CN116201985A - 一种保温管道、施工方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种保温管道、施工方法及应用，包括多个能够同轴密封连接的保温管单元，所述保温管单元包括同轴套设的内管和外管，内管的一端由外管的一端伸出，内管伸出外管的一端固定连接有安装法兰，内管外壁与外管内壁之间形成密封真空腔；内管包括由后向前连通设置的第一直管段、第一锥管段和第二直管段；外管包括由后向前一体化连接设置的第三直管段、第二锥管段和第四直管段，第二锥管段和第四直管段的连接处由后向前依次设置有板式定位环和卡位法兰。采用本发明方法制备得到的保温管道不易损坏，具有耐温能力强、质量轻、机械强度高和视导热系数低的特性，能够满足井下及隧道内长距离输送高温热水的应用需求。

Description

一种保温管道、施工方法及应用

技术领域

本发明涉及地热能开发管道领域，具体涉及一种保温管道、施工方法及应用。

背景技术

高温矿井及高温隧道的工作面存在较高温度，这种较高温度对于矿井和隧道的正常工作来说是一种热害，为了将消除及利用热害，需要将作为热害来源的地下热水通过保温管道输送出去，而地下热水在输送过程中热源处水温较高，输送距离较长，一般的保温管长距离输送过程中温降较高，这就使得保温管自身成为一个长距离热源，不利于热害的消除，因此，需要一种保温性能好、结构强度高、施工工序简单、使用寿命长、维修方便的管道，目前常用的保温管道主要包括PE管、PE-RT管、PPH管等非金属管和石油专用隔热油管，两类常用管道存在以下缺陷：(1)非金属保温管：在复杂潮湿的环境中易腐蚀、氧化，造成保温层失效、管道强度低，不利于在复杂工程环境中应用；管道视导热系数大，隔热等级低，造成传热介质向周围散发大量热量，不利于热害的消除；管道的耐温能力较低，当热水温度达到较高时，管道的力学性能和使用寿命大大降低，无法在高温矿井及隧道热害治理中长期应用。(2)石油专用隔热油管：存在地埋管道重量大，下管安装和后期维修时需要动用大型设备，使用维护成本高的问题。

综上，现有的PE管、PE-RT管、PPH管等非金属管和石油专用隔热油管均不能同时具备管道强度高、密度小、耐温能力强、视导热系数低等特性，无法满足长距离输送高温热水以消除高温矿井下及隧道中的热害的应用需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种保温管道及其制备方法，以解决现有技术中矿井和隧道中所使用的用于输送地下热水的保温管道的强度及耐温性能不佳的技术问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种保温管道，包括多个能够同轴密封连接的保温管单元，所述保温管单元包括同轴套设的内管和外管，所述内管与外管均轴向两端开放，所述内管的一端由外管的一端伸出，且所述内管伸出外管的一端固定连接有安装法兰，所述内管外壁、安装法兰侧壁与外管内壁之间形成密封真空腔；

所述内管包括由后向前连通设置的第一直管段、第一锥管段和第二直管段；所述第一直管段与所述第一锥管段的大径端相连，所述第二直管段与所述第二锥管段的小径端相连；

所述外管包括由后向前一体化连接设置的第三直管段、第二锥管段和第四直管段，所述第三直管段与所述第二锥管段的大径端相连，所述第四直管段与所述第二锥管段的小径端相连；

所述第二锥管段和第四直管段的连接处外壁上由后向前依次设置有板式定位环和卡位法兰。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述第一直管段的内壁上贴合设置有第一直管段密封衬套，所述第一直管段密封衬套经过渡密封衬套连接法兰密封衬套，所述法兰密封衬套的前对接面与安装法兰的对接面贴合设置。

更进一步的，所述安装法兰上沿周向等间隔布设有多个第一通孔，所述板式定位环上沿周向等间隔布设有若干第二通孔，所述第一通孔和第二通孔两两对称设置。

更进一步的，所述第一直管段密封衬套的前端还连接有第一锥管段密封衬套，所述第一锥管段密封衬套与所述第一锥管段贴合设置。

更进一步的，所述第四直管段的前端设置有第一连接锥面。

更进一步的，所述第一直管段密封衬套、过渡密封衬套、法兰密封衬套和第一锥管段密封衬套的材质均为聚四氟乙烯。

更进一步的，所述密封真空腔内填充有隔热材料，所述隔热材料包括纳米气凝胶和陶瓷纤维隔热材料。

本发明还公开一种保温管道的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、按设计沿隧道侧壁或井下巷道侧帮放线定点，确定安装支架的施工位置；

步骤2、施工安装支架；

步骤3、借助洗车或轨道车将多个保温管单元运送到安装位置，然后用起吊设备将多个保温管单元依次安放到支架上，相邻的保温管单元插接配合，然后用螺栓将安装法兰3、法兰密封衬套7、卡位法兰9和板式定位环8紧固在一起，完成保温管单元的管间固定；

