CN101545565A - 相变蓄能恒温复合输液管 - Google Patents

Abstract

一种相变蓄能恒温复合输液管包括：输液管，蓄能材料，防护保温管，输液管与防护保温管间是相变蓄能材料或输液管与防护保温管间的辐板腔内是相变蓄能材料。

Description

相变蓄能恒温复合输液管

发明领域：

本发明涉及输液管或输油管。

背景技术：

03222244.0《稀土复合材料电热输油管》公开如下技术特征：在输油管的管外壁涂覆一层绝缘陶瓷层，并安装稀土复合电热薄膜层，电极与稀土复合电热薄膜层相连，电极引线与温控器相连，通过电加热方法，保持管道恒温。

200520084305.1《电热输油管》公开如下技术特征：油管为内外层结构结合为一体，在内外层之间设有电加热材料，所述电加热材料一端设有电极引线，另一端连接搭铁件，遇到输油管内冻结的情况时，接通车辆自备电源，使电加热材料发热，即可以解决油路畅通问题，保证车辆在冬季正常启动和运行。

上述专利的缺点是：1、无法利用输油管中的热量实现输油管的恒温运行。2、采用电加热方法，在长途输油管线上使用，耗电量大，浪费能源。

发明内容：

本发明的目的是：1、输液管与防护保温管间加相变蓄能材料，输液管中液体的热量储藏在相变蓄能材料中，降低输液管中液体与输液管外环境的温差，实现恒温输液。2、通过在输液管与防护保温管间设辐板，辐板腔内装胶状相变蓄能材料，制造成带有辐板和相变蓄能材料的恒温输液管。3、输液管内腔复合氟塑料或有机树脂，提高输液管的耐腐蚀性能，防污染和防结蜡和防渗透性能，提高输液管使用寿命。4、在相变蓄能材料外设电加热材料，通过电加热，对相变材料进行温度补偿，实现恒温输液。

本发明提出的相变蓄能恒温复合输液管包括：输液管，蓄能材料，防护保温管，输液管与防护保温管间是相变蓄能材料或输液管与防护保温管间的辐板腔内是相变蓄能材料。使用时，输液管中的液体加热输液管，输液管将热量传递给相变蓄能材料，相变蓄能材料通过相变吸收大量的热量，包裹在输液管外，使得输液管内液体的温度与相变蓄能材料温度基本保持一致，减低输液管内液体的温度与输液管外环境温度梯度，当输液管内液体温度降低时，相变蓄能材料放出热量，保持输液管线温度的恒定。用于输油管线时，防止输油管线因管壁温度低产生的结蜡现象。

为提高相变蓄能恒温复合输液管的整体强度，输液管与防护保温管间设多个辐板，辐板与输液管制造成一体或辐板与防护保温管制造成一体或由内环管、辐板、外环管构成防护保温管，相邻辐板与输液管和防护保温管组成相变蓄能材料储藏腔，腔内是相变蓄能材料。

输液管包括输液金属管或输液有机树脂管或输液陶瓷管或输液橡胶管。输液管可以由单一材料制造或由复合材料制造，采用复合材料制造输液管时，内管材料是氟塑料或有机树脂，有机树脂管包括：聚乙烯管(PE)、聚丙烯管(PP)、聚丁烯管(PB)、硬聚氯乙烯管(UP VC)、耐热聚乙烯(PE-RT)、苯乙烯管(ABS工程塑料)交联聚乙烯管(PEX)。外管材料是金属管或橡胶管或不同材料的有机树脂管。

防护保温管包括金属管或有机树脂管或陶瓷管或橡胶管或水泥管。

为保持相变蓄能恒温复合输液管稳定恒温输液，采用在相变蓄能材料外设电加热材料的方法进行温度补偿，当相变蓄能材料温度低于输液管内液体温度时，通过热传感器将信号传递给控制器，控制器开启电加热材料加热相变蓄能材料，当达到予设温度时，热传感器将信号传递给控制器，控制器断开电加热材料，实现输液管的恒温控制。

