CN113915420A - 单向流通装置、管道及流体输送方法 - Google Patents

单向流通装置、管道及流体输送方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种单向流通装置、管道及流体输送方法，单向流通装置，用于设置于管道的管壁中，所述管壁包括相连接的第一通道与第二通道，所述单向流通装置包括多个第一导流板及多个第二导流板，多个所述第一导流板与多个所述第二导流板间隔且交替设置于所述第二通道内，所述第二导流板的长度短于所述第一导流板的长度，多个第一导流板与多个第二导流板靠近所述管壁进口的一端远离所述第一通道。单向流通装置能够防止回流。

Description

单向流通装置、管道及流体输送方法
技术领域
本发明涉及流体运输领域，具体而言，涉及一种单向流通装置、管道及流体输送方法。
背景技术
在日常生活、生产过程中，流体运送、输送现象随处可见。供水、排水、供热、空调、原油输送等传送方式给我们带来了极大的方便、提高了生活质量和生产效率。但这些在流体在输送过程中，有些由于考虑到管材、管径、设计、安装以及维修维护成本等因素后，无法通过安装阀门来控制这些流体(水、气等)流动方向，进而由于流动过程中流向的改变导致管网内流体的流量、流速产生巨大的变化，失控后可能会造成无法估量的经济财产损失，严重的会影响正常的生产、生活和社会秩序。
发明内容
本发明实施例提供了一种单向流通装置、管道及流体输送方法，以至少解决相关技术中无法安装常规阀门的流体输送情况下，流体流向容易发生改变的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种单向流通装置，用于设置于管道的管壁中，所述管壁包括相连接的第一通道与第二通道，所述单向流通装置包括多个第一导流板及多个第二导流板，多个所述第一导流板与多个所述第二导流板间隔且交替设置于所述第二通道内，所述第二导流板的长度短于所述第一导流板的长度，多个第一导流板与多个第二导流板靠近所述管壁进口的一端远离所述第一通道。
进一步地，所述第一导流板包括两个第一板体，两个所述第一板体相对设置于所述管壁的两侧，所述第一板体靠近所述进口一端紧贴于管壁，所述第一板体靠近管壁出口的一端远离管壁；所述第二导流板包括两个第二板体，所述第二板体靠近所述进口一端靠近管壁且与管壁间隔设置，所述第二板体靠近所述出口的一端远离所述管壁。
进一步地，多个所述第一板体与多个所述第二板体将所述第二通道分隔为位于所述第一板体与管壁之间的第一支道，位于所述第二板体与所述管壁之间的第二支道及位于所述第二板体与所述第一板体之间的第三支道；流体在所述第二通道正向流动时，沿第一支道、第二支道及第三支道的顺序流动；流体在所述第二通道反向流动时，沿第三支道、第二支道及第一支道的顺序流动。
进一步地，所述第一板体包括框架及多个挡板；多个所述挡板可转动地设于所述框架，所述挡板设有多个通孔，所述通孔为正方形、圆形或三角形。
进一步地，所述第一板体通过第一转轴装设于管壁，所述第一板体能够通过沿第一转轴转动来调节角度，所述第一板体与管壁的夹角在30～45度之间。
进一步地，所述单向流通装置还包括滑道，所述滑道连接于所述第一板体，所述第二板体通过第二转轴设置于所述滑道，所述第二板体能够在所述滑道上滑动来调节位置，所述第二板体的位置在两相邻第一板体311间距的1/3～2/3处滑动调节，所述第二板体能够通过沿第二转轴转动来调节角度，所述第二板体与所述管道的夹角在30～45度之间。
进一步地，所述第一导流板与所述第二导流板均呈中空的圆锥台结构；所述第一导流板包括第一板体，所述第一板体靠近进口一端直径较大，所述第二导流板包括第二板体，所述第二板体靠近进口一端直径较大且与所述第一板体间隔设置，所述第二板体靠近出口的一端直径较小且部分伸入所述第一板体。
本发明实施例还提供一种管道，包括管壁，还包括单向流通装置。
进一步地，所述管道包括多个所述单向流通装置，多个所述单向流通装置并排放置于所述管壁内，多个单向流通装置的第一导流板相接触。
本发明实施例还提供一种采用单向流通装置的流体输送方法，包括：
按照预设的流体流动方向，将所述单向流通装置装设于管壁内；
将流体通入管壁入口；
当流体正向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体送入第一通道，由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向一致；
当流体反向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体转向，使由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向相反，形成局部旋流；及
将流体由管壁出口流出。
有益效果
