CN116045213A - 一种法兰式节流孔板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船舶技术领域，公开了一种法兰式节流孔板包括依次连接的具有一级节流孔的一级盲板法兰、连接管和具有二级节流孔的二级盲板法兰，舱底水管中的流体能够依次通过一级节流孔、连接管和二级节流孔，以使流体在通过法兰式节流孔板后压力降低ΔP，ΔP＝P1‑P2，P1为法兰式节流孔板上游所述流体的压力，P2为法兰式节流孔板下游流体的压力，流体在通过一级节流孔后压力降低ΔP1，ΔP1＝[0.6～0.7]ΔP，流体通过二级节流孔后压力降低ΔP2，ΔP2＝ΔP‑ΔP1。该法兰式节流孔板，通过设置降压能力不同的两级节流，有效改善了节流效果，可避免节流后的流体对法兰式节流孔板下游的部件的冲击力过大，造成损坏。

Description

一种法兰式节流孔板
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种法兰式节流孔板。
背景技术
管道中流动的流体经过通道截面突然缩小的阀门、狭缝及孔口等部分后发生压力降低的现象称为节流，工程上常利用节流过程控制流体的压力，而节流孔板即是通过该原理以利用流体流经小孔的压力降来控制在各种工况下的单向流量的装置。
在船舶舱底消防系统中，一般舱底消防总用泵出口管路会一分为二，一路为消防水管，另一路为舱底水管，每一路出口管上均配有一个手动蝶阀，在此系统中，由于该泵是具有两种压力的多用泵，为了降低舱底水管路的压力，一般会在手动蝶阀和泵之间的管路上安装单孔节流孔板，但由于空间受限，加上单孔节流孔板的局限性，节流后的流速依然较大，流场分布不均，容易对其下游的部件形成冲击，造成下游部件损坏。
因此，亟需一种法兰式节流孔板，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种法兰式节流孔板，以改善节流效果，避免流体对法兰式节流孔板下游的部件的冲击力过大，造成损坏。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种法兰式节流孔板，适用于船舶舱底消防系统中的舱底水管，舱底水管中的流体能够流过所述法兰式节流孔板，所述法兰式节流孔板上游所述流体的压力为P1(Mpa)，所述法兰式节流孔板下游所述流体的压力为P2(Mpa)，所述流体通过所述法兰式节流孔板后压力降低ΔP(Mpa)，ΔP＝P1-P2，包括：
一级盲板法兰，所述一级盲板法兰上设置有一级节流孔，所述流体通过所述一级节流孔后压力降低ΔP1(Mpa)，ΔP1＝[0.6～0.7]ΔP；
二级盲板法兰，所述二级盲板法兰上设置有二级节流孔，所述流体通过所述二级节流孔后压力降低ΔP2(Mpa)，ΔP2＝ΔP-ΔP1；
连接管，所述一级盲板法兰和所述二级盲板法兰分别连通于所述连接管的两端，所述流体能够依次通过所述一级节流孔、所述连接管和所述二级节流孔。
可选地，当量直径de1通过以下公式获得且满足第一条件，公式为：
Figure BDA0003326484500000021
其中de1(mm)为所述一级节流孔的当量直径，Q(m3/h)为所述流体的流量，h1(Mpa)为有效压头且h1＝ΔP1，D1(mm)为所述舱底水管的直径，f1为节流系数，所述第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，所述开口比为
Figure BDA0003326484500000022
可选地，所述一级节流孔设有一个，所述一级节流孔的直径为d1，d1＝de1。
可选地，所述一级节流孔设置于所述一级盲板法兰的中心。
可选地，当量直径de2通过以下公式获得且满足第一条件，公式为：
Figure BDA0003326484500000023
其中de2(mm)为所述二级节流孔的当量直径，Q(m3/h)为所述流体的流量，h2(Mpa)为有效压头且h2＝ΔP2，D2(mm)为所述舱底水管的直径，f2为节流系数，所述第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，所述开口比为
