一种基于PCM的预制装配式防冻管道制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于PCM的预制装配式防冻管道，包括介质输送模块、保温防冻模块和呼吸模块；其中，介质输送模块为用于工作介质的输配和存储，并为不同防冻管道单元提供装配预留接头的工作管；保温防冻模块包括PCM层、绝热层、封闭端头；固定模块包括内嵌支架、套管、O型橡胶密封圈；呼吸模块为呼吸管；所述工作管（1）位于最内层；所述PCM层位于所述工作管与所述套管之间的空腔结构内；所述内嵌支架固定于所述工作管与所述套管之间；所述绝热层贴附于所述套管外侧，并由所述套管为其提供支撑和固定。本实用新型专利技术可以解决防冻管道的预制装配式、模块一体化、无动力设施和能源消耗、结构简单、实施容易、运维方便、经济环保等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCM的预制装配式防冻管道
本技术属于管道防冻
，具体为一种基于PCM的预制装配式防冻管道。
技术介绍
长期以来，在北方地区，管道的防冻技术一直是各方的关注焦点。目前，常用的管道防冻技术施工工艺均采用非预制形式，技术措施为伴热和介质常流。常见的伴热形式有电伴热、蒸汽伴热和热水伴热等。然而，在工程应用中，非预制形式和上述防冻技术均存在诸多缺陷。从施工工艺角度：首先，非预制形式，受现场人员素质影响大，施工和安装人工误差大，产品质量参差不齐；其次，非预制形式相对于预制装配式，现场加工和安装施工周期长，时间成本较大；再有，非预制形式需配备大量现场施工人员，且由于施工周期较长，人工成本高；最后，非预制形式防冻产品没有形成一个整体，现场材料浪费严重，工业垃圾多，经济环保性差。从技术措施角度：首先，伴热技术需要增加伴热系统并提供热源，其中蒸汽、热水伴热系统在设计、建设、施工中尤其复杂且建设成本很高；其次，不论哪种形式，当前的防冻技术都伴随着大量能源或资源消耗，与当前节能降耗要求背道而驰；最后，当前的伴热系统均需要进行维护，同时为了防止极端天气的冻结，伴热系统均采用超配策略，由此带来的维护成本和能源成本靡费巨大。因此研究一种预制装配式、模块一体化、低能耗、结构简单、容易实施、安全高效的防冻管道迫在眉睫。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于PCM的预制装配式防冻管道，以解决防冻管道的预制装配式、模块一体化、无动力设施和能源消耗、结构简单、实施容易、运维方便、经济环保等技术问题。<br>为了实现上述技术目的，本技术所采用的的技术方案如下：一种基于PCM的预制装配式防冻管道，包括介质输送模块、保温防冻模块和呼吸模块；其中，介质输送模块为用于工作介质的输配和存储，并为不同防冻管道单元提供装配预留接头的工作管；保温防冻模块包括PCM层、绝热层、封闭端头；固定模块包括内嵌支架、套管、O型橡胶密封圈；呼吸模块为呼吸管；所述工作管1位于最内层；所述PCM层2位于所述工作管1与所述套管4之间的空腔结构内；所述内嵌支架3固定于所述工作管1与所述套管4之间；所述绝热层5贴附于所述套管4外侧，并由所述套管4为其提供支撑和固定；所述呼吸管6预留并贯穿所述套管4和所述绝热层5；所述封闭端头7固定于不同防冻管道单元之间的PCM层外侧；用于容纳PCM材料，提供PCM流动和固液相变场所，为管道的防冻提供相变潜热进行能量保护的所述PCM层2在使用时不灌满PCM材料，为PCM材料固液相变时热胀冷缩的体积变化提供缓冲空间；保持所述工作管1与所述套管4之间的空腔提供固定和支撑的所述内嵌支架3为适于两侧液体PCM相互流动，有利于PCM灌注的枝状结构；所述套管4与所述工作管1共同为所述PCM层2提供容纳空腔；所述套管4为所述绝热层5提供支撑和固定，同时所述套管4为所述呼吸管6提供预留安装位置；降低所述PCM层2热量释放速率，维持所述PCM层2相变潜热逐渐缓慢可控释放的所述绝热层5为所述呼吸管6提供预留安装位置；每个防冻管道单元安装一个所述呼吸管6，该呼吸管贯穿所述套管4和所述绝热层5，所述呼吸管6为所述PCM层2腔内空气的吸入和排出提供通道，维持所述PCM层2的气压平衡和气压隔绝，减少介质挥发；所述封闭端头7将所述PCM层2内的PCM材料进行封闭和隔断，形成独立的管道防冻单元。