CN111059334A - 一种气压稳定型流量自平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压稳定型流量自平衡装置，包括外壳、入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件，所述入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件依次连接，并安装于外壳中，外壳的两端为进、出口，用于实现与系统对接。其结构简单、成本低廉、稳定性强、操作方便、无外接动力源且能在系统负载在发生变化时实现系统管路流量自动平衡。

Description

一种气压稳定型流量自平衡装置

技术领域

本发明属于流量调节装置领域，尤其涉及一种气压稳定型流量自平衡装置。

背景技术

通过节流手段改变管道系统阻力是管道系统控制流量的常用的方法，同时也是保证管道系统泵组稳定运行的重要手段。当管道系统用户或负载发生变化时，系统流量及各个支路流量都存在一定程度的偏差，此时各个支路为了防止流量波动较大通常需要单独在支路上调节系统阻力控制系统流量，保证用户流量稳定。常用的方法是通过自动流量调节阀配合流量计进行自动控制，但部件多、结构复杂、可靠性差。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种气压稳定型流量自平衡装置，其结构简单、成本低廉、稳定性强、操作方便、无外接动力源且能在系统负载在发生变化时实现系统管路流量自动平衡。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种气压稳定型流量自平衡装置，包括外壳、入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件，所述入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件依次连接，并安装于外壳中，外壳的两端为进、出口，用于实现与系统对接。

在上述技术方案中，所述外壳类似橄榄型，其包括入口壳体、中间壳体和出口壳体，入口壳体、中间壳体和出口壳体通过法兰依次连接。

在上述技术方案中，所述入口导流组件包括导流件本体、导流片，导流件本体的进口端的外圆周处为导流口，该导流口为斜坡型，导流口末端为导流片，导流片均匀的环绕布置在导流件本体的外圆周上，导流件本体的内部设有圆形的空腔，该空腔为压力腔。

在上述技术方案中，所述压力平衡组件包括挤压面、前固定结构、节流面、后固定结构，该挤压面安装在前固定结构中，前固定结构与后固定结构连接，节流面包覆在前固定结构和后固定结构外，所述挤压面和节流面均为柔性结构，前固定结构中设有空腔，所述挤压面、后固定结构和节流面形成平衡腔。

在上述技术方案中，所述前固定结构外设有用于固定节流面的外固定槽，内部设有用于固定挤压面的内固定槽，前固定结构与后固定结构连接的端面设有支撑结构，支撑结构为均匀布置的凸起型结构。

在上述技术方案中，所述后固定结构包括下游接口、下游固定槽、前支撑面板，下游接口用于与出口导流组件连接，下游固定槽用于与节流面的后端固定，前支撑面板用于与压力平衡组件对接。

在上述技术方案中，所述后固定结构包括供气接口，该供气接口设置在后固定结构中。

在上述技术方案中，所述支撑环为空心的环状结构，支撑环上设有多个空心孔，空心孔外的支撑环为外固定环，空心孔内的支撑环为内固定环。

在上述技术方案中，所述出口导流组件包括固定接口和导流面，所述固定结构用于与压力平衡组件连接，导流面为流线型锥体。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用机械结构组装，无需外接动力源，可根据上游来流压力和流量变化，自动调节过流断面，改变阻力系数，维持流量恒定；

(2)本发明可通过供气接口调节平衡腔内的压力，可以根据充压大小控制装置的运行工况；

(3)本发明结构简单，可靠性高，无需配置专门的操作人员，适合用于无人或恶劣环境场合。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖面结构示意图。

图3为图2中外壳的剖面结构示意图。

图4为图2中入口导流组件的结构示意图。

图5为图4的剖面结构示意图。

图6为图2中压力平衡组件的结构示意图。

图7为图6的剖面结构示意图。

图8为图2中支撑环的结构示意图。

图9为图2中出口导流组件的结构示意图。

图10为图6中后固定结构的结构示意图。

图11为图10的剖视结构示意图。

图12为图6中后固定结构的正视图。

图13为图12的剖视结构示意图。

其中：1-外壳、2-入口导流组件、3-压力平衡组件、4-支撑环、5-出口导流组件、11-入口壳体、12-中间壳体、13-出口壳体、21-导流口、22-导流片、23-压力腔、31-挤压面、32-前固定结构、33-节流面、34-后固定结构、35-平衡腔、321-外固定槽、322-内固定槽、323-支撑结构、341-下游接口、342-下游固定槽、343-前支撑面板、344-供气接口、41-外固定环、42-内固定环、51-固定接口、52-导流面。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示的一种气压稳定型流量自平衡装置，包括外壳1、入口导流组件2、压力平衡组件3、支撑环4和出口导流组件5，所述入口导流组件2、压力平衡组件3、支撑环4和出口导流组件5依次连接，并安装于外壳1中，外壳1的两端为进、出口，用于实现与系统对接。将上游来流转化为环形流动并感知来流压力的入口导流组件2，一个根据上游压力和流量调节过流截面面积的压力平衡组件3，一个将环形流动还原为管流的出口导流组件5以及一个支撑压力平衡组件3和出口导流组件5的支撑环4。