Figure BDA0003326484500000024
可选地，所述二级节流孔设有n个，n≥2，每个所述二级节流孔的直径为d2，则
Figure BDA0003326484500000025
可选地，n个所述二级节流孔沿所述二级盲板法兰的周向间隔分布。
可选地，沿所述连接管的延伸方向，所述二级节流孔避让所述一级节流孔设置。
可选地，所述连接管与所述一级盲板法兰焊接连接，所述连接管与所述二级盲板法兰焊接连接。
可选地，所述法兰式节流孔板还包括紧固件，所述紧固件用于固定所述一级盲板法兰与舱底水管以及所述二级盲板法兰与舱底水管。
本发明的有益效果为：
本发明提出的法兰式节流孔板包括连接管和分别连通于连接管两端的一级盲板法兰和二级盲板法兰，其中一级盲板法兰上设置有一级节流孔，二级盲板法兰上设置有二级节流孔，该法兰式节流孔板适用于船舶舱底消防系统中的舱底水管，舱底水管中的流体能够流过法兰式节流孔板，且依次通过一级节流孔、连接管和二级节流孔，以实现流体在通过法兰式节流孔板后压力降低ΔP，ΔP＝P1-P2，其中P1为法兰式节流孔板上游所述流体的压力，P2为法兰式节流孔板下游流体的压力，具体地，流体在通过一级节流孔后压力降低ΔP1，ΔP1＝[0.6～0.7]ΔP，流体通过二级节流孔后压力降低ΔP2，ΔP2＝ΔP-ΔP1。该法兰式节流孔板通过设置降压能力不同的两级节流，有效改善了节流效果，可避免节流后的流体对法兰式节流孔板下游的部件的冲击力过大，造成损坏。
附图说明
图1是本发明实施例提供的船舶舱底消防系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的法兰式节流孔板的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一级盲板法兰的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的二级盲板法兰的结构示意图；
图5是本发明实施例提供法兰式节流孔板与舱底水管的局部剖视图；
图6是本发明实施例提供的孔口板及其节流系数的关系曲线图。
图中：
100、海水总管；200、消防水管；300、舱底水管；400、法兰式节流孔板；
1、一级盲板法兰；11、一级节流孔；12、一级安装孔；2、二级盲板法兰；21、二级节流孔；22、二级安装孔；3、连接管。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，在船舶舱底消防系统中，海水总管100经舱底消防总用泵后出口管路会一分为二，一路为消防水管200，一路为舱底水管300，其每一路出口管上均配有一个蝶阀，而且在此系统中，由于舱底消防总用泵是具有两种压力的多用泵，因此为了降低舱底水管300的管路压力，需要在手动蝶阀和舱底消防总用泵之间的管路上安装单孔节流板。但是因为舱底水管300的管路压力较大，且由于空间受限再加上单孔节流板的局限性，导致节流后的流体依然易对其下游的部件形成冲击，造成损坏。为解决这一问题，本实施例提供一种法兰式节流孔板，适用于船舶舱底消防系统中的舱底水管300，舱底水管300中的流体能够流过该法兰式节流孔板400以实现节流降压。可知在法兰式节流孔板400上游流体的压力为P1(Mpa)，法兰式节流孔板400下游流体的压力为P2(Mpa)，则流体通过该法兰式节流孔板400后压力能够降低ΔP(Mpa)，其中ΔP＝P1-P2。
为实现上述降压效果，保证船舶舱底消防系统的正常运行，如图2至图5所示，本实施例提供的法兰式节流孔板400包括一级盲板法兰1、二级盲板法兰2和连接管3。其中，一级盲板法兰1上设置有一级节流孔11，流体通过一级节流孔11实现系统的一级降压，一级降压为本法兰式节流孔板400的主要降压单元，流体在通过一级节流孔11后压力降低ΔP1(Mpa)，而ΔP1＝[0.6～0.7]ΔP。二级盲板法兰2上设置有二级节流孔21，流体通过二级节流孔21实现系统的二级降压，因为考虑到节流后流体的平稳流动，则二级降压能力一般小于一级降压，本实施例中，流体在通过二级节流孔21后压力降低ΔP2(Mpa)，而ΔP2＝ΔP-ΔP1，即0.3ΔP≤ΔP2≤0.4ΔP。而连接管3用于连接一级盲板法兰1和二级盲板法兰2，可以理解的，一级盲板法兰1和二级盲板法兰2分别连通于连接管3的两端，流体能够依次通过一级节流孔11、连接管3和二级节流孔21以完成两级降压。可选地，连接管3的长度为300mm的无缝钢管，以适配舱底水管300的空间。可选地，盲板法兰按照船用盲板钢法兰GB/T4450-1995标准执行，以选择适配该舱底水管300压力的直径和厚度的盲板法兰。