电热材料包括：碳纤维，电热丝，电热陶瓷，电热带。

含蜡成分较高的输油管线，相变蓄能材料采用具有不同相变温度的混合相变蓄能材料，相变蓄能材料外设绝缘层，绝缘层外设电加热材料，正常工作时，输液管中的油加热输液管，输液管将热量传递给较低温度的相变蓄能材料，维持温度恒定，需要进行除蜡时，开启电加热材料，电加热材料将热量传递给较高温度的相变蓄能材料，高温相变蓄能材料加热输液管，使粘附在管壁上的蜡熔化，伴随流动的油输送到蜡冷凝器，将蜡分离。

外保温防护材料由两块或多块组成，两块或多块外保温防护材料用螺栓连接成一体，利于更换和检修。外保温防护材料上设固定孔，固定内连接锚链或吊索，锚链或吊索分别用于海底、空中、地面输液管固定。固定孔的另一作用是用于吊装索具的固定。分体的外保温防护材料可以是金属管，水泥管，陶瓷管。

本发明的优点是：1、相变蓄能材料中吸收输液管中液体热量，减少输液管中液体与环境的温差，实现恒温输液。2、通过电加热方法，对相变材料进行温度补偿，实现恒温输液。3、采用轮辐结构输液管，强度好，不易破裂，制造方便。

附图说明：

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。

图1是具有本发明特征外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图2是具有本发明特征内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图3是具有本发明特征的整体轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图4是具有本发明特征内衬氟塑料层的整体轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图5是具有本发明特征带有加热器的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图6是具有本发明特征带有加热器的内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图7是具有本发明特征内轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结

构图。

图8是具有本发明特征相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图9是具有本发明特征内衬氟塑料层的相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图10是具有本发明特征带有加热器的相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图11是具有本发明特征组合外保温防护材料内衬氟塑料层相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图12是图11的俯视图。

图13是具有本发明特征带有加热器的组合外保温防护材料内衬氟塑料层相变蓄能恒温复合输液管端面结构图。

图14是图13的俯视图。

图15是具有本发明特征带有相变蓄能蛇性输油管端面结构图。

具体实施方式：

实施例1：

外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图1所示，其中：1是高温液体，2是金属输液管，3是防护保温管，4是防护保温管辐板，防护保温管3与防护保温管辐板4为整体，5是纳米石墨相变蓄能材料。制造复合输液管时，将金属输液管2装入由防护保温管辐板4组成的开口孔内，将金属输液管2和防护保温管端部开口封闭，向金属输液管2与防护保温管3和防护保温管辐板4组成的空腔内，灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料5，胶状纳米石墨相变蓄能材料5凝固后，将金属输液管2与防护保温管3和防护保温管辐板4粘接成整体，制造成外轮辐相变蓄能恒温复合输液管。使用时，高温液体1将热量传递给金属输液管2，金属输液管2将热量传递给纳米石墨相变蓄能材料5，纳米石墨相变蓄能材料5的相变温度略低于高温液体1温度，纳米石墨相变蓄能材料5将大量热存储在纳米石墨相变蓄能材料内，防护保温管4防止纳米石墨相变蓄能材料热量散失，当高温液体1温度降低时，纳米石墨相变蓄能材料5放出热量，维持输液管2温度恒定，当高温液体1温度升高时，纳米石墨相变蓄能材料5吸收并存储热量，维持输液管2温度恒定。

纳米石墨相变材料具有储能密度高、导热换热效果优异、阻燃等优点。与其它相变储能材料相比，纳米石墨基相变材料的导热系数提高1～2个数量级，相变温度在-40～+70℃之间连续可调，储能密度可达150～200J/g，是通用相变储能材料3-4倍。

