Система трубопроводов

 

378032

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ ьаюз Саввrсeиз

Социал истическиз

Республие

Зависимый от патента №

М. Кл. F 161 9/18

Заявлено 15.1Ч.1970 (¹ 1424895/23-26)

Приоритет 02 V,1969, № P 1922487.4, ФРГ

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.59 (088.8) Опубликовано 17.1Ч.1973. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания ЗЛ П.1973

Автор изобретения

Иностранец

Вольфганг Зассин (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Кернфоршунгсанлаге Юлих ГмбХ» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДОВ

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 глуооко охлажденных сред в газообразном и/или жидком состоянии, или для передачи электрической энергии при температуре охлажденной среды, у которой внутренние трубопроводы окружены экранами и расположены в отвакуумированной трубе, являющейся рубашкой.

Посредством такой системы среда, поддерживаемая при низких температурах, например жидкий гелий 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 трубопровода должен при нализ= ких температурах иметь достаточную вязкость и обе печивать удовлетворительные условия относительно, вакуума эвакуированного пространства, окружающего трубопровод. Для такого трубопровода применяют либо аустенитовые стали, либо чистый алюмин ий, либо определенные сплавы меди.

Однако при этом трубопровод поставляют в виде отдельных коротких отрезков. На участках и местах эти отрезки соединяют в трубо5 провод предусмотренной длины по известному способу сваркой или спаиванием. Из-за высоких термических напряжений в этом трубопроводе появляются продольные деформации. Во избежание продольных деформа=

10 ций неооходимо на известных расстояниях вмонтировать в трубопровод для глубоко охлажденной среды волнистые прухкинящие компенсаторы пли сильфоны из металла.

Из-за н|изкой вязкости жидких газов, в

15 частности жидкого гелия, необходимо участки соединений металлических труб, которые изза î-.íîñèòå.ëüíî небольшой д.лины отрезков трубопровода являются многочисленными, осуществлять особенно тщательно, чтобы

2Q внутри трубы, являющейся рубашкой и окружающей трубопровод, поддерживать эффективный изолирующий, вакуум. Для обеспечения достаточно хорошего вакуума трубопровод не должен иметь никаких пор илн ка25 пилляров (необходимо проводить тщатель= ную проверку).

С целью упрощения монтажа системы и повышения ее надежности в предлагаемой снсте378032

55 ао

65 ме внутренние трубопроводы, предназначенные для транспортировки среды, находящейся в области низких температур, выполнены из гибкого при комнатной температуре материала, который не обладает необходимой стаоильностью формы, и окружены внутренней отвакуумированной трубой, являющейся рубашкой, во внутрен нем 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 меньше, 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 эластичности пластмасс трубопроводы для охлаждающей среды могут быть выполнены так, что возникающие в процессе охлаждения трубопровода продольные изменения преобразуются в эластичное напря>кение, 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 вре ля 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 эваку ированное пространство. При этом допустимо иметь малые пробоины в трубопроводе для охлаждающей среды.

Внутренняя отвакуумированная труба, являющаяся рубашкой, 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 .при низкой температуре, эффективно отделены относительно высокого вакуума, предусмотренного в наружной отвакуумирован ной трубке-рубашке, вследствие чего число насосов, необходимое для поддержания высокого вакуума, может быть значительно снижено. Отвакуумированная внутренняя труба во время процесса протягивания трубопроводов для охлаждаюшей 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 н изких температурах, наступающих в процессе работы, обладает достаточной гибкостью. Такая форма системы позволяет на расстояниях, ограниченных друг от друга, во внутренней трубе поддер>кивать 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 охлаждающей среды в процессе работы, 378032

В предлагаемой системе через полое трубчатое тело можно пропускать охлаждающую среду, вследствие чего внутренняя отвакуумированная 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 1 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 8 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 б во внутреннюю отвакуумированную трубу 7, являющуюся рубашкой. Труба 7 через лабиринтные сопротивления 8 из гибкого, плохо проводящего тепло и электрически изолирующего материала, н апример 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 внутренней 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 хорошая подгонка термических условий, изменяющихся одновременно вследствие изменения передаваемой мощности. Во внутренней трубе 7 расположе15

40 но выполненное в виде спирали трубчатое полое тело 11, по которому протекает охлаждающая среда и которое может в случае необходимости подпитываться от других холодильных устройств, причем среда в трубопроводах может циркулировать по замкнутому циклу.

При этом труба 7 одновременно оказывает давление защитного экрана.

Предмет изобретения

1, Система трубопроводов для передачи криогенной среды, а также для передачи электрической энергии, содержащая внутренние трубопроводы, окруженные экранами и расположенн ые в наружной отвакуумированной трубе, отличающаяся тем, что, с целью упрощения монтажа системы и повышения ее надежности, внутренние трубопроводы выполнены из материала, который при комнатной температуре остается гибким и не обладает необходимой устойчивостью формы, например из пленки полиэтилентерефталата, и окруженцы внутренней отвакуумированной трубой с распорами.

2. Система трубопроводов по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя отвакуумированная труба выполнена в виде спирально намотанных лен ты 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 шайбы, 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.

378032

Составитель Г Ьахпокова

Редактор В. Блохина

Техред T. Курилко

Корректор Е. Михеева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1830/17 Изд. М 1448 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, %-85, Раушская наб., д. 4/5