CN105570598B - 管道整流装置 - Google Patents
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Abstract
管道整流装置，包括有整流装置筒体（1），以及整流装置入口扩径段（1a）和整流装置出口缩径段（1b），沿着介质流动方向从前向后，整流装置筒体（1）内部安装了前整流体（2）和后整流体（5），在前整流体（2）周向均匀布置的前导流板（3），焊接在整流装置筒体（1）内壁和前整流体（2）外壁面上，将前整流体（2）固定在整流装置筒体（1）内部，前导流板（3）后方安装导流圈（4），导流圈（4）下游方向安装后整流体（5），在后整流体（5）周向均匀布置的后导流板（6），焊接在整流装置筒体（1）内壁和后整流体（5）外壁面上，将后整流体（5）固定在整流装置筒体（1）内部，后整流体（5）内部安装了锥口导流管（7）。
Description
技术领域
本发明涉及阀门管件技术领域。
背景技术
现有技术中，由于管道内部传输介质的流速增大导致发生湍流，随着湍流的加剧，会使管道和设备随之发生振动，也会对下游管网和设备产生影响。管道内部的剧烈湍流不但会造成很大的能量损失，也会对管道和设备的安全运行产生不利的影响。另外，剧烈的湍流也会造成流动的局部阻力增大，产生阻塞流效应，影响管内流动介质的传输量。现有的管道整流的方法，主要采用在管道内部添加与流向平行的平板，或者与流向呈一定夹角的导流板或螺旋板，而单纯添加与流向平行的平板，由于板间隙较大，并不能很好的起到调节流动性能的作用；与流向呈一定夹角的导流板或螺旋板可以在一定程度上调节管内流动状态，使流体螺旋流动前进，但会造成较大的流阻，导致更多能量的损失，而且产生的螺旋流动会在下游造成更剧烈的湍流，不能改善下游管道内的流动稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道整流装置。
本发明是管道整流装置，包括有整流装置筒体1，以及整流装置入口扩径段1a和整流装置出口缩径段1b，沿着介质流动方向从前向后，整流装置筒体1内部安装了前整流体2和后整流体5，在前整流体2周向均匀布置的前导流板3，焊接在整流装置筒体1内壁和前整流体2外壁面上，将前整流体2固定在整流装置筒体1内部，前导流板3后方安装导流圈4，导流圈4下游方向安装后整流体5，在后整流体5周向均匀布置的后导流板6，焊接在整流装置筒体1内壁和后整流体5外壁面上，将后整流体5固定在整流装置筒体1内部，后整流体5内部安装了锥口导流管7。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：该装置结合管内介质流动特性，通过内部安放的二级整流部件，改变来流的流动特性，二级整流部件分为前整流段和后整流段。通过影响流过部件流体的边界层脱离状态，并将单股流体分流为多股流体，引导流体的流向，最终汇流达到整流效果。该装置可使得管内的强脉动湍流经过整流处理，将无序的流动变得有序和稳定，改善介质在管道内部的流动效果，减小湍动耗散的能量，而且引起的流动阻力相对较小，装置的前后压差小，对流动能量的损耗少，因此可以明显降低流体的湍动程度，达到整顿流体流动性能的效果。本发明的管道整流装置，能够有效消除和缓解由于管内流体的剧烈湍动导致的振动现象，使得下游管道及设备安全稳定的工作和运行。本发明的管道整流装置结构简单，易于维护和操作，节约流动的输运能，能稳定下游流动。有效克服了背景技术所述的一系列问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明中前整流体2与前导流板3装配成的前整流段；图3是本发明中后整流体5与后导流板6、锥口导流管7装配成的后整流段；图4是图1中在前整流段M-M位置的局部剖视图，视图方向是沿流动方向从左往右；图5是图1中在后整流段N-N位置的局部剖视图，视图方向是沿流动方向从左往右。
