申请/专利权人：中国科学院理化技术研究所

申请日：2017-10-31

公开（公告）日：2023-05-23

公开（公告）号：CN107806537B

主分类号：F16L9/18

分类号：F16L9/18;F16L59/065

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.23#授权;2018.04.10#实质审查的生效;2018.03.16#公开

摘要：一种低温传输管线，包括内管和外管；内管设于外管内；外管包括第一管体、第二管体和设于第一管体和第二管体之间的外套管，外套管的一端通过第一法兰组件和第一管体连接，外套管的另一端通过第二法兰组件和第二管体连接，外套管的中部设有波纹管，外套管相对于第一管体和第二管体可移动。上述低温传输管线，将真空低温传输管线的密封、保冷和可拆卸性能相结合。采用改进的法兰结构能简便地打开外套管，用螺栓进行紧固，解决了可拆卸特性导致的密封性问题，通过在外套管中部设置波纹管，可以用来补偿螺栓连接法兰时候的预紧力，能简便调节安装及拆卸时所需要的尺寸误差，保证法兰连接密封的稳定性和可靠性。

主权项：1.一种低温传输管线，其特征在于，包括内管和外管；所述内管设于所述外管内；所述外管包括第一管体、第二管体和设于所述第一管体和所述第二管体之间的外套管，所述外套管的一端通过第一法兰组件和所述第一管体连接，所述外套管的另一端通过第二法兰组件和所述第二管体连接，所述外套管的中部设有波纹管，所述外套管相对于所述第一管体和所述第二管体可移动；所述第一法兰组件包括第一公法兰和第一母法兰，所述第二法兰组件包括第二公法兰和第二母法兰，所述外套管的一端套设在所述第一管体的外侧，所述第一公法兰焊接在所述外套管的一端，所述第一母法兰设于所述第一公法兰、所述外套管的内壁以及所述第一管体的外壁形成的腔体内，所述第二公法兰焊接在所述外套管的另一端，所述第二母法兰设于所述第二公法兰远离所述外套管的一侧；所述第一公法兰上设有通孔，所述第一母法兰上设有盲孔，所述第一公法兰和所述第一母法兰通过螺栓连接，所述螺栓的一端穿过所述通孔设于所述盲孔内；所述第二公法兰和第二母法兰通过螺栓连接。

