用于真空隔离管道的联接件的制作方法

1.本公开涉及用于联接真空隔离管道的联接件。


背景技术：

2.本发明涉及用于联接真空隔离管道的联接件。更具体地，但非排他地，本发明涉及用于真空隔离管道的联接件。本发明还涉及用于形成联接件的套件、用于形成该联接件的第一部件和第二部件、真空隔离管道装置、燃料输送装置以及包括真空隔离管道装置和/或燃料输送装置的交通工具。
3.真空隔离管道(也称为“真空夹套管道”或“超级隔离管道”)中的刚性联接件通常基于具有可压缩密封件的普通带螺栓凸缘、具有可压缩密封件的夹紧v形凸缘或真空隔离的“卡口”式联接件。
4.真空隔离管道是双壁式管道，真空隔离管道通常用于承载冷流体(通常为液体)。冷流体由中央导管承载。外部环形低压区域围绕中央导管，并且为中央导管提供热隔离。在某些情况下，将空气从管道去除以在管道制造期间提供低压区域。在其他情况下，可以使用真空泵将空气从管道连续去除以提供低压区域。管道的各部段通常使用两件式管道联接件连接在一起，该联接件可以包括具有可压缩密封件的普通带螺栓凸缘、具有可压缩密封件的夹紧v形凸缘或真空隔离的“卡口”式联接件。
5.当然，中央导管或低压区域中出现泄漏是不希望的。从中央导管的泄漏将导致管道中承载的冷流体的损失。低压区域的泄漏将导致低压区域中的压力增加，从而降低低压区域的隔热性能。
6.因此，感测中央导管和低压区域中的泄漏是非常重要的。这通常使用第一传感器来感测中央导管中的泄漏并且使用第二传感器来感测低压区域中的泄漏来执行。在包括若干管道部段的长管道安装中，这种构型导致大量的传感器和相关联的电气、光学或气动连接和布线。
7.本发明寻求减轻上述提及的问题中的一个或更多个问题。替代性地或附加地，本发明寻求提供一种用于真空隔离管道的改进的联接件。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种用于真空隔离管道的联接件，该联接件包括：
9.用于形成联接件的第一部件和第二部件，
10.第一密封构件，第一密封构件用于在第一部件与第二部件之间形成密封，
11.第一部件和第二部件中的每一者都包括内部部分和外部部分，内部部分用于连接至真空隔离管道的内部部件，外部部分用于连接至真空隔离管道的外部低压部件，
12.第一部件的内部部分和第二部件的内部部分适于形成用于供流体通过的内部区域，
13.第一部件的外部部分限定第一外部区域，并且第二部件的外部部分限定第二外部
区域；
14.传感器出口，传感器出口用于泄漏检测传感器；
15.第一流动路径，第一流动路径用于在第一密封构件失效的情况下允许流体从内部区域流向传感器出口；以及
16.第二流动路径，第二流动路径用于在所述第一外部区域或第二外部区域中的压力大于预定压力的情况下允许流体从第一外部区域或第二外部区域流向传感器出口，第二流动路径设置有止回阀，该止回阀用于在所述第一外部区域或第二外部区域中的压力大于预定压力的情况下允许流体从相应的第一外部区域或第二外部区域流向传感器出口，并且在相应的所述第一外部区域或第二外部区域中的压力等于或低于预定压力的情况下禁止流体从传感器出口流向相应的第一外部区域或第二外部区域。
17.申请人已经发现的是，有益的是，提供从联接件的低压隔离区域和联接件的流体承载内部区域两者通向同一传感器出口的流动路径，从而便于使用一个传感器来感测联接件中的泄漏和隔离区域中的不期望的压力增加。
18.本领域技术人员将认识到，使用与第一发明的联接件有关的“真空”并不意味着在管道或区域中存在绝对真空。本领域的技术人员将认识到，“真空”指的是低的压力，该低的压力低到足以向流体承载区域提供热隔离以抑制对流体的不希望的加热和对环境的不希望的冷却。
19.本领域技术人员将认识到，泄漏检测传感器不是本发明的第一方面的联接件的一部分。
20.本领域技术人员将认识到，第一流动路径和第二流动路径的至少一部分可以是彼此共用的。例如，第一流动路径和第二流动路径可以在接合部处会聚，其中，导管从所述接合部处延伸至传感器出口。
21.联接件的第一部件或第二部件可以设置有第一流动路径、第二流动路径和传感器出口中的一者或更多者。联接件的第一部件或第二部件可以设置有第一流动路径、第二流动路径和传感器出口中的两者或更多者。联接件的第一部件或第二部件可以设置有第一流动路径、第二流动路径和传感器出口。已经证明，将第一流动路径、第二流动路径和传感器出口设置在联接件的第一部件或第二部件中是有益的。