具体实施方式
如图1所示，所述的管道整流装置，包括有整流装置筒体1，以及整流装置入口扩径段1a和整流装置出口缩径段1b，沿着介质流动方向从前向后，整流装置筒体1内部安装了前整流体2和后整流体5，在前整流体2周向均匀布置的前导流板3，焊接在整流装置筒体1内壁和前整流体2外壁面上，将前整流体2固定在整流装置筒体1内部，前导流板3后方安装导流圈4，导流圈4下游方向安装后整流体5，在后整流体5周向均匀布置的后导流板6，焊接在整流装置筒体1内壁和后整流体5外壁面上，将后整流体5固定在整流装置筒体1内部，后整流体5内部安装了锥口导流管7。
如图2所示，所述的前整流体2与周向均匀布置的前导流板3组成前整流段，整流装置筒体内径为d1，前整流体2的直筒体外径为D2，且D2=（0.5~0.75）d1，长度为L2 ，且L2> D2；前整流体2的前整流体迎流段2a为光滑曲面，其长度为L2a；前整流体2的前整流体背流段2b为光滑曲面，其长度为L2b，且L2>0.5(L2a+L2b)；前导流板3为梯形平板，沿圆周方向均匀分布，焊接在整流装置筒体1内壁和前整流体2外壁面上。
如图3所示，所述的后整流体5与后导流板6、锥口导流管7组成后整流段，后整流体5的直筒体长度为L5；后整流体5的后整流体迎流段5a为光滑曲面，其长度为L5a；后整流体5的后整流体背流段5b为光滑曲面，其长度为L5b，且L5a< L5, L5b> L5；后导流板6为平板，沿圆周方向均匀分布，焊接在整流装置筒体1内壁和后整流体5外壁面上；锥口导流管7在后整流体5内部中轴线X方向安装，锥口导流管7的锥口导流管入口点O处通孔入口直径为Do, 锥口导流管出口点F处的直径为DF。
如图4所示，所述的前整流段M-M位置局部剖视图，表明图1和图2中所示的前导流板3，沿圆周方向均匀分布的特点和方位，前整流体2直筒外径为D2，整流装置筒体（1）直筒内径为d1，每个前导流板3之间的夹角为2 θ，对称轴W与纵轴Y夹角为θ。
如图5所示，所述的后整流段N-N位置局部剖视图，表明图1和图2中所示的后导流板6，沿圆周方向均匀分布的特点和方位，后整流体5直筒外径为D5，其中D5≥D2。每个后导流板6之间的夹角为2θ，轴V与纵轴Y夹角为θ。
所述的前整流体2和后整流体5，如图1所示，前整流体背流中点C与锥口导流管入口点O沿X轴流动方向的安装距离L=（0.7~2.3）d1。
所述的导流圈4，如图1所示，其导流面为圆弧面，圆弧面一端与整流装置筒体1内壁面相切，圆弧面另一端的切线的延长线应可连接到后整流体5的后整流体迎流段5a曲面上，且连接点位置与中轴线X的垂直距离小于Do。
所述的前整流体2，如图1与图2所示，其前整流体迎流段2a外表面每一点与X轴的垂直距离R2a，和该点与前整流体迎流顶点A在X方向的距离L2ax之间，满足函数关系式：R2a=γ(cosh(L2ax /γ)-1)，该式中γ的取值范围为10~25；前整流体背流段2b外表面每一点与X轴的垂直距离R2b，和该点与前整流体迎流顶点A在X方向的距离L2bx之间，满足函数关系式：R2b=γ(cosh(L2bx /γ)-1，该式中γ的取值范围为45~75。
所述的后整流体5，如图1与图3所示，其后整流体迎流段5a外表面每一点与X轴的垂直距离R5a，和该点与前整流体迎流顶点A在X方向的距离L5ax之间，满足函数关系式：R5a=γ(cosh(L5ax /γ)-1)，该式中γ的取值范围为65~85；后整流体背流段5b外表面每一点与X轴的垂直距离R5b，和该点与前整流体迎流顶点A在X方向的距离L5bx之间，满足函数关系式：R5b=γ(cosh(L5bx /γ)-1)，该式中γ的取值范围为1~10。
