CN102705626A - 一种孔板混合螺旋流管道消能装置 - Google Patents

Abstract

一种孔板混合螺旋流管道消能装置，属于管道输水技术领域，其特征在于是一种筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置，由外管1、内管2、法兰3、孔板4、斜孔5、正孔6和旋转轴7组成，外管1和内管2通过法兰3相连，并保持同心，在内管2的周围按照倾斜角度对称均匀布置斜孔5，内管2和第一片孔板4相连，各孔板4之间通过旋转轴7相连，旋转轴7与外管1的中心轴线重合，各孔板4上沿轴线方向也设有正孔6，该装置在不影响输水流量的情况下，很大程度上增加了管道消能的调节范围，使得该消能装置在轴向和周向上受力达到平衡，彻底克服了消能过程中管道发生振动的缺陷，保证了输水系统的安全稳定，延长了使用寿命。

Description

一种孔板混合螺旋流管道消能装置

技术领域

本发明一种孔板混合螺旋流管道消能装置，属于管道输水技术领域，涉及管道输水系统中的一种消能装置，具体涉及一种筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置的技术方案。

背景技术

管道输水中，管道中的压力是输送流体的能量的必要条件，但在有些情况下，管道系统因地形地貌条件或因其他条件限制，一些管段或一定条件下，压头往往超过输送流体所消耗的能量，这部分剩余能量如不加以消除，将会增大管路系统的投资并给管路系统设施以及下游建筑物造成危害。

管道消能作为保证管道自身和下游建筑物安全的重要措施，近年来受到人们的格外关注，引起了许多学者的大量研究，并在水利工程和工农业建筑工程方面如长距离输水管道系统、电站和泵站的供排水管道系统、农业灌溉管道供水系统等得到了应用。管道消能具有成本较低、对水质无污染、占地少或不占地等优点，因此具有广阔的应用前景。

管道消能装置是管道输水系统中的关键部件，其工作状态的好坏直接影响管道输水系统的输水效果、成本和使用寿命， 因而，管道消能装置的研究开发具有现实的使用价值和实用价值，受到了研究开发人员广泛重视。

现有技术通常采用侧斜向进水螺旋流管道消能装置来消能，其结构为在输水管道上安装倾斜短管，水流通过倾斜短管从主管道上引水，通过侧斜向进水产生的螺旋流来消能，但该结构的消能装置实际应用中主要存在以下四方面问题：一是影响输水流量；二是消能过程中管道发生振动；三是调节范围小；四是成本高、操作不便。上述问题的存在，严重影响了管道消能的消能效果、管道输水系统的输水效果及管道的使用寿命并进而影响了管道消能装置的推广应用。

发明内容

本发明一种孔板混合螺旋流管道消能装置，目的在于为克服现有管道消能装置成本高、操作不便、影响输水流量、调节范围小以及消能过程中管道发生振动等缺点，从而提供一种筛网式孔板混合螺旋流消能装置的技术方案。

本发明一种孔板混合螺旋流管道消能装置，其特征在于是一种筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置，该装置由外管1、内管2、法兰3、孔板4、正孔5、斜孔6和旋转轴7组成，内管2的直径小于外管1，外管1和内管2通过法兰3相连，外管1和内管2的中心轴线重合，在内管2的周围像筛网一样按照对称均匀布置斜孔5，斜孔5为周向斜孔，斜孔5的轴线与内管2的轴线成10°~80°的倾斜交角，内管2上设斜孔5的总面积与外管1的断面面积之比介于10%~80%之间，同时在内管2垂直轴向水流的出口处均匀布设具有正孔6的多片孔板4，孔板4上具有的正孔6是沿外管1的轴向方向像筛网一样布置，其正孔6的数量和形状相同，孔板4上正孔6的总面积与外管1的断面面积之比介于10%~80%之间，各孔板4之间通过旋转轴7相连，并绕旋转轴7旋转，其旋转角度为0°~30°，内管2和第一片孔板4相连，旋转轴7与外管1的中心轴线重合，水流在流经内管2和孔板4后都会形成螺旋流，因而该消能装置是两种混合螺旋流消能技术

