CN106287085A - 一种功能弯管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，所述弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，所述管Ⅰ和/或管Ⅱ上具有至少一个折弯结构，所述折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，所述折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。本发明方案结构简单，其作为管道折弯连接结构，通过设置的折弯结构在弯头处形成特定的扩口结构或者收缩结构，从而增强在弯头处的流层扰动，而避免因层流动力下降而出现沉积或者流动力下降，从而降低设备在长期使用中的维护需求，而降低使用维护的成本。

Description

一种功能弯管
技术领域
本发明涉及一种不锈钢管，特别是一种功能弯管。
背景技术
在管路系统中，弯头是改变管路方向的管件，其与管道连接后就成了改变管道走向的弯管。按角度分，有45°、90°及180°三种最常用的，另外根据工程需要还包括60°等其他非正常角度弯头。弯头的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等。与管子连接的方式有:直接焊接(最常用的方式)法兰连接、热熔连接、电熔连接、螺纹连接及承插式连接等。按照生产工艺可分为:焊接弯头、冲压弯头、推制弯头、铸造弯头、对焊弯头等。管道在长期使用过程中，当流体中含有固相物时，特别是在其变向处，总是容易发生沉积，久而久之就会发生堵塞影响输送效率和输送安全，故而需要在相对较短的时间内就进行保养清理，并且由于变向处流体流速较慢，能量损耗严重，管道更易发生锈蚀。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种功能弯管，结构简单，其作为管道折弯连接结构，同样会面临因变向阻力增强所导致的流体动力降低，流动力分层衰减的现象，通过设置的折弯结构在弯头处形成特定的扩口结构或者收缩结构，形成局部流速增加或者减小的突变，从而增强在弯头处的流层扰动，而避免因层流动力下降而出现沉积或者流动力下降，从而降低设备在长期使用中的维护需求，而降低使用维护的成本。
本发明公开的功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ和/或管Ⅱ上具有至少一个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。本方案公开的功能弯管，结构简单，其作为管道折弯连接结构，同样会面临因变向阻力增强所导致的流体动力降低，流动力分层衰减的现象，通过设置的折弯结构在弯头处形成特定的扩口结构或者收缩结构，形成局部流速增加或者减小的突变，从而增强在弯头处的流层扰动，而避免因层流动力下降而出现沉积或者流动力下降，从而降低设备在长期使用中的维护需求，而降低使用维护的成本。该折弯结构其与管道内壁连接处成30-45度倒角并且具有平滑过渡，选择该倒角角度，是为了避免在流体扰动过程中实现效率最大化，该倒角过小则无法形成明显扰动，层流变化不明显，而在倒角过大时则会因为扩张过大，流体动能损失过大而在折弯结构部分形成迟滞区，无法形成扰动，而成为死角区。而该折弯结构的底部(即该折弯结构为凹进时的最深处或者凸出时的最高处)其形成有圆弧形的平滑过渡区，该平滑过渡区的角度为60度-70度32分，从而在整个过程中流体可以在保持最佳流动性的情况通过折弯结构而实现扰动，不易在底部形成层流分层或者迟滞死角区，并且避免流体动能损失过大，而实现扰动效率最大化。
本发明公开的功能弯管的一种改进，折弯结构为闭合螺旋形时，其螺距相同或者不相同。
本发明公开的功能弯管的一种改进，折弯结构为闭合螺旋形时，其连接段为直线型或者曲线折线型：
连接段为直线型时，其与所在管的轴线平行或者倾斜相交；
连接段为曲线折线型时，其为蛇形或者波浪形或者锯齿形。
本发明公开的功能弯管的一种改进，折弯结构向其所在管的内侧凹进时，其在管内壁上的最小直径为该管内径的0.7-0.85倍。本方案限定凹进时最小直径与所在管内径的关系，可以避免凹进过度而在管内形成过分突出的结构，而不仅仅影响加工难度，还会影响到折弯结构处的产品的结构性能，并且避免该结构因过分凸出而形成流体的流动阻碍以及流体在结构前后因动能损失而形成迟滞区，出现流体分层和死角区，而无法实现完全的扰动。
本发明公开的功能弯管的一种改进，折弯结构向其所在管的外侧凸出时，其在管内壁上的最大直径为该管内径的1.1-1.25倍。本方案限定凸出时最小直径与所在管内径的关系，可以避免凸出过度而在管内形成过分凹陷的结构，而不仅仅影响加工难度，还会影响到折弯结构处的产品的结构性能，并且避免该结构因过分凹陷而使扩口效应过分明显而过度损失动能形成迟滞区，出现流体分层和死角区，而无法实现完全的扰动。
而在最优情形，同时结合管径控制、折弯结构其与管道内壁连接处成的倒角控制、该折弯结构的底部的弧度控制，可以实现最实现扰流增强效率最大化的同时，又仅仅损失少量的流体动能，而实现流体流动能力和携带能力最优化改善，避免管道内转角处层流阻滞等负面效用的影响。
本发明公开的功能弯管的一种改进，管Ⅰ和/或管Ⅱ上远离弯头的端部还具有墩弯部，墩弯部向其所在管外凸出。
