CN111706737A - 一种水下用防堵减阻的弯管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下用防堵减阻的弯管结构，包括弯管、固定设置在弯管两端的进口法兰组件和出口法兰；弯管外壁上开设有凹坑和外螺旋凹槽，弯管内壁上开设有内螺旋凹槽；进口法兰组件包括两个法兰以及固定在两个法兰之间的固定套筒，固定套筒内部设置有螺旋叶片。本发明通过螺旋叶片和内螺旋凹槽两者对管内流体进行搅拌，防止流体中的颗粒沉积在管体底部造成堵塞；并通过凹坑和外螺旋凹槽相配合破坏管体表面的边界层，降低管体在水下的水流阻力。

Description

一种水下用防堵减阻的弯管

技术领域

本发明涉及弯管(1)防堵减阻技术领域，特别是涉及一种水下用防堵减阻的弯管。

背景技术

由于全球经济的高速发展，导致油气资源的需求量增加，深海油气资源开发成为世界海洋石油发展的新目标，目前公知的海洋矿产资源有石油、砂矿、可燃冰、锰金属结核等，对于这类资源的开发，其重要的步骤是输送过程。

公知石油、水合物等资源含有颗粒物，其流动过程中由于颗粒的重力等影响颗粒会发生沉降，含有颗粒物的流体进入管件后，由于重力的影响，密度大的颗粒物速度降低并发生沉降，流体在管件中心区运动，而颗粒物在管件底部运动，随着颗粒物速度的继续降低，管件底部的颗粒发生堆积，不仅导致管件堵塞而且会引起管件内壁的过早磨损。

管件用于水下，尤其是海洋环境，由于水流的粘性作用，水流流过管件外表面时产生边界层，水流速度越大，边界层越厚，边界层厚到一定程度就脱离管件表面，形成边界层分离，导致管件后面形成对称的漩涡，漩涡区越大其压力越小，而管件前面的水流压力大，因此管件前后形成压差，产生阻力；普通管件由于是光滑表面，这种边界层分离的早，管件后面形成的旋涡区小，管件前后压差就很大，导致普通管件在水下的水流阻力大。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下用防堵减阻的弯管，以解决上述现有技术存在的问题，通过螺旋叶片和内螺旋凹槽两者对管内流体进行搅拌，防止流体中的颗粒沉积在管体底部造成堵塞；并通过凹坑和外螺旋凹槽相配合破坏管体表面的边界层，降低管体在水下的水流阻力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水下用防堵减阻的弯管，包括弯管、固定设置在所述弯管两端的进口法兰组件和出口法兰；所述弯管外壁上开设有凹坑和外螺旋凹槽，所述弯管内壁上开设有内螺旋凹槽；所述进口法兰组件包括两个法兰以及固定在两个所述法兰之间的固定套筒，所述固定套筒内部设置有螺旋叶片。

优选的，所述弯管外壁上的外螺纹凹槽设置有两组以上，所述外螺纹凹槽交叉布置。

优选的，所述凹坑设置在所述外螺纹凹槽之外的弯管外壁区域。

优选的，所述内螺旋凹槽沿所述弯管长度方向设置。

优选的，所述螺旋叶片为无轴螺旋叶片，所述螺旋叶片的外侧固定连接有旋转套筒，所述旋转套筒外壁固定连接有旋转滚动部，所述旋转滚动部的外壁与所述固定套筒内壁固定连接。

优选的，所述旋转滚动部为轴承，所述轴承的两端设置有密封垫。

本发明公开了以下技术效果：

本发明交叉布置的外螺纹凹槽引导流体在外螺纹凹槽内进行流动，当到达交叉位置时，两股水流会形成小的旋涡，小漩涡的吸力弯管表面附近的水，破坏了边界层，同时由于外螺纹凹槽引导了一部分水流，降低了水流在管体表面的流速，进一步降低边界层的厚度，同时破坏弯管表面边界层的完整性。弯管外壁上还设置有凹坑，凹坑在水流的冲击下产生一些小漩涡，小漩涡的吸力吸引弯管表面附近的水，本发明通过交叉设置的外螺纹凹槽以及凹坑产生的小漩涡在管体表面的边界层变强之前将其破坏减小，减小弯管后方形成的旋涡区，从而减小弯管前后压差所形成的阻力。

