ES2270637T3 - Tuberia aislada a vacio. - Google Patents

Abstract

Sección (10) de tubería aislada adaptada para unirse a secciones de tubería similares para transportar fluidos que están a temperaturas que se desvían enormemente de la ambiente, que comprende: a) una tubería (12) interna que tiene un par de partes de extremo opuestas, a través de las que pueden fluir los fluidos; b) una tubería (14) externa que tiene un par de partes de extremo opuestas, disponiéndose dicha tubería externa concéntricamente alrededor de la tubería (12) interna; y caracterizada por c) elementos (16, 18) de fuelle que tienen cada uno una parte (26) media acanalada con un par de partes (22, 24) de extremo cilíndricas no acanaladas conectadas directamente a él, estando dichas partes (22, 24) de extremo no acanaladas conectadas directa y selladamente a las partes de extremo de dichas tuberías (12, 14) interna y externa, de manera que se define un espacio (28) anular encerrado entre dichas tuberías (12, 14) interna y externa, desalojándose dicho espacio anular por debajo de la presión atmosférica; y d) material (29, 33) de aislamiento térmico dispuesto en dicho espacio anular.

Description

Tubería aislada a vacío.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere generalmente a tuberías aisladas, y, más particularmente, a secciones de tubería aislada a vacío prefabricadas y a un método para unirlas.

Las tuberías aisladas térmicamente tienen una amplia variedad de aplicaciones industriales. Por ejemplo, las tuberías aisladas se utilizan para transportar líquidos criogénicos, es decir, líquidos que tienen un punto de ebullición a una temperatura inferior a 65,56°C (-150°F) a presión atmosférica, entre tanques de almacenamiento o entre un tanque de almacenamiento y un dispositivo de uso. Otros ejemplos incluyen la utilización en plantas químicas o en el refinado de petróleo.

Una fuente principal de fuga térmica en los sistemas de tuberías aisladas es en la confluencia entre dos secciones de tubería. Por tanto, es preferible eliminar tales uniones de tubería. Sin embargo, esto requeriría que las tuberías aisladas se fabricaran a medida para cumplir con los requisitos de longitud de las aplicaciones específicas. Tal disposición sería prohibitivamente cara. Como resultado, los esfuerzos se han dirigido hacia desarrollar secciones de tubería aislada prefabricadas que pueden conectarse con uniones que experimentan una fuga térmica mínima. Puede suministrarse y unirse un número apropiado de tales secciones en el campo para crear sistemas de tuberías eficaces de longitudes deseadas.

Un tipo de tubería aislada prefabricada ofrece secciones construidas de tubería de cobre rodeada por aislamiento de espuma. El aislamiento de espuma está rodeado y protegido por una cubierta plástica de PVC. Tal tubería preaislada de espuma se ofrece bajo los nombres de X-50 de Process and Cryogenic Services, Inc. de San José, California, e INSULTEK de Insultek Piping Systems de Manlius, Nueva York.

Las secciones de la tubería preaislada de espuma se unen normalmente mediante soldadura fuerte o soldadura a tope. Alternativamente, los extremos de las secciones pueden estar roscados. A continuación, el aislamiento de espuma se envuelve, coloca, espuma o ajusta alrededor de la unión. Entonces se coloca una "concha doble" sobre el aislamiento de espuma de manera que se proteja y se sujete en su sitio. La concha doble se construye normalmente de un metal fino estampado o plástico moldeado y muestra dos mitades que están remachadas, pegadas o unidas juntas de otro modo cuando la concha doble está en posición.

Aunque el sistema de tubería preaislada de espuma anterior ofrece la ventaja del bajo coste, varias aplicaciones actuales requieren niveles de rendimiento superiores. La eficacia de la tubería preaislada de espuma es normalmente de 420,56 W (1435 BTU/h) de pérdida de calor global por 30,49 m (100 pies) de una tubería de 25,4 mm (1 pulgada) cuando se transporta nitrógeno líquido. Además, se desea una vida útil mayor. A menudo son necesarias grandes reparaciones o sustituciones de la tubería preaislada de espuma tras una corta vida útil para mantener el rendimiento del aislamiento en sus niveles originales.

Otro tipo de tubería prefabricada muestra secciones aisladas a vacío. Este sistema lo ofrece MVE, Inc. de New Prague, Minnesota con el nombre de VIP. Una sección de tubería VIP está construida de una tubería interna rodeada por una tubería externa. La tubería interna y la tubería externa están colocadas concéntricamente, de manera que se forme un espacio de aislamiento anular entre ellas. Los extremos de la tubería externa están soldados a la tubería interna de manera que se selle el espacio anular. O bien la tubería interna o la tubería externa se proporcionan con un fuelle en su parte media, de manera que se preserve la integridad de las soldaduras cuando las tuberías se expanden o se contraen en diferentes cantidades debido a los cambios de temperatura.

