阅读说明：本技术 一种可沿轴向滑动的双层复合套管及其连接方法 (Double-layer composite sleeve capable of sliding along axial direction and connecting method thereof ) 是由 施晓哲 徐磊 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及热力管道技术,旨在提供一种可沿轴向滑动的双层复合套管及其连接方法。该复合套管包括同轴嵌套安装的内层管和外层管；在内层管和外层管之间设置至少两组垂直于轴向的支撑滑动机构；其底端固定安装在内层管的外表面上,顶端与外层管的内壁活动连接。本发明通过内外层管道轴向滑动,可以在现有管道焊接工艺条件下,实现先对内层管焊接,再对外层管焊接,而不用现场修补管道保温层等操作,避免出现接头处结构不连续。同时,由于内外层之间采用支撑结构而非填充结构,减少了换热面积,提高了内外层之间的热阻。由于内外层之间的空间完全连通,可以进一步采用对中间抽真空,以进一步提高热阻,减少热损失。(The invention relates to a heat distribution pipeline technology, and aims to provide a double-layer composite sleeve capable of sliding along the axial direction and a connecting method thereof. The composite sleeve comprises an inner layer pipe and an outer layer pipe which are coaxially nested; at least two groups of supporting sliding mechanisms vertical to the axial direction are arranged between the inner layer pipe and the outer layer pipe; the bottom end of the inner tube is fixedly arranged on the outer surface of the inner tube, and the top end of the inner tube is movably connected with the inner wall of the outer tube. According to the invention, through axial sliding of the inner and outer pipelines, the inner pipe can be welded firstly and then the outer pipe can be welded under the existing pipeline welding process condition, operations such as repairing the pipeline heat-insulating layer on site are not needed, and the discontinuity of the structure at the joint is avoided. Meanwhile, a supporting structure rather than a filling structure is adopted between the inner layer and the outer layer, so that the heat exchange area is reduced, and the thermal resistance between the inner layer and the outer layer is improved. Because the space between the inner layer and the outer layer is completely communicated, the middle can be further vacuumized to further improve the thermal resistance and reduce the heat loss.)

一种可沿轴向滑动的双层复合套管及其连接方法

技术领域

本发明涉及热力管道技术，特别涉及一种可沿轴向滑动的双层复合套管及其连接方法。

背景技术

集中供热对于节约一次能源、提高能量利用效率、改善居民生活质量、减少城市环境污染具有重要意义。热力管道是集中供热系统输送热水、蒸汽等热媒的重要组成部分。热力管道是指从锅炉房、直燃机房、供热中心等出发，从热源通往建筑物热力入口的供热管道。供热热水介质的工作压力不高于2.5MPa，工作温度不超过200℃；供热蒸汽介质工作压力不高于1.6MPa，工作温度不超过350℃。减少热力管道热损失是提高热网输送效率以及提高整个供热系统效率的关键。例如某小型工业区热网一年供热成本约8000万元，每减少1％的管网热损失，就能节约80万元左右。

目前热力管道主要采用多层保温复合管的结构形式，即内层金属管、中间保温层、外层金属管。其中内层金属管起耐内压作用，中间保温层提供管道热阻、减少管道热损失，外层金属管起保护并承受埋地时土壤外压等作用。但是，这类保温管成本较高，管道接头处热损失大，管道整体热损失较大。以某工业园区D600通径的热力管道为例，其保温层厚度达到200mm以上，管道外径超过1米，每9米的管道成本超过10万元，整体等效导热系数约0.07瓦/(平方米·摄氏度)。另外，在现场连接时需要先对成品管件剥离保温层，将内层金属管焊接好后再重新包覆保温层。该操作导致工序复杂、耗时耗力。如果新包覆的保温层处理不好，将使接头处的等效导热系数超过0.2瓦/(平方米·摄氏度)，造成较大热损失。

因此，本发明拟提供一种新结构的保温复合管，通过改变传统复合套管连接方式，提高接头连接效率，并避免传统供热管道安装原因导致的热损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种可沿轴向滑动的双层复合套管及其连接方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：

提供一种可沿轴向滑动的双层复合套管，包括同轴嵌套安装的内层管和外层管；在内层管和外层管之间设置至少两组垂直于轴向的支撑滑动机构；

支撑滑动机构具有以下任意一种结构：

(1)支撑滑动机构包括至少3个沿圆周方向均匀布置的径向支撑件，径向支撑件由支撑杆和滑动部件组成，其中支撑杆的底端固定安装在内层管的外表面上，滑动部件设在支撑杆的顶端且与外层管的内壁相接；或者，

(2)支撑滑动机构由支撑环和滑动部件组成，支撑环的底部固定套装在内层管外表面，若干个滑动部件沿圆周方向均匀布置在支撑环的顶部且与外层管的内壁相接。

本发明中，所述滑动部件是滚轮、滚珠轴承或滚柱轴承。

本发明中，所述内层管和外层管具有相同的轴向长度。

本发明中，各组支撑滑动机构的滑动部件的数量相等，且不同组内的滑动部件沿轴向平行布置。

本发明中，所述内层管是金属材质的内层管；所述外层管是钢管、热塑性增强塑料复合管、钢丝错绕增强聚乙烯管或塑料管；所述支撑杆是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯酯(Ekonol)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、玻璃棉或玻璃纤维材质的支撑杆。

