CN113464716A - 一种用于阀后偏心射流的整流装置 - Google Patents

一种用于阀后偏心射流的整流装置 Download PDF

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    • F15D1/025—Influencing flow of fluids in pipes or conduits by means of orifice or throttle elements

Abstract

本发明公开了一种用于阀后偏心射流的整流装置，在流程阀门的出口处安装有整流装置，流程阀门与整流装置之间利用螺栓和螺母连接；整流装置包括汇聚式格栅板、缓冲管道、沙漏式多孔板，汇聚式格栅板安装在缓冲管道靠近流程阀门出口的一端，沙漏式多孔板安装在缓冲管道远离流程阀门的一端。当流体在管道输送过程中，流程阀门的开度调控会导致阀后出现偏心射流，并伴随漩涡的产生，严重影响其出口流动的稳定性，制约了管道流体计量准确信号的采集。本发明对整流器结构进行设计，采用汇聚、消涡和整合的综合整流方式，有效地矫正阀后偏心射流，达到较好的整流效果，从而提高了流程阀门出口流动的稳定性。

Description

一种用于阀后偏心射流的整流装置
技术领域
本发明属于流程阀门技术领域，具体涉及一种用于阀后偏心射流的整流装置。
背景技术
流程阀门承载着流体的控制与输导功能，广泛存在于石油、化工等流程工业中。阀门在不同调控作用下，由于节流效应，会引起阀门出口附近出现偏心射流情况。该非均匀偏心紊乱流动会沿管道下游发展，发展中的不稳定流动会影响流体计量设备对稳定计量信号的采集，从而制约着流体的准确计量。
工业应用中，通常采取延长流程阀门出口端的管道来获得较为稳定的流动，这对于流程管道的空间布置和搭建难度提出了较高要求。然而，整流器是安装在流量计上游用于加速不规则流场稳定、消除不正常流动、降低旋转流影响器件，能大大缩短或取消延长管道，用较低的成本，有效地减小流量计的测量误差。
目前，现有的整流装置以单个整流结构设计较多，主要包括孔板式、管束式和叶片式，而组合式的整流结构较少；其次，现有的整流器结构一般适用于弯管等扰流原件，对于阀后偏心射流地整流效果不明显。因此，根据流程阀门出口处的偏心射流流动特点，以提高阀后整流效果为目的，有针对性地开展用于阀后偏心射流的整流装置具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于阀后偏心射流的整流装置，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：一种用于阀后偏心射流的整流装置，包括流程阀门和整流装置，所述整流装置安装在所述流程阀门的出口处，所述流程阀门与所述整流装置之间通过螺栓和螺母固定连接；所述整流装置由汇聚式格栅板、缓冲管道和沙漏式多孔板组成，所述汇聚式格栅板处设有进口区，所述缓冲管道处设有缓冲区，所述沙漏式多孔板处设有出口区，所述汇聚式格栅板安装在所述缓冲管道靠近所述流程阀门出口的一端，所述汇聚式格栅板中心设有多个具有倾斜角度的方形格栅，每个所述方形格栅的轴线由外侧径向朝所述汇聚式格栅板中心轴线倾斜设置，所述沙漏式多孔板安装在所述缓冲管道远离所述流程阀门的一端，所述沙漏式多孔板上均匀分布设有多圈渐缩-渐扩式整流孔，所述渐缩-渐扩式整流孔的直径沿所述沙漏式多孔板中心轴线先渐缩后渐扩，各圈所述渐缩-渐扩式整流孔的最小直径从内向外逐渐减小。
优选的，所述汇聚式格栅板与所述缓冲管道端面之间以及所述缓冲管道端面与所述沙漏式多孔板之间均安装有密封圈。
优选的，所述方形格栅边长d为0.07D～0.08D，D为所述缓冲管道直径，所述汇聚式格栅板的厚度L1为0.15D～0.25D，所述方形格栅的轴向与所述汇聚式格栅板轴向之间的夹角角度α为8°～14°。
优选的，所述汇聚式格栅板和所述沙漏式多孔板外边缘均匀设置有多个用于连接所述缓冲管道的通孔。
优选的，所述沙漏式多孔板上的所述渐缩-渐扩式整流孔的汇聚角β为8°～14°、发散角γ为8°～14°，所述沙漏式多孔板的厚度L2为0.08D～0.16D，D为所述缓冲管道直径。
优选的，所述沙漏式多孔板的通流面积可根据所述流程阀门的相对开度进行匹配确定，当所述流程阀门相对开度小于30％时，使用通流面积为30％的所述沙漏式多孔板；当所述流程阀门相对开度为30％～40％时，使用通流面积为40％的所述沙漏式多孔板；当所述流程阀门相对开度为40％～50％时，使用通流面积为50％的所述沙漏式多孔板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明对传统的格栅式整流器和孔板式整流器进行改进后组合在一起，采用汇聚、消涡和整合的综合整流方式，有效地矫正阀后偏心射流，达到较好的整流效果，从而提高了流程阀门出口流动的稳定性。