步骤4、用固定环将每个保温管单元固定在支架上，防止保温管道在运行使用过程中出现移动错位；最终完成整个保温管道的安装；

步骤5、保温管道安装完成后，进行压水试验，测试时间不少于30min，调整密封可能存在的漏点，最终完成管道压水试验，施工完成。

本发明还保护上述的保温管道用于煤矿井下及隧道内热害治理保温管道的应用。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供的保温管道由若干可拆卸密封连接的保温管单元组成，安装拆卸方便，保温管单元采用双管结构，在内管与外管之间设置密封真空腔，密封真空腔具有超低的视导热系数，使保温管的保温性能大幅提升；在内管中设置了导热系数极低的聚四氟乙烯材质的密封衬套，同种结构的保温管之间可以通过插接相连，并借助密封衬套形成密封连接，从而能够可靠传送温度且温度几乎不损失，管体不易损坏，具有耐温能力强、质量轻、机械强度高和视导热系数低的特性，本发明提供的保温管道尤其适用于煤矿井下和隧道内敷设的用于进行热害治理的保温管道，极具推广使用价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

附图标记含义：

1-内管，2-外管，3-安装法兰，4-密封真空腔，5-第一直管段密封衬套，6-过渡密封衬套，7-法兰密封衬套，8-板式定位环，9-卡位法兰，10-第一锥管段密封衬套；11-第一直管段，12-第一锥管段，13-第二直管段；21-第三直管段，22-第二锥管段，23-第四直管段，31-第一通孔，81-第二通孔；231-第一连接锥面。

具体实施方式

应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，如无特殊说明，本发明所用的零件均为市售可得。

本发明所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指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，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本发明的限制。本发明中的前，后如图1所示描述。

此外，术语“第一”、“第二”等序数词仅用于描述目的，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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例提供了一种井下及隧道热害治理用保温管单元，包括多个能够同轴密封连接的保温管单元，所述保温管单元包括同轴套设的内管1和外管2，本实施例中的内管1和外管2均为低碳钢管材质，也可以根据实际需要选用其他材质，内管1和外管2均两端开放，且内管1的一端由外管2的一端伸出，内管1伸出外管2的一端上固定连接有安装法兰3，内管1外壁、安装法兰3侧壁与外管2内壁之间形成密封真空腔4；密封真空腔的形状如图1所示的异形构造，内管1与外管2的横截面均为圆形。

内管1包括由后向前连通设置的第一直管段11、第一锥管段12和第二直管段13；第一直管段11与第一锥管段12的大径端相连，第二直管段13与第二锥管段12的小径端相连；

外管2包括由后向前一体化连接设置的第三直管段21、第二锥管段22和第四直管段23，第三直管段21与第二锥管段22的大径端相连，第四直管段23与第二锥管段22的小径端相连；

第二锥管段22和第四直管段23的连接处外壁上由后向前依次设置有板式定位环8和卡位法兰9。

作为本实施例的一种优选方案，第一直管段11的内壁上贴合设置有第一直管段密封衬套5，第一直管段密封衬套5经过渡密封衬套6连接法兰密封衬套7，法兰密封衬套7的前对接面与安装法兰3的对接面贴合设置。

优选的，第一直管段密封衬套5的内径与第四直管段23的外径相匹配。

作为本实施例的一种优选方案，安装法兰(3)上沿周向等间隔布设有多个第一通孔(31)，所述板式定位环(8)上沿周向等间隔布设有若干第二通孔(81)，所述第一通孔(31)和第二通孔(81)两两对称设置，板式定位环8与安装法兰3可通过穿设在通孔内的螺栓实现固定连接，也可以根据需要采用其他组件实现板式定位环8与安装法兰3的轴向固定连接，如，卡扣。

作为本实施例的一种优选方案，第一直管段密封衬套5的前端还连接有第一锥管段密封衬套10，所述第一锥管段密封衬套(10)与所述第一锥管段(12)贴合设置。

作为本实施例的一种优选方案，第四直管段23的前端设置有第一连接锥面231，在将两个保温管单元对接时，一个保温管单元的第一连接锥面231能够与另一个保温管单元的第一锥管段密封衬套10抵接。

作为本实施例的一种优选方案，第一直管段密封衬套5、过渡密封衬套6、法兰密封衬套7和第一锥管段密封衬套10的材质为聚四氟乙烯，也可以根据实际施工需要选用其他材质。

作为本实施例的一种优选方案，密封真空腔4内填充有隔热材料，隔热材料包括纳米气凝胶和陶瓷纤维隔热材料。

本实施例在使用时，将至少两个保温管单元同轴放置，并将一个保温管单元的第一直管段密封衬套5与相邻保温管单元的第四直管段23轴向插接，实现相邻保温管单元之间的插接配合；然后通过螺栓将板式定位环8与安装法兰3轴向对接固定，即可完成保温管道的连接组装。