El espacio de aislamiento de la tubería VIP se desaloja y se llena con una multiplicidad de capas de material textil fino formado por fibras de vidrio finas, celulosa u otro material fibroso caracterizado por la baja conductividad térmica. Colocado entre las capas de material textil fino hay hojas de barrera reflectantes formadas de material altamente reflectante, tal como una lámina de aluminio. Cuando se utiliza en aplicaciones de líquido criogénico, la disposición de aislamiento de la tubería VIP minimiza el aumento del calor de radiación y conducción hacia el líquido criogénico dentro de las tuberías internas.

Aunque las secciones de la tubería VIP pueden estar conectadas de una manera similar a las tuberías aisladas con espuma, es decir, con conchas dobles aisladas, se unen óptimamente mediante una disposición de conector de bayoneta, tal como se describe en la patente de los EE.UU. número 4.491.347 concedida a Gustafson. La patente `347 describe secciones de tubería que tienen partes de extremo macho y hembra de metal que se ajustan entre sí. El material de la parte hembra tiene un coeficiente de expansión que es mayor que el de la parte macho. Como resultado, cuando el líquido criogénico fluye a través de las secciones de tubería, la parte hembra se contrae en relación de estanqueidad con la parte macho.

La tubería aislada a vacío tal como la VIP está en el extremo opuesto del espectro de la tubería preaislada de espuma en lo que se refiere al rendimiento y al coste. Más específicamente, la eficacia del sistema VIP es mucho mayor, con una pérdida de calor global de tan solo 46,89 W (160 BTU/h) para 30,48 m (100 pies) de tubería de 1 pulgada cuando se transporta nitrógeno líquido. Además, las tuberías aisladas a vacío tales como las VIP, normalmente conservan sus capacidades de aislamiento originales durante de quince a veinte años. Sin embargo, la complejidad de la tubería aislada a vacío con extremos montados a bayoneta, hace que los sistemas de tuberías tales como las VIP sean caras de producir.

Una desventaja adicional asociada con las tuberías aisladas a vacío existentes es que cuando el fuelle de expansión/contracción comprime una parte de la tubería externa, se expone a la climatología y puede resultar dañado de otro modo. Alternativamente, si el muelle comprende una parte de la tubería interna, es difícil de reparar y reemplazar.

El documento US 4.515.397 (Nowobilski et al) describe un conducto aislado a vacío que muestra una fuga térmica reducida a través de la zona de unión. El conducto comprende tuberías interna y externa. Un elemento de fuelle está conectado a la tubería interna y también a una placa circular que, a su vez, está conectada a la tubería externa.

El documento US 3.146.005 (Peyton) describe un conducto aislado a vacío y medios de unión aislados. Este dispositivo comprende de nuevo tuberías interna y externa y aquí, la tubería interna está conectada a la tubería externa mediante una unión flexible que está conectada a la tubería interna y a un elemento con forma de Z que, a su vez, está conectado a la tubería externa.

En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar una tubería aislada que puede producirse e instalarse en secciones prefabricadas.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una tubería aislada que ofrece alta eficacia de aislamiento a un coste razonable.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una tubería aislada que tiene una larga vida útil.

Es todavía otro objeto de la presente invención proporcionar una tubería aislada que es duradera y que puede repararse fácilmente.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una junta apretada a vacío entre las secciones de la tubería aislada.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una conexión entre las tuberías aisladas que ayuda a la expansión y contracción térmicas de la tubería aislada.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona una sección de tubería aislada adaptada para unirse a secciones de tubería similares para transportar fluidos que están a temperaturas que se desvían enormemente de la del ambiente, que comprende:

a)

una tubería interna que tiene un par de partes de extremo opuestas, a través de las que pueden fluir los fluidos;

b)

una tubería externa que tiene un par de partes de extremo opuestas, disponiéndose dicha tubería externa concéntricamente alrededor de la tubería interna;

c)

elementos de fuelle que tienen cada uno una parte media acanalada con un par de partes de extremo cilíndricas no acanaladas conectadas directamente a él, estando conectadas dichas partes de extremo directa y selladamente a las partes de extremo de dichas tuberías interna y externa de manera que se defina un espacio anular encerrado entre dichas tuberías interna y externa, desalojándose dicho espacio anular por debajo de la presión atmosférica y

d)

material de aislamiento térmico dispuesto en dicho espacio anular.

