CN109282105A - 附有导流板的球肘减振弯头 - Google Patents

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龚卫锋
李兵
王东华
许宇健
闫佳佳
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704th Research Institute of CSIC
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    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
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Abstract

本发明涉及一种附有导流板的球肘减振弯头，包括进口直管段、弯管段、内弧弯管段、出口直管段，所述弯管段为球肘弯管段，所述进口直管段通过球肘弯管段、内弧弯管段与出口直管段连接，所述球肘弯管段处设置导流板，导流板的弯曲方向与球肘弯管段的弯曲方向相同。本发明将导流板和球肘弯管段融入到弯头设计中，球肘通过增大弯头段的内流面积来减小内外壁的压差；导流板和球肘弯管段的组合设计可有效抑制弯管部位形成涡流，显著减小轴流式水泵和管道振动。

Description

附有导流板的球肘减振弯头
技术领域
本发明涉及一种轴流式水泵竖直安装的流体机械管路，尤其是一种弯管弯头。
背景技术
在狭小的船舱空间中，竖直安装的轴流式水泵必须通过90°弯管弯头与水平管道连接。传统等径肘弯头由两个直管头和中间90°等径肘弯管段组成(见图1)。但流体力学分析表明，流体会在等径肘弯管段内外壁间产生较大压差造成边界层分离，边界层分离会诱导流体形成较大涡流，不规则涡流又易在管道截面产生较强的二次流。涡流和二次流是引发流体噪声和结构振动的重要激励源。针对上述问题，目前主要有附加导流板和采用异型弯头两种解决方案减小涡流和二次流的产生。
如专利申请公布号：CN 108458194 A，公开了一种变径橡胶弯管，弯管本体为从一端到另外一端内径逐渐减小的变径截面结构的管体，两个软管接头分别安装在管体的首尾两端，所述弯管本体的弯曲角度为大于等于45°且小于等于90°。
如专利公告号CN 206669200 U，公开了一种防振弯管，外拐道均布有若干挡片齿，一降低水流外拐道一侧的速度，减小压差。该弯管外围包裹有减振套，减振套与挡片齿的减振作用相配合，增加了减振的效果，同时起到保护弯管的作用。
现有技术存在主要问题：
1)导流板对弯管内流体流动改变有限。
2)变径截面异型弯管段弯头结构改变了弯管头法兰直径，适配性差。
查询结论：目前国内外无附有导流板的球肘减振弯头结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对于轴流式水泵进口等径肘弯头易产生形成较大涡流和二次流，进而引起轴流式水泵进口流体压力脉动和机组振动偏大问题，而提出一种用于轴流式水泵和直管道连接的附有导流板的球肘减振弯头。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种附有导流板的球肘减振弯头，包括进口直管段、弯管段、内弧弯管段、出口直管段，所述弯管段为球肘弯管段，所述进口直管段通过球肘弯管段、内弧弯管段与出口直管段连接，所述球肘弯管段处设置导流板，导流板的弯曲方向与球肘弯管段的弯曲方向相同。
进一步，所述球肘弯管段与内弧弯管段相切连接。
进一步，所述进口直管段和出口直管段分别与进口法兰和出口法兰连接。
本发明的有益效果是：
本发明的附有导流板的球肘减振弯头，相比原等径肘弯头具有以下优点：
1、球肘弯管段3通过增大弯管段的内流面积来减小内外壁的压差；
2、内弧弯管段5的设计可以不对弯头接口尺寸进行改变；
3、球肘弯管段3和导流板4的组合结构，可显著改善了弯管段内流体的流动特性，经数值模拟和试验验证对轴流式水泵低频具有显著的减振降噪效果(降低约2-5db)。并且球肘弯头内压力更加均匀，球肘弯头压力脉动小。
附图说明
图1是传统等径肘弯头示意图；
图2是本发明的附有导流板的球肘减振弯头结构示意图
图3是等径肘弯头压力分布图；
其中：(a)横截面上压力分布，(b)纵横截面上压力分布；
图4是球肘弯头压力分布图；
其中：(a)横截面上压力分布，(b)纵横截面上压力分布；
图5是等径肘和球肘弯头出口端压力脉动试验结果；
其中(a)等径肘弯头出口端压力脉动，(b)球肘弯头出口端压力脉动。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明的附有导流板的球肘减振弯头，包括进口法兰1、进口直管段2、球肘弯管段3、导流板4、内弧弯管段5、出口直管段6和出口法兰7。进口直管段2分别与进口法兰1、球肘弯管段3连接，出口直管段6分别与出口法兰7、内弧弯管段5连接，球肘弯管段3与内弧弯管段5相切连接，导流板4设置在球肘弯管段3处，导流板弯曲方向与外弧弯管段3相同。内弧弯段5的设计能消除球肘弯管段3对出口尺寸的影响，保持出口法兰直径不变。导流板和球形肘的组合设计可以显著改善弯管段流场，减小轴流式水泵振动。
本发明给出一种用于连接轴流式水泵和直管道的附有导流板球肘减振弯头结构，它将导流板和球肘弯管段融入到弯头设计中，球肘通过增大弯头段的内流面积来减小内外壁的压差。导流板和球肘弯管段的组合设计可有效抑制弯管部位形成涡流，显著减小轴流式水泵和管道振动。从图4(a)，(b)与图3(a)，(b)对比可知球肘弯头内压力更加均匀。从图5(a)，(b)的等径肘和球肘弯头出口端压力脉动试验结果，可知球肘弯头压力脉动小。

Claims (3)

1.一种附有导流板的球肘减振弯头，包括进口直管段、弯管段、内弧弯管段、出口直管段，其特征在于：所述弯管段为球肘弯管段，所述进口直管段通过球肘弯管段、内弧弯管段与出口直管段连接，所述球肘弯管段处设置导流板，导流板的弯曲方向与球肘弯管段的弯曲方向相同。
2.根据权利要求1所述的附有导流板的球肘减振弯头，其特征在于：所述球肘弯管段与内弧弯管段相切连接。
3.根据权利要求1所述的附有导流板的球肘减振弯头，其特征在于：所述进口直管段和出口直管段分别与进口法兰和出口法兰连接。
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