所述O型橡胶密封圈10将所述工作管1的管道单元连接处进行密封，用于避免工作介质的泄漏，同时防止外界空气进入所述工作管1，减少管内腐蚀现象的发生。所述呼吸管安装有截门，当PCM材料灌注入所述PCM层2的空腔结构时，所述呼吸管6开启，排出空腔内的空气；当PCM材料灌注完成，关闭所述呼吸管6，避免PCM材料泄漏、介质挥发和空气进入。工作管的装配预留接头在连接后，用所述O型橡胶密封圈10进行密封，避免工作介质的泄漏和外界空气的进入和腐蚀，其外层为现场补做的保温层。本技术的优点及积极效果如下：1、预留了封闭端头和现场保温位置，其产生的技术效果：(1)有利于现场安装，操作简单，灵活性强。本技术在管道连接单元接口位置，预留了封闭端头和补做保温位置，可采用卡压、焊接、螺纹等多种连接方式，在施工现场，只需找到预留位置，简单操作即可完成良好的保温措施；对比专利技术，前4项均未考虑管道连接位置，专利技术CN104913153A虽考虑了管道连接，但采用的为法兰连接，由于法兰本身体积较大，现场补做保温难度较大，且对连接处的法兰也需单独做保温，对比专利技术的安装难度和材料损失均较大。(2)有利于管道单元连接位置的局部保温和节能。管道单元连接处，是装配式管道最容易能量损失的地方，通过预留封闭端头和预留保温位置，可在实际工程中大幅改善连接处的局部热损失，实现节能的效果。2、本技术有O型橡胶密封圈，其产生的技术效果：(1)固定密封效果好。可避免工作管内介质泄漏和室外气体的进入，保证了安全，减少了空气腐蚀工作管现象的发生；(2)可以动态密封。在装配施工过程中，能用做轴向往复运动和低速旋转运动的动态密封元件，可适应管道旋转等安装情况。(3)有利于现场补做保温，提高连接位置防冻效果。增大工作管和现场补做保温之间的摩擦力，便于补做保温的安装，提升管道单元连接位置的防冻效果。3、PCM层和绝热层厚度相同：经大量计算和数据分析，发现在PCM层和绝热层厚度相同的情况下，防冻时间最长，防冻效果最佳。4、本技术设有内嵌支架；(1)有利于PCM的流动和储热。由于含有内嵌支架，液态PCM在腔内空间自由流动，大大方便了相变材料蓄热阶段的流动和储热，有益于强化传热，增强蓄热能力。(2)有利于支撑和受力平衡，减小形变。在内嵌支架作用下，防冻结构受力平衡，不易发生形变；(3)有利于延长防冻结构寿命。内嵌支架可增强防冻结构的稳定性，减少PCM层的最外层绝热层的变形可能，也有利于增强了防冻结构的耐久性和使用寿命。(4)当PCM材料相变体积变化时，可以为PCM提供一定的体积变化空间。(5)有利于提高产品精度和质量。由于含有内嵌支架，可根据环境、工作管尺寸和介质温度等因素，设计并加工合适尺寸的内嵌支架，进而控制防冻产品精度。5、本技术套管和绝热层材质多变，环境适应性好；如，管道若架空敷设，本技术可选择密度较小，导热能力低的材质的套管和绝热层，不仅有利于延长防冻时间，还可减轻管道系统的重量，减少支撑部件的个数，提高环境适应性的同时亦可减少投资。再如：海底敷设防冻管道，可根据海水腐蚀性选择耐腐蚀的套管和绝热层，大大提高了环境适应性和耐久性。6、提升工程质量。利用工厂预制构件，对构件进行加工和装配，实现了模块化和一体化，减小现场施工工人素质参差不齐造成的安装误差，减少质量事故的发生，提升产品可靠性，保证工程质量。7、提升时间利用率和生产效率。