使外管4和内管3的中轴线重合。

在一种实施方式中，所述将低熔点合金5去除，包括：对弯折后双层管进行加热，温度高于低熔点合金5的熔点，使低熔点合金5熔化并从双层管中流出。

为了使压缩后的外管4的端部不影响步骤(d)和(e)中内管与接头的焊接，所述外管4的波纹结构401压缩后，要完全露出内管与接头的圆柱体主体1的一端端面的连接处。

示例性地，所述波纹结构401的压缩量为10-15mm。

本发明中，步骤(d)和步骤(e)中的焊接仅是为了将内管3与接头的圆柱体主体1的一端端面焊接，因此，步骤(d)和步骤(e)中的焊接采用氩弧焊，手工氩弧焊接内焊缝。此时波纹结构401处于压缩状态。

本发明中，步骤(f)中的真空焊接不仅是为了将外管4与接头的凸起2的一端端面焊接，而且还要使焊接后形成的双层管的内管3与外管4之间为真空状态，因此，步骤(f)采用的是真空焊接，真空焊接外焊缝。此时波纹结构401处于释放展开状态。真空焊接是指在真空中进行的焊接。

示例性地，步骤(f)中的真空焊接采用真空电子束焊接。

为了不影响焊接效果，分别在氩弧焊和真空电子束焊接之前对待焊接部位进行打磨，去掉待焊接部位的氧化层等杂质层。

需要说明的是，可以按照步骤(a)-步骤(c)制备多个弯折后的双层管，再按照步骤(d)-步骤(f)将多个双层管通过接头焊接连接在一起，形成真空双层管路。

具体来说，将按照步骤(a)-(c)制备多个双层管，将第一双层管的两端按照步骤(d)-步骤(f)分别与第一接头和第二接头的第一端连接，包括：压外管4的一端端部，使波纹结构401压缩，将内管3的一端端面与第一接头的圆柱体主体1的第一端头102的端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构401，重复上述步骤，将内管3的另一端端面与第二接头的圆柱体主体1的第一端头102的端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构401；将外管4的两端端面分别与两个机加工接头的凸起2的第一端头201的端面进行真空焊接，完成第一双层管的两端与接头的焊接；将第二双层管的一端按照上述步骤与第一接头的第二端连接，包括：压外管4的一端端部，使波纹结构401压缩，将内管3的端面与接头的圆柱体主体1的第二端头103的端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构401，将外管4的端面与凸起2的第二端头202的端面进行真空焊接，完成第二双层管的一端与第一接头的第二端的焊接。按照同样的方式将更多的双层管连接，并保证最终的双层管路两端焊接接头，形成具有一定长度的真空双层管路。在此不再赘述。

需要注意的是，步骤(c)中，可以对套接后的外管4和内管3进行多次弯折，形成多个弯折部。但是，无论进行一次弯折还是多次弯折，只需要在外管4的靠近两端的位置分别设置波纹结构401即可。

为了在焊接过程中使内管3与圆柱体主体1的一端端面接触以及使外管4与凸起2的一端端面接触，所述外管4的长度大于所述内管3的长度。

进一步地，所述外管4的两端分别比内管3的两端超出的长度等于凸起2的端头至与其相近的圆柱体主体1端头之间的距离。

在一种实施方式中，所述制备方法还包括：将步骤(f)得到的真空双层管路进行检漏，检查焊接部位是否合格。

具体地，所述检漏包括：将焊接完毕后将真空双层管路进行称重(精确到后四位)，并记录重量；称重完毕后立即将真空双层管路放入航空煤油中进行油浸检漏，24小时后取出来称重，与油浸前重量进行对比，如发生增重则证明电子束焊缝发生泄露，该双层管制造不合格，重新进行焊接；如果前后重量没有变化，则真空双层管合格。

第三方面，本发明还提供了上述制备方法制备的真空双层管路。该真空双层管的内管与外管之间为真空状态，通过真空隔热，可以有效保障双层管内管中输送介质的温度控制。

下面，通过具体实施例进一步说明本发明的机加工接头和真空双层管路及其制备方法。

实施例1

一种用于真空双层管路的机加工接头，所述机加工接头包括圆柱体主体1和环绕在所述圆柱体主体1的部分外周的凸起2；所述圆柱体主体1内部设置有贯穿两端面的空腔101；沿所述圆柱体主体1中心轴的延伸方向，所述凸起2长度为4mm，所述圆柱体主体1的长度为10mm，且所述凸起2两端不与所述圆柱体主体1两端重叠；所述凸起2的第一端头201与所述圆柱体主体1的第一端头102之间的距离为3mm；所述凸起2的第二端头202距离所述圆柱体主体1的第二端头103的距离为3mm。所述空腔101为圆柱形，所述空腔101的截面直径为28mm；所述圆柱体主体1的壁厚为3mm，所述凸起2的厚度为1mm。

实施例2

(a)准备钢材质的外管4和内管3，通过内高压成形方法在所述外管4的靠近两端的位置分别成形波纹结构401(压缩量为13mm)；其中，内管3的直径(外径)为30mm，壁厚为1mm；外管4的直径(外径)为36mm，壁厚为1mm；

