一种可局部拆装的管道保温层结构及其设计和安装方法与流程

1.本发明属于管道保温技术领域，具体涉及一种可局部拆装的管道保温层结构及其设计和安装方法。


背景技术：

2.在氦气作为冷却剂的核聚变堆中，一些管道气体中含有氚，这些管道很多还是高温管道，某些工况的温度高达500℃，需要对这些管道进行隔热处理，设置保温层，防止人员烫伤。同时由于氚的作用，保温层固定时不能使用传统的橡胶箍带。而且这些管道焊缝等部位需要不定时的在役检测，有些实验段的管道需要根据实验目的多次更换应变片或热电偶的位置，如果使用传统的铁丝或铁箍固定保温层，拆卸不便且不能分段拆卸，保温层的固定方式成为难题。
3.纳米多孔二氧化硅保温层由于其极低的导热率，在高温管道行业得到广泛使用，此种保温层材料尤其具有良好的机械加工性能，可以机加成需要的形状进行使用。因此可以使用该种材料的保温层解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可局部拆装的管道保温层结构及其设计和安装方法，该种结构的保温层结构简单，可以分段拆装并可以自行固定，设计方法简单，安装方法灵活方便，不需要其他固定绑带便可以实现保温层固定。
5.实现本发明目的的技术方案：一种可局部拆装的管道保温层结构，所述保温层结构包括凹槽段保温层、凸台段保温层和弯管段保温层，凹槽段保温层包括凹槽段保温层a和凹槽段保温层b，凸台段保温层包括凸台段保温层a和凸台段保温层b，弯管段保温层包括弯管段保温层a和弯管段保温层b。
6.所述凸台段保温层a和凸台段保温层b均为半圆瓦形，凸台段保温层a与凸台段保温层b装配后两端分别设有n个凸台，凸台段保温层a的两个凸台末端设有限位块，凸台段保温层a的瓦型断面设有梯形凸条，凸台段保温层b的瓦型断面设有与梯形凸条匹配的梯形凹槽。
7.所述凹槽段保温层a和凹槽段保温层b均为半圆瓦形，凹槽段保温层a与凹槽段保温层b装配后两端面靠近内壁设有环形槽，环形槽靠近保温层内壁分别设有n个凸块，环形槽与凸块形成槽缝缺口。
8.所述弯管段保温层a和弯管段保温层b均为半圆瓦形，弯管段保温层a与弯管段保温层b装配后两端分别设有n个凸台。
9.所述弯管段保温层的凸台与凸台段保温层的凸台形状及数量均相同。
10.所述凸台段保温层的凸台数量与凹槽段保温层的内侧缺口数量相同。
11.所述凸台段保温层的凸台与凹槽段保温层的凸块均为扇形圆弧状。
12.所述凸台段保温层的凸台的扇面的角度小于凹槽段保温层的内侧缺口的角度。
13.所述凸台段保温层的凸台的扇面的角度为x，x＜360
°
/2n，其中n为凸台段保温层的凸台的数量。
14.所述凹槽段保温层的内侧缺口的角度为y，y＝360
°
/n-x。
15.一种可局部拆装的管道保温层结构的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：
16.s1：计算保温层厚度；
17.s2：沿管道轴向将管道切分成若干段；
18.s3：确定管道凹槽段和凸台段、左右切分管道弯管段，以弯管段保温层为起点，顺次定义凹槽段保温层和凸台段保温层；
19.s4：设计凸台段保温层的凸台数量n；
20.s5：确定凸台段保温层的凸台扇面角度x及凹槽段保温层的内侧缺口角度y；
21.s6：确定凸台段保温层的凸台距离保温层内壁的距离l和凸台厚度h。
22.所述设计方法，还包括以下步骤：
23.s7：沿管道轴向将安装一层保温层结构的管道切分成若干段；
24.s8：确定外层管道凹槽段和凸台段、上下切分外层管道弯管段，以外层弯管段保温层为起点，顺次定义外层凹槽段保温层和外层凸台段保温层；
25.s9：外层保温层重复s4-s6的设计过程，完成外层保温层的设计。
26.一种可局部拆装的管道保温层结构的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：
27.步骤1、安装弯管段保温层；
28.步骤2、安装直管段保温层；
29.步骤3、连接弯管段保温层及直管段保温层。
30.所述步骤1包括：
31.步骤1.1、安装凸台段保温层；
32.步骤1.2、安装弯管保温层；
33.步骤1.3、安装凹槽段保温层。
34.所述步骤2包括：
35.步骤2.1、安装两段凸台段保温层；
36.步骤2.2、安装凹槽段保温层。
37.所述步骤3具体为：通过步骤1.3或步骤2.2，将内层凹槽段保温层与凸内层台段保温层连接，或内层凹槽段保温层与内层弯管段保温层连接，使得内层弯管段保温层及内层直管段保温层连接。
38.所述安装方法，还包括以下步骤：
39.步骤4、安装外层弯管段保温层；
40.步骤5、安装外层直管段保温层；
