一种具有内外平结构的无热桥保温管的制作方法

1.本实用新型属于地热能开发设备技术领域，涉及保温管，具体涉及一种具有内外平结构的无热桥保温管。


背景技术：

2.地热能开发主要分为浅层地热能、中深层地热能和深层地热能三种类型，其中，中深层地热能开发技术在采用单井换热方式时，传热介质通过地源热泵系统、地面保温管道、地热井生产套管与井内保温管道环空间隙和井内保温管道内管形成闭式循环，不会对地下水造成扰动，还能够对已经采尽的油井等干井地热资源直接加以开发利用。在采用单井换热方式时，输送传热介质的井内保温管道应具有如下特点：较低的热量损耗、较高的管道强度、较强的耐温能力、较小的全程视导热系数以及较长的使用寿命。常用的保温管道主要有pe（聚乙烯）管、pe-rt(耐热聚乙烯)管、pph(均聚聚丙烯)管等非金属管，以及石油专用隔热油管。
3.将pe管、pe-rt管、pph管等非金属管用于地热能开发保温管道时，在实际使用时存在以下问题：第一，管道强度较低，只适用于浅层地热能和部分井深较浅的中深层地热能开发。第二，管道视导热系数大，隔热等级低，造成传热介质自地热井管道内流向地面过程中热量损耗较大，能量利用率较低。第三，管道的耐温能力较低，当传热介质温度达到110℃以上时，管道的力学性能和使用寿命大大降低，无法长时间正常使用。将上述非金属管用于浅层地热能开发时，热量损耗会较大，因此，非金属管不适用井底温度大于110℃的中深层地热能和深层地热能的开发领域。
4.石油专用隔热油管主要用于注蒸汽开采稠油，可以减少热损耗，提高蒸汽干度。石油专用隔热油管在实际使用时存在以下问题：第一，管道的公母接头的丝扣连接处或接箍与管体的丝扣连接处仍存在热桥，热量依然会在丝扣连接处以热桥的形式在内管与外管之间传递，局部视导热系数大，造成热量损耗。第二，管道的接箍外径都大于管体外径，管道连接起来上内管壁也不是内平结构，当地热井采用单井换热技术时，因管道外径变化较大且频繁，内管壁不是内平结构，造成传热介质在地热井生产套管与井内管道环空之间和内管中心通道流动过程中局部损耗较大，增加了地源热泵系统中水泵功率，运行过程中成本较高。
5.综合上述分析可知，现有的pe管、pe-rt管、pph管等非金属管和石油专用隔热油管，由于存在导热系数较大、热量损耗较高、管道强度较低、使用寿命较短等诸多缺陷，均不适用于采用单井换热方式的中深层地热能开采技术。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于，提供一种具有内外平结构的无热桥保温管，解决现有技术在输送传热介质时，导热系数和热量损耗有待进一步降低的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
8.一种无热桥保温管，包括从上到下依次固定连接的外管母接头、外管和外管公接头，外管母接头、外管和外管公接头为同轴设置，外管母接头、外管和外管公接头的轴向两端均开放。
9.所述的外管母接头和外管内设置有内管，外管母接头的内壁上固定设置有上隔热环槽，外管公接头的内壁上固定设置有下隔热环槽，上隔热环槽和下隔热环槽的中心处开设有通孔，内管从上隔热环槽和下隔热环槽的中心通孔处穿过并伸入外管公接头内，外管公接头内设置有内管公接头，内管公接头固定安装在内管的轴向底部外，内管公接头和外管公接头之间设置有隔热衬套。
10.所述的外管母接头的内壁、外管的内壁、外管公接头的内壁、内管的外壁、上隔热环槽和下隔热环槽所围成的密闭空间为隔热材料填充腔，隔热材料填充腔用于填充隔热材料。
11.本实用新型还具有如下技术特征：
12.所述的外管母接头底端的外径、外管的外径和外管公接头顶端的外径相等，内管底端的内径与内管公接头顶端的内径相等。