本发明公开的功能弯管的一种改进，功能弯管为不锈钢材质，不锈钢材质的元素重量百分组成包括：C：0.01-0.04；Si：0.2-1.0；Mn：3-5；Cr：21-23；Ni：1.7-2.5；N：0.15-0.25；Mo：0.2-1.0；其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明公开的功能弯管的一种改进，不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：B：0-30ppm。
本发明公开的功能弯管的一种改进，不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：Ca：0-30ppm。
本发明公开的功能弯管的一种改进，管Ⅰ和/或管Ⅱ内壁上还设置有具有平滑表面的台凸结构，该台凸结构在内壁上零散分布，并且平均分布密度为8-20个/平方英寸，台凸结构在其所在管的轴线重合的截面的形状为直角三角形并且沿流体方向在上游的边与其所在内壁的夹角为30度。本方案中设置的特定结构的台凸结构，以非阵列的零散分布形态，在管道内增加流体的“洄流”，以提高扰动性，同时使其在上游的角为30度角，不仅仅能够降低加工难度，同时又能够降低对流体流动的阻力，而减小动能损耗。
本发明公开的功能弯管，结构简单，有效克服管道折弯连接结构所面临的因变向阻力增强所导致的流体动力降低，流动力分层衰减的问题，利用管内形成的局部流速增加或者减小的突变和涡流扰流的出现，从而增强在弯头处的流层扰动，而避免因层流动力下降而出现沉积或者流动力下降，从而降低设备在长期使用中的维护需求，而降低使用维护的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，是对本发明范围内部分方案的举例，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ上具有一个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
实施例2
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅱ上具有一个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
实施例3
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ和管Ⅱ上各具有一个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
实施例4
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ和管Ⅱ上分别具有一个和两个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
实施例5
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ和管Ⅱ上分别具有两个和两个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
实施例6
本实施例中功能弯管，包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，管Ⅰ上具有三个折弯结构，折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
以上实施例1-6中，管Ⅰ和管Ⅱ的每一个上其具有的折弯结构数量，可以为零、一个、两个、三个、四个、五个甚至更多个；而其在管上可以为均匀分布或者不均匀分布。
与上述实施例相区别的，折弯结构其与管道内壁连接处成30度倒角(该倒角的角度还可以为如下任一：31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45度以及30-45度范围内的其它任意值)并且具有平滑过渡。
与上述实施例相区别的，折弯结构的底部形成有圆弧形的平滑过渡区，该平滑过渡区的角度为60度(该角度还可以为如下任一：61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、70度32分以及60度-70度32分范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，折弯结构为闭合螺旋形时，其螺距相同(螺距还可以不相同)。
与上述实施例相区别的，折弯结构为闭合螺旋形时，其连接段为直线型时，其与所在管的轴线平行(连接段与所在管的轴线还可以成倾斜相交)。
与上述实施例相区别的，折弯结构为闭合螺旋形时，其连接段为曲线折线型时，其为蛇形(连接段还可以为波浪形或者锯齿形)。
与上述实施例相区别的，折弯结构向其所在管的内侧凹进时，其在管内壁上的最小直径为该管内径的0.7倍(折弯结构在其所在管的管内壁上的最小直径为该管内径的倍数还可以为如下任一：0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.8、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85以及0.7-0.85倍范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，折弯结构向其所在管的外侧凸出时，其在管内壁上的最大直径为该管内径的1.1倍(折弯结构在其所在管的管内壁上的最大直径为该管内径的倍数还可以为如下任一：1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.2、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25以及1.1-1.25倍范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，管Ⅰ上远离弯头的端部还具有墩弯部，墩弯部向其所在管外凸出。