全文数据：低温传输管线技术领域[0001]本发明涉及低温工质运输技术领域，尤其涉及一种低温传输管线。背景技术[0002]低温传输管线常用于传输低温工质，包括液氦、液氮、液氧、液化天然气等，广泛应用于工程实际中。为了保证低温传输管线的绝热性能，对低温传输管线抽取真空，大大地减少了管道夹层中气体的导热。理论和实验证明，真空度优于10_3Pa，能大大提高低温传输管线的保冷效果，这就对真空低温传输管线的密封性能提出了更高的要求。为了减少传输过程中低温工质的冷量损失，真空低温传输管线在低温技术领域具有很高的工程应用价值。[0003]同时，由于保冷和密封的要求，低温传输管线的制作成本和难度较高。为了保证夹层的真空度，常见的低温传输管线的外管道全部焊接，并且单独配套在固定的使用设备中。这就难以做到对不同结构尺寸，输液管内部结构的拆卸、改装、替换和清洗等操作。发明内容[0004]鉴于此，有必要提供一种可拆卸式的低温传输管线。[0005]—种低温传输管线，包括内管和外管；[0006]所述内管设于所述外管内；[0007]所述外管包括第一管体、第二管体和设于所述第一管体和所述第二管体之间的外套管，所述外套管的一端通过第一法兰组件和所述第一管体连接，所述外套管的另一端通过第二法兰组件和所述第二管体连接，所述外套管的中部设有波纹管，所述外套管相对于所述第一管体和所述第二管体可移动。[0008]在一个实施例中，所述第一法兰组件包括第一公法兰和第一母法兰，所述第二法兰组件包括第二公法兰和第二母法兰，所述外套管的一端套设在所述第一管体的外侧，所述第一公法兰焊接在所述外套管的一端，所述第一母法兰设于所述第一公法兰、所述外套管的内壁以及所述第一管体的外壁形成的腔体内，所述第二公法兰焊接在所述外套管的另一端，所述第二母法兰设于所述第二公法兰远离所述外套管的一侧。[0009]在一个实施例中，所述第一母法兰和第一公法兰之间设有第一密封垫片，所述第二母法兰和第二公法兰之间设有第二密封垫片。[0010]在一个实施例中，所述第一公法兰上设有通孔，所述第一母法兰上设有盲孔，所述第一公法兰和所述第一母法兰通过螺栓连接，所述螺栓的一端穿过所述通孔设于所述盲孔内。[0011]在一个实施例中，所述第一法兰组件和所述第二法兰组件为突面法兰、凹凸面法兰或榫槽面法兰。[0012]在一个实施例中，所述内管包括第一内管筒体、第二内管筒体和第三内管筒体，所述第二内管筒体设于所述第一内管筒体和所述第三内管筒体之间，所述第二内管筒体的一端通过第三法兰组件和所述第一内管筒体连接，所述第二内管筒体的另一端通过第四法兰组件和所述第三内管筒体连接。[0013]在一个实施例中，所述内管的外侧设有绝热层。[0014]在一个实施例中，所述内管包括至少两个通道。[0015]在一个实施例中，所述内管和所述外管之间还设有环形管。[0016]在一个实施例中，所述环形管外侧设有绝热层。[0017]上述低温传输管线，将真空低温传输管线的密封、保冷和可拆卸性能相结合。采用改进的法兰结构能简便地打开外套管，用螺栓进行紧固，并且解决了可拆卸特性导致的密封性问题，通过在外套管中部设置波纹管，可以用来补偿螺栓连接法兰时候的预紧力，能简便调节安装及拆卸时所需要的尺寸误差，保证一定的调节余量，更进一步的保证法兰连接密封的稳定性和可靠性，为进一步地使用和安装低温传输管线提供了新的装置和结构，具有实际的工程应用价值。附图说明[0018]图1为实施例1的低温传输管线的结构示意图；[0019]图2为实施例2的低温传输管线的结构示意图；[0020]图3为实施例3的低温传输管线的结构示意图；[0021]图4为实施例4的低温传输管线的结构示意图；[0022]图5为实施例4的低温传输管线的A-A剖面结构示意图；[0023]图6为实施例5的低温传输管线的结构示意图；[0024]图7为实施例5的低温传输管线的B-B剖面结构示意图；[0025]图8为实施例7的低温传输管线的结构示意图。具体实施方式[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0027]如图1所示，一实施方式的低温传输管线100,包括内管110和外管。[0028]内管no设于外管内。内管no用来输送低温液体或者气体。内管lio采用无缝管结构。为了减少漏热，内管110的壁厚应当尽可能的薄，壁厚可以在〇.5mm-2mm。[0029]外管包括第一管体122、第二管体124和设于第一管体122和第二管体124之间的外套管126。外套管I%的一端通过第一法兰组件和第一管体连接，外套管126的另一端通过第二法兰组件和第二管体124连接。