2、本发明可与流量计、压力传感器等管道流体测量装置配合使用，有利于管道流体测量装置的稳定流动信号采集，提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为本发明的整流装置外观结构示意图；
图3为本发明的整流装置剖视结构示意图；
图4为本发明的汇聚式格栅板主视结构示意图；
图5为本发明的汇聚式格栅板剖视结构示意图；
图6为本发明的沙漏式多孔板主视结构示意图；
图7为本发明的沙漏式多孔板剖视结构示意图；
图8为本发明的不同通流面积的沙漏式多孔板主视结构示意图。
图中：1、流程阀门；2、整流装置；2a、进口区；2b、缓冲区；2c、出口区；3、螺栓；4、螺母；5、汇聚式格栅板；5a、方形格栅；5b、通孔；6、缓冲管道；7、沙漏式多孔板；7a、渐缩-渐扩式整流孔；8、密封圈。
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。
实施例1：请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种用于阀后偏心射流的整流装置，包括流程阀门1和整流装置2，所述整流装置2安装在所述流程阀门1的出口处，所述流程阀门1与所述整流装置2之间通过螺栓3和螺母4固定连接；所述整流装置2由汇聚式格栅板5、缓冲管道6和沙漏式多孔板7组成，所述汇聚式格栅板5处设有进口区2a，所述缓冲管道6处设有缓冲区2b，所述沙漏式多孔板7处设有出口区2c，所述汇聚式格栅板5安装在所述缓冲管道6靠近所述流程阀门1出口的一端，所述汇聚式格栅板5中心设有多个具有倾斜角度的方形格栅5a，每个所述方形格栅5a的轴线由外侧径向朝所述汇聚式格栅板5中心轴线倾斜设置，所述沙漏式多孔板7安装在所述缓冲管道6远离所述流程阀门1的一端，所述沙漏式多孔板7上均匀分布设有多圈渐缩-渐扩式整流孔7a，所述渐缩-渐扩式整流孔7a的直径沿所述沙漏式多孔板7中心轴线先渐缩后渐扩，各圈所述渐缩-渐扩式整流孔7a的最小直径从内向外逐渐减小。
本实施方案中，使得经过流程阀门1后的非均匀偏心紊乱流动首先通过汇聚式格栅板5，进入整流装置2的进口区2a，流体流过具有倾斜角度的方形格栅5a进行初步的消涡和整流，方形格栅5a将流程阀门1开度调控引起的偏心射流引导到缓冲管道6中心部位，流体进入到整流装置2的缓冲区2b达到汇聚的效果，加快流程阀门1后方流场的稳定，流体最后进入到整流装置2的出口区2c；出口区2c处沙漏式多孔板7上的渐缩-渐扩式整流孔7a与传统的通孔相比，降低了压力损失和出口的湍流强度，增大了流量系数，具备更好的整流效果。由于流体经过具有倾斜角度的方形格栅5a后，缓冲管道6中心部位的速度会比两侧的速度要略大，而沙漏式多孔板7的各圈渐缩-渐扩式整流孔7a的最小直径从内向外逐渐减小，这种孔的排布可以在一定能程度上缓解中间流体的速度，使流场速度和压力更加均匀。
具体的，所述汇聚式格栅板5与所述缓冲管道6端面之间以及所述缓冲管道6端面与所述沙漏式多孔板7之间均安装有密封圈8。
本实施方案中，通过密封圈8提高缓冲管道6端面与汇聚式格栅板5以及沙漏式多孔板7之间的密封性。
具体的，所述方形格栅5a边长d为0.07D～0.08D，D为所述缓冲管道6直径，所述汇聚式格栅板5的厚度L1为0.15D～0.25D，所述方形格栅5a的轴向与所述汇聚式格栅板5轴向之间的夹角角度α为8°～14°。
本实施方案中，当d处于0.07D～0.08D、L1为0.15D～0.25D、α为8°～14°时，流体流过方形格栅5a进行初步的消涡和整流效果更好。
具体的，所述汇聚式格栅板5和所述沙漏式多孔板7外边缘均匀设置有多个用于连接所述缓冲管道6的通孔5b。
本实施方案中，通过通孔5b便于安装螺栓3将缓冲管道6分别与汇聚式格栅板5以及沙漏式多孔板7固定。
具体的，所述沙漏式多孔板7上的所述渐缩-渐扩式整流孔7a的汇聚角β为8°～14°、发散角γ为8°～14°，所述沙漏式多孔板7的厚度L2为0.08D～0.16D，D为所述缓冲管道6直径。
本实施方案中，当β为8°～14°、γ为8°～14°、L2为0.08D～0.16D时，渐缩-渐扩式整流孔7a降低流体压力损失和出口湍流强度效果更明显，整流效果更好。
具体的，所述沙漏式多孔板7的通流面积可根据所述流程阀门1的相对开度进行匹配确定，当所述流程阀门1相对开度小于30％时，使用通流面积为30％的所述沙漏式多孔板7；当所述流程阀门1相对开度为30％～40％时，使用通流面积为40％的所述沙漏式多孔板7；当所述流程阀门1相对开度为40％～50％时，使用通流面积为50％的所述沙漏式多孔板7。