La presente invención se refiere a un sistema de tuberías aisladas para transferir fluidos sensibles a la temperatura, tales como líquidos criogénicos, refrigerantes, hidrocarburos o vapor de agua. El sistema consiste en secciones prefabricadas de tubería. Cada sección de tubería incluye una tubería interna y una tubería externa colocadas concéntricamente alrededor de la tubería interna. Las partes de extremo de las tuberías interna y externa están unidas mediante un par de elementos de fuelle de manera que se define entre ellas un espacio anular. El espacio anular está parcialmente desalojado. El material aislante cubre una parte de la tubería interna. Preferiblemente, este material aislante está envuelto en capas alrededor de la tubería interna con gránulos aislantes inertes colocados entre las capas de aislamiento. Pueden unirse varios separadores al aislamiento. La tubería externa muestra un orificio para permitir el desalojo del espacio anular en el campo.

Las tuberías internas de las secciones de tubería prefabricadas se unen mediante soldadura fuerte o soldadura a tope. Alternativamente, las tuberías internas pueden unirse mediante extremos roscados o un elemento de fuelle. Los elementos de fuelle de transición en secciones de tubería adyacentes y la unión pueden estar cubiertos por una concha doble que está rellena con material de aislamiento. Esto protege a los elementos de fuelle y sus soldaduras de la climatología u otras fuentes de daño. Además, el aislamiento dentro de la concha doble está protegido de daño debido a la humedad. Alternativamente, los elementos de fuelle de transición en secciones de tubería adyacentes y la junta pueden estar cubiertos por un manguito que forma un vacío. Esto mejora espectacularmente el rendimiento térmico de la unión.

La siguiente descripción detallada de las realizaciones de la invención, tomadas junto con las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos, proporciona una comprensión más completa de la naturaleza y el alcance de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un alzado lateral en sección parcial que muestra una sección de la tubería aislada a vacío de la presente invención con el material de aislamiento sobre la tubería interna parcialmente separado;

La figura 2 es un alzado lateral parcialmente separado de uno de los elementos de transición de la tubería aislada de la figura 1.

La figura 3 es una vista en alzado lateral en sección parcial de dos secciones de tubería aislada a vacío del tipo mostrado en la figura 1 unidas según la presente invención.

La figura 4 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del alojamiento de concha doble de la unión de la figura 3 antes de la instalación.

La figura 5 es una vista lateral en sección parcial de dos secciones de la tubería aislada del tipo mostrado en la figura 1 unidas mediante el manguito a vacío mostrado en la figura 6 para formar una unión aislada a vacío.

La figura 6 es una vista en perspectiva parcialmente separada de una realización del manguito a vacío de la presente invención.

La figura 7 es una vista en corte transversal de una segunda realización del manguito a vacío de la presente invención tomado a lo largo de la línea 7-7 soldado o pegado en su sitio en un par de secciones de tubería unidas.

La figura 8 es una vista en corte transversal de una tercera realización del manguito a vacío de la presente invención tomado a lo largo de la línea 7-7 sujetado en su sitio mediante un collar en un par de secciones de tubería unidas.

La figura 9 es una vista en corte transversal de una cuarta realización del manguito a vacío de la presente invención tomado a lo largo de la línea 7-7 sujetado en su sitio mediante juntas tóricas en un par de secciones de tubería unidas.

La figura 10 es una vista en corte transversal de una quinta realización del manguito a vacío de la presente invención tomado a lo largo de la línea 7-7 sujetado en su sitio mediante juntas tóricas combinadas con un separador en un par de secciones de tubería unidas.

La figura 11 es una vista en corte transversal de una sexta realización del manguito a vacío de la presente invención tomada a lo largo de la línea 7-7 sujetado en su sitio mediante hendiduras internas y externas en un par de secciones de tubería unidas.

La figura 12 es una vista en corte transversal del manguito a vacío de la presente realización con un orificio de bombeo unido al manguito a vacío.

La figura 13 es una vista lateral de dos tuberías aisladas conectadas con la sección de fuelle.

Descripción de las realizaciones preferidas

Con referencia a la figura 1, una sección de tubería aislada construida según la presente invención se indica generalmente en 10. La sección muestra la tubería 12 interna y la tubería 14 externa que están construidas con materiales y espesores adaptados para una aplicación dada, colocadas concéntricamente. Ejemplos de materiales adecuados incluyen, pero no se limitan a, metales ferrosos o no ferrosos, tales como cobre o acero inoxidable. La tubería externa puede mostrar una pared que es más gruesa que la tubería interna para proporcionar resistencia adicional al soporte de vacío y corrosión.

