CN204113818U - 涡流加速管道 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种涡流加速管道，包括管道本体，在该管道本体入口端设置有整流器，在所述管道本体内设置有涡流喷出筒，该涡流喷出筒靠近所述管道本体的出口端，在所述整流器和涡流喷出筒之间的管道本体的内壁设置有导向加速片，该导向加速片呈内螺纹状，该导向加速片的起始端靠近所述管道本体的入口端，在所述导向加速片和涡流喷出筒之间的所述管道本体内设置有涡轮扇叶组件。采用以上技术方案的显著效果是，整流器、导向加速片、涡轮扇叶组件和涡流喷出筒协同配合，能够大大提升流体的流速，流体流速提高35％以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及涡流管道技术领域，具体涉及一种涡流加速管道。
背景技术
管道用于输送气体、液体或气液混合等流体，在水电、化工等领域的应用都相当广泛，流体在管道内的流动状态依照流速可以分为层流、过渡流和湍流。层流是指当流速很小时，流体分层流动，互不混合的流动状态，也称为稳流或片流；过渡流是指当流速较大时，流体的流线开始出现波浪状的摆动的流动状态，其摆动的频率及振幅随流速的增加而增加；湍流是指当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏的状态，这时相邻流层间不但有滑动，还有混合，这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。因此，流体在管道内流动时会受自身流动状态的影响而损失机械能，尤其对于处于湍流状态的流体，其机械能损失更大，导致流体在管道中产生较大的压降，从而减小流速。
传统的，人们通过增大输送功率来提高流体的动能，从而保持流体流到管道末端时仍具有较大的流速，随着此方案的成熟，人们发现继续通过增大输送功率的方式来提高管道末端流体的流速变得越来越有难度，因此有必要提供一种新的、容易实现的加速方案。专利CN 103277370 A提出了在管道中设置螺旋挡片的方案，对流体起到了加速的作用，但采用其方案后，流体流速增加不超过5％，加速效果不明显。研究人员在此基础上进行了研究，并根据本领域技术人员能够想到的，研究人员发现通过增加螺旋挡片个数和长度这种常规替换方式也不能起到较为显著的加速效果，因此，需要通过其他方式实现较大程度的加速。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供一种涡流加速管道。
技术方案如下：
一种涡流加速管道，其关键在于：包括管道本体，在该管道本体入口端设置有整流器，在所述管道本体内设置有涡流喷出筒，该涡流喷出筒靠近所述管道本体的出口端，在所述整流器和涡流喷出筒之间的管道本体的内壁设置有导向加速片，该导向加速片呈内螺纹状，该导向加速片的起始端靠近所述管道本体的入口端，在所述导向加速片和涡流喷出筒之间的所述管道本体内设置有涡轮扇叶组件。
采用以上技术方案的显著效果是，流体从管道本体的入口端进入，整流器对管道内的流体起到整流作用，使流体流动更为规整，螺纹状的导向加速片对管道内的流体起到导向加速作用，涡轮扇叶组件对加速后的流体起到稳定、保持和加强作用，使流速稳定或进一步提高，圆台状的涡流喷出筒使管道本体的出口段收缩，经过涡流喷出筒后流速进一步增加，经过多级协同作用，流速增加30％以上。
上述涡流喷出筒的筒心线与所述管道本体的管心线重合，该涡流喷出筒呈圆台状，该涡流喷出筒大径端的端面与所述管道本体的出口端的端面平齐，该涡流喷出筒的外筒壁与管道本体的内壁通过至少三个导流斜片固接。采用该技术方案，圆台状的涡流喷出筒使管道本体的出口端收缩，流体流经涡流喷出筒后，流速增加。
上述涡轮扇叶组件包括扇叶安装轴，该扇叶安装轴通过支架安装在所述管道本体内，所述扇叶安装轴的轴线和所述管道本体的管心线重合，在所述扇叶安装轴上安装有至少两个涡轮扇叶，所述涡轮扇叶的叶片的倾斜方向一致，相邻两个所述涡轮扇叶之间均设置有所述支架。采用以上技术方案，涡轮扇叶组件对加速后的流体起到稳定、保持和加强作用，扇叶安装轴与管道本体同轴心线安装能避免对流体产生不均匀的影响。