实施例2：

内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图2所示，其中：5是高温液体，6是金属输液管，7是氟塑料管，8是防护保温管，9是防护保温管辐板，防护保温管8与防护保温管辐板为整体，10是纳米石墨相变蓄能材料。制造复合输液管时，首先将氟塑料管7表面涂热熔胶，装入金属输液管8内，两端封闭，向氟塑料管7内通热蒸汽，氟塑料管7膨胀后与热熔胶一起粘接在金属输液管6内腔。将复合氟塑料管的金属输液管6装入由防护保温管辐板9组成的开口孔内，将金属输液管6和防护保温管端部开口封闭，向金属输液管6与防护保温管8和防护保温管辐板9组成的空腔内灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料10，胶状纳米石墨相变蓄能材料10凝固后，将金属输液管6与防护保温管8和防护保温管辐板9粘接成整体，制造成内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管。使用时，高温液体5将热量传递给金属输液管6，金属输液管6将热量传递给纳米石墨相变蓄能材料10，纳米石墨相变蓄能材料10的相变温度略低于高温液体5温度，纳米石墨相变蓄能材料10将大量热存储在纳米石墨相变蓄能材料内，防护保温管8防止纳米石墨相变蓄能材料热量散失，当高温液体5温度降低时，纳米石墨相变蓄能材料10放出热量，维持输液管6温度恒定，当高温液体5温度升高时，纳米石墨相变蓄能材料10吸收并存储热量，维持输液管6温度恒定。

由于氟塑料具有优良的防粘性能，可有效的防止管壁结蜡。

实施例3：

整体轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图3所示，其中：11是高温液体，12是氟塑料输液管，13是内层防护保温管，14是外层防护保温管，15是防护保温管辐板，内层防护保温管13和外层防护保温管14与防护保温管辐板15为整体，16是纳米石墨相变蓄能材料。制造复合输液管时，首先，向内层防护保温管13与外层防护保温管14和防护保温管辐板15组成的空腔内，灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料16，胶状纳米石墨相变蓄能材料16凝固后，制造成带有胶状纳米石墨相变蓄能材料的防护保温管，将氟塑料输液管12装入内层防护保温管13的孔内，将氟塑料管12和防护保温管端部开口封闭，充热气流，加压，氟塑料管12膨胀后与内层防护保温管粘合成一体。

实施例4：

内衬氟塑料层的整体轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图4所示，其中：17是高温液体，18是金属输液管，19是氟塑料管，20是内层防护保温管，21是外层防护保温管，22是防护保温管辐板，内层防护保温管20和外层防护保温管21和防护保温管辐板22为整体，23是纳米石墨相变蓄能材料。制造复合输液管时，首先将氟塑料管19表面涂热熔胶，装入金属输液管18内，两端封闭，向氟塑料管19内通热蒸汽，氟塑料管19膨胀后与热熔胶一起粘接在金属输液管18内腔。将内层防护保温管20和外层防护保温管21和防护保温管辐板22组成的防护保温管加热，膨胀后套入复合氟塑料管的金属输液管18外，冷却后与金属输液管18结合成一体。向内层防护保温管20与外层防护保温管21和防护保温管辐板22组成的空腔内，灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料23，胶状纳米石墨相变蓄能材料23凝固后，制造成内衬氟塑料层外轮辐相变蓄能恒温复合输液管。

实施例5：

带有加热器的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图5所示，其中：24是高温油，25是金属输油管，26是防护保温管，27是防护保温管辐板，防护保温管26与防护保温管辐板27为整体，28是由高温和低温相变温度纳米石墨材料组成的相变蓄能材料，29是电加热带，30是保温防护材料。制造复合输液管时，将金属输油管25装入由防护保温管辐板27组成的开口孔内，将金属输油管25和防护保温管26端部开口封闭，向金属输油管25与防护保温管26和防护保温管辐板27组成的空腔内，灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料28，胶状纳米石墨相变蓄能材料28凝固后，将金属输油管25与防护保温管26和防护保温管辐板27粘接成整体，在防护保温管外缠绕电加热带29。在电加热带29外面装保温防护材料30。使用时，高温油24将热量传递给金属输油管25，金属输油管25将热量传递给纳米石墨相变蓄能材料28，纳米石墨相变蓄能材料28中的低温相变温度略低于高温液体24温度，纳米石墨相变蓄能材料28将大量热存储在相变蓄能材料内，当高温油24温度降低时，纳米石墨相变蓄能材料28放出热量，维持金属输油管25温度恒定，当高温油24温度升高时，纳米石墨相变蓄能材料28吸收并存储热量，维持金属输油管25温度恒定，当需要除蜡时，将电加热带29通电，电加热带29加热纳米石墨相变蓄能材料28，纳米石墨相变蓄能材料28中的高温相变材料温度高于高温油24中的蜡熔化温度，纳米石墨相变蓄能材料28将热量传递给金属输油管25，使粘附在输油管壁上的蜡熔化，伴随流动的高温油24输送到蜡冷凝器，将蜡分离，保温防护材料30的作用是防止相变蓄能材料热量散失。