如图3所示，所述外壳1类似橄榄型，其包括入口壳体11、中间壳体12和出口壳体13，入口壳体12、中间壳体12和出口壳体13通过法兰依次连接。入口壳体11和出口壳体13的过流端面都需渐扩后与中间壳体12对接，以保证中间壳体12可获得足够面积的环形过流断面。中间壳体12的入口和出口处需根据入口导流组件2和支撑环4结构需设置卡槽。

如图4、图5所示，所述入口导流组件2包括导流件本体、导流片22，导流件本体的进口端的外圆周处为导流口21，该导流口21为斜坡型，导流口21末端为导流片22，导流片22均匀的环绕布置在导流件本体的外圆周上，导流件本体的内部设有圆形的空腔，该空腔为压力腔23。导流口21位于入口壳体11的渐扩出口处，将上流流动转变为环形流动。导流片22对环形流动进行整流使流动均匀，并实现一定节流降压功能；压力腔23则与压力平衡组件3组合使得上游来流在压力腔23内滞止，使流体动压转化为静压，进而活动流动总压，并传递至压力平衡组件3。

如图6图7所示，所述压力平衡组件3包括挤压面31、前固定结构32、节流面33、后固定结构34，该挤压面31安装在前固定结构32中，前固定结构32与后固定结构34连接，节流面33包覆在前固定结构32和后固定结构34外，所述挤压面31和节流面33均为柔性结构，前固定结构32中设有空腔，所述挤压面31、后固定结构34和节流面33形成平衡腔35。挤压面31和节流面33为弹性的橡胶结构。挤压面31固定于前固定结构32上，位于压力腔23内，用于感知压力腔23内来流的压力变化；节流面33前后端分别固定于前固定结构32和后固定结构34上，位于装置环形流道内部，跟随挤压面31的变化而变化，当来流流量增加，挤压面31向内收缩，平衡腔压力升高，节流面33则会向外凸出，导致环形流道截面积变小，增加装置阻力系数，使得来流流量降低，反之亦然，平衡腔35内的压力通常高于外部环境，使得挤压面31和节流面33为向外张紧状态。

如图10、图11所示，所述前固定结构32外设有用于固定节流面33的外固定槽321，内部设有用于固定挤压面31的内固定槽322，前固定结构32与后固定结构34连接的端面设有支撑结构323，支撑结构323为均匀布置的凸起型结构。

如图12、图13所示，所述后固定结构34包括下游接口341、下游固定槽342、前支撑面板343，下游接口341用于与出口导流组件2连接，下游固定槽342用于与节流面33的后端固定，前支撑面板343用于与压力平衡组件3对接。下游接口341通过螺纹与出口导流组件5的固定接口51对接，下游固定槽342用于节流面33的后端固定，前支撑面板343与前固定结构32的支撑结构323对接。

在上述技术方案中，所述后固定结构34包括供气接口344，该供气接口344设置在后固定结构34的中。供气接口344是预留的充压接口，保证装置使用时可根据系统需求，调节平衡腔35内的压力，进而控制挤压面31和节流面33凸出程度，使得装置可以稳定与不同的来流流量。

如图8所示，所述支撑环4为空心的环状结构，支撑环上设有多个空心孔，空心孔外的支撑环为外固定环41，空心孔内的支撑环为内固定环42。外固定环41安装于中间壳体12出口，内固定环42安装于出口导流组件5，整个支撑环4用于保证压力平衡组件3和出口导流组件5与外壳1的同轴度，实现环形流道的均匀过流。

如图9所示，所述出口导流组件5包括固定接口51和导流面52，所述固定结构51用于与压力平衡组件3连接，导流面52为流线型锥体。固定接口51用于与压力平衡组件3的后固定结构34对接，导流面52是一个流线型的锥体，用于实现环形流动向管流的平稳过渡，降低流动突变引起的阻力损失。