22.第一流动路径可以包括连续通道、比如环形通道。这种通道可以是周缘通道，因为该通道围绕第一密封构件的周缘延伸。连续通道在使用中可以围绕第一密封构件延伸。连续通道可以位于第一密封构件的外部。在第一密封构件失效的情况下，来自内部区域的流体将经过第一密封构件向外泄漏。连续通道还有助于对第一密封构件的整个周缘周围的泄漏进行监测。在联接件设置有第二密封构件的情况下，连续通道可以位于第一密封构件的外部和第二密封构件的内部。第一流动路径和连续通道——如果连续通道存在的话——可选地设置在未设置有第一密封构件的第一部件或第二部件中。例如，如果联接件的第一部件设置有第一密封构件，那么可选地，联接件的第二部件可以设置有第一流动路径的连续通道。
23.第一流动路径可以包括连接通道，该连接通道形成从连续通道通向传感器出口的流动路径。连接通道可以远离连续通道延伸，并且/或者可以垂直于连续通道延伸。
24.第二流动路径可以可选地设置在未设置有第一密封构件的联接件的第一部件或
第二部件中。例如，如果联接件的第一部件设置有第一密封构件，那么可选地，联接件的第二部件可以设置有第二流动路径。
25.第二流动路径可以包括导管，该导管形成通向传感器出口的流动路径。止回阀可以位于由导管提供的流体流动路径中。第二流体流动路径可以包括用于流体从相应的第一外部区域或第二外部区域通过的入口。止回阀可以位于该入口附近。
26.第一流动路径和第二流动路径可以在接合部处相接。如果第一流动路径包括连接通道，并且第二流动路径包括如上所述的导管，那么连接通道和导管可以在接合部处相接。传感器通道可以形成从接合部通向传感器出口的流动路径。
27.可以在第一流动路径和第二流动路径中的一者或两者中设置有缓冲存储器。本领域的技术人员将会认识到，密封构件不是完美的并且有时允许经过密封件的少量且可接受的量的泄漏。在某些情况下，经过第一密封构件的这种可接受的泄漏可以被传感器感测到并且指示泄漏的存在。这是不期望的，并且可能期望在第一密封构件与传感器出口之间的流动路径中设置缓冲存储器。这种缓冲存储器将在“正常”和可接受的泄漏的情况下有效地容纳经过第一密封构件泄漏的少量流体，并且将防止由传感器感测到的压力升高。缓冲存储器可以呈任何适合的形状。例如，缓冲存储器可以包括盘绕式导管。替代性地或附加地，缓冲存储器可以包括扩展区域。这种扩展区域可选地在垂直于导管的纵向轴线的方向上具有比相邻的导管更大的尺寸。缓冲存储器可以包括隔室、比如筒形隔室。
28.如果联接件包括传感器通道，则该传感器通道可以设置有缓冲存储器。
29.联接件可以设置有用于在第一部件与第二部件之间形成密封的第二密封构件。第二密封构件可以设置在设置有第一密封构件的第一部件或第二部件中。第一密封构件和第二密封构件中的一者或两者可以是环形的。第一密封构件和第二密封构件可以相对于彼此同心地设置。第二密封构件可选地位于第一密封构件的外部(第一密封构件是内部密封构件，并且第二密封构件是外部密封构件)。第二密封构件可以用于在第一密封构件失效的情况下抑制泄漏。
30.联接件的第一部件和第二部件中的一者或两者可以包括用于与真空隔离管道的内部管道形成连接的内部管道部分。内部管道部分的横截面可选地为环形。联接件的第一部件和第二部件中的一者可以设置有用于接纳联接件的第一部件和第二部件中的另一者的内部管道部分的凹部。该凹部可以有助于联接件的第一部件和第二部件的配合。
31.联接件的第一部件和第二部件中的一者或两者可以包括用于与真空隔离管道的外部管道形成连接的外部管道部分。外部管道部分的横截面可选地为环形。
32.联接件可选地由能够承受极寒的材料制成。例如，第一密封元件和第二密封元件(如果存在的话)可以是低温密封件。
33.根据本发明的第二方面，还提供了一种用于形成根据本发明的第一方面的联接件的部件套件，该套件包括用于形成联接件的第一部件和第二部件以及用于在第一部件与第二部件之间形成密封的第一密封件。
34.本发明的第二方面的套件可以包括上面关于本发明的第一方面的联接件所描述的那些特征。例如，联接件的第一部件和第二部件可以包括上面关于本发明的第一方面的联接件所描述的那些特征。
