專利名稱：一種孔板混合螺旋流管道消能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，屬于管道輸水技術(shù)領(lǐng)域，涉及管道輸水系統(tǒng)中的一種消能裝置，具體涉及一種篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
管道輸水中，管道中的壓力是輸送流體的能量的必要條件，但在有些情況下，管道系統(tǒng)因地形地貌條件或因其他條件限制，一些管段或一定條件下，壓頭往往超過輸送流體所消耗的能量，這部分剩余能量如不加以消除，將會增大管路系統(tǒng)的投資并給管路系統(tǒng)設(shè) 施以及下游建筑物造成危害。管道消能作為保證管道自身和下游建筑物安全的重要措施，近年來受到人們的格外關(guān)注，引起了許多學者的大量研究，并在水利工程和工農(nóng)業(yè)建筑工程方面如長距離輸水管道系統(tǒng)、電站和泵站的供排水管道系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)灌溉管道供水系統(tǒng)等得到了應(yīng)用。管道消能具有成本較低、對水質(zhì)無污染、占地少或不占地等優(yōu)點，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。管道消能裝置是管道輸水系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其工作狀態(tài)的好壞直接影響管道輸水系統(tǒng)的輸水效果、成本和使用壽命，因而，管道消能裝置的研究開發(fā)具有現(xiàn)實的使用價值和實用價值，受到了研究開發(fā)人員廣泛重視。現(xiàn)有技術(shù)通常采用側(cè)斜向進水螺旋流管道消能裝置來消能，其結(jié)構(gòu)為在輸水管道上安裝傾斜短管，水流通過傾斜短管從主管道上引水，通過側(cè)斜向進水產(chǎn)生的螺旋流來消能，但該結(jié)構(gòu)的消能裝置實際應(yīng)用中主要存在以下四方面問題一是影響輸水流量；二是消能過程中管道發(fā)生振動；三是調(diào)節(jié)范圍??；四是成本高、操作不便。上述問題的存在，嚴重影響了管道消能的消能效果、管道輸水系統(tǒng)的輸水效果及管道的使用壽命并進而影響了管道消能裝置的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，目的在于為克服現(xiàn)有管道消能裝置成本高、操作不便、影響輸水流量、調(diào)節(jié)范圍小以及消能過程中管道發(fā)生振動等缺點，從而提供一種篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流消能裝置的技術(shù)方案。本發(fā)明一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，其特征在于是一種篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置，該裝置由外管I、內(nèi)管2、法蘭3、孔板4、正孔5、斜孔6和旋轉(zhuǎn)軸7組成，內(nèi)管2的直徑小于外管1，外管I和內(nèi)管2通過法蘭3相連，外管I和內(nèi)管2的中心軸線重合，在內(nèi)管2的周圍像篩網(wǎng)一樣按照對稱均勻布置斜孔5，斜孔5為周向斜孔，斜孔5的軸線與內(nèi)管2的軸線成10° 10°的傾斜交角，內(nèi)管2上設(shè)斜孔5的總面積與外管I的斷面面積之比介于109^80%之間，同時在內(nèi)管2垂直軸向水流的出口處均勻布設(shè)具有正孔6的多片孔板4，孔板4上具有的正孔6是沿外管I的軸向方向像篩網(wǎng)一樣布置，其正孔6的數(shù)量和形狀相同，孔板4上正孔6的總面積與外管I的斷面面積之比介于109^80%之間，各孔板4之間通過旋轉(zhuǎn)軸7相連，并繞旋轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度為O。 30°，內(nèi)管2和第一片孔板4相連，旋轉(zhuǎn)軸7與外管I的中心軸線重合，水流在流經(jīng)內(nèi)管2和孔板4后都會形成螺旋流，因而該消能裝置是兩種混合螺旋流消能技術(shù)
