CN116717653A - 低温真空弯头 - Google Patents
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Abstract
本发明低温真空弯头涉及一种用于低温液体运输过程中的接头。其目的是为了提供一种低漏热、高真空、高强度的低温真空弯头。本发明低温真空弯头包括外管和内管总成，内管总成与外管之间形成真空腔体，内管总成包括依次连接的内直管、弯头和内管，内直管的另一端连接有第一补偿器的出口端，第一补偿器的入口端连接有凹接头内接管，内管的另一端连接有第二补偿器的出口端，第二补偿器的入口端连接有凸接头内接管，外管和内管总成之间设置有多组支撑结构。
Description
技术领域
本发明涉及低温介质输送领域，特别是涉及一种低温真空弯头。
背景技术
氢作为一种洁净的能源，燃烧后只产生水，具有广泛的应用场景。由于液氢的温度低(20K)，受热容易汽化，当前氢多采用高压气体方式进行输运，限制了氢的推广与使用，如果采用液态输运，则需要增大管路系统内的压力。
弯头在管路系统中的主要作用是改变液体的流向，同时进行介质输送。弯头在改变介质流向时，会受到不同方向的介质压力，尤其是在高压液体输送系统中，其产生的一次应力足可以破坏弯头。弯头在低温下由于材料的收缩，其产生二次应力，容易导致应力破坏和疲劳损坏。在低温真空弯头设计时，为了满足低漏热要求，弯头两端必须采用强度和刚度较弱的、带伸缩筒式的热桥结构，如真空焊接接头或真空法兰接头；为了解决低温下内管的位移，在内管采用一个补偿器。但是，随着弯头通径加大，当前设计的低温真空弯头在介质压力作用下对两端连接接头产生的弯矩过大，会导致两端连接接头破坏。而目前为了提高弯头两端连接接头强度和刚度，采用了环形堵盖或盲板连接内外管，这种结构将导致弯头漏热显著大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低漏热、高真空、高强度的低温真空弯头。
本发明低温真空弯头，包括外管和内管总成，内管总成与外管之间形成真空腔体，内管总成包括依次连接的内直管、弯头和内管，内直管的另一端连接有第一补偿器的出口端，第一补偿器的入口端连接有凹接头内接管，内管的另一端连接有第二补偿器的出口端，第二补偿器的入口端连接有凸接头内接管，外管和内管总成之间设置有多组支撑结构。
本发明低温真空弯头，其中所述外管包括虾米弯头，虾米弯头的两端安装有凹接头外接管和凸接头外接管，凹接头外接管连接有真空平面法兰凹接头，凸接头外接管连接有真空平面法兰凸接头。
本发明低温真空弯头，其中所述凹接头内接管与真空平面法兰凹接头固定连接，凸接头内接管与真空平面法兰凸接头固定连接。
本发明低温真空弯头，其中所述内直管的外部固定有第一支撑限制管和第一导向支撑，第一支撑限制管内安装有第一圆柱支撑，第一支撑限制管靠近内直管与弯头连接的一侧。
本发明低温真空弯头，其中所述内直管的外部固定有真空吸附盒。
本发明低温真空弯头，其中所述外管上设置有堵盖，堵盖的位置与真空吸附盒相对。
本发明低温真空弯头，其中所述内管的外部固定有第二支撑限制管和第二导向支撑，第二支撑限制管内安装有第二圆柱支撑，第二支撑限制管靠近内管与弯头连接的一侧。
本发明低温真空弯头，其中所述内管总成的外部包覆有真空多层绝热层。
本发明低温真空弯头，其中所述外管上设置有真空封口接头，真空封口接头与外管和内管总成之间的腔体相通。
本发明低温真空弯头，其中在测试、运输和存放状态下，真空平面法兰凹接头上安装有凸接头堵盖，真空平面法兰凸接头上安装有凹接头堵盖。
本发明低温真空弯头与现有技术不同之处在于，本发明低温真空弯头采用真空夹层的设计，真空吸附盒的增加保证了高真空寿命，真空封口接头的使用方便真空的维护；
本发明低温真空弯头通过在真空弯头内管进出口端各设置一个补偿器，能够消除或降低对进出口真空法兰接头或真空焊接接头弯曲载荷，能够补偿真空弯头内管相对外管在各个方向产生变形，消除低温应力影响，提高低温下可靠性；
本发明低温真空弯头通过在真空弯头中设置多组导向支撑、固定支撑，通过理论计算确定选型与数目，支撑的设置承担了内管总成受力，提高了内管的强度和刚度，降低了对进出口真空法兰接头或真空焊接接头弯曲载荷，提高了真空弯头工作压力。