实施例2

本实施例公开一种保温管道的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、按设计沿隧道侧壁或井下巷道侧帮放线定点，确定安装支架的施工位置；

步骤2、施工安装支架；安装支架的安装间距应符合设计要求，不得随意调整间距，安装应牢固，防止运行期间出现松动问题而影响正常运行；

步骤3、借助洗车或轨道车将多个保温管单元运送到安装位置，然后用起吊设备将多个保温管单元依次安放到支架上，相邻的保温管单元插接配合，然后用螺栓将安装法兰3、法兰密封衬套7、卡位法兰9和板式定位环8紧固在一起，完成保温管单元的管间固定；

步骤4、用固定环将每个保温管单元固定在支架上，防止保温管道在运行使用过程中出现移动错位；最终完成整个保温管道的安装；

步骤5、保温管道安装完成后，进行压水试验，测试时间不少于30min，调整密封可能存在的漏点，最终完成管道压水试验，施工完成，保温管道投入使用。

采用本发明方法制备得到的保温管道可以用于煤矿井下及隧道内热害治理保温管道。

在输送地下热水的过程中，采用本发明方法制备得到的保温管道能够可靠地传送温度，管体不易损坏，具有耐温能力强、质量轻、机械强度高和视导热系数低的特性。

上述实施过程仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种保温管道，包括多个能够同轴密封连接的保温管单元，其特征在于，所述保温管单元包括同轴套设的内管(1)和外管(2)，所述内管(1)与外管(2)均轴向两端开放，所述内管(1)的一端由外管(2)的一端伸出，且所述内管(1)伸出外管(2)的一端固定连接有安装法兰(3)，所述内管(1)外壁、安装法兰(3)侧壁与外管(2)内壁之间形成密封真空腔(4)；

所述内管(1)包括由后向前连通设置的第一直管段(11)、第一锥管段(12)和第二直管段(13)；所述第一直管段(11)与所述第一锥管段(12)的大径端相连，所述第二直管段(13)与所述第二锥管段(12)的小径端相连；

所述外管(2)包括由后向前一体化连接设置的第三直管段(21)、第二锥管段(22)和第四直管段(23)，所述第三直管段(21)与所述第二锥管段(22)的大径端相连，所述第四直管段(23)与所述第二锥管段(22)的小径端相连；

所述第二锥管段(22)和第四直管段(23)的连接处外壁上由后向前依次设置有板式定位环(8)和卡位法兰(9)。

2.如权利要求1所述的保温管道，其特征在于，所述第一直管段(11)的内壁上贴合设置有第一直管段密封衬套(5)，所述第一直管段密封衬套(5)经过渡密封衬套(6)连接法兰密封衬套(7)，所述法兰密封衬套(7)的前对接面与安装法兰(3)的对接面贴合设置。

3.如权利要求1所述的保温管道，其特征在于，所述安装法兰(3)上沿周向等间隔布设有多个第一通孔(31)，所述板式定位环(8)上沿周向等间隔布设有若干第二通孔(81)，所述第一通孔(31)和第二通孔(81)两两对称设置。

4.如权利要求1所述的保温管道，其特征在于，所述第一直管段密封衬套(5)的前端还连接有第一锥管段密封衬套(10)，所述第一锥管段密封衬套(10)与所述第一锥管段(12)贴合设置。

5.如权利要求4所述的保温管道，其特征在于，所述第四直管段(23)的前端设置有第一连接锥面(231)。

6.如权利要求1所述的保温管道，其特征在于，所述第一直管段密封衬套(5)、过渡密封衬套(6)、法兰密封衬套(7)和第一锥管段密封衬套(10)的材质均为聚四氟乙烯。

7.如权利要求1所述的保温管道，其特征在于，所述密封真空腔(4)内填充有隔热材料，所述隔热材料包括纳米气凝胶和陶瓷纤维隔热材料。

8.一种保温管道的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、按设计沿隧道侧壁或井下巷道侧帮放线定点，确定安装支架的施工位置；

步骤2、施工安装支架；

步骤3、借助洗车或轨道车将多个保温管单元运送到安装位置，然后用起吊设备将多个保温管单元依次安放到支架上，相邻的保温管单元插接配合，然后用螺栓将安装法兰3、法兰密封衬套7、卡位法兰9和板式定位环8紧固在一起，完成保温管单元的管间固定；

步骤4、用固定环将每个保温管单元固定在支架上，防止保温管道在运行使用过程中出现移动错位；最终完成整个保温管道的安装；

步骤5、保温管道安装完成后，进行压水试验，测试时间不少于30min，调整密封可能存在的漏点，最终完成管道压水试验，施工完成。

9.如权利要求1至7任一所述的保温管道用于煤矿井下及隧道内热害治理保温管道的应用。

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