41.步骤6、连接外层弯管段保温层及外层直管段保温层。
42.所述步骤4包括：
43.步骤4.1、安装外层凸台段保温层；
44.步骤4.2、安装外层弯管保温层；
45.步骤4.3、安装外层凹槽段保温层。
46.所述步骤5包括：
47.步骤5.1、安装两段外层凸台段保温层；
48.步骤5.2、安装外层凹槽段保温层。
49.所述步骤6具体为：通过步骤4.3或步骤5.2，将外层凹槽段保温层与外层层台段保温层连接，或外层凹槽段保温层与外层弯管段保温层连接，使得外层弯管段保温层及外层直管段保温层连接。
50.本发明的有益技术效果在于：
51.1、本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构既适用于单层保温层，也适用于双层保温层，设计方法简单，设计流程简洁，机械加工方便，可以达到管道特定位置保温层反复拆装的要求。
52.2、本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构在安装过程中，可以分段安装，也可以自由拆卸，尤其可以实现自行固定，无需橡胶绑带或者铁丝捆扎等箍带的捆绑固定，拆装灵活方便。
53.3、本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构特别适合需要不定期检测的管道或者高温管道实验中需要多次拆卸保温层的管道；尤其适用于不能使用橡胶扎带固定保温层的管道，比如聚变堆涉氚管道。
附图说明
54.图1为本发明的一种可局部拆装的管道保温层结构的结构示意图；
55.图2为本发明的一种可局部拆装的管道保温层结构的结构分解图；
56.图3-1为本发明的凸台段保温层a的轴测图；
57.图3-2为本发明的凸台段保温层a的前视图；
58.图3-3为本发明的凸台段保温层a的左视图；
59.图4-1为本发明的凸台段保温层b的轴测图；
60.图4-2为本发明的凸台段保温层b的前视图；
61.图4-3为本发明的凸台段保温层b的左视图；
62.图5-1为本发明的凸台段保温层a与凸台段保温层b的装配轴测图；
63.图5-2为本发明的凸台段保温层a与凸台段保温层b的装配左视图；
64.图6-1为本发明凹槽段保温层a的轴测图；
65.图6-2为本发明凹槽段保温层a的前视图；
66.图6-3为本发明凹槽段保温层a的右视图；
67.图7-1为本发明凹槽段保温层b的轴测图；
68.图7-2为本发明凹槽段保温层b的前视图；
69.图7-3为本发明凹槽段保温层b的右视图；
70.图8-1为本发明的凹槽段保温层a与凹槽段保温层b的装配轴测图；
71.图8-2为本发明的凹槽段保温层a与凹槽段保温层b的装配左视图；
72.图9为本发明的弯管段保温层a与弯管段保温层b的装配轴测图；
73.图10为本发明的一种可局部拆装的管道保温层结构的设计方法流程图；
74.图11为本发明的一种可局部拆装的管道保温层结构的安装步骤图；
75.图12为图11中将凹槽段保温层a和凹槽段保温层b扣在弯管保温层和凹槽段保温
层中间时显示凹槽保温层a的内部结构，隐藏管道和凹槽保温层b的安装示意图；
76.图13为图11中凹槽段保温层a被(4)凸台保温层a的两个凸台限位块抵住时显示凹槽保温层a的内部结构，隐藏管道和凹槽保温层b的安装示意图；
77.图14为采用本发明的一种可局部拆装的管道保温层结构安装两层保温层的结构示意图。
78.图中：1-管道；2-凹槽段保温层a；3-凹槽段保温层b；4-凸台段保温层a；5-凸台段保温层b；6-弯管段保温层a；7-弯管段保温层b；4-1凸台段保温层限位块。
具体实施方式
79.下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
80.如图1-2所示，本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构，包括凹槽段保温层、凸台段保温层和弯管段保温层，凹槽段保温层包括凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3，凸台段保温层包括凸台段保温层a4和凸台段保温层b5，弯管段保温层包括弯管段保温层a6和弯管段保温层b7。
81.如图3-1到3-3和4-1到4-3所示，凸台段保温层a4和凸台段保温层b5均为半圆瓦形，凸台段保温层a4与凸台段保温层b5装配后截面为一整圆周，整圆周的两端分别设有n个凸台，凸台为扇形圆弧状，凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台扇面的角度为x。凸台距离保温层内壁的距离为l，所述凸台厚度为h。凸台段保温层a4的两个凸台末端设有限位块4-1，凸台段保温层b5的凸台没有限位块。凸台段保温层a4的瓦型断面设有两条梯形凸条，凸台段保温层b5的瓦型断面设有与梯形凸条匹配的梯形凹槽。
