СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДОВ Советский патент 1973 года по МПК F16L9/19 

1

ИзОбретение относится к криогенной технике и касается транспортировки криогенных сред по магистральным трубопроводам, а также передачи электрической энергии при температуре криогенной среды.

Известна система трубопроводов для транспортировки глубоко охлажденных сред в газообразном и/или жидком состоянии, или для передачи электрической энергии при температуре охлажденной среды, у которой в«утрен ние трубопроводы окружены экранами и расположены в отвакуумированной трубе, являющейся рубашкой.

Посредством такой системы среда, поддерживаемая при низких температурах, например жидкий гелйй или другой подобный ему глубоко охлажденный газ, при более низком поглощении тепла, транспортируется от ХО лодильной машины к потребителю, или электрический проводник поддерживают при температуре охлаждающей среды. Материал для изготовления трубопров.ода должен при БИЗ ких температурах иметь достаточную вязкость и обеспечивать удовлетворительные условия относительно вакуума эвакуированного пространства, окружающего трубопровод. Для такого трубопровода применяют либо аустенитовые стали, либо чистый алюминий, либо определенные сплавы меди. Однако при этом трубопровод поставляют в виде отдельных коротких отрезков. На участках и местах эти отрезки соединяют в трубопровод предусмотренной длины по известному способу сваркой или спаиванием. Из-за высоких термических -напряжений в этом трубопроводе появляются продольные деформации. Во избежание продольных деформ-а ций необходимо на известных расстояииях Вмонтировать в трубопровод для глубоко охлажденной среды волнистые пружинящие компенсаторы или сильфоны из металла.

Из-за визкой -Вязкости жидких газов, в частности жидкого гелия, необходимо участки соединений металлических труб, которые изза относительно небольшой длины отрезков трубопровода являются многочисленными, осзществлять особенно тщательно, чтобы внутри трубы, являющейся рубащкой и окружающей трубопровод, поддерживать эффективный изолирующий вакуум. Для обеспечения достаточно хорошего вакуума трубопровод и.е должен иметь никаких пор или капилляров (необходимо проводить тщатель ную проверку).

С целью упрощения монтажа системы и повыщения ее надежности в предлагаемой системе внутренние трубопроводы, предназначенные для транспортировки среды, находящейся в области низких температур, выполнены из гибкого при комнатной температуре материала, который не обладает необходимой стабильностью формы, и окружены внутренней отвакуумированной трубой, являющейся рубашкой, во внутреннем пространстве которой поддерживают пониженное давление и установлены распоры. Применение устройств, сохраняющих расстояние, особенно выгодно, когда посредством системы трубопроводов должен проводиться электрический ток. Электрические проводники, расположенные во внутреннем пространстве трубопровода для охлаждающей среды, вследствие магнитных полей, возникающих при эксплуатации, оказывают силовые воздействия друг на друга, которым и противодействуют устройства, сохраняющие расстояние. В качестве материала для трубопровода применяют пленку полиэтиленэфирфталата (майлар). При этом трубопроводы при значительной длине могут наматываться на барабан и транспортироваться к месту монтажа. Целесообразно трубопровод выполнять из пленки, толщина которой составляет приблизительно 0,1 мм, причем несколько укладок пленки склеивают друг с другом. При этом в качестве склеивающего вещества пригодна эпоксидная смола. Трубы, изготовленные таким образом, при температурах ниже 30°С воспринимают давление, необходимое для работы системы, хотя их толщина стен значительно меньще, чем у нержавеющей стали, применяемой для изготовления трубопровода. Трубопроводы также обладают необходимой плотностью даже для сверхтекучего гелия. Из-за незначительного по сравнению с металлическим материалом модуля эластичноста пластмасс трубопроводы для охлаждающей среды могут быть выполнены так, что возникающие в процессе охлаждения трубопровода продольные изменения преобразуются в зластичное напряжение, так как эластичные силы при постоянной сохраняемой длине остаются достаточно малыми. Внутреннюю отвакуумированную трубу, служащую рубашкой, которая также должна охлаждаться до глубоких температур, изготавливают посредством спирально наматываемой ленты, а полое трубчатое тело, соединенное с лентой и также навитое спирально, - из металлического материала или же из пластмассы, способной провариваться, или же ей подобного вещества, покрытого с двух сторон металлом. Трубчатое тело и лента могут быть соединены, например, с помощью непрерывной сварки по краям лент друг с другом. С внутренней отвакуумированной трубой, служащей рубашкой, на определенных расстояниях известным образом соединены вакуумные насосы, посредством которых во время работы системы внутри внутренней трубы можно изменять давление. Так как между трубопроводом для глубоко охлажденной среды и эвакуированным пространством, которое снаружи ограничивается наружной отвакуумированной трубой, образуется зона пониженного давления, то при повышенных темепратурах часть охлажденной среды, продиффундировавшей через стенки трубопровода, не поступает в наружное эвакуированное пространство. При этом допустимо иметь малые пробоины в трубопроводе для охлаждающей среды. Внутренняя отвакуумированная труба, являющаяся рубащкой, не нуждается в полном вакуумном уплотнении, так как из-за пониженного давления внутри, через незначительные неплотности в области высокого вакуума могут попадать лишь незначительные количества газа. Кроме того, в предлагаемой системе трубопроводы, находящиеся нри низкой температуре, эффективно отделены относительно высокого вакуума, предусмотренного в наружной отвакуумированной трубке-рубащке, вследствие чего число насосов, необходимое для поддержания высокого вакуума, может быть значительно снижено. Отвакуумированная внутренняя труба во время процесса протягивания трубопроводов для охлаждающей среды, объединенных в пучок труб, помещается в наружную трубку-рубашку. Таким образом, трубопроводы для охлаждающей среды, которые могут быть повреждены, надежно защищены от механических повреждений или нежелательных деформаций. Во внутренней отвакуумированной трубе-рубашке на заранее установленных расстояниях предусмотрено некоторое число разделительных шайб, выполненных в виде лабиринтных уплотнений из известного гибкого, обладающего низкой теплопроводностью и высокими изоляционными свойствами, материала, причем между каждыми двумя лабиринтными уплотнениями к внутренней трубе-рубашке подключен форвакуумный насос. При этом в качестве материала для лабиринтных уплотнений рекомендуется пластмасса (тефлон), так как она при низких температурах, наступающих в процессе работы, обладает достаточной гибкостью. Такая форма системы позволяет на расстояниях, ограниченных друг от друга, во внутренней трубе поддерживать давление вакуума постоянным, но отличающимся от соседних участков. Благодаря разделению на отдельные отрезки возможно управлять теплопередачей между различными трубопроводами, так как теплопроводность в области давлений, которые поддерживаются внутри внутренней трубы, являющейся рубашкой, в большой степени зависит от давления. Такое управление позволяет осуществлять дальнейшую подгонку системы к каким-либо имеющимся условиям, так что простым путем достигается оптимизация процесса перекачивания охлалсдающей среды в процессе работы,