上述整流器由四块分流板构成，四块所述分流板的内侧边相连，四块所述分流板连接后呈十字型，四块所述分流板连接后的中心线与所述管道本体的管心线重合，四块所述分流板的外侧边均与所述管道本体的内壁固接。使用该技术方案，十字型的整流器将流体均匀分割呈四部分，对流体的整流效果最好，对流体流速的提升作用明显。
上述导向加速片的螺纹升角从其起始端开始由大变小，所述导向加速片至少为两个，所述导向加速片之间等间距设置。采用以上技术方案，能进一步提高流体的流速，流速进一步增加约2％。
上述导向加速片的高度从其起始端由零开始逐渐增大，该导向加速片的内侧到所述管道本体管心线的距离小于等于所述管道本体的1/2半径。采用以上技术方案，能保证较好的加速效果。
上述导流斜片的倾斜方向与导向加速片的螺旋方向一致，所述导流斜片环向均匀分布。采用以上技术方案，经过导向加速片后的流体顺着导流斜片的倾斜方向流出，导流斜片保持流体的流动方向和状态稳定，对流体的加速作用明显。
上述支架呈星型，所述扇叶安装轴穿过所述支架的中心，所述支架的外端均与所述管道本体的内壁固接。采用以上技术方案，星型的支架的支撑杆分布均匀，对流体的干扰小。
上述涡轮扇叶的外边缘靠近所述管道本体的内壁，所述扇叶安装轴的两端均呈圆锥形。采用以上技术方案，涡轮扇叶的外边缘靠近管道本体的内壁能保证流体都经过涡轮扇叶，并能减小扇叶安装轴对流体的干扰。
上述导向加速片和管道本体一体成型，所述导流斜片和涡流喷出筒一体成型。采用以上技术方案，导向加速片和管道本体的制作方便，导流斜片和涡流喷出筒的制作方便。
下面结合试验例对本实用新型作进一步说明。
设置水平高度为h的水箱，水箱中装满水，水箱接出水管，测定出水管末端水流的平均流速v1；再将出水管的末段换为本实用新型提供的涡流加速管道，测定涡流加速管道末端水流的平均流速v2；v1、v2的测定条件一致，表1为在不同水平高度h下分别测定得到v1、v2的数据。
表1、不同水平高度h下分别测定得到v1、v2
从表1可以看出，经过本实用新型提供的涡流加速管道后，流体的流速增加35％以上，加速效果显著。
有益效果：采用本实用新型的涡流加速管道，整流器、导向加速片、涡轮扇叶组件和涡流喷出筒协同配合，能够大大提升流体的流速，流体流速提高35％以上。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1的A-A`截面图；
图4为图1的B-B`剖视图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
如图1到图4所示，一种涡流加速管道，包括管道本体1、导向加速片2、涡轮扇叶组件3、涡流喷出筒4、导流斜片5和整流器6，其中：
在管道本体1入口端设置有所述整流器6，该整流器6由四块分流板构成，四块所述分流板的内侧边相连，四块所述分流板连接后呈十字型，四块所述分流板连接后的中心线与所述管道本体1的管心线重合，四块所述分流板的外侧边均与所述管道本体1的内壁固接。
在所述管道本体1内设置有所述涡流喷出筒4，该涡流喷出筒4靠近所述管道本体1的出口端，所述涡流喷出筒4的筒心线与所述管道本体1的管心线重合，该涡流喷出筒4呈圆台状，该涡流喷出筒4大径端的端面与所述管道本体1的出口端的端面平齐，该涡流喷出筒4的外筒壁与管道本体1的内壁通过12个导流斜片5固接，所述导流斜片5环向均匀分布所述导流斜片5和涡流喷出筒4一体成型。
在所述整流器6和涡流喷出筒4之间的管道本体1的内壁设置有所述导向加速片2，该导向加速片2呈内螺纹状，该导向加速片2的起始端靠近所述管道本体1的入口端，该导向加速片2的螺纹升角从其起始端开始由大变小，所述导向加速片2的高度从其起始端由零开始逐渐增大，该导向加速片2的内侧到所述管道本体1管心线的距离小于等于所述管道本体1的1/2半径，该导向加速片2为两个，两个所述导向加速片2之间等间距设置，所述导向加速片2和管道本体1一体成型，所述导流斜片5的倾斜方向与导向加速片2的螺旋方向一致。