35.例如，该套件可以包括用于在第一部件与第二部件之间形成密封的第二密封构
件。
36.该套件可以包括传感器。
37.根据本发明的第三方面，还提供了一种用于形成根据本发明的第一方面的联接件的第一部件。本发明的第三方面的第一部件可以包括上面关于本发明的第一方面的联接件所描述的那些特征。
38.根据本发明的第四方面，还提供了一种用于形成根据本发明的第一方面的联接件的第二部件。本发明的第四方面的第二部件可以包括上面关于本发明的第一方面的联接件所描述的那些特征。
39.根据本发明的第五方面，还提供了一种用于真空隔离管道的联接件，该联接件包括联接在一起以提供该联接件的第一联接部件和第二联接部件，
40.第一联接部件包括第一中央流体承载空间和第一外部空间，第一外部空间围绕第一中央流体承载空间并且用于形成隔热低压区域，
41.第二联接部件包括第二中央流体承载空间和第二外部空间，第二外部空间围绕第二中央流体承载空间并且用于形成隔热低压区域，
42.第一中央流体承载空间和第二中央流体承载空间在联接件的第一部件和第二部件被置于一起时形成用于供流体流动穿过的通道，
43.该联接件包括位于联接件的第一部件与第二部件之间的并且用于阻碍流体从通道流出的密封件，
44.联接件的第一部件包括从第一外部空间通向传感器出口的低压泄漏检测路径，在低压泄漏检测路径中设置有用于在第一外部空间中的压力超过预定值的情况下允许流体从第一外部空间流向传感器出口的阀；
45.联接件的第一部件包括通向传感器出口的用于检测密封失效的密封失效泄漏检测路径。
46.根据本发明的第六方面，提供了一种真空隔离管道，该真空隔离管道包括根据本发明的第三方面或第四方面的第一部件或第二部件。真空隔离管道可以包括所述第一部件和/或第二部件中的多于一者。这种第一部件和/或第二部件位于管道出口/入口处，并且因此可以位于管道的端部处。例如，真空隔离管道可以包括两个第一部件、两个第二部件、或者包括一个第一部件和一个第二部件。
47.根据本发明的第七方面，还提供了一种真空隔离管道装置，该真空隔离管道装置包括由根据本发明的第一方面的联接件连接的真空隔离管道的两个部分，或者根据本发明的第六方面的两个经连接的管道。
48.真空隔离管道装置可以包括连接至联接件的传感器出口的传感器。
49.真空隔离管道装置可以包括真空隔离管道的多个部分和多个根据本发明的第一方面的联接件。
50.可以在管道周围提供热隔离以抑制对管道装置的物质的加热。
51.根据本发明的第八方面，提供了一种燃料输送装置，该燃料输送装置包括一个或更多个燃料箱，所述一个或更多个燃料箱构造成将燃料通过根据本发明的第六方面的真空隔离管道装置输送至发动机或马达。燃料可以是液化气体、比如氢气。
52.根据本发明的第九方面，提供了一种交通工具，该交通工具包括根据本发明的第
六方面的真空隔离管道装置和/或根据本发明的第七方面的燃料输送装置。该交通工具可以是基于陆地的交通工具比如机动车辆、搬运车、卡车、货车、公共汽车、摩托车、电车或火车。该交通工具可以是飞行器，比如固定翼飞行器或旋翼飞行器。
53.尽管以上主要在固定翼飞行器应用的背景下描述了本发明，但是本发明也可以有利地应用于各种其他应用，包括但不限于在诸如直升机、无人机、火车、机动车辆和航天器的交通工具上的应用。
54.当然，将理解的是，关于本发明的一个方面所描述的特征可以结合到本发明的其他方面中。例如，本发明的方法可以结合参考本发明的设备描述的任何特征，并且反之亦然。
附图说明
55.现在将参照所附的示意图仅通过示例的方式对本发明的实施方式进行描述，在附图中：
56.图1示出了穿过本发明的第一实施方式的联接件的示例的截面图；
57.图2示出了图1中所示的联接件的第一部件的立体图；
58.图3示出了图1中所示的联接件的第二部件的立体图；
59.图4示出了根据本发明的联接件的实施方式的示例的第一部件的一部分的示意性截面图；
60.图5示出了根据本发明的实施方式的真空隔离管道的示例的示意图；以及
61.图6示出了根据本发明的实施方式的燃料输送装置和飞行器的示例的示意图。
具体实施方式
