CN110886910A - 一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，包括管体、主叶片和副叶片，所述管体为圆筒形塑料排水管，所述主叶片和副叶片为在管体的内壁沿立管轴线方向同轴设置的螺旋叶片，主叶片和副叶片的根部与管体内壁的连接处为圆弧过度结构，主叶片与副叶片之间的相称夹角为80°至130°之间，通过通过主叶片承担80%的水流，通过副叶片承担20%的水流，使之在较大的排水量时仍可形成较好的附壁螺旋水流，由于压力波动的降低，提高了在一定压力波动范围内的排水流量，降低水流下落速度，降低噪声，避免卫生间返臭，提高排水能力之目的，对地漏水封损失影响非常小，为正负8mm，单立管排水流量达到13升每秒。

Description

一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管

技术领域

本发明涉及一种排水管领域，具体是一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管。

背景技术

建筑排水立管是用于建筑垂直方向排水，通过重力使水流附着在管道内壁下落，形成沿管道内壁下落的膜状水流。在这种水流状态下，水流在管壁摩擦阻力的作用下速度降低，形成匀速流动。有利于改善管道排水性能，降低压力波动，防止卫生间地漏返臭，降低水流噪声，塑料管是一种建筑排水立管，但由于塑料管材内壁光滑，摩擦阻力小，用于建筑排水立管时，水流速度较高，当流量稍大时，容易形成水塞流，造成管内出现较大的压力波动和卫生间返臭。这个缺点限制了塑料管材排水能力的提高。为了解决这个问题，近十多年一种新型内螺旋塑料排水管材被研制出来，并被广泛推广应用。

内螺旋塑料排水管材的结构特征是在管材内壁具有数条一定螺距一定高度的三角形螺旋肋筋（见图2）。其目的是使沿管壁下落的水流形成螺旋形的附壁水流，降低水流下落速度，增加管壁摩擦阻力，以达到降低立管排水时的压力波动，防止地漏水封破坏，减少卫生间返臭现象的发生，现有的内螺旋塑料排水管材与普通光壁塑料管材相比有了很大的改进，在排水流量较小的情况下，管内压力波动和水流下落速度明显降低。排水能力也较光壁塑料管有所提高。但当排水量增大时，水流离开管壁的倾向加剧，出现水流交替撞击管壁，管内压力波动明显增加，造成管道振动剧烈，噪声很大。从而出现水封破坏，卫生间返臭现象的发生。并且由于叶片过多，产生多股水流，导致排水效果不好、产生倾斜摆动和偏摆振动，震动大、噪音大，针对这一情况在中国专利公告号CN104676132A（授权公告日为2015.06.03）公开的一种带螺旋单叶片塑料管道排水系统提出了使用沿立管轴向方向同轴设置的一个螺旋单叶片解决该问题（见图4），但是通过实验验证发现，当水流过大时，一条叶片不足以阻扰大流量实现螺旋向下排水，有一部分越过叶片形成水团下落，导致系统压力不平衡，使得管道内部震动，地漏水封损失大，噪音增加。

针对上述问题本发明通过改变内螺旋塑料排水管材螺旋肋筋结构形状，以达到改变排水立管内下落水流形态，降低排水时管内压力波动，降低下落水流速度，避免水封破坏和卫生间返臭，降低排水噪声，提高排水能力等目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其技术方案是通过改变塑料内螺旋管肋筋结构形状，采用相互下叉的两条螺旋肋筋（见图6）。以改善排水立管内水流形态，使之在较大的排水量时仍可形成较好的附壁螺旋水流，达到降低压力波动，降低水流下落速度，降低噪声，避免卫生间返臭，提高排水能力之目的以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，包括管体、主叶片和副叶片，所述管体为圆筒形塑料排水管，所述主叶片和副叶片为在管体的内壁沿立管轴线方向同轴设置的螺旋叶片，主叶片和副叶片的根部与管体内壁的连接处为圆弧过度结构，使得主叶片和副叶片与管体内壁的连接处曲率大大减小，即曲率半径增大，主叶片与副叶片之间的夹角为80°至130°之间，通过主叶片承担80%的水流，通过副叶片承担20%的水流。

根据流体附壁效应的理论：流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢，只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利定律，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。

传统的三角形肋筋结构的内螺旋管排水量增大时，管内压力波动增加，管道振动剧烈及噪声增大的原因在于：

1）受到重力和管壁摩擦阻力的影响，沿管壁下落的水流是越过三角形肋筋沿管壁流动的，无法沿着螺旋肋筋形成螺旋水流。

2）当水流沿管壁下落流经三角形肋筋表面时，由于肋筋表面曲率极大（曲率半径极小），根据流体附壁效应的理论，水流具有离开曲率极大面向立管中心运动的强烈倾向，且排水量越大，水流向立管中心运动的水量越大。造成水流在管内剧烈波动，形成交替冲击管壁下落的水塞流，阻塞管内气流通道，造成压力波动急剧升高，噪声增大。

作为本发明进一步的方案：所述管体、主叶片和副叶片采用热塑挤出一体成型成型加工工艺，加工材料为聚氯乙烯。

作为本发明进一步的方案：所述主叶片和副叶片的截面结构为等腰梯形结构，其中主叶片和副叶片的根部为等腰梯形的较长边。

作为本发明进一步的方案：所述主叶片肋筋的高度约5~15mm，叶片根部与管内壁交线采用3mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

作为本发明进一步的方案：所述副叶片肋筋的高度约5~10mm，叶片根部与管内壁交线采用2mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

作为本发明进一步的方案：所述主叶片和副叶片的螺旋方向为逆时针旋转，根据我国处于北半球，考虑到地球自传方向，逆时针旋转能够提高水流旋转效果，良好的附壁水膜流态避免了水流对管壁的交替冲击，使管道振动和排水噪声大大降低。