可选地，一级节流孔11的直径则需要通过设计的一级降压的能力以及舱底水管300流体的流量等计算得出。具体地，当量直径de1需要通过公式
Figure BDA0003326484500000061
获得，其中de1(mm)为一级节流孔11的当量直径，Q(m3/h)为流体的流量，h1(Mpa)为有效压头且h1＝ΔP1，D1(mm)为舱底水管300的直径，f1为节流系数。另外，除满足上述公式外，还需满足第一条件，第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，其中开口比为
Figure BDA0003326484500000062
而对应关系表为多次试验获得，且可以通过图6所示的孔口板及其节流系数关系曲线图表示。
因为节流系数和开口比都是具有一定取值范围且相关的值，参照图6所示，在初次计算时可先选用任一节流系数，并将其代入上述关于一级节流孔11的当量直径的公式中进行计算，得出一级节流孔11的当量直径，也即可以得出开口比的实际值，再将开口比的实际值与孔口板及其节流系数关系曲线图上，与节流系数相对应的开口比的理论值进行比较。例如，选取节流系数为11时，则通过插值取得开口比的理论值为0.42，若开口比的实际值与开口比的理论值一致，则认为该次计算所得的一级节流孔11的当量直径为设计所需的正确值。若开口比的实际值与开口比的理论值不一致，则重复上述计算，直至开口比的实际值与开口比的理论值一致为止。
在实际设计中，一般一级节流孔11设置为一个，以实现可利用较少的节流孔数以实现较大比例的降压，则一级节流孔11的直径应与一级节流孔11的当量直径一致，即一级节流孔11的直径d1＝de1。可选地，如图3所示，将前述的一个一级节流孔11设置于一级盲板法兰1的中心，以保证流场的均匀分布。
另外，与上述一级节流孔的当量直径的计算较为一致的，二级节流孔21的当量直径也需通过公式
Figure BDA0003326484500000071
计算得出。具体地，de2(mm)为二级节流孔21的当量直径，Q(m3/h)为流体的流量，h2(Mpa)为有效压头，h2＝ΔP2，D2(mm)为舱底水管300的直径，f2为节流系数。另外，除满足上述公式外，还需满足第一条件，第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，其中开口比为
Figure BDA0003326484500000072
节流系数与开口比取值，参照图6所示的孔口板及其节流系数关系曲线图可得，再通过多次计算即可得出合适的二级节流孔21的当量直径的取值。
但是与前述一级节流孔11的个数不同的是，本实施例中，二级节流孔21设置有多个，即数量为两个及以上，在此设置之下，需要将二级节流孔21的当量直径换算为每个二级节流孔21的直径，以便于加工。具体地，可参照公式
Figure BDA0003326484500000073
以获得每个二级节流孔21的直径d2。
可选地，如图4所示，多个二级节流孔21沿二级盲板法兰2的周向间隔分布。相比于一级的单孔降压，利用多个二级节流孔21以实现二级降压，则使得降压后的系统更为稳定，即本实施例中设置两级降压，不仅相对于单孔节流板，节流效果更为明显，而且对法兰式节流孔板400后的蝶阀也能起到更好的保护作用。
而进一步的，为了保证二级节流孔21的降压效果，本实施例中，二级节流孔21在沿连接管3的延伸方向上，避让一级节流孔11设置。
可选地，连接管3与一级盲板法兰1焊接连接，连接管3与二级盲板法兰2焊接连接。