本实施方案中，根据流程阀门1的相对开度，可以选择更适合于当前工况的沙漏式多孔板7，使流程阀门1的通流面积与沙漏式多孔板7的通流面积相匹配，以达到更有效的整流效果。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
工作原理：经过流程阀门1后的非均匀偏心紊乱流动首先通过汇聚式格栅板5，进入整流装置2的进口区2a，流体流过具有倾斜角度的方形格栅5a进行初步的消涡和整流，方形格栅5a将流程阀门1开度调控引起的偏心射流引导到缓冲管道6中心部位，流体进入到整流装置2的缓冲区2b达到汇聚的效果，加快流程阀门1后方流场的稳定，流体最后进入到整流装置2的出口区2c；
出口区2c处沙漏式多孔板7上的渐缩-渐扩式整流孔7a与传统的通孔相比，降低了压力损失和出口的湍流强度，增大了流量系数，具备更好的整流效果。由于流体经过具有倾斜角度的方形格栅5a后，缓冲管道6中心部位的速度会比两侧的速度要略大，而沙漏式多孔板7的各圈渐缩-渐扩式整流孔7a的最小直径从内向外逐渐减小，这种孔的排布可以在一定能程度上缓解中间流体的速度，使流场速度和压力更加均匀；
根据流程阀门1的相对开度，可以选择更适合于当前工况的沙漏式多孔板7，使流程阀门1的通流面积与沙漏式多孔板7的通流面积相匹配，以达到更有效的整流效果；
沙漏式多孔板7对初步消涡和整流后的流体再次进行汇聚处理，并且在流体二次汇聚之后进行轻微地发散处理，进一步更好地实现消涡和整合，有效地矫正偏心射流，达到最终的整流效果，从而提高了流程阀门1出口流动稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用于阀后偏心射流的整流装置，包括流程阀门(1)和整流装置(2)，其特征在于，所述整流装置(2)安装在所述流程阀门(1)的出口处，所述流程阀门(1)与所述整流装置(2)之间通过螺栓(3)和螺母(4)固定连接；所述整流装置(2)由汇聚式格栅板(5)、缓冲管道(6)和沙漏式多孔板(7)组成，所述汇聚式格栅板(5)处设有进口区(2a)，所述缓冲管道(6)处设有缓冲区(2b)，所述沙漏式多孔板(7)处设有出口区(2c)，所述汇聚式格栅板(5)安装在所述缓冲管道(6)靠近所述流程阀门(1)出口的一端，所述汇聚式格栅板(5)中心设有多个具有倾斜角度的方形格栅(5a)，每个所述方形格栅(5a)的轴线由外侧径向朝所述汇聚式格栅板(5)中心轴线倾斜设置，所述沙漏式多孔板(7)安装在所述缓冲管道(6)远离所述流程阀门(1)的一端，所述沙漏式多孔板(7)上均匀分布设有多圈渐缩-渐扩式整流孔(7a)，所述渐缩-渐扩式整流孔(7a)的直径沿所述沙漏式多孔板(7)中心轴线先渐缩后渐扩，各圈所述渐缩-渐扩式整流孔(7a)的最小直径从内向外逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的一种用于阀后偏心射流的整流装置，其特征在于，所述汇聚式格栅板(5)与所述缓冲管道(6)端面之间以及所述缓冲管道(6)端面与所述沙漏式多孔板(7)之间均安装有密封圈(8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于阀后偏心射流的整流装置，其特征在于，所述方形格栅(5a)边长d为0.07D～0.08D，D为所述缓冲管道(6)直径，所述汇聚式格栅板(5)的厚度L1为0.15D～0.25D，所述方形格栅(5a)的轴向与所述汇聚式格栅板(5)轴向之间的夹角角度α为8°～14°。
4.根据权利要求1所述的一种用于阀后偏心射流的整流装置，其特征在于，所述汇聚式格栅板(5)和所述沙漏式多孔板(7)外边缘均匀设置有多个用于连接所述缓冲管道(6)的通孔(5b)。
5.根据权利要求1所述的一种用于阀后偏心射流的整流装置，其特征在于，所述沙漏式多孔板(7)上的所述渐缩-渐扩式整流孔(7a)的汇聚角β为8°～14°、发散角γ为8°～14°，所述沙漏式多孔板(7)的厚度L2为0.08D～0.16D，D为所述缓冲管道(6)直径。
6.根据权利要求1所述的一种用于阀后偏心射流的整流装置，其特征在于，所述沙漏式多孔板(7)的通流面积可根据所述流程阀门(1)的相对开度进行匹配确定，当所述流程阀门(1)相对开度小于30％时，使用通流面积为30％的所述沙漏式多孔板(7)；当所述流程阀门(1)相对开度为30％～40％时，使用通流面积为40％的所述沙漏式多孔板(7)；当所述流程阀门(1)相对开度为40％～50％时，使用通流面积为50％的所述沙漏式多孔板(7)。
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