Un par de elementos 16 y 18 de fuelle están conectados entre las tuberías interna y externa. Los elementos 16 y 18 de fuelle pueden construirse de metal. Tal como se muestra en la figura 2, cada elemento de fuelle muestra un par de partes 22 y 24 de extremo no acanaladas y una parte 26 media acanalada. El diámetro de una de las partes 22 de extremo tiene un tamaño para que sea ligeramente más pequeña que las de la tubería 14 externa, mientras que la otra parte 24 de extremo muestra un diámetro que es ligeramente más grande que el de la tubería 12 interna. Tal como se muestra en la figura 1, los elementos de fuelle están soldados a las partes de extremo de las tuberías interna y externa de manera que se define un espacio 28 anular sellado entre ellas. Alternativamente, el diámetro de las partes 22 y 24 de extremo puede tener el mismo diámetro de la tubería 14 externa y la tubería 12 interna, respectivamente, de manera que las partes de extremo y las tuberías pueden conectarse mediante una unión soldada a tope.

Además de sellar el espacio anular, los elementos de fuelle realizan otras dos funciones. En primer lugar, permiten cualquier expansión y contracción independiente de la tubería interna con relación a la tubería externa sin alterar la integridad de las soldaduras. Por ejemplo, la tubería interna puede contraerse ampliamente en comparación con la tubería externa, cuando pasa a su través líquido o gas que oscila en temperatura desde -195,56°C (-320°F) hasta 204,46°C (+400°F). En tales circunstancias, cada elemento de fuelle se contraería o se expandiría en una cantidad correspondiente, de manera que las tensiones resultantes en las soldaduras y en la tubería externa sean mínimas. La colocación de los elementos de fuelle entre las tuberías interna y externa permite que cada sección de tubería trate la expansión y la contracción térmica para los fluidos en el intervalo de -195,56°C (-320°F) a 204,46°C (+400°F).

La otra función importante de los elementos de fuelle es que sus partes acanaladas alargan la trayectoria de la transferencia de calor entre las tuberías interna y externa. Esto aumenta la eficacia del aislamiento del segmento de tubería, ya que la transferencia de calor entre las tuberías interna y externa se reduce significativamente. Como resultado, el calor que se origina a partir de la exposición de la tubería externa a las condiciones ambientales no se transfiere eficazmente al líquido que fluye a través de la tubería interna. A la inversa, el calor procedente de un líquido caliente que fluye a través de la tubería interna no se transfiere fácilmente a través de los elementos de fuelle a la tubería externa.

Tal como se muestra en la figura 1, una parte de la tubería 12 interna está cubierta con material 29 de aislamiento. Por ejemplo, la tubería interna puede estar envuelta con múltiples capas de un aislamiento con revestimiento. Alternativamente, la tubería interna puede estar envuelta con superaislamiento que consiste en capas alternas de material textil fino y material reflectante. En cualquier caso, es preferible tamizar en AEROGEL, o gránulos aislantes inertes similares, indicados en 33 en la parte separada del aislamiento 29 en la figura 1, entre las capas para proporcionar un rendimiento de aislamiento mejorado a niveles de vacío bajos. Puede hacerse variar el volumen de gránulos aislantes, en comparación con el volumen de aislamiento, dependiendo de la aplicación de la tubería, desde el 1% hasta el 75%.

Tal como se ilustra en la figura 1, separadores 32 de baja conductividad están enganchados, pegados o unidos de otro modo en el aislamiento para secciones de tubería más largas (de más de aproximadamente seis pies). Estos separadores pueden construirse de materiales, tal como cerámica y fibra de vidrio.

Como etapa final en la fabricación del segmento 10 de tubería, el aire se desaloja a través del orificio 30 tapado, de manera que el espacio 28 anular muestra una presión similar al vacío. Alternativamente, puede perforarse un agujero en la tubería externa. Una vez que el aire se desaloja a través del agujero, puede sellarse con un tapón de junta tórica. El orificio 30 tapado o el agujero taponado permiten que el espacio anular de la tubería se vuelva a desalojar en el campo. Es decir, la tubería se puede utilizar en el campo. Mediante el aumento de la cantidad de AEROGEL u otros gránulos entre las capas de aislamiento, los requisitos de vacío pueden ser menos estrictos. Al reducirse los requisitos de vacío de la tubería se proporcionan los beneficios de la reducción en los costes de fabricación y el aumento de la vida
útil.