作为本发明再进一步的方案：所述管体内壁均布凹球面或凸球面塑料管材，其同样意在形成较好水流附壁效应和增加管体1内表面的摩擦阻力。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据流体附壁效应的理论，流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向，当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢，只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利定律，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动，通过改变塑料内螺旋管肋筋结构形状，采用相互下叉的两条螺旋肋筋（见图6），以改善排水立管内水流形态，通过通过主叶片承担80%的水流，通过副叶片承担20%的水流，使之在较大的排水量时仍可形成较好的附壁螺旋水流，降低压力波动，由于压力波动的降低，提高了在一定压力波动范围内的排水流量，降低水流下落速度，降低噪声，避免卫生间返臭，提高排水能力之目的，对地漏水封损失影响非常小，为正负8mm，单立管排水流量达到13升每秒。

附图说明

图1为传统的三角形肋筋结构的内螺旋管排水管的结构示意图。

图2为传统的三角形肋筋结构的内螺旋管排水管A-A剖面的结构示意图。

图3为带螺旋单叶片排水管的结构示意图。

图4为带螺旋单叶片排水管B-B剖面的结构示意图。

图5为建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管的结构示意图。

图6为建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管C-C剖面的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，包括管体1、主叶片2和副叶片3，所述管体1为圆筒形塑料排水管，所述主叶片2和副叶片3为在管体1的内壁沿立管轴线方向同轴设置的螺旋叶片，主叶片2和副叶片3的根部与管体1内壁的连接处为圆弧过度结构，使得主叶片2和副叶片3与管体1内壁的连接处曲率大大减小，即曲率半径增大，主叶片2与副叶片3之间的相称夹角为80°至130°之间，通过主叶片2承担80%的水流，通过副叶片3承担20%的水流；

根据流体附壁效应的理论：流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢，只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利定律，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。

传统的三角形肋筋结构的内螺旋管排水量增大时，管内压力波动增加，管道振动剧烈及噪声增大的原因在于（见图3）：

3）受到重力和管壁11摩擦阻力的影响，沿管壁11下落的水流是越过三角形肋筋12沿管壁11流动的，无法沿着三角形肋筋12形成螺旋水流。

4）当水流沿管壁11下落流经三角形肋筋12表面时，由于三角形肋筋12表面曲率极大（曲率半径极小），根据流体附壁效应的理论，水流具有离开曲率极大面向立管中心运动的强烈倾向，且排水量越大，水流向立管中心运动的水量越大。造成水流在管内剧烈波动，形成交替冲击管壁下落的水塞流，阻塞管内气流通道，造成压力波动急剧升高，噪声增大。

优选的，所述管体1、主叶片2和副叶片3采用热塑挤出一体成型成型加工工艺，加工材料为聚氯乙烯。

优选的，所述主叶片2和副叶片3的截面结构为等腰梯形结构，其中主叶片2和副叶片3的根部为等腰梯形的较长边。

优选的，所述主叶片2肋筋的高度约5~15mm，叶片根部与管内壁交线采用3mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

优选的，所述副叶片3肋筋的高度约5~10mm，叶片根部与管内壁交线采用2mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

优选的，所述主叶片2和副叶片3的螺旋方向为逆时针旋转，根据我国处于北半球，考虑到地球自传方向，逆时针旋转能够提高水流旋转效果，良好的附壁水膜流态避免了水流对管壁的交替冲击，使管道振动和排水噪声大大降低。

优选的，所述管体1内壁均布凹球面或凸球面塑料管材，其同样意在形成较好水流附壁效应和增加管体1内表面的摩擦阻力。

本发明的工作原理是：根据流体附壁效应的理论，流体（水流或气流）有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向，当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，流体的流速会减慢，只要物体表面的曲率不是太大，依据流体力学中的伯努利定律，流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动，通过通过改变塑料内螺旋管肋筋结构形状，采用相互下叉的两条螺旋肋筋（见图6），以改善排水立管内水流形态，通过通过主叶片2承担80%的水流，通过副叶片3承担20%的水流，使之在较大的排水量时仍可形成较好的附壁螺旋水流，达到降低压力波动，降低水流下落速度，降低噪声，避免卫生间返臭，提高排水能力之目的。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，包括管体、主叶片和副叶片，其特征在于，所述管体为圆筒形塑料排水管，所述主叶片和副叶片为在管体的内壁沿立管轴线方向同轴设置的螺旋叶片，主叶片和副叶片的根部与管体内壁的连接处为圆弧过度结构，主叶片与副叶片之间的相称夹角为80°至130°之间。

2.根据权利要求1所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述管体、主叶片和副叶片采用热塑挤出一体成型成型加工工艺，加工材料为聚氯乙烯。

3.根据权利要求2所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述主叶片和副叶片的截面结构为等腰梯形结构，其中主叶片和副叶片的根部为等腰梯形的较长边。

4.根据权利要求2所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述主叶片肋筋的高度约5~15mm，叶片根部与管内壁交线采用3mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

5.根据权利要求2所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述副叶片肋筋的高度约5~10mm，叶片根部与管内壁交线采用2mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

6.根据权利要求2所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述副叶片肋筋的高度约5~10mm，叶片根部与管内壁交线采用2mm圆角过渡，叶片螺距为330~760mm。

7.根据权利要求1所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述主叶片和副叶片的螺旋方向为逆时针旋转。

8.根据权利要求1所述的建筑排水立管用稳压型内螺旋塑料管，其特征在于，所述管体1内壁均布凹球面或凸球面塑料管材，其同样意在形成较好水流附壁效应和增加管体1内表面的摩擦阻力。

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