13.所述的内管包括内管主体，内管主体的轴向两端开放，内管主体内的空间为从上到下依次为内管公接头安装腔和内管主体介质通道，内管主体介质通道的轴向顶端为介质流入口；内管主体的内壁上设置有内管台阶，内管台阶位于内管公接头安装腔的底端。
14.所述的内管公接头包括内管公接头主体，内管公接头主体的轴向两端开放，内管公接头主体开放的轴向底端为介质流出口，内管公接头主体内的空间为内管公接头介质通道，内管公接头介质通道与内管主体介质通道相连通；内管公接头主体的内壁上设置有内管公接头台阶，内管主体的底端紧抵在内管公接头台阶处。
15.所述的内管公接头主体从上到下依次为内管公接头限位段、内管公接头安装段和内管公接头连接端，内管公接头限位段、内管公接头安装段和内管公接头连接端的直径依次减小，内管公接头安装段和内管公接头连接端的交界处设置有内管公接头轴肩。
16.所述的内管公接头连接端上开设有多个密封圈安装槽，密封圈安装槽内安装有密封圈。
17.所述的外管母接头包括与外管固定连接的外管母接头主体，外管母接头主体的轴向两端均开放，外管母接头主体内的空间从上到下依次为外管公接头安装腔和上隔热腔；外管母接头的内壁上设置有外管母接头台阶，外管母接头台阶位于外管公接头安装腔的轴向底端。
18.所述的上隔热环槽位于外管公接头安装腔的底部内，上隔热环槽的底面固定设置在外管母接头台阶处，上隔热环槽的顶部内设置有内管支撑环，内管支撑环套设于内管外。
19.所述的外管公接头包括与外管固定连接的外管公接头主体，外管公接头主体的轴向两端均开放，外管公接头主体的空间从上到下依次为下隔热腔和内管接头安装腔；外管公接头主体的内壁上设置有外管公接头台阶，外管公接头台阶位于内管接头安装腔的顶端。
20.所述的外管公接头主体从上到下依次为外管公接头大端和外管公接头小端，外管公接头大端的直径大于外管公接头小端的直径，外管公接头大端和外管公接头小端的交界
处设置有外管公接头轴肩。
21.本实用新型与现有技术相比，具有如下有益的技术效果：
22.（ⅰ）本实用新型的无热桥保温管，外管母接头、外管和外管公接头组成外部结构，内管和内管公接头组成内部结构，上隔热环槽、下隔热环槽、隔热材料和隔热衬套组成隔热结构。采用隔热结构能够将外部结构和内部结构完全隔离，保证了整体结构上无热桥存在，能够避免外部结构和内部结构之间发生热量短路传递，降低了局部视导热系数和热量损耗。
23.（ⅱ）本实用新型的无热桥保温管具有内外平结构，能够减少传热介质流动过程中的能量损失，减小循环水泵的功率，节约成本。
附图说明
24.图1为无热桥保温管的整体结构示意图。
25.图2为内管的结构示意图。
26.图3为内管公接头的结构示意图。
27.图4为外管母接头的结构示意图。
28.图5为外管公接头的结构示意图。
29.图中各个标号的含义为：1-外管母接头，2-外管，3-外管公接头，4-内管，5-上隔热环槽，6-下隔热环槽，7-内管公接头，8-隔热衬套，9-隔热材料填充腔，10-密封圈安装槽，11-密封圈，12-内管支撑环，13-外连接处；
30.101-外管母接头主体，102-外管公接头安装腔，103-上隔热腔，104-外管母接头台阶；
31.301-外管公接头主体，302-下隔热腔，303-内管接头安装腔，304-外管公接头台阶；
32.401-内管主体，402-内管公接头安装腔，403-内管主体介质通道，404-介质流入口，405-内管台阶；
33.701-内管公接头主体，702-介质流出口，703-内管公接头介质通道，704-内管公接头台阶；
34.10301-第一上隔热腔，10302-第二上隔热腔，第三上隔热腔10303-；
35.30101-外管公接头大端，30102-外管公接头小端，30103-外管公接头轴肩；
36.30201-第一下隔热腔，30202-第二下隔热腔，30203-第三下隔热腔；
37.70101-内管公接头限位段，70102-内管公接头安装段，70103-内管公接头连接端，70104-内管公接头轴肩。