在预制工厂批量加工、生产防冻装置，减少了不必要的管段数量；装配式安装，连接接口简单明确，节省了现场施工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PCM的预制装配式防冻管道，其特征在于，包括介质输送模块、保温防冻模块和呼吸模块；其中，介质输送模块为用于工作介质的输配和存储，并为不同防冻管道单元提供装配预留接头的工作管；保温防冻模块包括PCM层、绝热层、封闭端头；固定模块包括内嵌支架、套管和O型橡胶密封圈；呼吸模块为呼吸管；所述工作管(1)位于最内层；所述PCM层(2)位于所述工作管(1)与所述套管(4)之间的空腔结构内；所述内嵌支架(3)固定于所述工作管(1)与所述套管(4)之间；所述绝热层(5)贴附于所述套管(4)外侧，并由所述套管(4)为其提供支撑和固定；所述呼吸管(6)预留并贯穿所述套管(4)和所述绝热层(5)；所述封闭端头(7)固定于不同防冻管道单元之间的PCM层外侧；将所述工作管(1)的管道单元连接处进行密封的所述O型橡胶密封圈(10)固定于所述工作管(1)的管道单元连接处；用于容纳PCM材料，提供PCM流动和固液相变场所，为管道的防冻提供相变潜热进行能量保护的所述PCM层(2)在使用时不灌满PCM材料，为PCM材料固液相变时热胀冷缩的体积变化提供缓冲空间；保持所述工作管(1)与所述套管(4)之间的空腔提供固定和支撑的所述内嵌支架(3)为适于两侧液体PCM相互流动，有利于PCM灌注的枝状结构；所述套管(4)与所述工作管(1)共同为所述PCM层(2)提供容纳空腔；所述套管(4)为所述绝热层(5)提供支撑和固定，同时所述套管(4)为所述呼吸管(6)提供预留安装位置；降低所述PCM层(2)热量释放速率，维持所述PCM层(2)相变潜热逐渐缓慢可控释放的所述绝热层(5)为所述呼吸管(6)提供预留安装位置；每个防冻管道单元安装一个所述呼吸管(6)，该呼吸管贯穿所述套管(4)和所述绝热层(5)，所述呼吸管(6)为所述PCM层(2)腔内空气的吸入和排出提供通道，维持所述PCM层(2)的气压平衡和气压隔绝，减少介质挥发；所述封闭端头(7)将所述PCM层(2)内的PCM材料进行封闭和隔断，形成独立的管道防冻单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于PCM的预制装配式防冻管道，其特征在于，包括介质输送模块、保温防冻模块和呼吸模块；其中，介质输送模块为用于工作介质的输配和存储，并为不同防冻管道单元提供装配预留接头的工作管；保温防冻模块包括PCM层、绝热层、封闭端头；固定模块包括内嵌支架、套管和O型橡胶密封圈；呼吸模块为呼吸管；所述工作管(1)位于最内层；所述PCM层(2)位于所述工作管(1)与所述套管(4)之间的空腔结构内；所述内嵌支架(3)固定于所述工作管(1)与所述套管(4)之间；所述绝热层(5)贴附于所述套管(4)外侧，并由所述套管(4)为其提供支撑和固定；所述呼吸管(6)预留并贯穿所述套管(4)和所述绝热层(5)；所述封闭端头(7)固定于不同防冻管道单元之间的PCM层外侧；将所述工作管(1)的管道单元连接处进行密封的所述O型橡胶密封圈(10)固定于所述工作管(1)的管道单元连接处；用于容纳PCM材料，提供PCM流动和固液相变场所，为管道的防冻提供相变潜热进行能量保护的所述PCM层(2)在使用时不灌满PCM材料，为PCM材料固液相变时热胀冷缩的体积变化提供缓冲空间；保持所述工作管(1)与所述套管(4)之间的空腔提供固定和支撑的所述内嵌支架(3)为适于两侧液体PCM相互流动，有利于PCM灌注的枝状结构；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于文俊，周燕昭，齐好，李振川，
申请(专利权)人：北京市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11