所述的后导流板6，如图1与图3所示，其入口侧斜边与流动方向X轴的夹角取值范围在10°~45°之间，且入口侧边角与流动方向X轴的距离h≤D5。
所述的锥口导流管7，如图1、图3与图5所示，锥口导流管7在后整流体5内部中轴线X方向安装，锥口导流管7的锥口导流管入口点O处直径为Do, 锥口导流管出口点F处的直径为DF，后整流体5的筒体直径为D5。其锥口导流管入口点O到锥口导流管缩口点E的距离应为（1.2~1.5）L5a，锥口导流管入口点O的直径Do<2D5, 且Do/ DF=1.5~2。
所述的前导流板3与后导流板6的安放位置，如图4与图5所示，前导流板3的对称轴U轴与纵坐标Y轴的夹角为2θ，后导流板6的左对称轴W和右对称轴V之间的夹角为2θ，后导流板6的左对称轴W与纵坐标Y轴的夹角为θ。以纵坐标Y为参照，安装结构保证前导流板3和后导流板6在周向错开的角度为θ，后导流板6与前导流板3的数量相同。
本发明的管道整流装置，介质沿流道中轴线X轴从左向右水平流动。介质从管道整流装置通道左侧通过整流装置入口扩径段1a进入，从右侧通过整流装置出口缩径段1b流出，整流区域分为前整流段和后整流段。在管道整流装置中，流动介质经过整流装置入口扩径段1a的扩径段入口点I1后，由于流通截面积的增大，介质流速下降压力增大，在前整流段，当流动介质到达前整流体2上前整流体迎流段2a的前整流体迎流顶点A时，开始被引导分流。流动介质流过前整流体迎流段2a表面后，被在前整流体2周向均匀布置的前导流板3分成多股流动，减缓流体的不规则流动。流动介质到达前整流体2上前整流体背流段2b和后整流体5上后整流体迎流段5a之间的区域后，由于前整流体背流段2b的内凹结构，在前整流体背流顶点B与前整流体背流中点C所在的空间范围内形成稳定的流动涡体，加大了该区域流动黏滞力。为了保证该区域的流动稳定，不发生涡街效应，部分流体通过后整流体5内部安装了锥口导流管7中的流道，从锥口导流管入口点O流入，经过锥口导流管缩口点E，从锥口导流管出口点F流出。在后整流段，通过导流圈4的引导，流体流过后整流体5上后整流体迎流段5a的表面而不发生明显的边界层脱离，然后被在后整流体5周向均匀布置的后导流板6再次分成多股流体以稳定流动，流动介质通过后整流体5上后整流体背流段5b的表面后，从右侧通过整流装置出口缩径段1b的缩径段出口点I2后，多股流体在此处汇聚成总流流出，达到整流作用。前整流体2上的前整流体迎流段2a和前整流体背流段2b，后整流体5上后整流体迎流段5a和后整流体背流段5b的表面均为双曲余弦函数，以保证整流过程中不发生剧烈的边界层分离，稳定流动不但可减少能量损耗，也使得整流效果稳定可靠。本发明显著减小了流道突变导致的阻力损失，起到了减低能耗的目的。
Claims (10)
1.管道整流装置，包括有整流装置筒体（1），以及整流装置入口扩径段（1a）和整流装置出口缩径段（1b），其特征在于：沿着介质流动方向从前向后，整流装置筒体（1）内部安装了前整流体（2）和后整流体（5），在前整流体（2）周向均匀布置的前导流板（3），焊接在整流装置筒体（1）内壁和前整流体（2）外壁面上，将前整流体（2）固定在整流装置筒体（1）内部，前导流板（3）后方安装导流圈（4），导流圈（4）下游方向安装后整流体（5），在后整流体（5）周向均匀布置的后导流板（6），焊接在整流装置筒体（1）内壁和后整流体（5）外壁面上，将后整流体（5）固定在整流装置筒体（1）内部，后整流体（5）内部安装了锥口导流管（7）。