可选地，本实施例提供的节流孔板为法兰式，法兰式的设置即是为了便于与舱底水管300或是其他需要进行降压的管路的连接，即一级盲板法兰1和二级盲板法兰2与舱底水管300的连接是通过螺接。则本实施例提供的法兰式节流孔板400还包括紧固件，如图3所示，一级盲板法兰1周向设置有一级安装孔12，如图4所示，二级盲板法兰2的周向也设置有二级安装孔22，则紧固件即可通过一级安装孔12以固定一级盲板法兰1与舱底水管300，通过二级安装孔22以固定二级盲板法兰2与舱底水管300。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种法兰式节流孔板，其特征在于，适用于船舶舱底消防系统中的舱底水管(300)，舱底水管(300)中的流体能够流过所述法兰式节流孔板，所述法兰式节流孔板上游所述流体的压力为P1(Mpa)，所述法兰式节流孔板下游所述流体的压力为P2(Mpa)，所述流体通过所述法兰式节流孔板后压力降低ΔP(Mpa)，ΔP＝P1-P2，包括：
一级盲板法兰(1)，所述一级盲板法兰(1)上设置有一级节流孔(11)，所述流体通过所述一级节流孔(11)后压力降低ΔP1(Mpa)，ΔP1＝[0.6～0.7]ΔP；
二级盲板法兰(2)，所述二级盲板法兰(2)上设置有二级节流孔(21)，所述流体通过所述二级节流孔(21)后压力降低ΔP2(Mpa)，ΔP2＝ΔP-ΔP1；
连接管(3)，所述一级盲板法兰(1)和所述二级盲板法兰(2)分别连通于所述连接管(3)的两端，所述流体能够依次通过所述一级节流孔(11)、所述连接管(3)和所述二级节流孔(21)。
2.根据权利要求1所述的法兰式节流孔板，其特征在于，当量直径de1通过以下公式获得且满足第一条件，公式为：
Figure FDA0003326484490000011
其中de1(mm)为所述一级节流孔(11)的当量直径，Q(m3/h)为所述流体的流量，h1(Mpa)为有效压头且h1＝ΔP1，D1(mm)为所述舱底水管(300)的直径，f1为节流系数，所述第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，所述开口比为
Figure FDA0003326484490000012
3.根据权利要求2所述的法兰式节流孔板，其特征在于，所述一级节流孔(11)设有一个，所述一级节流孔(11)的直径为d1，d1＝de1。
4.根据权利要求3所述的法兰式节流孔板，其特征在于，所述一级节流孔(11)设置于所述一级盲板法兰(1)的中心。
5.根据权利要求1所述的法兰式节流孔板，其特征在于，当量直径de2通过以下公式获得且满足第一条件，公式为：
Figure FDA0003326484490000021
其中de2(mm)为所述二级节流孔(11)的当量直径，Q(m3/h)为所述流体的流量，h2(Mpa)为有效压头且h2＝ΔP2，D2(mm)为所述舱底水管(300)的直径，f2为节流系数，所述第一条件为节流系数与开口比的对应关系表，所述开口比为
Figure FDA0003326484490000022
6.根据权利要求5所述的法兰式节流孔板，其特征在于，所述二级节流孔(21)设有n个，n≥2，每个所述二级节流孔(21)的直径为d2，则
Figure FDA0003326484490000023
7.根据权利要求6所述的法兰式节流孔板，其特征在于，n个所述二级节流孔(21)沿所述二级盲板法兰(2)的周向间隔分布。
8.根据权利要求7所述的法兰式节流孔板，其特征在于，沿所述连接管(3)的延伸方向，所述二级节流孔(21)避让所述一级节流孔(11)设置。
9.根据权利要求1所述的法兰式节流孔板，其特征在于，所述连接管(3)与所述一级盲板法兰(1)焊接连接，所述连接管(3)与所述二级盲板法兰(2)焊接连接。
10.根据权利要求1所述的法兰式节流孔板，其特征在于，所述法兰式节流孔板还包括紧固件，所述紧固件用于固定所述一级盲板法兰(1)与舱底水管(300)以及所述二级盲板法兰(2)与舱底水管(300)。
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