与上述实施例相区别的，管Ⅱ上远离弯头的端部还具有墩弯部，墩弯部向其所在管外凸出。
与上述实施例相区别的，管Ⅰ和管Ⅱ上远离弯头的端部均还具有墩弯部，墩弯部向其所在管外凸出。
与上述实施例相区别的，功能弯管为不锈钢材质，其实施方案为包括而不限于如下表所示：
与上述实施例相区别的，不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：B：0ppm(B含量还可以为如下任一：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30ppm以及0-30ppm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：Ca：0ppm(Ca含量还可以为如下任一：1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30ppm以及0-30ppm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，管Ⅰ内壁上还设置有具有平滑表面的台凸结构，该台凸结构在内壁上零散分布，并且平均分布密度为8个/平方英寸(平均分布密度还可以为如下任一：9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个/平方英寸)，台凸结构在其所在管的轴线重合的截面的形状为直角三角形并且沿流体方向在上游的边与其所在内壁的夹角为30度。
与上述实施例相区别的，管Ⅱ内壁上还设置有具有平滑表面的台凸结构，该台凸结构在内壁上零散分布，并且平均分布密度为8个/平方英寸(平均分布密度还可以为如下任一：9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个/平方英寸)，台凸结构在其所在管的轴线重合的截面的形状为直角三角形并且沿流体方向在上游的边与其所在内壁的夹角为30度。
与上述实施例相区别的，管Ⅰ和管Ⅱ内壁上还设置有具有平滑表面的台凸结构，该台凸结构在内壁上零散分布，并且平均分布密度为8个/平方英寸(平均分布密度还可以为如下任一：9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个/平方英寸)，台凸结构在其所在管的轴线重合的截面的形状为直角三角形并且沿流体方向在上游的边与其所在内壁的夹角为30度。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，其仅仅为对本发明诉求的部分列举，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种功能弯管，其特征在于，所述功能弯管包括弯头以及设置在弯头两端的管Ⅰ和管Ⅱ，所述弯头、管Ⅰ和管Ⅱ相互连通，所述管Ⅰ和/或管Ⅱ上具有至少一个折弯结构，所述折弯结构向其所在管的内侧凹进或者向其所在管的外侧凸出，所述折弯结构绕其所在管由多个螺旋组合连接并通过连接段首尾相连成两端连接的闭合螺旋形。
2.根据权利要求1所述的功能弯管，其特征在于，所述折弯结构为闭合螺旋形时，其螺距相同或者不相同。
3.根据权利要求1所述的功能弯管，其特征在于，所述折弯结构为闭合螺旋形时，其连接段为直线型或者曲线折线型：
连接段为直线型时，其与所在管的轴线平行或者倾斜相交；
连接段为曲线折线型时，其为蛇形或者波浪形或者锯齿形。
4.根据权利要求1至3任一所述的功能弯管，其特征在于，所述折弯结构向其所在管的内侧凹进时，其在管内壁上的最小直径为该管内径的0.7-0.85倍。
5.根据权利要求1至3任一所述的功能弯管，其特征在于，所述折弯结构向其所在管的外侧凸出时，其在管内壁上的最大直径为该管内径的1.1-1.25倍。
6.根据权利要求4所述的功能弯管，其特征在于，所述管Ⅰ和/或管Ⅱ上远离弯头的端部还具有墩弯部，所述墩弯部向其所在管外凸出。
7.根据权利要求5所述的功能弯管，其特征在于，所述管Ⅰ和/或管Ⅱ上远离弯头的端部还具有墩弯部，所述墩弯部向其所在管外凸出。
8.根据权利要求1所述的功能弯管，其特征在于，所述功能弯管为不锈钢材质，所述不锈钢材质的元素重量百分组成包括：C：0.01-0.04；Si：0.2-1.0；Mn：3-5；Cr：21-23；Ni：1.7-2.5；N：0.15-0.25；Mo：0.2-1.0；其余为Fe和不可避免的杂质元素。
9.根据权利要求8所述的功能弯管，其特征在于，所述不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：B：0-30ppm。
10.根据权利要求8或9所述的功能弯管，其特征在于，所述不锈钢材质的元素重量百分组成还包括：Ca：0-30ppm。
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