管内流体在进入进口法兰组件后，经过螺旋叶片的转动，将进入弯管之前位于管体底部的颗粒物进行旋转搅拌，中和管体内流体的速度，并使其旋转进入弯管，弯管内部设置的内螺旋凹槽进一步对旋转流体进行引导，使其进行旋转，使流体中的颗粒可以同步进行运输，防止其发生沉积堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图。

其中，1为弯管，2为进口法兰组件，21为法兰，22为固定套筒，23为螺旋叶片，24为旋转套筒，25为旋转滚动部，26为密封垫，3为出口法兰，4为凹坑，5为外螺旋凹槽，6为内螺旋凹槽。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-2，本发明提供一种水下用防堵减阻的弯管，包括弯管1、固定设置在弯管1两端的进口法兰组件2和出口法兰3；弯管1外壁上开设有凹坑4和外螺旋凹槽5，弯管1外壁上的外螺纹凹槽5设置有两组以上，外螺纹凹槽5交叉布置。所述凹坑4和外螺旋凹槽5沿弯管的对称面对称设计，凹坑4设置在外螺纹凹槽5之外的弯管1外壁区域。

弯管1外侧的流体流经弯管1时，由于水流的粘性作用，水流流过弯管1外表面时产生边界层，本发明交叉布置的外螺纹凹槽5会引导一部分水在其外螺纹凹槽5内进行流动，当到达交叉位置时，两股水流会形成小的旋涡，小漩涡的吸力弯管表面附近的水，破坏了边界层，同时由于外螺纹凹槽5引导了一部分水流，降低了水流在弯管1表面的流速，进一步降低边界层的厚度，同时破坏弯管表面边界层的完整性。

与此同时，弯管1外壁上还设置有凹坑4，凹坑4在水流的冲击下产生一些小漩涡，小漩涡的吸力吸引弯管表面附近的水，边界层的分离点被推后，减小弯管后方形成的旋涡区，从而减小弯管前后压差所形成的阻力。本发明通过交叉设置的外螺纹凹槽5以及凹坑4产生的小漩涡在管体表面的边界层变强之前将其破坏减小，减小弯管后方形成的旋涡区，从而减小弯管前后压差所形成的阻力。

弯管1内壁上开设有内螺旋凹槽6；进口法兰组件2包括两个法兰21以及固定在两个法兰21之间的固定套筒22，固定套筒22内部设置有螺旋叶片23。内螺旋凹槽6沿弯管1长度方向设置。螺旋叶片23为无轴螺旋叶片，螺旋叶片23的外侧固定连接有旋转套筒24，旋转套筒24外壁固定连接有旋转滚动部25，旋转滚动部25的外壁与固定套筒22内壁固定连接。旋转滚动部25为轴承，轴承的两端设置有密封垫。

管内流体在进入进口法兰组件2后，经过螺旋叶片23的转动，将进入弯管之前位于管体底部的颗粒物进行旋转搅拌，中和管体内流体的速度，并使其旋转进入弯管1，弯管1内部设置的内螺旋凹槽进一步对旋转流体进行引导，使其进行旋转，使流体中的颗粒可以同步进行运输，防止其发生沉积堵塞。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：包括弯管(1)、固定设置在所述弯管(1)两端的进口法兰组件(2)和出口法兰(3)；所述弯管(1)外壁上开设有凹坑(4)和外螺旋凹槽(5)，所述弯管(1)内壁上开设有内螺旋凹槽(6)；所述进口法兰组件(2)包括两个法兰(21)以及固定在两个所述法兰(21)之间的固定套筒(22)，所述固定套筒(22)内部设置有螺旋叶片(23)。

2.根据权利要求1所述的一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：所述弯管(1)外壁上的外螺纹凹槽(5)设置有两组以上，所述外螺纹凹槽(5)交叉布置。

3.根据权利要求2所述的一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：所述凹坑(4)设置在所述外螺纹凹槽(5)之外的弯管(1)外壁区域。

4.根据权利要求1所述的一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：所述内螺旋凹槽(6)沿所述弯管(1)长度方向设置。

5.根据权利要求1所述的一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：所述螺旋叶片(23)为无轴螺旋叶片，所述螺旋叶片(23)的外侧固定连接有旋转套筒(24)，所述旋转套筒(24)外壁固定连接有旋转滚动部(25)，所述旋转滚动部(25)的外壁与所述固定套筒(22)内壁固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种水下用防堵减阻的弯管，其特征在于：所述旋转滚动部(25)为轴承，所述轴承的两端设置有密封垫(26)。

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