CN102679046B - 优化流动的流体管路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体管路以及形成流体管路的方法。该流体管路包括柱形内表面，其具有均匀分布的形式为形成在内表面上的部分球体的凹陷。

Description

优化流动的流体管路

相关申请的交叉引用

依据《美国法典》第35条第119(a)款，本专利申请要求于2011年3月10日提交的德国专利申请102011013572.3的优先权，其公开全文明确地以引用的方式结合到本文中。

技术领域

本发明的实施方案涉及具有柱形内表面的流体管路。

背景技术

流体管路用于输送流体、特别是液体的许多应用领域。由于摩擦和湍流的原因会产生损失，其可导致装置的整体效率程度的劣化。特别是对于光滑管以及在部分波纹管的光滑区域中，由于在边缘区域中形成了准稳态边界层，因此实际可使用的流动横截面通常远小于流体管路内的自由内部横截面。

目前已知可提供具有流动性特别低的涂层的流体管路。然而这相对复杂，并因此使得制造过程的费用较高。这类涂层也不会对所有流体都具有阻力，使得它的使用可能性受到了限制。

发明内容

因此，本发明的实施方案在于保持流动损失为低。

根据一些实施方案，如前文所提及类型的流体管路包括均匀分布的凹陷，其形式为实施或形成在流体管路内表面上的部分球体。

通过这些凹陷阻止了流经流体管路的流体形成准稳态边界层。相反，有针对性地引入了湍流。因此，降低了流动阻力和随之发生的流动损失。真实的流动横截面接近实际的自由内部横截面。整体上来说，以这种方式实现了较低损失的传送。内表面可实施或形成为圆柱形的内表面，即其可具有圆形的横截面。然而，其他一些实施方案也可以具有例如多边形或椭圆形的横截面。

优选地，凹陷具有相同的曲率半径。因此，所有的凹陷相同地实施或形成。这导致了非常均匀的流动。

优选地，凹陷的径向中心点位于一个其对称轴与内表面的对称轴相重合的柱体表面上。以这种方式，曲率半径与柱体表面的半径之和大于内表面的内半径。该柱体表面为名义表面，其实施或形成为平行于内表面。通过这种类型的方法，所有凹陷以相同的方式实施或形成，即它们具有相同的深度和相同的半径。这种类型的统一式的实施方案代表了对制造流体管路的简化。

特别优选地是，柱体表面的半径大于内半径的50％，尤其是，所述半径小于内半径的60％。凹陷的深度也由柱体表面的半径确定。通过处在内半径的50％和60％之间的、特别是内半径的55％的半径，保证了相对平的凹陷的实施方案。由此优化了流动横截面。

有益地是，曲率半径大于内半径的50％，特别是，曲率半径小于内半径的55％。因此，凹陷的曲率半径为相对较大。这样保证了凹陷从内表面中相对平地延伸，使得这里能避免较大的边缘，这种较大的边缘会导致流动损失。

优选地，在相同的轴向位置中，在周向方向上彼此相邻地均匀分布式布置了四到八个凹陷，尤其是六个凹陷。在周向方向上的这一数量的凹陷已足以阻止稳态边界层的发展。

特别优选地是，轴向相邻的凹陷在周向方向上为相对于彼此错开。以彼此交错的方式来设置轴向相邻的凹陷。因此，每单位面积可容纳相对较大数量的凹陷。由此也导致了非常均匀分布的凹陷，其又优化了流动过程。

优选地，相邻凹陷的中心点之间的轴向距离相应于曲率半径的±10％。这保证了在单个凹陷之间仍可得到足够光滑的内表面，其用于流体的实际导向。同时保证了流体管路的材料不必过薄，因此保持了流体管路的机械稳定性。

优选地，流体管路实施或形成为挤出成型的塑料管，尤其为挤出成型的聚酰胺管。这类流体管路具有高的耐化学性，同时相对稳定。它也可以成本效益非常合算的方式来制造。而且对于挤出成型工艺来说，嵌入凹陷是没有问题的。

本发明的实施方案涉及一种流体管路，其包括柱形内表面，它具有均匀分布的形式为形成在内表面上的部分球体的凹陷。

根据一些实施方案，凹陷可具有相同的曲率半径。

根据本发明的其他一些实施方案，凹陷的径向中心点构成了具有与内表面的对称轴相重合的对称轴的柱体。凹陷的曲率半径与柱体的半径之和大于内表面的内半径。柱体的半径大于内半径的50％。此外，柱体的半径小于内半径的60％。另外，凹陷的曲率半径大于内半径的50％，并且该曲率半径小于内半径的55％。

根据本发明的其他一些实施方案，在相同的轴向位置处布置了沿周向方向均匀分布的四到八个凹陷。更具体地说，在相同的轴向位置处布置了沿周向方向均匀分布的六个凹陷。

根据本发明的其他一些实施方案，轴向相邻的凹陷在周向方向上相对于彼此错开。

根据一些实施方案，在轴向方向上相邻凹陷的中心点之间的距离对应于曲率半径的±10％。

根据其他一些实施方案，流体管路由挤压成型的塑料管形成。更具体地说，流体管路由挤压成型的聚酰胺管形成。

本发明的实施方案涉及一种形成流体管路的方法。该方法包括：形成具有内半径的管；以及在内半径的表面上形成多个凹陷，所述凹陷具有位于处在内半径之内的假想柱体上的曲率半径。所述多个凹陷形成在相同的轴向位置处，并且在周向方向上均匀地分布。

