低温流体输送管道的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低温流体输送技术领域，特别是一种低温流体输送管道。
【背景技术】
[0002]目前在低温流体传输管道中，为了防止外界的热量传送到低温流体中，一般采用带真空层的双层管，这种结构被广泛应用于液氮、液氦等常用流体的传输。
[0003]但是由于低温液体的温度极低，即使采用了真空层绝热的方式，也依然存在一定的漏热，其中，设置于内层管和真空管之间的支撑结构的一端为常温管道，另一端为低温流体管道，导热温差巨大，是漏热重要原因之一。因此，良好的支撑机构设计十分重要。另外，在工程中如果有长距离竖直低温管线时，内层管除了径向支撑结构，还需要轴向支撑结构来固定。
[0004]另一方面，氮气、氦气等工质化学性质稳定，无毒，且不可燃，即使发生少量泄漏，也并不会造成事故，因此在设计该类传输管道时，主要考虑管道的绝热性能，因此，带真空层的双层管很好地满足了该设计要求。如果这种双层管用于液氢等低温易燃易爆液体传输，即使整个管道焊接良好，内层管为压力较高的液氢流体，内层管与真空管之间为Obar真空，真空管外部为压力Ibar的空气环境，在长期运行的情况下，由于内层管压力以及外界空气压力都高于真空层，则液氢以及空气会缓慢往真空层泄漏，因此，氢气和空气会在真空层出现混合，产生爆炸的可能性。若出现焊口焊接不良、管道老化等其他意外情况，则后果更加严重。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决目前带真空层的低温输送管绝热性能不佳，输送氢气等易燃易爆液体时容易发生爆炸的问题，而提供的绝热性能和安全性能更高的一种低温流体输送管道。
[0006]为达到上述功能，本发明提供的技术方案是:
[0007]一种低温流体输送管道，包括内层管、真空管和外层管，所述内层管用来传输低温流体，所述内层管外表包裹多层绝热材料，所述内层管与所述真空管之间为真空层，可有效隔热，所述内层管通过径向支撑件安装在所述真空管内，位于竖直段的所述内层管通过轴向支撑件固定在所述真空管内，所述真空管与所述外层管之间填充有保护气体。
[0008]优选地，所述径向支撑件包括由内到外依次设置的内层环、球体环和外层环，所述球体环上均匀设置有若干个球体，所述球体与所述外层环、所述内层环为点接触；所述内层环、所述外层环与所述球体接触的面为曲面，曲面半径大于所述球体半径，在保证所述球体点接触同时，防止所述球体从侧面离开所述内层环和所述外层环；所述外层环的外周上均匀设置有多个支撑柱，所述支撑柱与所述真空管的内表面接触的地方为球形。
[0009]优选地，所述轴向支撑件包括钢环、圆形支撑件和若干个弧形钢块，所述圆形支撑件夹在所述钢环和所弧形钢块之间，所述钢环固定在内层管上，若干个所述弧形钢块均匀固定在所述真空管的内壁上，所述圆形支撑件的外径小于所述真空管的内径。
[0010]优选地，在所述真空管与所述外层管之间填充的所述保护气体的压力高于环境空气压力。
[0011]优选地，所述球体环与所述外层环为两个半圆环通过销连接。
[0012]优选地，所述内层环、所述球体环、所述外层环和所述球体采用玻璃钢制成。
[0013]优选地，所述圆形支撑件的上下表面上设置有多个突起，使所述圆形支撑件与所述钢环和所述弧形钢片之间为点接触。
[0014]优选地，所述保护气体为氮气或氦气。
[0015]优选地，所述圆形支撑件上开设有若干个孔。
[0016]优选地，所述圆形支撑件采用玻璃钢制成。
[0017]本发明的有益效果在于:
[0018]1、通过在内层管和真空管之间设置径向支撑件，真空管的热量需要经过多次点接触后才能到达内层管，由于传热量与传热面积成正比，因此大量点接触设计可有效降低支撑结构的漏热量；
[0019]2、在真空管和外层管之间充入保护气体，保护气体采用氮气或氦气，由于保护气体的压力高于环境中空气压力以及真空层压力，因此，外界空气难以进入氦气保护层，而在真空层，仅会出现保护气与易燃易爆流体的混合，由于保护气体的化学性质稳定，不会和其他气体发生化学反应，即使出现了混合，也不会发生爆炸等安全事故。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构示意图；
[0021]图2为图1的A-A剖视图；
[0022]图3为径向支撑件的结构示意图；
[0023]图4为轴向支撑件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图1至附图4对本发明作进一步阐述:
[0025]如图1和图2所示，一种低温流体输送管道，包括内层管1、真空管2和外层管3，内层管I用来传输低温流体，内层管I可以是单通道或多通道，在本实施例中，内层管I为单通道，即只有一根内层管1，内层管I外表包裹多层绝热材料，内层管I与真空管2之间为真空层，可有效隔热，真空管2与外层管3之间填充有保护气体，彻底隔绝空气与低温流体的接触。在本实施例中，保护气体我们采用氦气，当然在实际生产的过程中我们也可以根据实际的需要采用氮气等化学性质稳定且不会与其它气体发生反应的惰性气体。充入的氦气的压力为1.2bar，高于环境空气压力，在最外层增加氦气保护层后，由于氦气保护层的压力高于环境空气空气压力以及真空层压力，因此，外界空气难以进入氦气保护层，而在真空层，仅会出现氦气与易燃易爆流体的混合，由于氦气化学性质稳定，不会和其他气体发生化学反应，即使出现了混合，也不会发生安全事故。
[0026]在内层管I上每隔一段距离设置一个径向支撑件4以及波纹管，在竖直段每隔一段距离还设置一个径向支撑支撑件。内层管I通过径向支撑件4安装在真空管2内。