82.如图6-1到6-3和7-1到7-3所示，凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3均为半圆瓦形，凹槽段保温层a2与凹槽段保温层b3装配后截面为一整圆周，两端面靠近内壁设有一圈环形槽，环形槽靠近保温层内壁分别设有n个凸块，环形槽与凸块形成槽缝缺口。凸块为扇形圆弧状，凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3的凸块扇面的角度为x，厚度等于e。环形槽与凸块形成的槽缝缺口的宽度为f，f比h大0.5mm～1mm。缺口部位形状为一扇形圆弧，缺口的扇面角度为y。
83.如图9所示，弯管段保温层a6和弯管段保温层b7均为半圆瓦形，弯管段保温层a6与弯管段保温层b7装配后截面为一整圆周，整圆周的两端分别设有n个凸台，凸台为扇形圆弧状，弯管段保温层a6和弯管段保温层b7的凸台扇面的角度为x。凸台距离保温层内壁的距离为l，所述凸台厚度为h。
84.弯管段保温层，即弯管段保温层a6和弯管段保温层b7的凸台，与凸台段保温层，即凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台形状及数量均相同。
85.凸台段保温层，即凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台数量，与凹槽段保温层，即凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3的内侧缺口数量相同。
86.凹槽段保温层，即凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3的内侧缺口角度y大于凸台段保温层，即凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台扇面角度x。
87.凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台扇面的角度x应小于360
°
/2n，凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3的内侧缺口角度y为360
°
/n-x。
88.一般情况下，凸台段保温层的凸台数量n应大于2，优选n为3或4。当n取3时推荐扇
面角度x取50
°
，此时相应的y＝70
°
，当n取4时推荐扇面角度x取40
°
，此时相应的y＝50
°
。
89.凸台段保温层a4和凸台段保温层b5的凸台距离保温层内壁的距离l和凸台厚度h，对于单层保温层，h l＝20mm，建议取l＝10.5mm，h＝9.5mm，e＝f＝10mm；对于双层保温层每层的h l＝10mm，建议l＝5.5mm，h＝4.5mm，e＝f＝5mm。
90.采用单层保温层时，如图10所示，本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构的设计方法，具体包括以下步骤：
91.s1：计算保温层厚度：可根据保温层内外温度及其导热系数，计算出保温层初始厚度m，为了达到理想的保温效果，采用单层保温层的保温层厚度选为m 20mm。
92.s2：管道分段：根据管道长度和需要拆卸保温层的位置，沿管道轴向将管道切分成若干段。
93.s3：确定管道凹槽段和凸台段(左右)：将切分好的管道段，依次定义为凸台段保温层a和凸台段保温层b、凹槽段保温层a和凹槽段保温层b。弯管段保温层左右切分为弯管段保温层a和弯管段保温层b，并且与弯管段保温层连接的保温层段，必须是凹槽段保温层，因此可以以弯管段保温层为起点，顺次定义凹槽保温层和凸台段保温层。
94.s4：设计凸台数量n：设计凸台段保温层的凸台数量n，n应大于2，优选3或者4。
95.s5：确定凸台段保温层的凸台扇面角度x及凹槽段保温层的内侧缺口角度y：设计凸台段保温层的凸台扇面角度x，x应小于360
°
/2n，则相应的y为360
°
/n-x。特别地，当n取3时推荐扇面角度x取50
°
，此时相应的y＝70
°
，当n取4时推荐扇面角度x取40
°
，此时相应的y＝50
°
。
96.s6：确定凸台距离保温层内壁的距离l和凸台厚度h，对于单层保温层，h l＝20mm，l＝10.5mm，h＝9.5mm。