下面结合附图对本发明的低温真空弯头作进一步说明。
附图说明
图1为本发明低温真空弯头的结构示意图；
图2为本发明低温真空弯头中内管总成的结构示意图；
图3为图2中B-B向剖视图；
图中标记示意为：1-内管总成；101-第一导向支撑；102-第一支撑限制管；103-第一圆柱支撑；104-凹接头内接管；105-第一补偿器；106-真空吸附盒；107-内直管；108-弯头；109-内管；110-凸接头内接管；2-真空平面法兰凸接头；3-真空平面法兰凹接头；4-虾米弯头；5-凸接头外接管；6-凹接头外接管；7-堵盖；8-真空封口接头；9-凹接头堵盖；10-凸接头堵盖；11-O形圈；12-密封垫；13-螺栓紧固件；14-真空多层绝热层。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明低温真空弯头包括外管和内管总成1。外管包括虾米弯头4，虾米弯头4的两端安装有凹接头外接管6和凸接头外接管5，凹接头外接管6连接有真空平面法兰凹接头3，凸接头外接管5连接有真空平面法兰凸接头2。内管总成1位于外管内部，内管总成1与外管之间形成真空腔体，内管总成1与外管之间设置有多组支撑结构。
如图2和图3所示，内管总成1包括内直管107、弯头108和内管109。内直管107的外部固定有第一支撑限制管102、第一导向支撑101和真空吸附盒106。第一支撑限制管102内安装有第一圆柱支撑103。真空吸附盒106内设置有5A分子筛。内直管107远离第一支撑限制管102的一端连接有第一补偿器105的出口端，第一补偿器105的入口端连接有凹接头内接管104；内直管107靠近第一支撑限制管102的一端与弯头108固定连接。
内管109的外部固定有第二支撑限制管和第二导向支撑。第二支撑限制管内安装有第二圆柱支撑。内管109远离第二支撑限制管的一端连接有第二补偿器的出口端，第二补偿器的入口端连接有凸接头内接管110；内管109靠近第二支撑限制管的一端与弯头108固定连接。本实施例中，除导向支撑和圆柱支撑外，其余零部件间的连接均采用焊接连接。
凹接头内接管104与外管的真空平面法兰凹接头3固定连接，凸接头内接管110与外管的真空平面法兰凸接头2固定连接。
内管总成1的外部包覆有真空多层绝热层14，同时真空多层绝热层14也可以用于将圆柱支撑固定在支撑限制管中。凹接头外接管6与真空平面法兰凹接头3之间、凸接头外接管5与真空平面法兰凸接头2之间也设置有真空多层绝热层14。
凹接头外接管6上设置有堵盖7，堵盖7的位置与真空吸附盒106相对。
凸接头外接管5上设置有真空封口接头8，真空封口接头8与外管和内管总成1之间的腔体相通，用于真空腔体的抽真空。
在测试、运输和存放状态下，真空平面法兰凹接头3上安装有凸接头堵盖10，凸接头堵盖10与真空平面法兰凹接头3通过螺栓紧固件13固定连接，凸接头堵盖10与真空平面法兰凹接头3的接触面上设置有O形圈11，凹接头内接管104的槽面设置有密封垫12，与配对的真空平面法兰凸接头2连接形成密封；真空平面法兰凸接头2上安装有凹接头堵盖9。
根据真空弯头108与两端连接管路连接方式需要，可将进出口的真空平面法兰凸接头2和真空平面法兰凹接头3替换为真空焊接接头等其它接头型式。
本发明低温真空弯头在装配时，先将虾米弯头4套入内管总成1，然后依次安装凸接头外接管5、凹接头外接管6、真空平面法兰凸接头2、真空平面法兰凹接头3，各个部件通过焊接方式连接。将内管总成1中真空吸附盒106螺钉拧开，加入5A分子筛，然后拧紧螺钉，将堵盖7与凹接头外接管6焊接连接。真空封口接头8用于真空腔的抽真空，与凸接头外接管5通过焊接连接，当真空弯头的抽真空检定合格后，对真空封口接头8进行封装，形成完整的真空腔。
本发明低温真空弯头可以进行低温介质的双向输送，在低温工作时，真空弯头外管表面与外界环境温度相差在6℃以内，真空度可以达到1.33×10-3Pa，通径可以拓展到DN400。当低温液体进入真空弯头后，真空弯头承受介质压力与低温收缩的双重作用，设计结构中两个补偿器对低温下内管总成的冷缩位移进行补偿，真空腔和真空多层绝热层用于减少外界的漏热，支撑承受由于介质压力流向改变及盲板产生的压力，其中导向支撑主要降低对真空平面法兰产生的弯矩，圆柱支撑主要起支撑作用承受介质压力。