[0027]如图3所示，径向支撑件4包括由内到外依次设置的内层环41、球体环42和外层环43，球体环42上均匀设置有4个球体44，球体44与外层环43、内层环41为点接触；内层环41、外层环43与球体44接触的面为曲面，曲面半径大于球体44半径，在保证球体44点接触同时，防止球体44从侧面离开内层环41和外层环43 ;外层环43的外周上均匀设置有4个支撑柱45，支撑柱45与真空管2的内表面接触的地方为球形，但不限于球形，支撑柱45与真空管2的内壁也为点接触。在本实施例中，为方便组装，球体环42与外层环43为两个半圆环通过销连接而成。内层环41、球体环42、外层环43和球体44采用GlO玻璃钢制作。
[0028]如图4所示，轴向支撑件5包括钢环51、圆形支撑件52和4个弧形钢块53，圆形支撑件52夹在钢环51和形钢块53之间，钢环51的内表面焊接在内层管I上，4个弧形钢块53均匀焊接在真空管2的内壁上，钢环51压在圆形支撑件52上，圆形支撑件52压在弧形钢块53上，从而实现内层管I和真空管2之间轴向固定。
[0029]为减少接触面积，从而减少热量的传递，圆形支撑件52的上下表面上设置有多个突起521，使圆形支撑件52与钢环51和弧形钢片之间为点接触。同时，圆形支撑件52上开设有大量的孔522，以减小传热面积。在本实施例中，圆形支撑件52也采用GlO玻璃钢制成，钢环51和弧形钢块53采用普通钢板制成。
[0030]以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
【主权项】
1.一种低温流体输送管道，其特征在于:包括内层管(1)、真空管(2)和外层管(3)，所述内层管(I)用来传输低温流体，所述内层管(I)外表包裹多层绝热材料，所述内层管(I)与所述真空管(2)之间为真空层，可有效隔热，所述内层管(I)通过径向支撑件(4)安装在所述真空管(2)内，位于竖直段的所述内层管(I)通过轴向支撑件(5)固定在所述真空管(2)内，所述真空管(2)与所述外层管(3)之间填充有保护气体。
2.如权利要求1所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述径向支撑件(4)包括由内到外依次设置的内层环(41)、球体环(42)和外层环(43)，所述球体环(42)上均匀设置有若干个球体(44)，所述球体(44)与所述外层环(43)、所述内层环(41)为点接触；所述内层环(41)、所述外层环(43)与所述球体(44)接触的面为曲面，曲面半径大于所述球体(44)半径，在保证所述球体(44)点接触同时，防止所述球体(44)从侧面离开所述内层环(41)和所述外层环(43);所述外层环(43)的外周上均匀设置有多个支撑柱(45)，所述支撑柱(45)与所述真空管(2)的内表面接触的地方为球形。
3.如权利要求1所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述轴向支撑件(5)包括钢环(51)、圆形支撑件(52)和若干个弧形钢块(53)，所述圆形支撑件(52)夹在所述钢环(51)和所弧形钢块(53)之间，所述钢环(51)固定在内层管(I)上，若干个所述弧形钢块(53)均匀固定在所述真空管(2)的内壁上，所述圆形支撑件(52)的外径小于所述真空管(2)的内径。
4.如权利要求1所述的低温流体输送管道，其特征在于:在所述真空管(2)与所述外层管(3)之间填充的所述保护气体的压力高于环境空气压力。
5.如权利要求2所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述球体环(42)与所述外层环(43)为两个半圆环通过销连接。
6.如权利要求2所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述内层环(41)、所述球体环(42)、所述外层环(43)和所述球体(44)采用玻璃钢制成。
7.如权利要求3所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述圆形支撑件(52)的上下表面上设置有多个突起(521)，使所述圆形支撑件(52)与所述钢环(51)和所述弧形钢片之间为点接触。
8.如权利要求1或4所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述保护气体为氮气或氦气。
9.如权利要求7所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述圆形支撑件(52)上开设有若干个孔(522)。
10.如权利要求3、7或9所述的低温流体输送管道，其特征在于:所述圆形支撑件(52)采用玻璃钢制成。
【专利摘要】本发明涉及低温流体输送技术领域，特别是一种低温流体输送管道；包括内层管、真空管和外层管，内层管用来传输低温流体，内层管外表包裹多层绝热材料，内层管与真空管之间为真空层，可有效隔热，内层管通过径向支撑件安装在真空管内，位于竖直段的内层管通过轴向支撑件固定在真空管内，真空管与外层管之间填充有保护气体；通过在内层管和真空管之间设置径向支撑件，真空管的热量需要经过多次点接触后才能到达内层管，由于传热量与传热面积成正比，因此大量点接触设计可有效降低支撑结构的漏热量，另外在真空管和外层管之间充入保护气体，有利于防止低温流体与空气混合发生爆炸。
【IPC分类】F16L57-00, F16L59-065, F16L9-18
【公开号】CN104565588
【申请号】CN201410855255
【发明人】叶斌, 王国平, 何昆
【申请人】东莞中子科学中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日