[发明专利]模块化真空隔热管道

说明书

本发明公开一种模块化的基于气凝胶的真空隔热管段(10)，该真空隔热管段包括：外部导管(12)；内部导管(22)，该内部导管与气凝胶隔热材料(30)同心地设置在外部导管(12)内，并且能够冷凝的气体设置在同心导管(12、22)之间的隔热空间(20)中。作为独立式管段(10)，隔热空间(20)处于约100微米Hg至约1000微米Hg范围内的压力下。然而，在操作中，当低温流体穿过内部导管(22)时，能够冷凝的气体冷凝，并且隔热空间(20)内的压力进一步降低至约1微米Hg至约5微米Hg的范围。真空隔热管段(10)还包括设置在内部导管(22)的第一端部(52)和内部导管(22)的第二端部(54)上的联接布置，该联接布置被构造成与另一个模块化真空隔热管段的对应端部接合或配合。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月31日提交的美国临时专利申请序列号62/753244的权益和优先权，其公开内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及旨在低温下使用的隔热系统，并且更具体地讲，涉及优选地具有基于气凝胶的隔热材料的真空隔热管段和组装的真空隔热管道系统或布置。

背景技术

用于双壁管道系统的常规低温真空隔热系统需要通常在0℃下小于1微米Hg的真空。真空的目的是减少气体导热/对流，以便将容纳在同心导管或其它双壁管道系统中的流体保持在低温下，通常为170开尔文或更低。用于双壁管道系统的常规真空隔热系统所需的真空生产成本很高，当现场组装真空隔热管道系统时需要很长的在高温下的泵出时间。这导致此类现场构建的真空隔热管道系统的高制造成本。

当前组装真空隔热管道系统的方法通常由以下六个步骤组成：(a)制造管道的卷轴；(b)渗漏测试；(c)管卷轴储存和运输；(d)现场分段；(e)现场组装、焊接和测试；以及(f)最终真空下拉。在低温空气分离设备的构造期间，与真空隔热管道系统或布置相关联的现场作业(即上述步骤(c)至(f))相关联的成本通常可接近或超过真空隔热管道系统的总安装成本的50％。仅基于现场的真空下拉步骤是昂贵且非常耗时的。在安装用于低温空气分离设备的真空隔热管道系统的许多情况下，根据真空隔热管道系统或布置的总体长度和几何形状，现场真空工作可能花费2至7天，这转化为更高的安装成本。此外，从质量的角度来看，真空下拉步骤以及真空隔热管道的现场组装的整体质量取决于安装工地处的环境大气条件和其它工地变量。因此，真空隔热管道系统(其中在现场获得真空)的真空水平在一定程度上不一致。

因此，需要一种用于降低安装真空隔热管道系统的成本、同时还改善真空质量和所安装的真空隔热管道系统的对应性能的系统和方法。

发明内容

本发明可被表征为一种模块化真空隔热管段，该模块化真空隔热管段包括：(i)外部导管；(ii)内部导管，该内部导管被构造成容纳低温流体，该内部导管同心地设置在外部导管内并且限定内部导管的外表面和外部导管的内表面之间的隔热空间；(iii)隔热材料，该隔热材料设置在隔热空间中，其中该隔热材料填充的隔热空间处于约100微米Hg至约1000微米Hg范围内的压力下；(iv)密封布置，该密封布置包括靠近外部导管的第一端部设置的第一密封构件和靠近外部导管的第二端部设置的第二密封构件，该密封布置被构造成使隔热空间阻隔外部大气；(v)联接布置，该联接布置设置在内部导管的第一端部和内部导管的第二端部上，该联接布置被构造成与另一个模块化真空隔热管段的对应端部接合或配合；(vi)能够冷凝的气体，该能够冷凝的气体也设置在密封隔热空间中，其中该能够冷凝的气体被构造成在低于约190开尔文的温度下冷凝；以及(vii)一个或多个阀，该一个或多个阀设置在外部导管的外表面上，该一个或多个阀被构造成与隔热空间流体连通，该一个或多个阀被构造成有利于隔热空间的加压和减压，并且有利于将能够冷凝的气体引入隔热空间中。