62.现在将参照图1、图2和图3仅通过示例的方式来描述根据本发明的联接件的实施方式的示例。联接件总体上由附图标记1表示，并且包括用于形成联接件的第一部件2和第二部件3。第一部件和第二部件由不锈钢制成。联接件1用于形成第一管道101与第二管道201之间的连接。第一管道101和第二管道201是真空隔离管道。在这方面，第一管道101包括内部管道102和外部管道103，内部管道102限定了用于承载冷流体的内部导管104，外部管道103限定了外部管道103与内部管道102之间的外部空间105。类似地，第二管道201包括内部管道202和外部管道203，内部管道202限定了用于承载冷流体的内部导管204，外部管道203限定了外部管道与内部管道202之间的外部空间205。外部空间105、205是为承载在内部导管104、204中的流体提供热隔离的低压空间。此外，外部空间和相关联的管道有助于抑制由于在联接件1的第一部件2与第二部件3之间形成密封的第一密封构件4的失效而可能发生的任何泄漏。
63.联接件1的第一部件2包括连接至第一管道101的内部管道102的内部管道部分17，内部管道部分17将第一部件2的内部部分6与第一管道101的内部导管104连接。类似地，联接件1的第二部件3包括连接至第二管道201的内部管道202的内部管道部分19，内部管道部分19将第二部件3的内部部分7与第二管道201的内部导管204连接。内部部分6、7形成内部区域8。用于冷流体的流动路径由此被设置为从第一管道101通过联接件1、并进入第二管道201。
64.联接件1的第一部件2包括用于与第一管道101的外部管道103连接的外部管道部分18，外部管道部分18限定了第一外部区域9。第一外部区域9形成低压空间的一部分，该低压空间为承载在内部管道102中的冷流体提供热隔离。
65.联接件1的第二部件3包括用于与第二管道201的外部管道203连接的外部管道部分20，外部管道部分20限定了第二外部区域10。第二外部区域10形成低压空间的一部分，该低压空间为承载在内部管道202中的冷流体提供热隔离。
66.第一外部区域9和第二外部区域10通常处于低压下。这通过使用本领域技术人员公知的方法抽空外部空间105、205来实现。
67.期望对冷流体从第一管道101和第二管道102的泄漏进行监测。在这方面，联接件1包括用于允许在联接件的第一部件2与第二部件3之间形成密封的第一密封构件4失效的情况下流体从联接件的内部区域8流向传感器出口11的第一流动路径12。第一密封构件4是用于与低温流体一起使用的环形密封件，并且从联接件的内部区域8向外定位。第一密封构件4由联接件1的第二部件3承载。如果密封构件4失效，则流体通过第一流动路径12流向位于传感器出口11处的传感器50。在沿着第一流动路径12的某个点处，流体通常从液体蒸发成气体。传感器50检测到与沿着第一流动路径12的气体流动相关联的压力的增加。第一流动路径12包括形成在联接件的第一部件2的表面中的环形通道12a。环形通道12a位于第一密封构件4的外部。因此，如果环形的第一密封构件4在密封构件4周围的任何点处失效，那么流体将进入环形通道12a。第一流动路径12还包括远离环形通道12a正交地延伸的连接通道12b。连接通道12b与传感器通道15流体连通，传感器通道15与传感器出口11流体连通。
68.还期望对低压外部区域9中的压力进行监测。在这方面，该联接件包括用于第一外部区域9与传感器出口11之间的流体连通的第二流动路径13。第二流动路径13设置有止回阀16，止回阀16用于允许在第一外部区域9中的压力大于预定压力的情况下流体从第一外部区域9流向传感器出口11。在这种情况下，止回阀是活塞密封阀。因此，如果在第一管道101的外部空间105中出现泄漏，则外部空间105和第一外部区域9中的压力将增加。如果压力增加到大于预定压力的压力，止回阀将允许流体流向传感器出口11，并且传感器50将检测到压力的变化。
69.第二流动路径13包括入口13a和导管13b。第二流动路径13与第一流动路径12的连接通道12b在接合部处14相接。传感器通道15从接合部14延伸至传感器出口11。这种布置允许单个传感器50对真空隔离管道的低压区域和冷流体承载区域两者中的泄漏进行感测。
70.为避免疑义，止回阀16在所述第一外部区域9中的压力等于或低于预定压力的情况下抑制流体从传感器出口11流向第一外部区域9。此外，止回阀16因此例如在由于密封构件4失效而导致压力增加的情况下防止气体从传感器出口11流入低压区域。