38.以下结合实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
具体实施方式
39.需要说明的是，本实用新型中的所有用到的零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。
40.遵从上述技术方案，以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新
型的保护范围。
41.实施例：
42.本实施例给出了一种无热桥保温管，如图1所示，包括从上到下依次固定连接的外管母接头1、外管2和外管公接头3，外管母接头1、外管2和外管公接头3为同轴设置，外管母接头1、外管2和外管公接头3的轴向两端均开放。
43.外管母接头1和外管2内设置有内管4，外管母接头1的内壁上固定设置有上隔热环槽5，外管公接头3的内壁上固定设置有下隔热环槽6，上隔热环槽5和下隔热环槽6的中心处开设有通孔，内管4从上隔热环槽5和下隔热环槽6的中心通孔处穿过并伸入外管公接头3内，外管公接头3内设置有内管公接头7，内管公接头7固定安装在内管4的轴向底部外，内管公接头7和外管公接头3之间设置有隔热衬套8。
44.外管母接头1的内壁、外管2的内壁、外管公接头3的内壁、内管4的外壁、上隔热环槽5和下隔热环槽6所围成的密闭空间为隔热材料填充腔9，隔热材料填充腔9用于填充隔热材料。
45.本实施例中，外管母接头1、外管2和外管公接头3通过摩擦焊接的方式实现固定连接，外管母接头1、外管2和外管公接头3的焊接连接处为外连接处13。摩擦焊接的连接方式能够提高该无热桥保温管的整体抗拉强度。
46.本实施例中，外管母接头1、外管2、外管公接头3和内管4均采用符合api标准的钢材料，能够提高该无热桥保温管的强度、使用寿命以及耐温耐压能力。
47.本实施例中，隔热衬套8、上隔热环槽5和下隔热环槽6均采用导热系数小的聚四氟乙烯或脂环族环氧玻璃钢、聚酰亚胺玻璃钢等长期使用耐温大于150℃的玻璃钢材质制成，隔热材料填充腔9内填充的隔热材料采用超低视导热系数的纳米气凝胶或陶瓷纤维隔热材料，能够大幅提升保温性能。
48.作为本实施例的一种具体方案，如图1所示，外管母接头1底端的外径、外管2的外径和外管公接头3顶端的外径相等，即无热桥保温管具有外平结构，内管4底端的内径与内管公接头7顶端的内径相等，即无热桥保温管具有内平结构。本实施例中，这种内外平结构能够减少传热介质流动过程中的能量损耗，减小循环水泵的功率，节约成本。
49.作为本实施例的一种具体方案，如图2所示，内管4包括内管主体401，内管主体401的轴向两端开放，内管主体401内的空间为从上到下依次为内管公接头安装腔402和内管主体介质通道403，内管主体介质通道403的轴向顶端为介质流入口404；内管主体401的内壁上设置有内管台阶405，内管台阶405位于内管公接头安装腔402的底端。
50.作为本实施例的一种具体方案，如图2所示，内管公接头7包括内管公接头主体701，内管公接头主体701的轴向两端开放，内管公接头主体701开放的轴向底端为介质流出口702，内管公接头主体701内的空间为内管公接头介质通道703，内管公接头介质通道703与内管主体介质通道403相连通；内管公接头主体701的内壁上设置有内管公接头台阶704，内管主体401的底端紧抵在内管公接头台阶704处。
51.作为本实施例的一种具体方案，如图3所示，内管公接头主体701从上到下依次为内管公接头限位段70101、内管公接头安装段70102和内管公接头连接端70103，内管公接头限位段70101、内管公接头安装段70102和内管公接头连接端70103的直径依次减小，内管公接头安装段70102和内管公接头连接端70103的交界处设置有内管公接头轴肩70104。每节