La figura 3 ilustra cómo dos secciones de tubería, tal como la mostrada en la figura 1, puede unirse eficazmente según la presente invención. Los extremos opuestos de secciones 40 y 42 de tubería adyacentes se colocan en relación colindante y están unidos mediante soldadura fuerte, soldadura a tope o unidos entre sí de otra forma para formar la unión 47. Alternativamente, las secciones de tubería pueden proporcionarse con extremos roscados que se acoplen.

Una vez que las secciones de tubería están unidas, una concha doble, indicada en general en 50 en la figura 4 y en línea discontinua en la figura 3, se utiliza para cubrir la unión y el elemento de fuelle de cada tubería. La concha doble está construida de plástico moldeado o de un metal fino estampado y muestra una mitad 52 hembra y una mitad 54 macho que se acoplan. Una vez acopladas, las mitades pueden sujetarse juntas mediante remaches o adhesivo. La concha doble se une a las tuberías externas de las secciones 40 y 42, justo más allá de sus elementos de fuelle, mediante un sellador de silicio y un adhesivo o sustancia similar. Debe observarse que aunque se ilustra una concha doble, se conocen en la técnica cubiertas alternativas que podrían utilizarse.

La concha doble montada se llena entonces con un aislamiento, tal como espuma, fibra, vidrio celular o polvo a través del orificio 60. También pueden utilizarse secciones de espuma prefabricadas. La elección del material aislante depende de la aplicación del sistema de tuberías. Por ejemplo, la espuma es eficaz excepto en situaciones en las que el líquido que está manejándose está excesivamente frío (como con líquidos criogénicos) o extremadamente caliente. En el caso de este último, la espuma se fundirá y se degradará. El polvo o la fibra rendirían mejor en tales condiciones. En situaciones en las que se está manejando líquido criogénico, el uso de espuma presentaría un riesgo para la seguridad, ya que existe la posibilidad de que se licuara el oxígeno contra la tubería interna y que permaneciera en la espuma. Esto podría formar un riesgo de incendio. El uso de lana de roca o vidrio celular (ambos inertes en oxígeno) produce una unión criogénicamente segura.

Una vez que la concha doble está llena con el material aislante apropiado, el orificio 60 se sella mediante partes 62 y 64 de tapa. Como alternativa al orificio 60, puede situarse un agujero a través de la concha doble y sellarse más tarde una vez insertado el aislamiento. Todavía como otra alternativa para mejorar el rendimiento, el aislamiento con revestimiento podría envolverse alrededor de la unión antes de la instalación de la concha doble. La concha doble podría revestirse con lámina metálica o plástico antes del montarse, para proporcionar una barrera 65 frente al vapor para el aislamiento.

La colocación de la unión y de los elementos de fuelle dentro de la concha doble ofrece varios beneficios. La expansión y la contracción de los elementos de fuelle tienen lugar dentro de la concha doble. El movimiento de las tuberías externas con respecto a la concha doble se minimiza de manera que se mantiene el sellado de la concha doble. Esto evita la fuga de agua u otros líquidos hacia el interior de la concha doble, cuya aparición puede degradar gravemente el rendimiento del aislamiento.

Los elementos de fuelle, y las soldaduras que los conectan a las tuberías interna y externa, también están protegidos por la concha doble de la climatología o el daño procedente de otra fuente. Además, la propia concha doble se protegerá del daño que podría producirse si la tubería externa se expandiera y contrajera excesivamente.

Se ha encontrado que el rendimiento del sistema de tuberías de la presente invención es superior al de las tuberías tradicionales aisladas con espuma en lo que se refiere a la capacidad de aislamiento y vida útil. Más específicamente, la conductividad térmica del aislamiento de las tuberías de la presente invención puede ser hasta catorce veces inferior a la de la espuma. Como resultado, la pérdida de calor para el sistema de tuberías de la presente invención normalmente es de 74,73 w (255 BTU/h) de pérdida global por 30,48 m (100 pies) de tubería de 25,4 mm (1 pulgada) (en comparación con 420,56 W (1435 BTU/h) para la tubería aislada con espuma) cuando se transporta nitrógeno líquido.

Una implicación del rendimiento mejorado de la tubería de la presente invención es que son posibles trayectorias de tuberías más largas no refrigeradas (o no calentadas). El aumento de la eficacia también permite que la tubería de la presente invención muestre una sección transversal más pequeña que una tubería aislada con espuma comparable. Más específicamente, normalmente una tubería aislada con espuma tiene un diámetro de más de seis pulgadas, mientras que una tubería aislada con mejor rendimiento construida según la presente invención normalmente tiene un diámetro de dos pulgadas.

