一种低温接头

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1.本发明涉及液氢输送领域，尤其涉及一种低温接头。

背景技术：

2.液氢是氢能利用的重要形式之一。液氢加氢站是一种有效利用液氢的设施，可以为氢燃料汽车提供燃料。在国外的成熟工艺中，通常在液氢工厂将气态氢降至20k进行液化，通过低温传输管线输送至液氢槽车，然后通过液氢槽车将液氢运输至加氢站，再次通过低温传输管线输送至站内的液氢储罐中并储存。大气压下饱和液氢温度为20.23k(-252.92℃)，远低于常温，属于低温流体，其输送储运过程必须做好绝热保温，减少损失。
3.低温接头是液氢在不同设备之间传输必不可少的设备，其拆卸便捷性和低漏热性能是减少卸装耗时降低液氢卸装损失的关键。目前，可用的低温接头包括法兰直接连接形式和bnc接头形式。法兰直接连接形式的低温接头由于法兰直接与低温流体接触，漏热非常大，接头结霜厉害。bnc接头形式的低温接头可减少漏热，但输液管两端需要焊接bnc接头的阴阳头，结构复杂，安装特殊。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低温接头，其拆卸便捷，可以实现液氢传输管道的快速连接和实现低漏热、低损失液氢输送。
5.为达到上述目的，本发明提供的方案是：
6.一种低温接头，包括绝热管、芯体和紧固件，所述绝热管包括第一部件和第二部件，所述第一部件包括同轴设置的第一内管和第一外管、以及设置在第一部件的一端的法兰，所述法兰自所述第一内管往外延伸，并凸出所述第一外管，所述第二部件的结构与所述第一部件的结构一样，所述芯体包括两个导向块、密封块以及同轴设置的第二内管和第二外管，两个所述导向块一一对应安装在所述第二外管的两侧末端上，所述密封块环设在所述第二外管外周，所述第二内管和所述第二外管之间形成有第二真空腔，所述第二内管的两侧末端均设置有自所述第二内管向所述导向块延伸的芯体封头，所述芯体封头用于封闭第二真空腔，所述芯体装配在所述绝热管内，且所述第一部件的法兰和所述第二部件的法兰夹紧在所述密封块两侧，所述第一部件和所述第二部件通过所述紧固件连接，且所述密封块分别与所述第一部件的法兰和所述第二部件的法兰密封连接。
7.优选地，所述密封块与第一部件的法兰之间和所述密封块与第二部件的法兰之间通过内密封圈和外密封圈密封，所述密封块与法兰接触的侧面设有两道密封槽，所述内密封圈安装在其中一道所述密封圈，所述外密封圈安装在另一道密封圈。
8.优选地，所述第一内管和所述第一外管之间形成有第一真空腔。
9.优选地，所述第一内管与所述第一外管相对的侧壁包裹有绝热包扎层。
10.优选地，所述法兰分别与所述第一内管和所述第一外管焊接为一体。
11.优选地，所述密封块、所述第二内管、所述第二外管和所述芯体封头焊接为一体。
12.优选地，所述第二外管的两侧末端均设置有台阶位，两个所述导向块一一对应安装在所述台阶位上。
13.优选地，所述导向块为由聚四氟乙烯制备而成的环状体。
14.优选地，所述第二内管与所述第二外管相对的侧壁包裹有绝热包扎层。
15.优选地，所述第二真空腔内填充有多孔材料。
16.本发明提供的低温接头在装配时将装配好的芯体插入绝热管的第一部件，在导向块的引导下，芯体近似同心插入第一部件，直至密封块接触法兰；随后，将绝热管的第二部件套入芯体的另一侧，在导向块的引导下，第二部件的法兰与密封块的另一面接触，最后用紧固件将两边法兰锁紧，完成低温接头的装配，装配便捷，且便于拆卸，可以实现液氢传输管道的快速连接。而且，低温接头的绝热管和芯体均采用双层管体，绝热性能优异，能够实现低漏热、低损失液氢输送。此外，本发明的低温接头在第二外管的两侧末端设置导向块以使芯体近似同心插入绝热管的第一部件和第二部件，进而能够提高装配精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1是本发明第一种实施方式的低温接头的结构示意图；
19.图2是本发明第二种实施方式的低温接头的结构示意图；
20.图3是本发明第三种实施方式的低温接头的结构示意图；
21.图4是本发明第四种实施方式的低温接头的结构示意图。
22.附图标号说明：
23.1、绝热管；11、法兰；12、第一外管；13、第一内管；14、第一真空腔；15、绝热包扎层；
24.2、芯体；21、导向块；22、第二外管；23、内密封圈；24、外密封圈；25、密封块；26、芯体封头；27、第二内管；28、第二真空腔；29、间隙；
25.3、紧固件。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
29.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
30.如图1至图4所示，其为本发明的一种实施例的低温接头，可实现低漏热、低损失液氢输送。