本发明中，所述支撑杆或支撑环的底端以焊接或螺栓紧固的方式固定在内层管的外表面上。

本发明进一步提供了前述双层复合套管的连接方法，包括以下步骤：

(1)将双层复合套管运至安装现场，相邻两段需连接的双层复合套管吊装就位；

(2)将外层管沿轴向拖动，使得内层管和外层管产生错位，露出需焊接的内层管接口部位；

(3)对内层管进行焊接操作，然后将外层管推回去，进行外层管焊接操作。

本发明中，根据内层管对焊接空间的要求，如果内层管能够从单侧完成焊接操作，则外层管的焊缝与内层管的焊缝位于同一轴向位置；如果内层管不能从单侧完成焊接操作，则外层管的焊缝与内层管的焊缝保持足够轴向距离(即错位)，确保内层管有足够的焊接操作空间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过内外层管道轴向滑动，可以在现有管道焊接工艺条件下，实现先对内层管焊接，再对外层管焊接，而不用现场修补管道保温层等操作，避免出现接头处结构不连续。同时，由于内外层之间采用支撑结构而非填充结构，减少了换热面积，提高了内外层之间的热阻。由于内外层之间的空间完全连通，可以进一步采用对中间抽真空，以进一步提高热阻，减少热损失。

附图说明

图1为可轴向滑动的双层复合套管结构示意图；

图2为图1中双层复合套管的径向剖视图；

图3为具备更多支撑结构的双层复合套管的结构示意图；

图4为双层复合套管在安装前的相对位置图；

图5为双层复合套管在完成焊接后的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

可沿轴向滑动的双层复合套管，包括同轴嵌套安装的内层管1和外层管2，两者具有相同的轴向长度。在内层管1和外层管2之间设置至少两组垂直于轴向的支撑滑动机构，支撑滑动机构具有以下任意一种结构：

(1)支撑滑动机构包括至少3个沿圆周方向均匀布置的径向支撑件(如3、4、6个，图2所示为4个径向支撑件)，径向支撑件由支撑杆3和滑动部件4组成，其中支撑杆3的底端固定安装在内层管1的外表面上，滑动部件4设在支撑杆3的顶端且与外层管2的内壁相接；或者，

(2)支撑滑动机构由支撑环和滑动部件组成，支撑环的底部固定套装在内层管1外表面，若干个滑动部件4沿圆周方向均匀布置在支撑环的顶部且与外层管2的内壁相接。

内层管1是金属材质时，支撑杆3或支撑环的底端优先以焊接方式固定在内层管1的外表面上(也可选螺栓紧固)。各组支撑滑动机构的滑动部件4的数量相等，且不同组内的滑动部件4沿轴向平行布置。滑动部件4可选滚轮、滚珠轴承或滚柱轴承，用于减小外管沿着轴向的滑动摩擦。

在轴向上，可根据外层管2的直径和抗外压刚度要求，等间距地设置N个支撑滑动机构，其中N≥2(图1所示为N＝2的结构，图3所示为N＝4的结构)。支撑滑动机构沿着轴向分布且彼此平行设置，用于隔离和支撑外层管2，同时提高外层管2的抗外压性能。内层管1与外层管2之间的空间(空气或抽真空)起到隔热作用，以减少内外层管之间的传热。

对于200℃以下的应用场合，支撑杆3可选聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯酯(Ekonol)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)等几种耐高温、低导热聚合物；对于200℃以上的应用场合，支撑杆3可选耐高温的玻璃棉、玻璃纤维等材料加工制造而成。

外层管2可以采用钢管、热塑性增强塑料复合管、钢丝错绕增强聚乙烯管(PSP)或塑料管(如聚乙烯管、聚丙烯管)等。其中钢管刚性大，导热系数大，适用于高真空度、高耐外压，但对外层的导热系数要求不高的场合。PSP由钢塑复合而成，具有中等刚性和较小导热系数，适用于中等耐外压能力同时对外管的阻热性能有一定要求的场合。而聚乙烯管刚性小、导热系数小，适用于不要求外层管耐外压，但对阻热性能有一定要求的场合。

本发明中可沿轴向滑动的双层复合套管，其具体连接方法：

(1)将已完成组装的双层复合套管运至安装现场，相邻两段需连接的双层复合套管吊装就位；

(2)将外层管2沿轴向拖动，使得内层管1和外层管2产生错位，露出需焊接的内层管1的接口部位(如图4所示)；

(3)对内层管1进行焊接操作，产生图4中所示的环形焊缝5。然后将外层管2推回去，进行外层管2的焊接操作，产生图5中所示的环形焊缝6。

根据内层管1对焊接空间的要求，外层管2的焊缝6可以与内层管1的焊缝5位于同一轴向位置，也可以有略微错位(如图5所示)。如果内层管1可以从单侧完成全部焊接，则内外两个焊接部位可以处于同一轴向位置；否则，内外两个焊接部位可以略微错位，确保内层管1有较大的焊接空间。

当外层管2为PSP等复合管或聚乙烯管时，还可以采用法兰连接、电熔连接等连接方式.此时，根据需要可以预先在管端部安装法兰或电熔管件，待内层管1焊接完毕后将外层管2推回，按照常规的法兰连接方法或电熔焊接方法连接即可，此处不再赘述。