本发明气压稳定型流量自平衡装置能够根据上游来流压力或流量的变化自动调节过流界面面积以保证系统流量维持恒定，并且该过程不需要外接动力源。上游来流在入口壳体11处经导流口分流形成环形流动，而一部分流体则在压力腔23内撞击挤压面31形成流动滞止，此时挤压面31为因为上游来流的压力作用向内凹陷，此时挤压面31、前固定结构32、节流面33和后固定结构34形成的内部压力腔会与外部流体压力形成平衡状态；当上游来流压力或流量增加时，在压力腔23内形成的总压也会增加，挤压面31则会进一步向内侧凹陷，此时节流面33则因平衡腔35内压力增加而向外凸出，减小环形过流端面的截面积，导致平衡装置的阻力系数增大，此时装置所在支路的流阻系数增大，支路流量则会相应降低；同理，当上游来流压力降低或流量减小时，节流面33收缩，装置环形过流截面积降低，系统流阻系统降低，支路流量则会相应增加，因此平衡装置能够根据上游压力和流量变化调节支路流阻系数，保证系统流量恒定。

下面将具体介绍上述气压稳定型流量自平衡装置的使用。

1、装配阶段

首先完成压力平衡组件3的装配。将前固定结构32和后固定结构34对接，要求对中，对界面可通过焊接固定，但与节流面33接触部分需要抛光。然后以此安装橡胶制的挤压面31和节流面33。橡胶与金属的连接可采取整体硫化或者局部螺纹拧紧的方式。完整安装后，将供气接口344接通气源充气。当挤压面31和节流面33，扩张到一定程度后停止充气，并封堵供气接口344。然后，将入口导流组件2与压力平衡组件3对接，整体调整好角度后，依据中间壳体12入口卡槽的形状将入口导流组件2与压力平衡组件3装入中间壳体12，并在中间壳体12出口端以此将支撑环4和出口导流组件5依次安装。最后将入口壳体11和出口壳体13与中间壳体12对接，至此完成装配。

2、安装阶段

装配完毕后，将该装置水平布置或垂直布置，并将入口壳体11和出口壳体13的两端通过法兰或焊接的形式接入系统，从而完成安装。

3、使用阶段

使用过程中该装置无需任何操作，可自动根据上游来流流量的变化，改变装置阻力系数，抑制系统流量变化。当系统工况发生变化，平衡的流量值需要调整时，则需要依次将出口壳体13和出口导流组件5拆卸，利用气源通过供气接口344调节平衡腔35内的压力改变装置挤压面31和节流面33的稳定状态，进而改变装置的稳定流量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：包括外壳、入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件，所述入口导流组件、压力平衡组件、支撑环和出口导流组件依次连接，并安装于外壳中，外壳的两端为进、出口，用于实现与系统对接。

2.根据权利要求1所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述外壳类似橄榄型，其包括入口壳体、中间壳体和出口壳体，入口壳体、中间壳体和出口壳体通过法兰依次连接。

3.根据权利要求1所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述入口导流组件包括导流件本体、导流片，导流件本体的进口端的外圆周处为导流口，该导流口为斜坡型，导流口末端为导流片，导流片均匀的环绕布置在导流件本体的外圆周上，导流件本体的内部设有圆形的空腔，该空腔为压力腔。

4.根据权利要求1所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述压力平衡组件包括挤压面、前固定结构、节流面、后固定结构，该挤压面安装在前固定结构中，前固定结构与后固定结构连接，节流面包覆在前固定结构和后固定结构外，所述挤压面和节流面均为柔性结构，前固定结构中设有空腔，所述挤压面、后固定结构和节流面形成平衡腔。

5.根据权利要求4所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述前固定结构外设有用于固定节流面的外固定槽，内部设有用于固定挤压面的内固定槽，前固定结构与后固定结构连接的端面设有支撑结构，支撑结构为均匀布置的凸起型结构。

6.根据权利要求4所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述后固定结构包括下游接口、下游固定槽、前支撑面板，下游接口用于与出口导流组件连接，下游固定槽用于与节流面的后端固定，前支撑面板用于与压力平衡组件对接。

7.根据权利要求6所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述后固定结构包括供气接口，该供气接口设置在后固定结构中。

8.根据权利要求1所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述支撑环为空心的环状结构，支撑环上设有多个空心孔，空心孔外的支撑环为外固定环，空心孔内的支撑环为内固定环。

9.根据权利要求1所述的气压稳定型流量自平衡装置，其特征是：所述出口导流组件包括固定接口和导流面，所述固定结构用于与压力平衡组件连接，导流面为流线型锥体。

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