实施例6：

带有加热器的内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图6所示，其中：31是高温油，32是金属输油管，33是氟塑料管，34是防护保温管，35是防护保温管辐板，防护保温管35与防护保温管辐板35为整体，36是由高温和低温相变温度纳米石墨材料组成的相变蓄能材料，37是电加热带，38是保温防护材料。制造复合输液管时，首先将氟塑料管33表面涂热熔胶，装入金属输油管32内，两端封闭，向氟塑料管33内通热蒸汽，氟塑料管33膨胀后与热熔胶一起粘接在金属输油管32内腔。将金属输油管32装入由防护保温管辐板35组成的开口孔内，将金属输油管32和防护保温管34端部开口封闭，向金属输油管32与防护保温管34和防护保温管辐板35组成的空腔内，灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料36，胶状纳米石墨相变蓄能材料36凝固后，将金属输油管32与防护保温管34和防护保温管辐板35粘接成整体，在防护保温管外缠绕电加热带37。在电加热带37外面装保温防护材料38。制造成带有加热器的内衬氟塑料层的外轮辐相变蓄能恒温复合输液管。使用时，高温油31将热量传递给氟塑料管33，氟塑料管33将热量传递给金属输油管32，金属输油管32将热量传递给纳米石墨相变蓄能材料36，纳米石墨相变蓄能材料36中的低温相变温度略低于高温油31温度，纳米石墨相变蓄能材料36将大量热存储在相变蓄能材料内，当高温油31温度降低时，纳米石墨相变蓄能材料36放出热量，维持金属输油管32温度恒定，当高温油31温度升高时，纳米石墨相变蓄能材料36吸收并存储热量，维持金属输油管32温度恒定，当需要除蜡时，将电加热带37通电，电加热带37加热纳米石墨相变蓄能材料36，纳米石墨相变蓄能材料36中的高温相变材料温度高于高温油31中的蜡熔化温度，纳米石墨相变蓄能材料36将热量传递给金属输油管32，使粘附在输油管壁上的蜡熔化，伴随流动的高温油31输送到蜡冷凝器，将蜡分离，保温防护材料38防止相变蓄能材料热量散失。

实施例7：

内轮辐相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图7所示，其中：39是高温液体，40是有机树脂输液管，41是有机树脂输液管辐板，有机树脂输液管40与有机树脂输液管辐板41为整体，42是防护保温管，43是纳米石墨相变蓄能材料。制造复合输液管时，将带有有机树脂输液管辐板41的有机树脂输液管40装入防护保温管42孔内，有机树脂输液管40和防护保温管42端部开口封闭，向有机树脂输液管40与防护保温管42和有机树脂输液管辐板41组成的空腔内灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料43，胶状纳米石墨相变蓄能材料43凝固后，将有机树脂输液管40与防护保温管42和有机树脂输液管辐板41粘接成整体，制造成内轮辐相变蓄能恒温复合输液管。

实施例8：

相变蓄能恒温复合输油管端面结构图如图8所示，其中：44是高温液体，45是金属输液管，46是纳米石墨相变蓄能材料，47是防护保温管。

实施例9：

内衬氟塑料层的相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图9所示，其中：48是高温液体，49是氟塑料管，50是金属输液管，51是纳米石墨相变蓄能材料，52是防护保温管。

实施例10：

带有加热器的相变蓄能恒温复合输油管端面结构图如图10所示，其中：53是高温油，54是金属输油管，55是纳米石墨相变蓄能材料，56是防护保温管，57是电加热带，58是外绝缘保温管。使用时，当高温油53温度低于纳米石墨相变蓄能材料55时，金属输油管内壁结蜡，将电加热带57通电，纳米石墨相变蓄能材料55将热量传递给金属输油管，金属输油管壁蜡熔化，随流动高温油53进入冷凝脱蜡器将蜡祛除。