97.采用双层保温层时，如图10所示，本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构的设计方法，具体包括以下步骤：
98.s1：计算保温层厚度：可根据保温层内外温度及其导热系数，计算出保温层初始厚度m，为了达到理想的保温效果，采用双层保温层的每一层的厚度选为m/2 10mm。
99.s2：内层管道分段：根据管道长度和需要拆卸保温层的位置，沿管道轴向将管道切分成若干段。
100.s3：确定内层管道凹槽段和凸台段(左右)：将内层切分好的管道段，依次定义为内层凸台段保温层a和内层凸台段保温层b、内层凹槽段保温层a和内层凹槽段保温层b。内层弯管段保温层左右切分为内层弯管段保温层a和内层弯管段保温层b，并且与内层弯管段保温层连接的保温层段，必须是内层凹槽段保温层，因此可以以内层弯管段保温层为起点，顺次定义内层凹槽段保温层和内层凸台段保温层。
101.s4：设计凸台数量n：设计凸台段保温层的凸台数量n，n应大于2，优选3或者4。
102.s5：确定凸台段保温层的凸台扇面角度x及凹槽段保温层的内侧缺口角度y：设计凸台段保温层的凸台扇面角度x，x应小于360
°
/2n，则相应的y为360
°
/n-x。特别地，当n取3时推荐扇面角度x取50
°
，此时相应的y＝70
°
，当n取4时推荐扇面角度x取40
°
，此时相应的y＝50
°
。
103.s6：确定凸台距离保温层内壁的距离l和凸台厚度h，对于双层保温层每层的h l＝10mm，建议l＝5.5mm，h＝4.5mm。
104.s7：外层管道分段：沿管道轴向将安装一层保温层结构的内层管道切分成若干段，建议跟内层保温层有一定的长度差别，使得内外保温层每段长度不同，便于错缝安装，达到更好的保温效果。
105.s8：确定外层凹槽段和凸台段(上下)：将外层切分好的管道段，依次定义为外层凸台段保温层a和外层凸台段保温层b、外层凹槽段保温层a和外层凹槽段保温层b，外层的弯管段保温层上下切分为外层弯管段保温层a和外层弯管段保温层b，与外层弯管段保温层连接的保温层段，必须是外层凹槽段保温层，因此可以以外层弯管段保温层为起点，顺次定义外层凹槽保温层段和外层凸台段保温层。通过左右切分内层的弯管段保温层及上下切分外层的弯管段保温层，实现内层保温层与外层保温层的错缝安装。
106.s9：外层保温层重复s4-s6的设计过程，完成外层保温层的设计。
107.如图11所示，本发明提供的一种可局部拆装的管道保温层结构的安装方法，具体包括以下步骤：
108.步骤1、安装弯管段保温层
109.步骤1.1、安装凸台段保温层
110.将凸台段保温层a4和凸台段保温层b5扣在管道上；将凸台段保温层a4的梯形突起和凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。
111.步骤1.2、安装弯管保温层
112.将弯管保温层a6和弯管保温层b7扣在管道弯管处。
113.步骤1.3、安装凹槽段保温层
114.将凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3扣在弯管保温层a6与弯管保温层b7形成的弯管保温层，和凸台段保温层a4与凸台段保温层b5形成的凸台段保温层的中间，如图12所示；
115.将凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时凹槽段保温层a2被凸台保温层a4的凸台限位块抵住；凹槽段保温层分别与凸台段保温层和弯管保温层连接起来，如图13所示。
116.步骤2、安装直管段保温层
117.步骤2.1、安装两段凸台段保温层
118.将凸台段保温层a4和凸台段保温层b5扣在管道上；将凸台段保温层a4的梯形突起和凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。总共安装两段凸台段保温层。
119.步骤2.2、安装凹槽段保温层
120.将凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3扣在两段凸台段保温层中间；将凹槽段保温层a2和凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时凹槽段保温层a2被凸台保温层a4的凸台限位块抵住；凹槽段保温层分别与两段凸台段保温层连接起来。
121.步骤3、连接弯管段保温层及直管段保温层
122.通过步骤1.3或步骤2.2，将凹槽段保温层与凸台段保温层连接，或凹槽段保温层与弯管段保温层连接，使得弯管段保温层及直管段保温层连接起来，完成管道保温层的安装。
123.如图14所示，本发明还提供一种采用可局部拆装的管道保温层结构进行双层保温
