[發明專利]抗輻照防爆的多層嵌套式低溫輸送單元以及低溫輸送管

有效

• 申請號: 201410674692.8
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104500868A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 余朝舉;胡春明;王靈淑;陳豫紅;葛瑞榮
• 申請（專利權）人: 東莞中子科學中心
• 主分類號: F16L9/19
• 分類號: F16L9/19;F16L9/22;F16L59/065;F16L59/12;F16L43/02
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 周詳

技術領域

本發明涉及用于低溫氣體或液化氣體傳輸的管道技術領域，特別是一種抗輻照防爆的多層嵌套式低溫輸送單元以及由低溫輸送單元組成的低溫輸送管。

背景技術

爆炸性低溫氣體或液體的傳輸，一般采用三層嵌套式管道，即內層低溫管、中間層真空管及外層為保護氣體管，其中內層低溫管和真空管之間采用低溫管支撐件連接，工作時，將真空管內抽真空，使其真空度優于10^-3Pa左右，從而實現真空絕熱，最外層的保護氣體管，則是防止內部的可燃性氣體發生泄漏，與空氣混合會發生爆炸。中國專利文獻CN202691453U就公開了一種類似的低溫輸送管。這類結構的低溫輸送管在強核輻照環境下使用具有以下幾方面的問題：

首先，低溫管和真空管之間通過設置絕熱材料，如支撐件等進行絕熱，目前常用的絕熱材料主要有玻璃纖維、環氧樹脂、植物纖維、尼龍布等，采用這種方式存在以下缺點：

①、采用環氧樹脂等高分子材料作為絕熱材料，雖然絕熱效果很好，但在強核輻照工況下使用，這些高分子材料的輻照損傷會很大，當輻照劑量積累到一定量后，高分子材料會變成粉末狀而發生輻照失效；

②、采用玻璃纖維等無機非金屬材料制作低溫管支撐件絕熱，由于無機非金屬材料一般屬于脆性材料，在超低溫工況下低溫管的熱應力較大，施加給低溫管支撐件的應力也較大，這很容易造成支撐件脆性斷裂失效；

③、采用高分子絕熱材料或非金屬無機絕熱材料制造絕熱部件的低溫輸送管，由于其技術特性的限制，通常管徑較大，占用空間大，不適于對空間有嚴格限制的場合。例如在強核輻照環境下，對屏蔽的要求非常高，管道的安裝空間越小越好，但傳統的低溫輸送管由于絕熱結構的需要，通常占用空間較大，從而不滿足工作要求；

④、采用高分子絕熱材料或非金屬絕熱材料制造絕熱部件的低溫輸送管，在真空環境下放氣率很高，從而不利于高真空的維持。

其次，當前低溫輸送管均采用一般的碳鋼或不銹鋼制成，由于熱脹冷縮的原因，內層的低溫管在低溫的作用下發生冷縮，進而產生強大的熱應力，使管道發生整體拉裂，為了平衡內層低溫管的冷縮，當前采用的方式是在低溫管上增加波紋管補償結構，通過波紋管具有彈性的特性補償低溫管的熱脹冷縮，進而減小熱應力，從而保證管道整體不發生破壞。

這種方式雖然解決了低溫管冷縮的問題，但相應的也帶來了另外的問題，由于波紋管必須保證一定的彈性，這就要求波紋管的壁厚比低溫管薄(否則就沒有足夠的彈性來補償剛性低溫管的冷縮)，這帶來了兩方面的問題：①、低溫輸送管的整體工作壓力范圍變小，由于波紋管的壁厚比剛性低溫管低很多，所以整個系統的最大工作壓力應以波紋管所能承受的最大壓力為限值，這個限值比不加波紋管前的低溫管承壓限值低得多，通常為不加波紋管的十分之一或更低；②、由于增加了波紋管，使低溫輸送管整體結構變得更為復雜，從系統可靠性角度講，越復雜的系統可靠性越低，例如波紋管與低溫管的焊接連接處會由于多次拉伸與壓縮發生疲勞失效。

再次，當前的低溫輸送管，其彎頭的制作多采用多個直管分段拼接而成，通常為三段式拼接，這種方式導致低溫輸送管組焊時，必須各層間混合交叉組焊和檢測，這給制造帶來很大的麻煩，很容易發生在實際的施工過程中一個零件的裝配的順序搞錯，后續的零部件無法裝配的情況。

發明內容

本發明針對現有低溫輸送管易發生材料輻照失效、低溫管支撐件脆性斷裂失效、管道直徑大占用空間大，以及工作壓力范圍小、低溫補償結構復雜可靠性低等問題，而提供能克服前述技術缺陷的一種抗輻照防爆的多層嵌套式低溫輸送單元以及由低溫輸送單元組成的低溫輸送管。

為達到上述功能，本發明提供的技術方案是：

一種抗輻照防爆的多層嵌套式低溫輸送單元，所述低溫輸送單元呈“L”形，包括從里到外依次設置的1個以上的低溫管、真空管和保護氣體管，所述低溫管通過2個以上的低溫管支撐件安裝在所述真空管的內壁上；

所述真空管包括依次連接的真空直管、真空管支撐件、真空管彎頭和真空管接頭；

所述保護氣體管包括依次連接的保護氣體直管、保護氣體管支撐件、保護氣體管彎頭和保護氣體管接頭；

所述低溫管離彎頭近的前端部縮進所述真空管接頭內部5～15mm的距離，且需與所述低溫管的后端部露出所述真空管后端部的距離相等；

所述真空管接頭的端部縮進所述保護氣體管接頭內部5～15mm的距離，且需與所述真空管的后端部露出所述保護氣體管后端部的距離相等。