通过本发明实施例，当流体反向流动时，第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体转向，使由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向相反，对向流速相互抵消，水流形成局部旋流、整体静止的状态，从而起到了阻止流体继续向前流动的作用。
当流体正向流动时，由于第一导流板与第二导流板的设置，使管壁中形成了第一通道和第二通道，增大了流体的通过性，使管路堵塞的概率大大降低。由于多通道的设计结构，使装置末端出水流速、流量陡然增大，对前端管路形成一定程度的虹吸作用，大大提高了管道中流体的通过性，尤其对于污废水、雨水等水质较差的水体，有效地调高了水流的连续性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例1的管道的俯视图；
图2是图1所示管道的主视图；
图3是图1所示管道的侧视图。
图4(a)与图4(b)是流体流动时的压力变化云图。
图5(a)与图5(b)是流体流动时的流速变化云图。
图6是第一板体的结构示意图。
图7是多个单向流通装置放置于管壁的示意图。
图8(a)与图8(b)是多通道管壁的单向流通装置放示意图。
图9是本发明实施例2的管道的俯视图；
图10是图8所示管道的主视图；
图11是图9所示管道的侧视图。
图12是实施例2多通道管壁的单向流通装置放示意图。
图中数字或字母所代表的零部件名称为：
100-管道；10-管壁；101-第一通道；102-第二通道；1011-进口；1012-出口；1015-第一支道；1016-第二支道；1017-第三支道；30-单向流通装置；31-第一导流板；311-第一板体；3111-框架；3112-挡板；转轴3113；3110-通孔；32-第二导流板；321-第二板体；3-第一转轴；4-第二转轴；33-滑道。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
请参见图1至图3，图1至图3分别为发明实施例管道的俯视图、主视图及侧视图，为便于展示图中省略了部分管壁。本发明实施例提供了一种管道100。管道100用于输送流体。该流体可以为液体或气体。
管道100包括管壁10及设于管壁10中的单向流通装置30。管壁10用于输送流体。流通装置30用于限制管壁10中流体的流向，以防止流体发生反向流动。
管壁10围绕形成通道以输送流体。通道包括第一通道101与第二通道102。第一通道101与第二通道102为相连的两区域。第一通道101位于管壁10的中部。第二通道102位于第一通道101两侧。
管壁10具有至少一进口1011及至少一出口1012以分别进出流体。
单向流通装置30设置于通道101内。单向流通装置30包括多个第一导流板31及多个第二导流板32。多个第一导流板31与多个第二导流板32间隔且交替设置于通道101内。
多个第一导流板31与多个第二导流板32位于第二通道102。多个第一导流板31与多个第二导流板32位于第一通道101之外。沿流体流动方向，多个第一导流板31与多个第二导流板32逐渐靠近第一通道101。也即是，多个第一导流板31与多个第二导流板32靠近进口1011的一端靠近管壁10，靠近出口1012的一端靠近第一通道101。
第一导流板31包括两个第一板体311。两个第一板体311相对设置于管壁10的两侧。两个第一板体311分别设置于位于第一通道101两侧的两个第二通道102。
第一板体311靠近进口1011一端紧贴于管壁10，第一板体311靠近出口1012的一端远离管壁10。
第二导流板32包括两个第二板体321。第二板体321靠近进口1011一端靠近管壁10且与管壁10间隔设置，第二板体321靠近出口1012的一端远离管壁10。
多个第一板体311与多个第二板体312将第二通道102分隔为位于第一板体311与管壁10之间的第一支道1015、位于第二板体312与管壁10之间的第二支道1016及位于第二板体312与第一板体311之间的第三支道1017。
流体在第一通道101流动时，不受第一板体311与第二板体312影响；流体在第二通道102正向流动时，需要沿第一支道1015、第二支道1016及第三支道1017的顺序流动；流体在第二通道102反向流动时，需要沿第三支道1017、第二支道1016及第一支道1015的顺序流动。
对本实施例单向流通装置30进行实际测试，结果请参见表1。从表1单向导通效果对比来看，正向流动时，进口1011和出口1012的流量和压力变化不明显，未呈现出明显波动，基本稳定。反向流动时，出口1012的压力和流量都急剧下降，数值趋近于零。随着进口1011压力和流量的增大，出口1012的压力和流量数值变得越小，说明压力越大、流量越大时单向导通装置的阻流效果越明显。
Figure BDA0003259460830000061
表1单向导通效果对比
从流体单向导通装置的压力变化云图来看，如图4(a)及图4(b)所示。