La vida útil del sistema de tuberías de la presente invención es significativamente superior a la de los sistemas aislados con espuma. De hecho, se calcula que la vida útil de las tuberías de la presente invención puede ser de tres a cinco veces más larga.

El sistema de tuberías de la presente invención ofrece todas las ventajas anteriores a un coste que es significativamente inferior al de los sistemas de tuberías a vacío tradicionales que se unen mediante extremos montados a bayoneta o soldados y uniones de campo desalojadas.

Debe observarse que, aunque en las figuras se ilustran tuberías con una sección transversal redonda, la presente invención podría aplicarse a sistemas de tuberías con formas transversales alternativas (tales como cuadrada, oval, etc.)

Una realización alternativa del sistema de tubería aislada a vacío se muestra en la figura 5, en la que la conexión entre las tuberías 70 y 72 aislantes está cubierta por un manguito 80 a vacío. El manguito 80 a vacío proporciona una conexión mejorada que elimina además la fuga térmica. El manguito 80 a vacío protege los elementos de fuelle, las soldaduras que conectan los elementos de fuelle a las tuberías interna y externa, y la conexión entre las tuberías internas de la climatología o el daño procedente de otra fuente. El punto de conexión 78 entre las secciones de tubería interna no está aislado, proporcionando así una fuente de fuga térmica en la unión soldada. Sin embargo, el manguito 80 a vacío aumenta la eficacia del sistema de tubería aislada proporcionando un manguito que cubre la conexión soldada entre las secciones de tubería interna. El manguito 80 a vacío se coloca sobre la conexión entre dos tuberías 70 y 72 aisladas y proporciona una unión apretada a vacío sobre la conexión sin ningún material aislante adicional. Además, el manguito 80 a vacío evita cualquier posible riesgo de incendio producido por el uso de espuma y proporciona la instalación más fácil del sistema de tubería aislada a vacío.

La figura 6 ilustra el manguito 80 a vacío con una sección 82 central acanalada y dos secciones 84, 86 de extremo tubulares. Una de las secciones 84, 86 de extremo tubulares se extiende desde cada uno de los extremos de la sección 68 central acanalada. El material de la sección central acanalada puede ser, pero no se limita a, de cobre, aluminio o acero inoxidable. El diámetro de cada sección 84, 86 de extremo tubular es ligeramente más grande que el diámetro de cada tubería 74, 76 externa, lo que permite que el manguito 80 a vacío se deslice sobre la tubería aislada de la presente invención. Las secciones 84, 86 de extremo tubulares pueden conectarse a las tuberías 74, 76 externas del sistema de tubería aislada mediante varios métodos de conexión.

Debe observarse que, alternativamente, el manguito 80 a vacío puede carecer de canalizaciones, y la contracción y la expansión térmica pueden ajustarse deslizando los cierres de junta tórica en un manguito de expansión en la unión de tubería.

Las figuras 7-11 ilustran varios tipos de métodos de conexión de la presente invención. La figura 7 ilustra las secciones 84, 86 de extremo tubulares soldadas o pegadas 90 a las tuberías 74, 76 externas de un sistema de tubería aislada. La figura 8 ilustra las secciones 84, 86 de extremo tubulares sujetadas a las tuberías 74, 76 externas de un sistema de tubería aislada mediante un collar 92 y un adhesivo. La figura 9 ilustra las secciones 84, 86 de extremo tubulares sujetadas a las tuberías 74, 76 externas de una sistema de tubería aislada mediante juntas 94 tóricas. La figura 10 ilustra las secciones 84, 86 de extremo tubulares sujetadas a las tuberías 74, 76 externas de un sistema de tubería aislada mediante juntas 94 tóricas combinadas con un separador 96. El separador 96 mantiene la posición de las juntas 94 tóricas para formar la conexión de unión apretada. La figura 11 ilustra las secciones 84, 86 de extremo tubulares sujetadas a las tuberías 74, 76 externas mediante hendiduras 98 internas, hendiduras 99 externas, y un adhesivo. Las tuberías 74, 76 externas ilustradas en la figura 11 están configuradas con una hendidura 98 interna y las secciones 84, 86 de extremo tubulares ilustradas en la figura 11 están configuradas con una hendidura 99 externa. La unión se monta aplicando un adhesivo a la hendidura 98 interna y colocando la hendidura 99 externa en una conexión de bloqueo con la hendidura 98 interna para formar una conexión de unión apretada.