2.根据权利要求1所述的管道整流装置，其特征在于：前整流体（2）与周向均匀布置的前导流板（3）组成前整流段，整流装置筒体内径为d1，前整流体（2）的直筒体外径为D2，且D2=（0.5~0.75）d1，长度为L2 ，且L2> D2；前整流体（2）的前整流体迎流段（2a）为光滑曲面，其长度为L2a；前整流体（2）的前整流体背流段（2b）为光滑曲面，其长度为L2b，且L2>0.5(L2a+L2b)；前导流板（3）为梯形平板，沿圆周方向均匀分布，焊接在整流装置筒体（1）内壁和前整流体（2）外壁面上。
3.根据权利要求1所述的管道整流装置，其特征在于：后整流体（5）与后导流板（6）、锥口导流管（7）组成后整流段，后整流体（5）的直筒体长度为L5；后整流体（5）的后整流体迎流段（5a）为光滑曲面，其长度为L5a；后整流体（5）的后整流体背流段（5b）为光滑曲面，其长度为L5b，且L5a< L5, L5b> L5；后导流板（6）为平板，沿圆周方向均匀分布，焊接在整流装置筒体（1）内壁和后整流体（5）外壁面上；锥口导流管（7）在后整流体（5）内部中轴线X方向安装。
4.根据权利要求1或权利要求3所述的管道整流装置，其特征在于：锥口导流管（7）在后整流体（5）内部中轴线X方向安装，后整流体（5）的筒体直径为D5，锥口导流管（7）的锥口导流管入口点（O）处直径为Do, 锥口导流管出口点（F）处的直径为DF，其锥口导流管入口点（O）到锥口导流管缩口点（E）的距离应为（1.2~1.5）L5a，锥口导流管入口点（O）处的直径Do<2D5,且Do/ DF=1.5~2。
5.根据权利要求2或权利要求3所述的管道整流装置，其特征在于：前整流体（2）和后整流体（5）上的前整流体背流中点（C）与锥口导流管入口点（O）沿X轴流动方向的安装距离L=（0.7~2.3）d1。
6.根据权利要求1所述的管道整流装置，其特征在于：导流圈（4）的导流面为圆弧面，圆弧面一端与整流装置筒体（1）内壁面相切，圆弧面另一端的切线的延长线应可连接到后整流体（5）的后整流体迎流段（5a）曲面上，且连接点位置与中轴线X的垂直距离小于锥口导流管入口点（O）的直径Do。
7.根据权利要求2所述的管道整流装置，其特征在于：前整流体（2）的前整流体迎流段（2a）外表面每一点与X轴的垂直距离R2a，和该点与前整流体迎流顶点（A）在X方向的距离L2ax之间，满足函数关系式：R2a=γ(cosh(L2ax /γ)-1)，该式中γ的取值范围为10~25；前整流体背流段（2b）外表面每一点与X轴的垂直距离R2b，和该点与前整流体迎流顶点（A）在X方向的距离L2bx之间，满足函数关系式：R2b=γ(cosh(L2bx /γ)-1，该式中γ的取值范围为45~75。
8.根据权利要求1或权利要求3所述的管道整流装置，其特征在于：后整流体（5）的后整流体迎流段（5a）外表面每一点与X轴的垂直距离R5a，和该点与前整流体迎流顶点（A）在X方向的距离L5ax之间，满足函数关系式：R5a=γ(cosh(L5ax /γ)-1)该式中γ的取值范围为65~85；后整流体背流段（5b）外表面每一点与X轴的垂直距离R5b，和该点与A点在X方向的距离L5bx之间，满足函数关系式：R5b=γ(cosh(L5bx /γ)-1)，该式中γ的取值范围为1~10。
9.根据权利要求3中所述的管道整流装置，其特征在于：后导流板（6）入口侧斜边与流动方向X轴的夹角β取值范围在10°~45°之间，且入口侧边角与流动方向X轴的距离h≤D5。
10.根据权利要求1或权利要求3或权利要求9中所述的管道整流装置，其特征在于：前导流板（3）与后导流板（6）的安放位置，以纵坐标Y为参照，安装结构保证前导流板（3）和后导流板（6）在周向错开的角度为θ，后导流板（6）与前导流板（3）的数量相同。
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