无热桥保温管的内管公接头连接端70103的底端紧抵在其下端的无热桥保温管的内管台阶405处。
52.作为本实施例的一种具体方案，如图3所示，内管公接头连接端70103上开设有多个密封圈安装槽10，密封圈安装槽10内安装有密封圈11。
53.本实施例中，相邻的无热桥保温管之间采取插接式的方式进行连接，即将内管公接头连接端70103插入内管公接头安装腔402内，同时外管公接头3插入外管公接头安装腔102内。插接的配合形式为间隙配合，再采用耐高温的密封圈11进行密封，能够保证该无热桥保温管在高温高压环境下长期使用不失效。
54.作为本实施例的一种具体方案，如图4所示，外管母接头1包括与外管2固定连接的外管母接头主体101，外管母接头主体101的轴向两端均开放，外管母接头主体101内的空间从上到下依次为外管公接头安装腔102和上隔热腔103；外管母接头1的内壁上设置有外管母接头台阶104，外管母接头台阶104位于外管公接头安装腔102的轴向底端。
55.本实施例中，如图4所示，上隔热腔103从上到下依次为第一上隔热腔10301、第二上隔热腔10302和第三上隔热腔10303，第一上隔热腔10301和第三上隔热腔10303均为圆柱体结构，第一上隔热腔10301的直径小于第三上隔热腔10303，第二上隔热腔10302为圆台体结构。
56.作为本实施例的一种具体方案，如图1和图4所示，上隔热环槽5位于外管公接头安装腔102的底部内，上隔热环槽5的底面固定设置在外管母接头台阶104处，上隔热环槽5的顶部内设置有内管支撑环12，内管支撑环12套设于内管4外。本实施例中，内管支撑环12起到支撑内管4的作用，能够增加高压环境下的支撑强度。
57.作为本实施例的一种具体方案，如图5所示，外管公接头3包括与外管2固定连接的外管公接头主体301，外管公接头主体301的轴向两端均开放，外管公接头主体301的空间从上到下依次为下隔热腔302和内管接头安装腔303；外管公接头主体301的内壁上设置有外管公接头台阶304，外管公接头台阶304位于内管接头安装腔303的顶端。
58.本实施例中，如图1和图5所示，下隔热环槽6位于内管接头安装腔303的顶部内，下隔热环槽6的顶面固定设置外管公接头台阶304处，内管公接头限位段70101卡设在下隔热环槽6的底部内。
59.本实施例中，如图5所示，下隔热腔302从上到下依次为第一下隔热腔30201、第二下隔热腔30202和第三下隔热腔30203，第一下隔热腔30201和第三下隔热腔30203均为圆柱体结构，第一下隔热腔30201的直径大于第三下隔热腔30203，第二下隔热腔30202为圆台体结构。
60.作为本实施例的一种具体方案，如图5所示，外管公接头主体301从上到下依次为外管公接头大端30101和外管公接头小端30102，外管公接头大端30101的直径大于外管公接头小端30102的直径，外管公接头大端30101和外管公接头小端30102的交界处设置有外管公接头轴肩30103。每节无热桥保温管的外管公接头小端30102的底端，紧抵在其下端的无热桥保温管的上隔热环槽5和内管支撑环12的顶端端面处。
61.本实用新型的安装和工作过程如下：
62.第一，将内管支撑环12、上隔热环槽5和外管母接头1组装好，将下隔热环槽6和外管公接头3组装好，将内管4和内管公接头7固定连接，组装好后填充隔热材料。
63.第二，填充好隔热材料后，将外管母接头1、外管2和外管公接头3焊接在一起，再将内管4安装在外管母接头1、外管2和外管公接头3内，完成单个无热桥保温管的组装。根据实际需求，将多个组装好的无热桥保温管连接组装在一起。
64.第三，完成管道整体组装后，将传热介质从最顶端的无热桥保温管的介质流入口404处通入，传热介质依次流经内管主体介质通道403和内管公接头介质通道703，最后从介质流出口702处流出并流入下一无热桥保温管的内管4中，继续进行传输。