实施例11：

组合外保温防护材料内衬氟塑料层相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图11所示，图12是图11的俯视图，其中：59是高温液体，60是金属输油管，61是氟塑料管，62是防护保温管，63是防护保温管辐板，防护保温管63与防护保温管辐板63为整体，64是纳米石墨相变蓄能材料，65是上水泥防护瓦，66是下水泥防护瓦，67是螺栓，68是固定孔。制造复合输油管时，首先将氟塑料管61表面涂热熔胶，装入金属输油管60内，两端封闭，向氟塑料管61内通热蒸汽，氟塑料管61膨胀后与热熔胶一起粘接在金属输油管60内腔。将复合氟塑料管的金属输油管60装入由防护保温管辐板63组成的开口孔内，将金属输油管60和防护保温管端部开口封闭，向金属输油管60与防护保温管62和防护保温管辐板63组成的空腔内灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料64，胶状纳米石墨相变蓄能材料64凝固后，将金属输油管60与防护保温管62和防护保温管辐板63粘接成整体，将上水泥防护瓦65和下水泥防护瓦66用螺栓67固定在防护保温管62外部，水泥防护瓦间的缝隙用胶密封。使用时，高温油体59将热量传递给氟塑料管61，氟塑料管61将热量传递给金属输油管60，金属输油管60将热量传递给纳米石墨相变蓄能材料64，纳米石墨相变蓄能材料64的相变温度略低于高温油体59温度，纳米石墨相变蓄能材料64将大量热存储在纳米石墨相变蓄能材料内，防护保温管62和水泥防护瓦防止纳米石墨相变蓄能材料热量散失，当高温油体59温度降低时，纳米石墨相变蓄能材料64放出热量，维持金属输油管25温度恒定，分体水泥防护瓦利于更换和拆卸，增加输油管抗腐蚀性能，固定孔连接锚链用于海底或河底固定，固定孔连接吊索用于空中和地面输油管线的固定，固定孔还可以作为输油管吊装索具的固定。

实施例12：

带加热器的组合外保温防护材料内衬氟塑料层相变蓄能恒温复合输液管端面结构图如图13所示，图14是图13的俯视图，其中：69是高温液体，70是金属输油管，71是氟塑料管，72是防护保温管，73是防护保温管辐板，防护保温管72与防护保温管辐板73为整体，74是纳米石墨相变蓄能材料，75是电加热带，76是上水泥防护瓦，77是下水泥防护瓦，78是螺栓，79是固定孔。制造复合输油管时，首先将氟塑料管71表面涂热熔胶，装入金属输油管70内，两端封闭，向氟塑料管71内通热蒸汽，氟塑料管71膨胀后与热熔胶一起粘接在金属输油管70内腔。将复合氟塑料管的金属输油管70装入由防护保温管辐板73组成的开口孔内，将金属输油管70和防护保温管端部开口封闭，向金属输油管70与防护保温管72和辐板73组成的空腔内灌注胶状纳米石墨相变蓄能材料74，将金属输油管60与防护保温管62和防护保温管辐板63粘接成整体，上水泥防护瓦65和下水泥防护瓦66用螺栓67固定在防护保温管62外部，缝隙用胶密封。

实施例13：

带有相变蓄能蛇形输油管端面结构图如图15所示，其中：80是高温油，81是ABS复合材料输油管，82是纳米石墨相变蓄能材料，83是蛇形外防护保温管。

Claims (9)

1、一种相变蓄能恒温复合输液管包括：输液管，蓄能材料，防护保温管，其特征是：输液管与防护保温管间是相变蓄能材料或输液管与防护保温管间的辐板腔内是相变蓄能材料。

2、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：输液管包括输液金属管或输液有机树脂管或输液陶瓷管或输液橡胶管。

3、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：防护保温管包括金属管或有机树脂管或陶瓷管或橡胶管或水泥管。

4、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：辐板与输液管制成一体或辐板与防护保温管制成一体。

5、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：防护保温管由内环管、辐板、外环管构成。

6、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：输液管是复合材料管，输液内管材料是氟塑料或有机树脂。

7、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：防护保温管外设电加热材料，电加热材料外设防护层。

8、如权利要求2所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：外保温防护材料由两块或多块组成，用螺栓连接成一体。

9、如权利要求1所述的相变蓄能恒温复合输液管，其特征是：外保温防护材料上设固定孔。

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