在所述导向加速片2和涡流喷出筒4之间的所述管道本体1内设置有所述涡轮扇叶组件3，该涡轮扇叶组件3包括扇叶安装轴32，该扇叶安装轴32通过支架33安装在所述管道本体1内，所述述支架33呈三角星型，所述扇叶安装轴32穿过所述支架33的中心，所述支架33的三个分支的外端分别与所述管道本体1的内壁固接，所述支架33的三个分支环向均匀分布，所述支架33的三个分支所在的平面与所述管道本体1的管心线垂直，所述扇叶安装轴32的轴线和所述管道本体1的管心线重合，在所述扇叶安装轴32上安装有4个涡轮扇叶31，4个所述涡轮扇叶31的叶片的倾斜方向一致，相邻两个所述涡轮扇叶31之间均设置有所述支架33，所述涡轮扇叶31的外边缘靠近所述管道本体1的内壁，所述扇叶安装轴32的两端均呈圆锥形。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落在本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种涡流加速管道，其特征在于：包括管道本体(1)，在该管道本体(1)入口端设置有整流器(6)，在所述管道本体(1)内设置有涡流喷出筒(4)，该涡流喷出筒(4)靠近所述管道本体(1)的出口端，在所述整流器(6)和涡流喷出筒(4)之间的管道本体(1)的内壁设置有导向加速片(2)，该导向加速片(2)呈内螺纹状，该导向加速片(2)的起始端靠近所述管道本体(1)的入口端，在所述导向加速片(2)和涡流喷出筒(4)之间的所述管道本体(1)内设置有涡轮扇叶组件(3)。
2.根据权利要求1所述的涡流加速管道，其特征在于：所述涡流喷出筒(4)的筒心线与所述管道本体(1)的管心线重合，该涡流喷出筒(4)呈圆台状，该涡流喷出筒(4)大径端的端面与所述管道本体(1)的出口端的端面平齐，该涡流喷出筒(4)的外筒壁与管道本体(1)的内壁通过至少三个导流斜片(5)固接。
3.根据权利要求1或2所述的涡流加速管道，其特征在于：所述涡轮扇叶组件(3)包括扇叶安装轴(32)，该扇叶安装轴(32)通过支架(33)安装在所述管道本体(1)内，所述扇叶安装轴(32)的轴线和所述管道本体(1)的管心线重合，在所述扇叶安装轴(32)上安装有至少两个涡轮扇叶(31)，所述涡轮扇叶(31)的叶片的倾斜方向一致，相邻两个所述涡轮扇叶(31)之间均设置有所述支架(33)。
4.根据权利要求1所述的涡流加速管道，其特征在于：所述整流器(6)由四块分流板构成，四块所述分流板的内侧边相连，四块所述分流板连接后呈十字型，四块所述分流板连接后的中心线与所述管道本体(1)的管心线重合，四块所述分流板的外侧边均与所述管道本体(1)的内壁固接。
5.根据权利要求1、2或4所述的涡流加速管道，其特征在于：所述导向加速片(2)的螺纹升角从其起始端开始由大变小，所述导向加速片(2)至少为两个，所述导向加速片(2)之间等间距设置。
6.根据权利要求1所述的涡流加速管道，其特征在于：所述导向加速片(2)的高度从其起始端由零开始逐渐增大，该导向加速片(2)的内侧到所述管道本体(1)管心线的距离小于等于所述管道本体(1)的1/2半径。
7.根据权利要求2所述的涡流加速管道，其特征在于：所述导流斜片(5)的倾斜方向与导向加速片(2)的螺旋方向一致，所述导流斜片(5)环向均匀分布。
8.根据权利要求3所述的涡流加速管道，其特征在于：所述支架(33)呈星型，所述扇叶安装轴(32)穿过所述支架(33)的中心，所述支架(33)的外端均与所述管道本体(1)的内壁固接。
9.根据权利要求8所述的涡流加速管道，其特征在于：所述涡轮扇叶(31)的外边缘靠近所述管道本体(1)的内壁，所述扇叶安装轴(32)的两端均呈圆锥形。
10.根据权利要求2所述的涡流加速管道，其特征在于：所述导向加速片(2)和管道本体(1)一体成型，所述导流斜片(5)和涡流喷出筒(4)一体成型。
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