上述一种孔板混合螺旋流管道消能装置，其特征在于是所述的孔板4的数量介于0~4片之间；其所述的正孔6和斜孔5的形状是圆形、多边形或任意形状。

本发明一种孔板混合螺旋流管道消能装置的优点在于：该消能装置采用了筛网式孔板结构，在不影响输水流量的情况下，很大程度上增加了管道消能的调节范围，同时在内管的周向和孔板的轴向像筛网一样均匀布设一定数量和大小的孔，使得该消能装置在轴向和周向上受力达到平衡，彻底克服了消能过程中管道发生振动的缺陷，保证了输水系统的安全稳定，延长了整个管路的使用寿命。具体总结为：

1）不影响输水流量，即所采取的消能装置不影响流体的正常输送，通过消能设施的流量前后保持连续，不会因安装消能装置而降低系统的输送能力；

2）调节范围较大，既能满足消能要求，消除富余水头，还能满足消能装置上下游管道对水头的要求；

3）安全稳定，消能过程中管道不会发生振动，保证了输水系统的安全稳定，进而延长了整个管路的使用寿命；

4）便于制造和维护，适合现场安装；

5）操作方便；

6）价格低廉，经久耐用；

7）对环境和水质无污染。

 

附图说明

图1为筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置主视图。

图2为筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置后视图。

图3为筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置的系统布置图。

图中1.外管，2.内管，3.法兰，4.孔板，5.斜孔，6.正孔，7.旋转轴，8.输水支管，9. 输水干管， 10.水源， 11.消能器。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

实施方式1：如图1所示，输水管道中，外管1、内管2和输水支管8通过法兰3相连，并保持外管1、内管2和输水支管8同心，外管1的直径与输水支管8相同，在内管2的周围像筛网一样按一定的倾斜角度对称均匀布置斜圆孔5，斜圆孔5的轴线与内管2的轴线成80°的倾斜交角，内管2上设斜圆孔5的总面积与外管1的断面面积之比为80%，各孔板4之间通过旋转轴7相连，旋转轴7与输水支管8的中心轴线重合，各孔板4上沿输水支管8的轴向方向像筛网一样布置正圆孔6，孔板4上正圆孔6的总面积与外管1的断面面积之比为80%。孔板4绕旋转轴7旋转30°的角度，孔板4的数量为4。内管2和第一片孔板4相连，输水支管8和第四片片孔板4相连。本发明的工作原理是，根据需要，用开孔器在内管周围像筛网一样按一定倾斜角度对称均匀开设出水圆孔，同时在孔板上沿管轴方向也像筛网一样开设出水圆孔，水流从外管进入内管后首先是过水断面面积的突然收缩，可消除一部分能量，然后经过内管，由于内管上布有一定倾斜角度的圆孔，水流经过时会扩散并形成螺旋流而消能，再次水流流经孔板时，由于各片孔板间绕旋转轴旋转30°，从而使水流经过孔板时形成螺旋流而消能，最后水流经过孔板后，过水断面面积又突然扩大，也可消除一部分能量。而水流经过内管和孔板时都会形成螺旋流，所以水流经过消能装置时是两种螺旋流的混合消能。

图3是本发明在管道输水系统中的布置图。在管道输水系统中，水源10经管路将水输入输水干管9，在输水干管9上分设许多输水支管8，再在输水支管8上根据需要在其上布设1个或多个消能器11。 

实施方式2：如图1所示，输水管道中，外管1、内管2和输水支管8通过法兰3相连，并保持外管1、内管2和输水支管8同心，外管1的直径与输水支管8相同，在内管2的周围像筛网一样按一定的倾斜角度对称均匀布置斜方孔5，斜方孔5的轴线与内管2的轴线成45°的倾斜交角，内管2上设斜方孔5的总面积与外管1的断面面积之比为45%，各孔板4之间通过旋转轴7相连，旋转轴7与输水支管8的中心轴线重合，各孔板4上沿输水支管8的轴向方向像筛网一样布置正方孔6，孔板4上正方孔6的总面积与外管1的断面面积之比为45%。孔板4绕旋转轴7旋转15°的角度，孔板4的数量为3。内管2和第一片孔板4相连，输水支管8和第三片片孔板4相连。本发明的工作原理是，根据需要，用开孔器在内管周围像筛网一样按一定倾斜角度对称均匀开设出水方孔，同时在孔板上沿管轴方向也像筛网一样开设出水方孔，水流从外管进入内管后首先是过水断面面积的突然收缩，可消除一部分能量，然后经过内管，由于内管上布有一定倾斜角度的方孔，水流经过时会扩散并形成螺旋流而消能，再次水流流经孔板时，由于各片孔板间绕旋转轴旋转15°，从而使水流经过孔板时形成螺旋流而消能，最后水流经过孔板后，过水断面面积又突然扩大，也可消除一部分能量。而水流经过内管和孔板时都会形成螺旋流，所以水流经过消能装置时是两种螺旋流的混合消能。 