外套管1况相对于第一管体122和第二管体124可移动。且外套管126相对于第一管体122和第二管体124可拆卸。能随着外套管126沿着第一管体122和第二管体124的轴向移动，可以进行对外管的拆卸和密封。在图丨所示的实施例中，外套管I26的管径大于第一管体122和第二管体124的管径。[0030]外套管I%的中部设有波纹管128。波纹管128焊接于外套管126的中部。波纹管128用来补偿螺栓连接法兰时候的预紧力。能简便调节安装及拆卸时所需要的尺寸误差，保证了定的调节余量，更进一步地保证法兰连接密封的稳定性和可靠性。波纹管128的材料可以为不锈钢或碳素钢。可以根据不同的耐压能力、耐腐蚀能力和使用温度等选取不同的材质和波形结构。[0031]请参考图1，第一法兰组件包括第一公法兰132和第一母法兰134。第二法兰组件包括第二公法兰136和第二母法兰138。外套管126的一端套设在第一管体I22的外侧。第一公法兰132焊接在外套管126的一端。第一母法兰134设于第一公法兰132、外套管126的内壁以及第一管体122的外壁形成的腔体内。第二公法兰136焊接在外套管126的另一端，第二母法兰138设于第二公法兰136远离外套管126的一侧。[0032]请参考图1，第一母法兰134和第一公法兰132之间设有第一密封垫片133,第二母法兰138和第二公法兰136之间设有第二密封垫片137。第一密封垫片133应当布置在外套管126和螺栓连接之间，保证法兰的密封性能要求。当外套管126进行轴向移动使第二公法兰U6达到第一母法兰134位置时，便能简便地替换和安装第一密封垫片133。第一密封垫片133和第二密封垫片137采用与第一母法兰134和第一公法兰132以及第二母法兰138和第二公法兰136相配套的密封形式。进一步的，第一密封垫片133和第二密封垫片137为0圈、铜垫片、聚四氟乙烯垫片或石墨垫片等。根据使用工况，包括密封性能要求、温度、压力和密封形式等，可选取不同材质和形式的垫片。能保证真空低温传输管线所需的真空泄漏要求，密封性良好。[0033]进一步的，根据不同的密封性能要求，第一公法兰132、第一母法兰134、第二公法兰136和第二母法兰138可选用不同密封面型式的法兰。第一法兰组件和第二法兰组件可以采用突面法兰、凹凸面法兰和榫槽面法兰等，根据适用压力不同的场合进行选取。第一法兰组件和第二法兰组件的材料可以为不锈钢304或316L。[0034]进一步的，第一公法兰132上设有通孔（图未标），第一母法兰134上设有盲孔图未标）。第一公法兰132和第一母法兰134通过螺栓135连接，螺栓135的一端穿过通孔设于盲孔内。为了保证密封性能的要求，第一母法兰134的面不能被贯穿。[0035]进一步的，内管110可以为可拆卸式内管。例如，在图2所示的实施例中所采用的内管。[0036]进一步的，内管110的外侧可以设有绝热层。绝热层可以采用不同内部绝热形式和材料。[0037]进一步的，内管110可以包括至少两个通道。[0038]进一步的，内管110和外管之间还可以设有环形管。进一步的，环形管外侧还可以设有绝热层。[0039]与传统的低温传输管线相比，上述低温传输管线100的创新在于:第一，采用外套管126可拆卸式低温传输管线100,能实现打开真空夹层外管的功能，适用于对低温传输管线100内部结构的各项操作，包括清洗清洁、安装及替换绝热方式、安装及替换内管110的输送结构、和安装及替换内管110的测量设备。第二、通过在外套管中部设置波纹管128,可以用来补偿螺栓连接法兰时候的预紧力，能简便调节安装及拆卸时所需要的尺寸误差，保证一定的调节余量，更进一步地保证法兰连接密封的稳定性和可靠性。第三，可拆卸的外套管126采用两组法兰结构的螺栓连接，并且在法兰上布置了密封垫片，具有良好的密封性能，保证了低温传输管线100的保冷效果;简化了对低温传输管线100内部的各项操作，扩大了真空低温传输管线的使用范围，提高了真空低温传输管线1〇〇的替换性和使用寿命，具有实际的工程应用价值。[0040]下面为具体实施例部分。[0041]实施例1[0042]图1为外套管I26可拆卸式低温传输管线100的结构示意图。该低温传输管线100包括：内管110、外管、第一公法兰132、第一母法兰134、第二公法兰136、第二母法兰138、第一密封垫片I33和第二密封垫片137。外管包括第一管体U2、第二管体124和设于第一管体122和第二管体1M之间的外套管126。外套管126的中部设有波纹管128。