71.提供了呈环形的低温兼容环形式的第二密封构件5。第二密封构件位于环形通道12a的外部。第二密封构件5有助于抑制由于第一密封构件4失效而发生的任何泄漏。此外，通过第二密封构件5对任何这种泄漏的抑制有助于传感器对泄漏的检测。
72.第二部件3设置有环形突出部21，环形突出部21接纳在由第一部件2提供的环形凹部22内。这种凸凹布置有利于联接件1的第一部件2和第二部件3的相对简单的布置。
73.如上所述，联接件1的第一部件2附接至第一管道101，并且联接件1的第二部件3附接至第二管道201。第一管道101的示意图在图5中示出。第一管道101包括内部管道102和外
部管道103，如上面关于图1、图2和图3所描述的。如图5的右手侧所示，第一管道101包括联接件1的第一部件2。联接件1的第一部件2将与联接件1的第二部件3一起形成如上面关于图1、图2和图3的联接件所描述的联接件1。如图5的左手侧所示，第一管道101包括联接件的第二部件3。第二部件3将与附接至另一管道的第一部件2一起形成联接件。
74.现在将参照图6对根据本发明的燃料输送装置500和交通工具1000(在这种情况下，为固定翼飞行器)的实施方式的示例进行描述。燃料输送装置500包括燃料箱501，燃料箱501构造成将燃料通过两个真空隔离管道装置100输送至两个飞行器发动机1001、1002。每个真空隔离管道装置100包括由联接件1联接的第一管道101和第二管道201，如以上关于图1、图2和图3所描述的。燃料箱501储存液化氢，液化氢通过管道装置100传递至发动机1001、1002。
75.现在将参照图4对根据本发明的联接件的实施方式的另一示例进行描述。联接件的第一部件2的一小部分在图4中示出。图4示出了通向传感器出口11的流动路径。附图标记指代上面关于图1、图2和图3所描述的关于联接件1描述的特征。除了传感器通道15设置有缓冲存储器60之外，第一部件2的该小部分基本上与上面关于图1、图2和图3所描述的相同。缓冲存储器60包括呈筒形隔室形式的扩展区域。缓冲存储器60的目的是降低在经过第一密封构件4的少量且可接受的泄漏的情况下传感器50被“触发”的风险。在这方面，本领域的技术人员将会认识到，密封件不是完美的并且有时会允许经过密封件的少量且可接受的量的泄漏。在某些情况下，这种经过第一密封构件的可接受的泄漏可以被传感器感测到并且指示泄漏的存在。这是不期望的，并且缓冲存储器将有效地容纳在“正常”和可接受的泄漏的情况下经过第一密封构件泄漏的少量流体，并且将防止由传感器50感测到的压力升高。本领域的技术人员将会认识到，缓冲存储器60可以呈任何适合的形状，只要缓冲存储器60具有足够的容积来降低由传感器检测到的经过第一密封构件的“正常”和可接受的泄漏的风险即可。
76.本领域技术人员将认识到，传感器50不必是本发明的联接件的一部分。
77.尽管已经参照特定实施方式对本发明进行了描述和说明，但是本领域普通技术人员应当理解的是，本发明将其本身引向未在本文中具体说明的许多不同变型。现在将仅通过示例的方式描述某些可能的变型。
78.以上示例描述了联接件在飞行器燃料系统中用于输送氢燃料的用途。本领域的技术人员将认识到，联接件的使用既不限于燃料系统，也不限于交通工具。
79.以上示例展示了对活塞密封止回阀的使用。本领域技术人员将认识到，可以使用其他止回阀。例如，可以使用瓣阀或回转阀、盘形阀、双板阀或球形提升阀。
80.以上示例展示了在第一联接部件与第二联接部件之间具有两个密封件的联接件。本领域技术人员将认识到，可以使用其他数目的密封件。例如，虽然希望具有两个或更多个密封件，但是在某些情况下，仅使用一个密封件是可以接受的。
81.在前面的描述中提及了具有已知的、明显的或可预见的等同物的整体或元件的情况下，则这些等同物如同单独阐述的一样并入本文中。应当参照权利要求来确定本发明的真实范围，本发明的真实范围应当被解释为包含任何这些等同物。读者也将理解的是，被描述为优选、有利、方便等的本发明的整体构件或特征是可选的并且不限制独立权利要求的范围。此外，应当理解的是，这些可选的整体构件或特征虽然在本发明的一些实施方式中可
能是有益的，但在其他实施方式中可能是不期望的，并且因此可能是不存在的。