层的安装方法，具体包括以下步骤：
124.步骤1、安装内层弯管段保温层
125.步骤1.1、安装内层凸台段保温层
126.将内层凸台段保温层a4和内层凸台段保温层b5扣在管道上；将内层凸台段保温层a4的梯形突起和内层凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。
127.步骤1.2、安装内层弯管保温层
128.将内层弯管保温层左右切分为内层弯管保温层a6和内层弯管保温层b7，将内层弯管保温层a6和内层弯管保温层b7扣在管道弯管处。
129.步骤1.3、安装内层凹槽段保温层
130.将内层凹槽段保温层a2和内层凹槽段保温层b3扣在内层弯管保温层a6与内层弯管保温层b7形成的弯管保温层，和内层凸台段保温层a4与内层凸台段保温层b5形成的内层凸台段保温层的中间；
131.将内层凹槽段保温层a2和内层凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时内层凹槽段保温层a2被内层凸台保温层a4的凸台限位块抵住；内层凹槽段保温层分别与内层凸台段保温层和内层弯管保温层连接起来。
132.步骤2、安装内层直管段保温层
133.步骤2.1、安装两段内层凸台段保温层
134.将内层凸台段保温层a4和内层凸台段保温层b5扣在管道上；将内层凸台段保温层a4的梯形突起和内层凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。总共安装两段内层凸台段保温层。
135.步骤2.2、安装内层凹槽段保温层
136.将内层凹槽段保温层a2和内层凹槽段保温层b3扣在两段内层凸台段保温层中间；将内层凹槽段保温层a2和内层凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时内层凹槽段保温层a2被内层凸台保温层a4的凸台限位块抵住；内层凹槽段保温层分别与两段内层凸台段保温层连接起来。
137.步骤3、连接内层弯管段保温层及内层直管段保温层
138.通过步骤1.3或步骤2.2，将内层凹槽段保温层与凸内层台段保温层连接，或内层凹槽段保温层与内层弯管段保温层连接，使得内层弯管段保温层及内层直管段保温层连接起来，完成管道内层保温层的安装。
139.步骤4、安装外层弯管段保温层
140.步骤4.1、安装外层凸台段保温层
141.将外层凸台段保温层a4和外层凸台段保温层b5扣在管道上；将外层凸台段保温层a4的梯形突起和外层凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。
142.步骤4.2、安装外层弯管保温层
143.将外层弯管保温层上下切分为外层弯管保温层a6和外层弯管保温层b7，将外层弯管保温层a6和外层弯管保温层b7扣在管道弯管处。实现内层保温层与外层保温层的错缝安装，达到更好的保温效果。
144.步骤4.3、安装外层凹槽段保温层
145.将外层凹槽段保温层a2和外层凹槽段保温层b3扣在外层弯管保温层a6与外层弯
管保温层b7形成的弯管保温层，和外层凸台段保温层a4与外层凸台段保温层b5形成的外层凸台段保温层的中间；
146.将外层凹槽段保温层a2和外层凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时外层凹槽段保温层a2被外层凸台保温层a4的凸台限位块抵住；外层凹槽段保温层分别与外层凸台段保温层和外层弯管保温层连接起来。
147.步骤5、安装外层直管段保温层
148.步骤5.1、安装两段外层凸台段保温层
149.将外层凸台段保温层a4和外层凸台段保温层b5扣在管道上；将外层凸台段保温层a4的梯形突起和外层凸台段保温层b5的梯形凹槽对正，然后前后滑动使其连接在一起。总共安装两段外层凸台段保温层。
150.步骤5.2、安装外层凹槽段保温层
151.将外层凹槽段保温层a2和外层凹槽段保温层b3扣在两段外层凸台段保温层中间；将外层凹槽段保温层a2和外层凹槽段保温层b3一同逆时针旋转，直至旋转不动为止，此时外层凹槽段保温层a2被外层凸台保温层a4的凸台限位块抵住；外层凹槽段保温层分别与两段外层凸台段保温层连接起来。
152.步骤6、连接外层弯管段保温层及外层直管段保温层
153.通过步骤4.3或步骤5.2，将外层凹槽段保温层与外层层台段保温层连接，或外层凹槽段保温层与外层弯管段保温层连接，使得外层弯管段保温层及外层直管段保温层连接起来，完成管道外层保温层的安装。
154.上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。