El manguito a vacío de la presente invención permite que la tubería interna se expanda y se contraiga con relación a la tubería externa a medida que el fluido pasa a través de la tubería aislada. La expansión y la contracción de los elementos de fuelle tienen lugar dentro el manguito a vacío. El movimiento de las tuberías externas con respecto al manguito a vacío es mínimo, por lo que se mantiene el sellado entre la tubería aislada y el manguito a vacío.

El manguito a vacío se monta sobre las tuberías y el elemento de fuelle de cada sistema de tubería aislada deslizando el manguito a vacío sobre una parte de la tubería aislada. A continuación se conectan las dos tuberías internas. El manguito a vacío se desliza entonces a lo largo de la tubería aislada, sobre el elemento de fuelle hasta que el manguito a vacío cubre la conexión entre las dos tuberías internas. Las secciones de extremo tubulares del manguito a vacío se colocan sobre la tubería externa y se sellan a la tubería externa por uno de los métodos de conexión descritos anteriormente e ilustrados en las figuras 7-11.

Tal como se observa en la figura 12, el manguito 80 a vacío incluye un orificio 100 de bombeo. Una bomba a vacío que es bien conocida en la técnica, está conectada al orificio 100 de bombeo. La bomba a vacío desaloja el aire en el espacio 81 entre el manguito 80 a vacío y las tuberías 70, 72 aisladas. El orificio 100 se sella entonces mediante un cierre por deslizamiento o un cierre soldado para formar una unión aislada a vacío. Ejemplos de cierres adecuados incluyen, pero no se limitan a, una tapa, un tapón, soldadura fuerte, soldadura blanda o una soldadura en frío.

Otro método de formar la unión aislada a vacío es mediante el desplazamiento del aire en el espacio 81 con un compuesto gaseoso que solidifica a las temperaturas de funcionamiento. El manguito 80 a vacío está diseñado con dos orificios, de manera que se reciba un compuesto gaseoso, por ejemplo dióxido de carbono, en un orificio mientras se desaloja el aire a través del otro orificio. Una vez desalojado el aire, los orificios se sellan mediante uno de los diversos métodos descritos anteriormente.

Alternativamente, el manguito a vacío puede presurizarse con un compuesto gaseoso mediante la inserción del compuesto gaseoso en un único orificio. El manguito a vacío se despresuriza entonces liberando parte del aire que estaba en el espacio 81 entre el manguito 80 a vacío y las tuberías 70, 72 aisladas. Este proceso se repite hasta que el espacio 81 está sustancialmente lleno con un compuesto gaseoso, tal como dióxido de carbono. El orificio se sella entonces mediante uno de los métodos descritos anteriormente.

Cuando pasa un fluido a través del sistema de tubería aislada a las temperaturas de funcionamiento, el compuesto gaseoso comienza a solidificarse. A medida que el compuesto gaseoso se vuelve sólido, crea un vacío entre el manguito 80 a vacío y las tuberías 70, 72 aisladas. Este sistema crea el aislamiento a vacío según se desea.

Una característica opcional de la presente invención es incluir un reductor de presión colocado en el espacio 81 entre el manguito 80 a vacío y las tuberías 70, 72 aisladas. El reductor de presión trata el problema de desgasificado y absorbe químicamente el gas que queda una vez que pasa el fluido criogénico a través del sistema. Alternativamente, el problema del desgasificado puede tratarse insertando un absorbente de la humedad. El sistema se calienta hasta un punto superior en el que se absorbe la humedad y el espacio 81 se llena con vapor de agua. A medida que se enfría la unión aislada a vacío, el vapor de agua se condensa en agua y se absorben el agua y cualquier gas en exceso.

Adicionalmente, en la figura 13 se muestra una realización alternativa de la presente invención. La figura 13 ilustra dos tuberías 110, 120 aisladas conectadas mediante una sección 130 de fuelle. Las tuberías 118, 128 internas de las tuberías 110, 120 aisladas están conectadas a cada lado de la sección 130 de fuelle. La sección 130 de fuelle está soldada a las tuberías 118, 128 internas. Esta sección 130 de fuelle permite que la unión se expanda o se contraiga con la tubería aislada, de manera que las secciones de la tubería aislada ya no se expandan ni se contraigan las unas con respecto a las otras. Esta realización alternativa facilita las instalaciones de la tubería. El manguito 80 a vacío se monta entonces sobre la tubería, tal como se describió anteriormente y tal como se indica en línea discontinua en la figura 13.