31.请参阅图1-图4，本发明实施例的低温接头包括绝热管1、芯体2和紧固件3，绝热管1为双层绝热管，其包括第一部件和第二部件，第一部件包括同轴设置的第一内管13和第一外管12、以及设置在第一部件的一端的法兰11，法兰11自第一内管13往外延伸，并凸出第一外管12，即，法兰11为环状结构，其能够把第一内管13和第一外管12连接为一整体，第二部件的结构与第一部件的结构一样，芯体2包括两个导向块21、密封块25以及同轴设置的第二内管27和第二外管22，两个导向块21一一对应安装在第二外管22的两侧末端，密封块25环设在第二外管22外周，第二内管27和第二外管22之间形成有第二真空腔28，第二真空腔28的间隙依据设计而定，第二内管27的两侧末端均设置有自第二内管27向导向块21延伸的芯体封头26，芯体封头26用于封闭第二真空腔28，在第二真空腔28内形成氢气气柱，降低第二内管27的导热性能，进一步提高绝热效果。芯体2装配在绝热管1内，且绝热管1的第一部件的法兰11和第二部件的法兰11夹紧在密封块25两侧，第一部件和第二部件通过紧固件3连接，且密封块25分别与第一部件的法兰11和第二部件的法兰11密封连接。
32.需要说明的是，第一外管12和第一内管13可以全部采用金属硬管，例如导热性能较差的不锈钢，也可以采用部分金属软管，即接头处改为金属软管，也可采用全部金属软管，并在接头处加金属硬管内衬。第一内管13的外径和壁厚依据压力和流速设计。第一外管12的直径和壁厚依据单位长度漏热量要求、绝热包扎层15厚度及第二真空腔28的间隙设计选型。法兰11由第一外管12和第一内管13决定其内外侧直径，厚度和螺栓孔数量依据液氢压力校核。
33.除两头的芯体封头26外，第二内管27和第二外管22之间无接触。第二内管27为金属硬管，例如不锈钢管，第二外管22为金属硬管，其外径与绝热管1中的第一内管13匹配，一般留有不少于1mm的间隙29，壁厚满足液氢压力要求即可，即导向块21的厚度大于第二外管22的壁厚。导向块21与芯体2的其他部分是分离的，其内径与第二外管22的封头处外径一致，外径与第二内管27的内径一致，导向块21为聚四氟乙烯或其他低温材料，安装在第二外管22末端，沿轴向存在通孔或沟槽。密封块25的外径由与法兰11匹配即可，可以比法兰11的螺栓孔距法兰11中心最小值小即可，也可以与法兰11外径一致，在密封块25上加工同样尺寸的通孔用于螺栓穿过，密封块25的壁厚由压力校核决定。
34.可以理解地，密封块25凸出第二外管22的部分可以与法兰11凸出第一外管12的部分平齐(如图1所示)，此时，紧固件3穿过第一部件的法兰11、密封块25和第二部件的法兰11后固定。密封块25与法兰11之间存在高度差(如图2所示)，此时，紧固件3穿过第一部件的法兰11和第二部件的法兰11后固定。
35.本发明实施例提供的低温接头在装配时将装配好的芯体2插入绝热管1的第一部
件，在导向块21的引导下，芯体2近似同心插入第一部件，直至密封块25接触法兰11；随后，将绝热管1的第二部件套入芯体2的另一侧，在导向块21的引导下，第二部件的法兰11与密封块25的另一面接触，最后用紧固件3将两边法兰11锁紧，完成低温接头的装配，装配便捷，且便于拆卸，可以实现液氢传输管道的快速连接。而且，低温接头的绝热管1和芯体2均采用双层管体，绝热性能优异，能够实现低漏热、低损失液氢输送。此外，本发明实施例的低温接头在第二外管22的两侧末端设置导向块21以使芯体2近似同心插入绝热管1的第一部件和第二部件，进而能够提高装配精度。
36.可选地，密封块25与法兰11之间通过密封圈密封，密封圈的数量可以根据需要设置，密封圈的安装方式也需要根据需要设置。如图1和图2所示，单侧的密封块25与法兰11之间采用两道密封槽，密封块25与法兰11接触的侧面设有两道密封槽，用于安装内密封圈23和外密封圈24，内密封圈23和外密封圈24可以是橡胶o圈或其他密封垫。可以理解地，密封槽可以设置在密封块25上，也可以设置在法兰11上，如图3所示，两道密封槽是设置在法兰11上的。如图4所示，单侧的密封块25与法兰11之间采用一道密封槽，法兰11与密封块25接触的侧面设有一道密封槽，用于安装密封圈，密封圈可以是橡胶o圈或其他密封垫。
37.优选地，第一内管13和第一外管12之间形成有第一真空腔14，本发明实施例的低温接头通过设置第一真空腔14能够减少了第一内管13向第一外管12的漏热。
38.优选地，第一内管13与第一外管12相对的侧壁(外表面)包裹有绝热包扎层15，绝热包扎层15的设置能够进一步提高绝热效果。
39.可以理解地，第一内管13的外表面可包扎绝热材料也可不包扎绝热材料。
40.可选地，法兰11分别与第一内管13和第一外管12焊接为一体，进一步提高密封性能，减少漏热。
41.优选地，第二真空腔28内可填充少量活性炭等多孔材料，用于吸热。
42.优选地，密封块25、第二内管27、第二外管22和芯体封头26焊接为一个整体，有利于提高低温接头的装配效率。
