[发明专利]一种真空管结构及采用该真空管结构的低温管道

说明书

技术领域

本发明涉及低温流体输送管道领域，特别是涉及一种真空管结构及采用该真空管结构的低温管道。

背景技术

真空管由内管、外管、波纹补偿器、多层绝热材料、外管防爆装置组成，内管与外管之间形成夹层，夹层内复合有多层绝热材料，以减少辐射传热；并将夹层抽成高真空状态，以降低对流传热；内外管之间用低导热系数材料隔离，以减少固体传热，从而把内管冷量损失控制到最低限度，充分满足低温液体（LOX、LIN、LAr、LNG）等长距离输送。

真空管主要材料为不锈钢（S30408），在零下－196℃的低温下会产生3‰的收缩，设计时会根据管段长度来设置补偿器，补偿内管在低温下的收缩量。因此补偿器本身比较薄，在真空管收缩的情况下实现拉伸补偿。传统真空管的补偿器直接和内管焊接（如图1所示）。当液体高速通过管道时会对管道内壁和补偿器产生摩擦、碰撞，加上本身在焊接过程中对真空管材质的热影响，补偿器会因为长期的摩擦而损坏，导致真空失效，特别容易发生在连接的焊点位置。随后低温液体还会进入到夹层，受热迅速膨胀，最后从抽空防爆口喷出。如果管内介质是惰性气体，会使得周边的人窒息；如果管内是可燃易爆气体这容易发生燃烧和爆炸等险情。

发明内容

针对上述现有技术中传统的真空管在使用过程中，当液体高速通过管道时会对管道内壁和补偿器产生摩擦、碰撞，加上本身在焊接过程中对真空管材质的热影响，补偿器会因为长期的摩擦而损坏，以上损坏导致泄露的流体迅速膨胀，后续可能产生各种险情的问题，本发明提供了一种真空管结构及采用该真空管结构的低温管道。

针对上述问题，本发明提供的一种真空管结构及采用该真空管结构的低温管道通过以下技术要点来达到目的：一种真空管结构及采用该真空管结构的低温管道，包括外管和穿设于外管中的内管，外管的两端还分别设置有第一盲板法兰和第二盲板法兰，所述第一盲板法兰和第二盲板法兰上均设置有用于内管穿过的通孔，还包括波纹补偿器，所述波纹补偿器套设于内管外，且波纹补偿器位于外管中，所述第一盲板法兰与内管的外壁固定连接，波纹补偿器靠近第一盲板法兰的一端与内管的外壁固定连接，波纹补偿器的另一端固定连接在第二盲板法兰上。

具体的，设置的内管作为冷流体的流道，外管与内管之间的空间用于设置隔热层和波纹补偿器，以上结构中，由于波纹补偿器不再作为两段内管的连接段，这样的内管即为同等壁厚的无缝管，消除了现有真空管存在的液体通过内管时，内管与波纹补偿器连接点处存在的摩擦、碰撞等情况，特别是在流体高速流动时，本发明提供的结构任然能够使得流体平稳通过；在流体流经内管内管发生收缩变形时，由于内管与第一盲板法兰固定连接，波纹补偿器的两端分别固定于内管和第二盲板法兰上，波纹补偿器任然能够弹性变形补偿内管的收缩，避免内管和外管的连接失效而影响两者之间夹层的真空状态；本结构中，便于采用传统实施方便且密封可靠的焊接连接固定方式，用于固定波纹补偿器与内管和第二盲板法兰、第一盲板法兰和外管，以实现夹层绝佳的真空度保持，以上焊接连接的熔池由于位于内管的外壁，故焊接连接对内管材料的热影响小，保证了内管材料性能和内管内壁的平整性，进一步的延长了内管的使用寿命。

更进一步的技术方案为：

为保持内管相对于外管位置的稳定性、减小内管与第一盲板法兰连接点，波纹补偿器与内管和第二盲板法兰连接点在流体流动过程中的受力大小，以利于本结构的使用寿命，波纹补偿器靠近第二盲板法兰的一端与内管的间隙之间还设置有滑套。以上滑套可采用如滑动轴承、轴瓦等形式。

作为一种取材方便、具有一定柔性以适应流体流动带来的震动、具有良好自润滑性能的滑套材料，所述滑套为聚四氟乙烯套环。

为减小滑套与内管之间接触面上的压强大小，通过将滑套与内管的接触面设置得较长的结构形式，设置为所述滑套的长度不小于5cm。

为利于保持波纹补偿器与内管的同轴度，利于波纹补偿器变形的均匀性以利于波纹补偿器的寿命，还包括长度不小于2cm的过渡环，所述过渡环固定在波纹补偿器靠近第一盲板法兰的一端，且过渡环与波纹补偿器两者的轴线共线，波纹补偿器通过过渡环与内管固定连接。作为一种实现方式，设置为过渡环与内管间隙配合，间隙不超过0.2mm，且两者焊接连接的结构形式。

为便于滑套相对于波纹补偿器位置的固定，所述波纹补偿器靠近第二盲板法兰的一端的内孔内还设置有卡簧，所述滑套通过卡簧限定其与波纹补偿器的相对位置。以上卡簧为孔用弹性挡圈，可设置为卡簧为两个，滑套固定于两个卡簧之间，或通过将波纹补偿器的内孔设置为台阶孔，通过一个卡簧将滑套固定于台阶孔中的结构形式加以实现。