正向流动时，为自左向右流动如图4(a)所示，左端为进水口，右端为出水口。进水口和出水口的压力基本相当，无明显变化，且通道内压力分布较为均匀。说明正向流动时未产生明显的水头损失，流通顺畅。
反向流动时，为自右向左流动如图4(b)所示，右端为进水口，左端为出水口。进水口和出水口的压力差值较大，产生明显变化，出水口出压力趋近于零。通道内压力分布不均匀，沿水流方向压力逐渐降低。说明反向流动时产生了明显的阻力，流通受阻。
从流体单向导通装置的流速变化云图来看，如图5(a)与图5(b)所示。
正向流动时，为自左向右流动如图5(a)所示，左端为进水口，右端为出水口。进水口和出水口的流速大小基本相同，波动幅度不明显，且通道内流速分布较为均匀。说明正向流动时未产生明显的阻流现象，水流正常流动。
反向流动时，为自右向左流动如图5(b)所示，右端为进水口，左端为出水口。进水口和出水口的流速差值较大，产生明显变化，出水口出流速趋近于零，几乎无出流，流量接近于零。通道内流速大小分布不均匀，沿水流方向压力逐渐降低。说明反向流动时产生了明显的阻力，水流在装置内部不同区域循环流动，未能向前推进，无法流出。
在图示实施例中，第一板体311通过第一转轴3装设于管壁10。第一板体311可以通过沿第一转轴3转动来调节角度。第一板体311与管壁10的夹角优选在30～45度调节。
单向流通装置30还包括滑道33。滑道33连接于第一板体311。滑道33沿平行管壁10的中轴线设置。第二板体321通过第二转轴4设置于滑道33。
第二板体321能够在滑道33上滑动来调节位置。第二板体321的位置优选在两相邻第一板体311间距的1/3～2/3处滑动调节。
第二板体321通过沿第二转轴4转动来调节角度。第二板体321与管壁10的夹角优选在30～45度调节。
优选地，第一板体311的长度为管壁10宽度的1/2～2/3。
优选地，相邻两个第一板体311的间距为管壁10宽度的1/3～1/2。
优选地，第二板体321的长度为第一板体311长度的1/4～1/3
可以理解，当管壁10为圆筒状时，上述管壁宽度指管壁的直径。
请参见图6，在图示实施例中，第一板体311包括框架3111及多个挡板3112。多个挡板3112通过转轴3113可转动地设于框架3111。挡板3112设有多个通孔3110。
在至少一实施例中，通孔3110为正方形，边长优选为5～10厘米。
在至少一实施例中，通孔3110为圆形的直径优选为5～11厘米。
在至少一实施例中，通孔3110为等边三角形，边长优选为6～12厘米。
所述第二板体312的结构与所述第一板体311大致相同，包括框架及挡板，挡板设有多个通孔。
请参见表2，表2为不同实施例中，流体正向流动的曝气效果分析。其中，原水代表通入管道的液体，圆孔为由圆形通孔3110流出的液体，方孔为由方形通孔3110流出的液体，三角孔为三角形通孔3110流出的液体。DO为溶解氧。
Figure BDA0003259460830000081
表2曝气效果分析表
从装置正向流通时曝气效果来看，如表1所示。随着流速(流量)的增大，装置中微孔的曝气效果有所改善，流速从0.2m/s增加到0.8m/s，设置圆孔、方孔、三角孔放入出水的DO值提升幅度分别为1.6mg/l、1.6mg/l和1.5mg/l。
微孔曝气设计的曝气效果非常明显，DO增长率均在80％以上。在低流速时，方孔、三角孔的曝气效果优于圆孔；流速较高时不同形状开孔的曝气效果非常接近，差别不大。
如表3所示，含有不同浓度有机物的水流经不同形状的通孔3110曝气处理后，取水样分别静止30min、60min和90min，并于未处理原水做空白试验对比。流经装置经曝气处理后，水质得到了明显的改善，随着时间的增加CODMn去除率随之增加。当原水CODMn值较低时，CODMn去除率在10％以上，90分钟后可达13％左右。当原水CODMn值偏高时，去除效果更为明显，90分钟后CODMn去除率可达20％，净水效果十分显著。
Figure BDA0003259460830000091
表3曝气净水效果对比
请参见图7，当管壁10较宽时，可以在管壁10中并排放置多个单向流通装置30，将多个第一板体311紧密接触。
请参见图8(a)及图8(b)，当管道为多通道结构时，可以将单向流通装置30装设于预设的流体流通方向的管壁，从而限定流体的流动反向。
请参见图9至图11，本发明实施例2提供另一种管道。
实施例2的管道与实施例1的管道大致相同，不同之处在于：第一导流板31与第二导流板32均呈中空的圆锥台结构；管道10为圆形管道。第二通道102环绕于第一通道101。
第一导流板31包括第一板体311。第一板体311靠近进口1011一端直径较大紧贴于管壁10，第一板体311靠近出口1012的一端直径较小远离管壁10。
第二导流板32包括第二板体321。第二板体321靠近进口1011一端直径较大且与第一板体311间隔设置。第二板体321靠近出口1012的一端直径较小且部分伸入第一板体311。
第一板体311与第二板体321为中空设计以避让第一通道101。