В предлагаемой системе через полое трубчатое тело можно пропускать охлаждающую среду, вследствие чего внутренняя отвакуумированиая труба одновременно оказывает действие защитного экрана.

На фиг. 1 показана предлагаемая система (продольный разрез) трубопроводов, на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1.

Окруженные защитными экранами / трубопроводы 2 для среды, находящейся при низкой температуре, например жидкого гелия, введены в наружную отвакуумированную трубу 3. Для изоляции трубопроводов 2 во внутреннем пространстве трубы 3 посредством высоковакуумного насоса 4 поддерживается низкое давление. Трубопроводы для среды, находящейся при низкой температуре, состоят из материала, гибкого при комнатной температуре, и имеют столь небольшую толщину стен, что не обладают устойчивостью формы. Проводник 5, предусмотренный для подвода тока, расположен внутри трубопровода 2. Трубопроводы для глубоко охлажденной среды введены с помощью распорного устройства 6 во внутреннюю отвакуумированную трубу 7, являющуюся рубащкой. Труба 7 через лабиринтные сопротивления 8 из гибкого, плохо проводящего тепло и электрически изолирующего материала, например пластмассы (тефлон), разделена на самостоятельные разделы, в которых посредством форвакуумного насоса 9 и устройства 10 для управления давления поддерживается необходимое давление. Посредством этого управления возможно в граничащих отрезках внутренкей трубы 7 поддерживать отличающиеся друг от друга давления. Тем самым становится возможным создавать различную теплопередачу между трубопроводами 2 для среды, находящейся при низкой температуре, и возможна хорощая подгонка термических условий, изменяющихся одновременно вследствие изменения передаваемой мощности. Во внутренней трубе 7 расположено выполненное в виде спирали трубчатое полое тело П, по которому протекает охлаждающая среда и которое может в случае необходимости подпитываться от др)тих холодильных устройств, причем среда в трубопроводах может циркулировать по замкнутому циклу. При этом труба 7 одновременно оказывает давление защитного экрана.

10

Предмет изобретения

1.Система трубопроводов для передачи криогенной среды, а также для передачи электрической энергии, содержащая внутренние

трубопроводы, окруженные экранами и расположенною в наружной отвакуумированной трубе, отличающаяся тем, что, с целью упрощения монтажа системы и повыщения ее надежности, внутренние трубопроводы выполнены из материала, который при комнатной температуре остается гибким и не обладает необходимой устойчивостью формы, например из пленки полиэтилентерефталата, и окружены внутренней отвакуумированной трубой с распорами.

2.Система трубопроводов по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя отвакуумированная труба выполнена в виде спирально намотанных ленты и соединенного с лентой полого

трубчатого тела.

3.Система трубопроводов по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в пространстве между внутренней отвакуумированной трубой и внутренними трубопроводами установлены разделительные щайбы, выполненные в виде лабиринтных уплотнений и изготовленные из изоляционного материала, например из тефлона.

4.Система трубопроводов по пп. 1, 2 и 3, отличающаяся тем, что каждая секция внутренней отвакуумированной трубы, заключенная между двух разделительных шайб, снабжена патрубком для подсоединения к вакуумному насосу.

,Ч--,./.

.„ilTv . .

; ,л.-1 .f-. .378032

pU2.1

/7

раг.2