本发明低温真空弯头具有低漏热、高真空、高强度的效果。在高真空方面，内管总成1与真空平面法兰凸接头2、真空平面法兰凹接头3、虾米弯头4、凸接头外接管5、凹接头外接管6、堵盖7、真空封口接头8共同构成真空区域。内管总成1通过焊接的形式与真空平面法兰凸接头2、真空平面法兰凹接头3连接。真空吸附盒106中填充吸附剂用于吸附真空腔内漏放的气体，维持真空腔的真空度。在低漏热方面，真空多层绝热层14用于减少内管总成1与外管之间的热交换。真空平面法兰凸接头2、真空平面法兰凹接头3通过采用伸缩筒式结构增加热桥的长度显著减少了外管向内管的导热。导向支撑与圆柱支撑采用低漏热材料，减少支撑处的导热。在高强度方面，为了补偿真空弯头在低温下不同方向冷缩变形和减小对两端接头的弯矩载荷，在真空弯头进口端、出口端均各安装了一个补偿器。低温高压液体在真空弯头输送时，内管总成1受到介质流向改变而产生压力，通径越大压力越大，弯头容易破坏。内管总成1设置了两个导向支撑、四个圆柱支撑，通过圆柱支撑、导向支撑分散内管总成1的受力，提高了真空弯头的工作压力。
另外，当真空弯头接入低温真空管路输送系统中，分别安装O形圈11、密封垫12与配套的真空平面法兰凸接头2或真空平面法兰凹接头3形成两道密封。通过螺栓紧固件13将凸接头堵盖10、凹接头堵盖9与真空弯头连接，用于真空弯头的测试与多余物的防护。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种低温真空弯头，其特征在于：包括外管和内管总成，内管总成与外管之间形成真空腔体，内管总成包括依次连接的内直管、弯头和内管，内直管的另一端连接有第一补偿器的出口端，第一补偿器的入口端连接有凹接头内接管，内管的另一端连接有第二补偿器的出口端，第二补偿器的入口端连接有凸接头内接管，外管和内管总成之间设置有多组支撑结构。
2.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述外管包括虾米弯头，虾米弯头的两端安装有凹接头外接管和凸接头外接管，凹接头外接管连接有真空平面法兰凹接头，凸接头外接管连接有真空平面法兰凸接头。
3.根据权利要求2所述的低温真空弯头，其特征在于：所述凹接头内接管与真空平面法兰凹接头固定连接，凸接头内接管与真空平面法兰凸接头固定连接。
4.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述内直管的外部固定有第一支撑限制管和第一导向支撑，第一支撑限制管内安装有第一圆柱支撑，第一支撑限制管靠近内直管与弯头连接的一侧。
5.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述内直管的外部固定有真空吸附盒。
6.根据权利要求5所述的低温真空弯头，其特征在于：所述外管上设置有堵盖，堵盖的位置与真空吸附盒相对。
7.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述内管的外部固定有第二支撑限制管和第二导向支撑，第二支撑限制管内安装有第二圆柱支撑，第二支撑限制管靠近内管与弯头连接的一侧。
8.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述内管总成的外部包覆有真空多层绝热层。
9.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：所述外管上设置有真空封口接头，真空封口接头与外管和内管总成之间的腔体相通。
10.根据权利要求1所述的低温真空弯头，其特征在于：在测试、运输和存放状态下，真空平面法兰凹接头上安装有凸接头堵盖，真空平面法兰凸接头上安装有凹接头堵盖。
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