(b)将所述外管4与所述内管3套接；将外管4和内管3套接后，在外管4和内管3两端的间隙中围绕圆周间隔放置3个橡胶块，从而使外管4和内管3的中轴线重合；

(c)先在套接后的外管4与内管3之间填充低熔点合金5(铅锡合金，熔点为270℃)并冷却；再将外管4与内管3同步弯折，弯折完成后，对弯折后双层管进行加热，温度高于低熔点合金5的熔点，使低熔点合金5熔化并从双层管中流出；

(d)向后压外管4的一端端部，使波纹结构401压缩，将内管3的一端端面与一个所述机加工接头的圆柱体主体1的一端端面进行手工氩弧焊接内焊缝，焊接完成后释放波纹结构401；氩弧焊之前对待焊接部位进行进行打磨；所述氩弧焊的条件包括：钨棒直径为1.5mm，焊接电流为50A，电弧电压为13V，气体流量为6L/min，焊丝直径为1.5mm；

(e)重复步骤(d)，将内管3的另一端端面与另一个所述机加工接头的圆柱体主体1的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构401；

(f)将外管4的两端端面分别与所述两个机加工接头的凸起2的一端端面进行真空电子束焊接外焊缝；真空电子束焊接之前对待焊接部位进行打磨；所述真空电子束焊接的条件包括：加速电压为50kV，电子束电流为80mA，电子束焦点直径为0.5mm；

(g)将焊接完毕后将真空双层管路进行称重(精确到后四位)，并记录重量；称重完毕后立即将真空双层管路放入航空煤油中进行油浸检漏，24小时后取出来称重，与油浸前重量进行对比，重量没有变化，焊接合格。

该实施例得到的真空双层管路各处形状均匀。每米的质量为1.6Kg/m。

对该实施例得到的真空双层管路进行温控效果检测，方法包括：内管填充70℃测试煤油，内置测温传感器，两端以隔热材料封堵，将其置于温度为200℃的环境中，检测测试液体温度，结果为：30min后，煤油温度变化不超过20℃，满足精密制造领域对保温管的温控要求。

实施例3

按照实施例2的方法制备双层真空管路，不同的是，弯折时没有填充低熔点合金。

该实施例得到的真空双层管路形状不均匀。

对比例1

采用现有的方法制备双层保温管，内管为输送管，外管为保护套管，内管和外管之间的环隙放置保温绝缘材料。

该实施例得到的双层保温管路每米的质量为2Kg/m。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于真空双层管路的机加工接头，其特征在于，所述机加工接头包括圆柱体主体(1)和环绕在所述圆柱体主体(1)的部分外周的凸起(2)；所述圆柱体主体(1)内部设置有贯穿两端面的空腔(101)；

沿所述圆柱体主体(1)中心轴的延伸方向，所述凸起(2)长度小于所述圆柱体主体(1)的长度，且所述凸起(2)两端不与所述圆柱体主体(1)两端重叠；

所述圆柱体主体(1)的两端端面用于与真空双层管路的内管(3)端面对接，所述凸起(2)的两端端面用于与真空双层管路的外管(4)端面对接。

2.根据权利要求1所述的机加工接头，其特征在于，所述凸起(2)的第一端头(201)靠近所述圆柱体主体(1)的第一端头(102)，所述凸起(2)的第一端头(201)与所述圆柱体主体(1)的第一端头(102)之间的距离为3-5mm；

所述凸起(2)的第二端头(202)靠近所述圆柱体主体(1)的第二端头(103)，所述凸起(2)的第二端头(202)距离所述圆柱体主体(1)的第二端头(103)的距离为3-5mm。

3.根据权利要求1所述的机加工接头，其特征在于，所述空腔(101)为圆柱形，所述空腔(101)的截面直径与所述真空双层管路的内管(3)的内径相等。

4.根据权利要求3所述的机加工接头，其特征在于，所述圆柱体主体(1)的壁厚等于内管(3)和外管(4)之间的间隙厚度加上内管(3)的壁厚。

5.根据权利要求3所述的机加工接头，其特征在于，所述凸起(2)的厚度与外管(4)的厚度相等。

6.一种真空双层管路的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-5所述的机加工接头，所述制备方法包括：

(a)准备外管(4)和内管(3)，所述外管(4)的靠近两端的位置分别设置有波纹结构(401)；

(b)将所述外管(4)与所述内管(3)套接；

(c)将套接后的外管(4)与内管(3)弯折；

(d)压外管(4)的一端端部，使波纹结构(401)压缩，将内管(3)的一端端面与一个所述机加工接头的圆柱体主体(1)的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构(401)；

(e)重复步骤(d)，将内管(3)的另一端端面与另一个所述机加工接头的圆柱体主体(1)的一端端面进行焊接，焊接完成后释放波纹结构(401)；

(f)将外管(4)的两端端面分别与所述两个机加工接头的凸起(2)的一端端面进行真空焊接。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：先在套接后的外管(4)与内管(3)之间填充低熔点合金(5)并冷却，再将外管(4)与内管(3)弯折，弯折完成后，再将低熔点合金(5)去除。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)和步骤(e)中的焊接采用氩弧焊。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)中的真空焊接采用真空电子束焊接。

10.根据权利要求6-9所述的制备方法制备的真空双层管路。

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