图3是本发明在管道输水系统中的布置图。在管道输水系统中，水源10经管路将水输入输水干管9，在输水干管9上分设许多输水支管8，再在输水支管8上根据需要在其上布设1个或多个消能器11。

实施方式3：如图1所示，输水管道中，外管1、内管2和输水支管8通过法兰3相连，并保持外管1、内管2和输水支管8同心，外管1的直径与输水支管8相同，在内管2的周围像筛网一样按一定的倾斜角度对称均匀布置斜螺旋孔5，斜螺旋孔5的轴线与内管2的轴线成10°的倾斜交角，内管2上设斜螺旋孔5的总面积与外管1的断面面积之比为10%，孔板4上沿输水支管8的轴向方向像筛网一样布置正螺旋孔6，孔板4上正螺旋孔6的总面积与外管1的断面面积之比为10%。孔板4的数量为1。内管2、输水支管8都和孔板4相连。本发明的工作原理是，根据需要，用开孔器在内管周围像筛网一样按一定倾斜角度对称均匀开设出水螺旋孔，同时在孔板上沿管轴方向也像筛网一样开设出水螺旋孔，水流从外管进入内管后首先是过水断面面积的突然收缩，可消除一部分能量，然后经过内管，由于内管上布有一定倾斜角度的螺旋孔，水流经过时会扩散并形成螺旋流而消能，再次水流流经孔板时，由于螺旋孔的作用，使得水流经过孔板时形成螺旋流而消能，最后水流经过孔板后，过水断面面积又突然扩大，也可消除一部分能量。而水流经过内管和孔板时都会形成螺旋流，所以水流经过消能装置时是两种螺旋流的混合消能。 

图3是本发明在管道输水系统中的布置图。在管道输水系统中，水源10经管路将水输入输水干管9，在输水干管9上分设许多输水支管8，再在输水支管8上根据需要在其上布设1个或多个消能器11。

Claims (1)

1.一种孔板混合螺旋流管道消能装置，其特征在于是一种筛网式孔板混合螺旋流管道消能装置，该装置由外管1、内管2、法兰3、孔板4、正孔5、斜孔6和旋转轴7组成，内管2的直径小于外管1，外管1和内管2通过法兰3相连，外管1和内管2的中心轴线重合，在内管2的周围像筛网一样按照对称均匀布置斜孔5，斜孔5为周向斜孔，斜孔5的轴线与内管2的轴线成10°~80°的倾斜交角，内管2上设斜孔5的总面积与外管1的断面面积之比介于10%~80%之间，同时在内管2垂直轴向水流的出口处均匀布设具有正孔6的多片孔板4，孔板4上具有的正孔6是沿外管1的轴向方向像筛网一样布置，其正孔6的数量和形状相同，孔板4上正孔6的总面积与外管1的断面面积之比介于10%~80%之间，各孔板4之间通过旋转轴7相连，并绕旋转轴7旋转，其旋转角度为0°~30°，内管2和第一片孔板4相连，旋转轴7与外管1的中心轴线重合，水流在流经内管2和孔板4后都会形成螺旋流，因而该消能装置是两种混合螺旋流消能技术

按照权利要求1所述一种孔板混合螺旋流管道消能装置，其特征在于是所述的孔板4的数量介于0~4片之间；其所述的正孔6和斜孔5的形状是圆形、多边形或任意形状。

 

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