多个第一板体311与多个第二板体312将第二通道102分隔为位于第一板体311与管壁10之间的第一支道1015、位于第二板体312与管壁10之间的第二支道1016及位于第二板体312与第一板体311之间的第三支道1017。
优选地，第一板体311较大端直径与管壁直径相同，较小端直径为管壁直径的的1/2～2/3。第二板体312较大端直径为管壁直径的3/4，较小端直径为管壁直径的1/3～1/2。
请参见图12，当管道为多通道结构时，可以将单向流通装置30装设于预设的流体流通方向的管壁，从而限定流体的流动反向。
本发明实施例还提供一种采用单向流通装置的流体输送方法，包括：
按照预设的流体流动方向，将所述单向流通装置装设于管壁内；
将流体通入管壁入口；
当流体正向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体送入第一通道，由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向一致；
当流体反向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体转向，使由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向相反，形成局部旋流；及
将流体由管壁出口流出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种单向流通装置，用于设置于管道的管壁中，所述管壁包括相连接的第一通道与第二通道，其特征在于，所述单向流通装置包括多个第一导流板及多个第二导流板，多个所述第一导流板与多个所述第二导流板间隔且交替设置于所述第二通道内，所述第二导流板的长度短于所述第一导流板的长度，多个第一导流板与多个第二导流板靠近所述管壁进口的一端远离所述第一通道。
2.根据权利要求1所述的单向流通装置，其特征在于，所述第一导流板包括两个第一板体，两个所述第一板体相对设置于所述管壁的两侧，所述第一板体靠近所述进口一端紧贴于管壁，所述第一板体靠近管壁出口的一端远离管壁；所述第二导流板包括两个第二板体，所述第二板体靠近所述进口一端靠近管壁且与管壁间隔设置，所述第二板体靠近所述出口的一端远离所述管壁。
3.根据权利要求2所述的单向流通装置，其特征在于，多个所述第一板体与多个所述第二板体将所述第二通道分隔为位于所述第一板体与管壁之间的第一支道，位于所述第二板体与所述管壁之间的第二支道及位于所述第二板体与所述第一板体之间的第三支道；流体在所述第二通道正向流动时，沿第一支道、第二支道及第三支道的顺序流动；流体在所述第二通道反向流动时，沿第三支道、第二支道及第一支道的顺序流动。
4.根据权利要求3所述的单向流通装置，其特征在于，所述第一板体包括框架及多个挡板；多个所述挡板可转动地设于所述框架，所述挡板设有多个通孔，所述通孔为正方形、圆形或三角形。
5.根据权利要求4所述的单向流通装置，其特征在于，所述第一板体通过第一转轴装设于管壁，所述第一板体能够通过沿第一转轴转动来调节角度，所述第一板体与管壁的夹角在30~45度之间。
6.根据权利要求5所述的单向流通装置，其特征在于，所述单向流通装置还包括滑道，所述滑道连接于所述第一板体，所述第二板体通过第二转轴设置于所述滑道，所述第二板体能够在所述滑道上滑动来调节位置，所述第二板体的位置在两相邻第一板体311间距的1/3~2/3处滑动调节，所述第二板体能够通过沿第二转轴转动来调节角度，所述第二板体与所述管道的夹角在30~45度之间。
7.根据权利要求1所述的单向流通装置，其特征在于，所述第一导流板与所述第二导流板均呈中空的圆锥台结构；所述第一导流板包括第一板体，所述第一板体靠近进口一端直径较大，所述第二导流板包括第二板体，所述第二板体靠近进口一端直径较大且与所述第一板体间隔设置，所述第二板体靠近出口的一端直径较小且部分伸入所述第一板体。
8.一种管道，包括管壁，其特征在于，还包括如权利要求1-7中任意一项所述的单向流通装置。
9.根据权利要求8所述的管道，其特征在于，所述管道包括多个所述单向流通装置，多个所述单向流通装置并排放置于所述管壁内，多个单向流通装置的第一导流板相接触。
10.一种采用如权利要求1-7中任意一项所述的单向流通装置的流体输送方法，其特征在于，包括：
按照预设的流体流动方向，将所述单向流通装置装设于管壁内；
将流体通入管壁入口；
当流体正向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体送入第一通道，由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向一致；
当流体反向流动时，通过第一导流板与第二导流板将进入第二通道的流体转向，使由第二通道流入第一通道的流体流向与第一通道的流体流向相反，形成局部旋流；及
将流体由管壁出口流出。
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