43.优选地，第二外管27的两侧末端均设置有台阶位(图未示)，两个导向块21一一对应安装在台阶位上，安装方式简单可靠。
44.优选地，第二内管27与第二外管22相对的侧壁(外表面)包裹有绝热包扎层15，包扎时绝热材料的外表面不与第二外管22的内表面接触，绝热包扎层15的设置能够进一步提高绝热效果。
45.可以理解地，第二内管27的外表面可包扎绝热材料也可不包扎绝热材料。
46.本发明实施例的低温接头整个传热路径上热阻大，漏热小，可有效较少液氢损失。
47.本发明实施例的低温接头的工作原理如下：将第一真空腔14和第二真空腔28抽至规定的真空后封闭；将导向块21安装在第二外管22的两端，同时将密封圈安装在密封块25的密封槽后(密封圈的不同安装方式适用不同装配方式，在此仅作为举例说明)，将装配好的芯体2插入绝热管1的第一部件，在导向块21的引导下，芯体2近似同心插入其中，直至密封块25接触法兰11；随后，将绝热管1的第二部件套入芯体2的另一侧，在导向块21的引导下，第二部件的法兰11与密封块25的另一面接触；用紧固件3将两边法兰11锁紧，密封圈隔绝接头内部与外部环境。采用抽空方式将接头内空气抽出，并置换为氦气，如此数次后，氧气含量达标，通入液氢，开始输送。
48.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种低温接头，其特征在于，包括绝热管、芯体和紧固件，所述绝热管包括第一部件和第二部件，所述第一部件包括同轴设置的第一内管和第一外管、以及设置在第一部件的一端的法兰，所述法兰自所述第一内管往外延伸，并凸出所述第一外管，所述第二部件的结构与所述第一部件的结构一样，所述芯体包括两个导向块、密封块以及同轴设置的第二内管和第二外管，两个所述导向块一一对应安装在所述第二外管的两侧末端上，所述密封块环设在所述第二外管外周，所述第二内管和所述第二外管之间形成有第二真空腔，所述第二内管的两侧末端均设置有自所述第二内管向所述导向块延伸的芯体封头，所述芯体封头用于封闭第二真空腔，所述芯体装配在所述绝热管内，且所述第一部件的法兰和所述第二部件的法兰夹紧在所述密封块两侧，所述第一部件和所述第二部件通过所述紧固件连接，且所述密封块分别与所述第一部件的法兰和所述第二部件的法兰密封连接。2.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述密封块与第一部件的法兰之间和所述密封块与第二部件的法兰之间通过内密封圈和外密封圈密封，所述密封块与法兰接触的侧面设有两道密封槽，所述内密封圈安装在其中一道所述密封圈，所述外密封圈安装在另一道密封圈。3.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述第一内管和所述第一外管之间形成有第一真空腔。4.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述第一内管与所述第一外管相对的侧壁包裹有绝热包扎层。5.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述法兰分别与所述第一内管和所述第一外管焊接为一体。6.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述密封块、所述第二内管、所述第二外管和所述芯体封头焊接为一体。7.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述第二外管的两侧末端均设置有台阶位，两个所述导向块一一对应安装在所述台阶位上。8.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述导向块为由聚四氟乙烯制备而成的环状体。9.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述第二内管与所述第二外管相对的侧壁包裹有绝热包扎层。10.如权利要求1所述的低温接头，其特征在于，所述第二真空腔内填充有多孔材料。

技术总结

本发明适用于液氢输送领域，公开了低温接头，包括绝热管、芯体和紧固件，绝热管包括结构一样的第一部件和第二部件，第一部件包括第一内管、第一外管和设置在第一部件的一端的法兰，法兰自第一内管往外延伸，并凸出第一外管，芯体包括两个导向块、密封块、第二内管和第二外管，两个导向块一一对应安装在第二外管的两侧末端上，密封块环设在第二外管外周，第二内管和第二外管之间形成有第二真空腔，第二内管的两侧末端设置有用于封闭第二真空腔的芯体封头，芯体装配在绝热管内，绝热管的第一部件的法兰和第二部件的法兰夹紧在密封块两侧，第一部件和第二部件通过紧固件连接，该低温接头可以实现液氢传输管道的快速连接和低漏热、低损失液氢输送。损失液氢输送。损失液氢输送。