[0043]当需要打开外套管U6时，分别将第一公法兰1犯、第一母法兰134、第二公法兰136和第二母法兰138上的螺栓拆卸，注意的是拆卸之前需往内管110和外管的夹层中通入氮气，保证夹层内的压力恢复到常压。拆卸完毕后，拖动外套管126进行沿着外管向左侧轴向移动，直至完全显现内部结构，便可对内部进行包括清洗清洁、安装及替换绝热方式、安装及替换内管110的输送结构、和安装及替换内管110的测量设备等各项操作。[0044]当需要对内管110和外管之间的真空夹层密封时，将外套管126轴向移动直至第二公法兰I36达到第一母法兰1：34位置处，检查安装好第一密封垫片133,并在第二母法兰138上检查安装好第二密封垫片I37。接着沿着外管向左侧轴向移动的反向缓慢拖动外套管126直至第一公法兰132和第一母法兰134、第二公法兰1：36和第二母法兰138紧密贴合，然后用螺栓135将第一法兰组件和第二法兰组件上紧，而后进行氦质谱仪检漏。[0045]实施例2[0046]图2为一种的外套管226可拆卸式低温传输管线200的结构示意图，该实施例中，内管可拆卸。低温传输管线200包括：内管、外管、第一公法兰烈2、第一母法兰234、第二公法兰236、第二母法兰238、第一密封塾片233和第二密封垫片237。外管包括第一管体222、第二管体224和设于第一管体222和第二管体224之间的外套管2%。外套管2%的中部设有波纹管228。其中，为方便内管可拆卸打开，对内管进行内部的操作，内管设为多段式，可拆卸打开。具体的，内管包括第一内管筒体212、第二内管筒体214和第三内管筒体216。第二内管筒体214设于第一内管筒体212和第三内管筒体W8之间。第二内管筒体214的一端通过第三法兰组件和第一内管筒体212连接，第二内管筒体214的另一端通过第四法兰组件和第三内管筒体216连接。可见，第二内管筒体214的安装使用方式和外套管226相似。不同在于，可简便采用波纹管或者刚性管作为可拆卸式的第二内管筒体214的结构。[0047]本实施例中，当内管和外管之间的真空夹层丧失真空极端情况下进入了很多的杂质和灰尘，破坏了真空层，采用拆卸第一公法兰232和第二公法兰2：36，打开外套管226结构，便能进一步对夹层内部进行清理、清洁和添加活性炭气体吸附剂等操作。简便了对丧失真空的夹层进一步地修复和重复使用，更换吸附剂保证真空度进一步延长了真空夹层的使用期限和寿命。该实施例中，内管和外管能同时拆卸打开，可以将低温传输管线2〇〇拆卸成多段式，大大简便了安装运输，提高了使用效率。[0048]实施例3[0049]图3为一种外套管可拆卸式低温传输管线300的结构示意图，该实施例中，内管31〇上设有绝热层340。低温传输管线300包括：内管310、外管、第一公法兰332、第一母法兰334、第二公法兰336、第二母法兰338、第一密封垫片333、第二密封垫片337和绝热层340。外管包括第一管体322、第二管体M4和设于第一管体322和第二管体M4之间的外套管326。外套管326的中部设有波纹管328。绝热层340可以采用高真空多层绝热材料。[0050]本实施例采用绝热层MO对内管310进行绝热保冷，当针对不同的保冷需求，低温传输管线300需要不同的绝热方式和绝热材料。针对不同的需求，绝热层34〇常需要替换和重新安装，采用外套管326能简便地打开外管显现出绝热层M0的绝热材料进行包扎替换。真空多层绝热材料常采用玻璃纤维纸和镀铝薄膜复合而成。°[0051]上述绝热层M0的材料不仅仅局限于真空多层绝热材料，还能将绝热材料替换为多孔粉末、辐射屏、玻璃微珠等其他形式或者材料。[0052]实施例4[0053]图4所示的低温传输管线400包括：内管、外管、第一公法兰432、第一母法兰434、第二公法兰436、第二母法兰43S、第一密封垫片433和第二密封垫片437。外管包括第一管体422、弟一官体424和设于第一管体似2和第二管体似4之间的外套管426。外套管426的中部设有波纹管428。请同时参考图5，在本实施例中，内管为多通道形式，包括第一通道412和第二通道414。[00M]在本实施例中，多通道的第一通道412和第二通道414能针对于不同的流体工质或不同工况的同种工质进行传输。当针对不同的使用工况条件时，常需要对第一通道412和第二通道414的尺寸和结构进行更改替换。采用本发明的可拆卸外套管426可对第一通道412和第二通道414进行修改替换。进一步地可以在外管直径允许的条件下，可以布置安排一个乃至多个通道进行传输工质。第一通道412和第二通道414采用支撑结构进行固定。