根据本发明的其他一些实施方案，曲率半径大于内半径的50％，并且假想柱体的半径大于内半径的50％。另外，形成所述管包括挤压成型塑料管，尤其是聚酰胺管。此外，曲率半径小于内半径的55％，并且假想柱体的半径小于内半径的60％。

通过查阅本说明书和附图，可以发现本发明的其他典型实施例和优点。

附图说明

通过本发明的典型实施例的非限定性例子，在随后的详细描述中将基于多幅附图来对本发明进行进一步的描述，在附图的全部视图中相似的附图标记表示相似的部分，其中：

图1显示了流体管路的剖面，以及

图2以侧视图的方式显示了根据图1的剖面。

具体实施方式

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1显示了流体管路1的局部剖面，其中在纵截面中显示了流体管路1，使得可看到流体管路1的内表面2。在内表面2中成形并均匀分布了凹陷3。否则，内表面2具有光滑的表面。

凹陷3表示了在流体管路1的壁上的部分球体形状。因此，布置在相同轴向位置处的凹陷3沿圆形路径布置，并且在周向方向上彼此间隔开相同的距离。轴向相邻的凹陷3布置为彼此错开，使得在各个情况中相邻的凹陷3相对于彼此错开。

因此，内表面2似乎相应于高尔夫球的表面。这种类型的表面降低了准稳态边界层的形成。因此，产生了具有低流动阻力和因此低流动损失的流动优化的内表面。

图2以横截面的形式显示了图1的流体管路1。具有内半径R的内横截面基本上为圆形。该圆形的形式仅由凹陷3所打断。否则，内表面2会以光滑的方式实施或形成。凹陷3具有相应于内半径R的约55％的曲率半径R1。凹陷3的曲率半径自虚构球体的中心点M开始，该中心点M构成了平行于内表面2的名义(假想)柱体5或位于其上。因此，名义柱体5和内表面2具有相同的对称轴6，其在图2中延伸进入图纸平面内。因此，名义柱体5的半径R2大于内半径R的50％。在所示实施方案中，名义柱体5的半径R2占内半径R的55％。

在该实施例中，提供有总共六个在周向方向上均匀分布的凹陷3。因此在该实施例中，在相邻凹陷3的径向方向上的两个中心6、7之间的角α为60°。

从图1中可看到，相邻中心点M之间的轴向距离d小于凹陷3的直径。因此在各个情况中，凹陷3伸入到相邻凹陷之间的间隙中。在本实施例中，该距离略大于曲率半径R1。

曲率半径R1与名义柱体5的半径R2之和大于内半径R。因此，曲率半径R1和名义柱体表面5的半径R2可为相同的尺寸，但是有益地是，名义柱体5的半径R2也可选择为略大一些，从而可以获得非常平的凹陷3。

一些实施方案适合于具有不同直径的流体管路。优选的是使用具有直径在5到30mm之间、特别是在10到20mm之间的流体管路。

与光滑壁的管、即具有带光滑内表面的圆形内横截面的流体管路相比，由于提供了凹陷，因此降低了流动阻力并因此降低了流动损失，其中所有凹陷实施或形成为相同的，并且在流体管路的内表面上均匀地分布。因此，降低了在流动的流体、特别是液体和流体管路的内表面之间形成的边界层。这样，真实的流动横截面几乎为实际横截面。总体上，以这种方式能获得具有较低流动损失的流体管路。

在此实施例中仅显示了具有圆形横截面的流体管路。同样可以有例如具有多边形或卵形横截面的其他实施方案。半径长度相应于到对称轴的距离。因此，用语“半径”不能狭义地理解，而是更广义地理解为到对称轴的距离。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (17)

1.一种流体管路，包括：

柱形内表面，具有均匀分布的形式为形成在所述内表面上的部分球体的凹陷，

所述凹陷的径向中心点位于具有与所述内表面的对称轴相重合的对称轴的柱体上，

所述凹陷的曲率半径大于所述内表面的内半径的50%。

2.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，所述凹陷具有相同的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，所述凹陷的曲率半径与所述柱体的半径之和大于所述内表面的内半径。

4.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，所述柱体的半径大于所述内半径的50%。

5.根据权利要求4所述的流体管路，其特征在于，所述柱体的半径小于所述内半径的60%。

6.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，所述曲率半径小于所述内半径的55%。

7.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，在相同的轴向位置处布置了沿周向方向均匀分布的四到八个凹陷。

8.根据权利要求7所述的流体管路，其特征在于，在相同的轴向位置处布置了沿周向方向均匀分布的六个凹陷。

9.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，轴向相邻的凹陷在周向方向上相对于彼此错开。

10.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，在轴向方向上相邻凹陷的中心点之间的距离对应于曲率半径的±10%。

11.根据权利要求1所述的流体管路，其特征在于，所述流体管路由挤压成型的塑料管形成。

12.根据权利要求11所述的流体管路，其特征在于，所述流体管路由挤压成型的聚酰胺管形成。

13.一种形成流体管路的方法，包括：

形成具有内半径的管；和

在所述内半径的表面上形成多个凹陷，所述凹陷具有位于处在所述内半径之内的假想柱体上的曲率半径，

其中，所述多个凹陷形成在相同的轴向位置处，并且在周向方向上均匀地分布，

所述曲率半径大于所述内半径的50%。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述假想柱体的半径大于所述内半径的50%。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，形成所述管包括挤压成型塑料管。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述塑料包括聚酰胺。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述曲率半径小于所述内半径的55%，并且所述假想柱体的半径小于所述内半径的60%。