Aunque se han mostrado y descrito las realizaciones preferidas de la invención, será evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse cambios y modificaciones en ella sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (18)

1. Sección (10) de tubería aislada adaptada para unirse a secciones de tubería similares para transportar fluidos que están a temperaturas que se desvían enormemente de la ambiente, que comprende:

a)

una tubería (12) interna que tiene un par de partes de extremo opuestas, a través de las que pueden fluir los fluidos;

b)

una tubería (14) externa que tiene un par de partes de extremo opuestas, disponiéndose dicha tubería externa concéntricamente alrededor de la tubería (12) interna;

y caracterizada por

c)

elementos (16, 18) de fuelle que tienen cada uno una parte (26) media acanalada con un par de partes (22, 24) de extremo cilíndricas no acanaladas conectadas directamente a él, estando dichas partes (22, 24) de extremo no acanaladas conectadas directa y selladamente a las partes de extremo de dichas tuberías (12, 14) interna y externa, de manera que se define un espacio (28) anular encerrado entre dichas tuberías (12, 14) interna y externa, desalojándose dicho espacio anular por debajo de la presión atmosférica; y

d)

material (29, 33) de aislamiento térmico dispuesto en dicho espacio anular.

2. Sección de tubería aislada según la reivindicación 1, en la que dicho material (29) de aislamiento térmico está envuelto en capas alrededor de dicha tubería (12) interna con gránulos (33) de aislamiento inertes colocados entre las capas de aislamiento.

3. Sección de tubería aislada según la reivindicación 1, que comprende además al menos un separador (32) colocado entre dicho material de aislamiento térmico y dicha tubería externa de manera que se define una parte de espacio anular libre de material aislante entre dicho material de aislamiento térmico y dicha tubería (14) externa.

4. Sección de tubería aislada según la reivindicación 1, en la que dicha tubería (14) externa muestra un orificio (30) resellable para volver a desalojar dicho espacio (28) anular para restaurar las condiciones de presión por debajo de la atmosférica.

5. Sistema de tuberías aisladas para transportar fluidos que están a temperaturas que se desvían enormemente de la temperatura ambiente, comprendiendo el sistema al menos dos secciones (40, 42) de tubería aislada, según cualquier reivindicación anterior, en el que las partes de extremo de dichas tuberías (12) internas están conectadas de manera que las tuberías (12) internas estén colindando y en comunicación entre sí para hacer fluir el fluido a su través.

6. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 5, que comprende además una concha (50) doble para cubrir las partes de extremo conectadas de dichas tuberías (12) internas y dos de dichos elementos (16, 18) de fuelle, de manera que estén aislados y protegidos.

7. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 6, en el que dicha concha (50) doble contiene material de aislamiento.

8. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 7, en el que dicha concha (50) doble está revestida con plástico, de manera que se forme una barrera (65) frente al vapor para dicho material de aislamiento.

9. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 7, en el que dicha concha (50) doble está revestida con lámina de metal, de manera que se forme una barrera (65) frente al vapor para dicho material de aislamiento.

10. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 5, en el que una parte de dicha tubería (12) interna está cubierta con material (29) de aislamiento térmico.

11. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 5, en el que dicho espacio (28) anular está parcialmente desalojado hasta por debajo de la presión atmosférica.

12. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 11, en el que una parte de dicha tubería (12) interna está cubierta con material (29) de aislamiento térmico.

13. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 12, en el que dicho material (29) de aislamiento térmico está envuelto en capas alrededor de dicha tubería (12) interna con gránulos (33) aislantes inertes colocados entre las capas de aislamiento.

14. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 5, en el que dicha tubería externa muestra un orificio (30) resellable, de manera que pueda desalojarse parcialmente el aire de dicho espacio (28) anular.

15. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 6, en el que dicha concha (50) doble muestra un orificio (60) resellable, a través del cual puede añadirse o reemplazarse material de aislamiento.

16. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 10, en el que se colocan separadores (32) entre dicho material de aislamiento térmico y dicha tubería (14) externa, de manera que se define una parte de espacio anular libre del material de aislamiento entre dicho material de aislamiento térmico y dicha tubería (14) externa.

17. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 6, en el que dicha concha (50) doble está unida a las tuberías (14) externas de dichas secciones de tubería con un sellador impermeable, tal como silicio.

18. Sistema de tuberías aisladas según la reivindicación 6, en el que dicha concha (50) doble está revestida con plástico, de manera que se proporcione una barrera (65) frente al vapor.