在第一通道412和第二通道414外表面可包扎如图3中所示的绝热层。[0055]实施例5[0056]请参考图6和图7,低温传输管线500包括内管510、外管、第一公法兰532、第一母法兰534、第二公法兰536、第二母法兰538、第一密封垫片533、第二密封垫片537和环形管540。外管包括第一管体522、第二管体524和设于第一管体522和第二管体524之间的外套管526。外套管526的中部设有波纹管528。[0057]在本实施例中，常采用同轴型低温传输管线，将图1中的内管替换为如图6所示的内管510和环形管540的形式，分别传输两种不同工质或者同种工质的不同状态。其中在环形管540中传输的工质能对内管510的低温工质进行保冷，隔绝外界环境的热量传递。进一步地，采用外套管可拆卸式低温传输管线，可在外管直径允许的条件下，可以设置多层形式的环形管540结构，传输多种流体工质。[0058]实施例6[0059]如图6所示，本实施例在实施例5的基础上进一步限定:上述环形管54〇可进行流体工质的输送，也可以在抽真空条件下，采用无氧铜材料，将环形管540制作成薄壁的辐射冷屏。将环形管540制作成无氧铜薄片之后，在外表面可包扎绝热层进行绝热，对内管510的低温工质输送起到了很好的保冷作用。进一步环形管540的材质也可选取其它发射率小的金属材料。[0060]实施例7[0061]请参考图8,低温传输管线600包括内管610、外管、第一公法兰632、第一母法兰6：34、第二公法兰636、第二母法兰638、第一密封垫片633、第二密封垫片637、测试元件的0和引线接口640。外管包括第一管体622、第二管体624和设于第一管体622和第二管体624之间的外套管626。外套管626的中部设有波纹管628。[0062]本实施例中，通过可拆卸外套管626打开外管，安~~—试元件65〇的引线通过引线接口640引出连接外界的采集系^替换测试元件65〇;同时将测层内进行温度、振动、压力等测量。〜，便能简便布置和替换对真空[0063]进一步地，测试元件650可布置在内管610、外管和爲、在不同的测试点布置多个测试元件650进行测量。=夹层的不同的位置，并且能[0064]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种低温传输管线，其特征在于，包括内管和外管；所述内管设于所述外管内；所述外管包括第一管体、第二管体和设于所述第一管体和所述第二管体之间的外套管，所述外套管的一端通过第一法兰组件和所述第一管体连接，所述外套管的另一端通过第二法兰组件和所述第二管体连接，所述外套管的中部设有波纹管，所述外套管相对于所述第一管体和所述第二管体可移动。2.如权利要求1所述的低温传输管线，其特征在于，所述第一法兰组件包括第一公法兰和第一母法兰，所述第二法兰组件包括第二公法兰和第二母法兰，所述外套管的一端套设在所述第一管体的外侧，所述第一公法兰焊接在所述外套管的一端，所述第一母法兰设于所述第一公法兰、所述外套管的内壁以及所述第一管体的外壁形成的腔体内，所述第二公法兰焊接在所述外套管的另一端，所述第二母法兰设于所述第二公法兰远离所述外套管的一侧。3.如权利要求2所述的低温传输管线，其特征在于，所述第一母法兰和第一公法兰之间设有第一密封垫片，所述第二母法兰和第二公法兰之间设有第二密封垫片。4.如权利要求2所述的低温传输管线，其特征在于，所述第一公法兰上设有通孔，所述第一母法兰上设有盲孔，所述第一公法兰和所述第一母法兰通过螺栓连接，所述螺栓的一端穿过所述通孔设于所述盲孔内。5.如权利要求2所述的低温传输管线，其特征在于，所述第一法兰组件和所述第二法兰组件为突面法兰、凹凸面法兰或榫槽面法兰。6.如权利要求1所述的低温传输管线，其特征在于，所述内管包括第一内管筒体、第二内管筒体和第三内管筒体，所述第二内管筒体设于所述第一内管筒体和所述第三内管筒体之间，所述第二内管筒体的一端通过第三法兰组件和所述第一内管筒体连接，所述第二内管筒体的另一端通过第四法兰组件和所述第三内管筒体连接。7.如权利要求1所述的低温传输管线，其特征在于，所述内管的外侧设有绝热层。8.如权利要求1所述的低温传输管线，其特征在于，所述内管包括至少两个通道。9.如权利要求1所述的低温传输管线，其特征在于，所述内管和所述外管之间还设有环形管。10.如权利要求9所述的低温传输管线，其特征在于，所述环形管外侧设有绝热层。

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