上述一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，其特征在于是所述的孔板4的數(shù)量介于(T4片之間；其所述的正孔6和斜孔5的形狀是圓形、多邊形或任意形狀。本發(fā)明一種孔板混合螺旋流管道消能裝置的優(yōu)點在于該消能裝置采用了篩網(wǎng)式孔板結(jié)構(gòu)，在不影響輸水流量的情況下，很大程度上增加了管道消能的調(diào)節(jié)范圍，同時在內(nèi)管的周向和孔板的軸向像篩網(wǎng)一樣均勻布設(shè)一定數(shù)量和大小的孔，使得該消能裝置在軸向和周向上受力達到平衡，徹底克服了消能過程中管道發(fā)生振動的缺陷，保證了輸水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，延長了整個管路的使用壽命。具體總結(jié)為
1)不影響輸水流量，即所采取的消能裝置不影響流體的正常輸送，通過消能設(shè)施的流量前后保持連續(xù)，不會因安裝消能裝置而降低系統(tǒng)的輸送能力； 2)調(diào)節(jié)范圍較大，既能滿足消能要求，消除富余水頭，還能滿足消能裝置上下游管道對水頭的要求；
3)安全穩(wěn)定，消能過程中管道不會發(fā)生振動，保證了輸水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，進而延長了整個管路的使用壽命；
4)便于制造和維護，適合現(xiàn)場安裝；
5)操作方便；
6)價格低廉,經(jīng)久耐用；
7)對環(huán)境和水質(zhì)無污染。


圖I為篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置主視圖。圖2為篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置后視圖。圖3為篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置的系統(tǒng)布置圖。圖中I.外管，2.內(nèi)管，3.法蘭，4.孔板，5.斜孔，6.正孔，7.旋轉(zhuǎn)軸，8.輸水支管，
9.輸水干管，10.水源，11.消能器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細描述。實施方式I :如圖I所示，輸水管道中，外管I、內(nèi)管2和輸水支管8通過法蘭3相連，并保持外管I、內(nèi)管2和輸水支管8同心，外管I的直徑與輸水支管8相同，在內(nèi)管2的周圍像篩網(wǎng)一樣按一定的傾斜角度對稱均勻布置斜圓孔5，斜圓孔5的軸線與內(nèi)管2的軸線成80°的傾斜交角，內(nèi)管2上設(shè)斜圓孔5的總面積與外管I的斷面面積之比為80%，各孔板4之間通過旋轉(zhuǎn)軸7相連，旋轉(zhuǎn)軸7與輸水支管8的中心軸線重合，各孔板4上沿輸水支管8的軸向方向像篩網(wǎng)一樣布置正圓孔6，孔板4上正圓孔6的總面積與外管I的斷面面積之比為80%。孔板4繞旋轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)30°的角度，孔板4的數(shù)量為4。內(nèi)管2和第一片孔板4相連，輸水支管8和第四片片孔板4相連。本發(fā)明的工作原理是，根據(jù)需要，用開孔器在內(nèi)管周圍像篩網(wǎng)一樣按一定傾斜角度對稱均勻開設(shè)出水圓孔，同時在孔板上沿管軸方向也像篩網(wǎng)一樣開設(shè)出水圓孔，水流從外管進入內(nèi)管后首先是過水斷面面積的突然收縮，可消除一部分能量，然后經(jīng)過內(nèi)管，由于內(nèi)管上布有一定傾斜角度的圓孔，水流經(jīng)過時會擴散并形成螺旋流而消能，再次水流流經(jīng)孔板時，由于各片孔板間繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)30°，從而使水流經(jīng)過孔板時形成螺旋流而消能，最后水流經(jīng)過孔板后，過水斷面面積又突然擴大，也可消除一部分能量。而水流經(jīng)過內(nèi)管和孔板時都會形成螺旋流，所以水流經(jīng)過消能裝置時是兩種螺旋流的混合消能。圖3是本發(fā)明在管道輸水系統(tǒng)中的布置圖。在管道輸水系統(tǒng)中，水源10經(jīng)管路將水輸入輸水干管9,在輸水干管9上分設(shè)許多輸水支管8,再在輸水支管8上根據(jù)需要在其上布設(shè)I個或多個消能器11。實施方式2 :如圖I所示，輸水管道中，外管I、內(nèi)管2和輸水支管8通過法蘭3相連，并保持外管I、內(nèi)管2和輸水支管8同心，外管I的直徑與輸水支管8相同，在內(nèi)管2的周圍像篩網(wǎng)一樣按一定的傾斜角度對稱均勻布置斜方孔5，斜方孔5的軸線與內(nèi)管2的軸線成45°的傾斜交角，內(nèi)管2上設(shè)斜方孔5的總面積與外管I的斷面面積之比為45%，各孔板4之間通過旋轉(zhuǎn)軸7相連，旋轉(zhuǎn)軸7與輸水支管8的中心軸線重合，各孔板4上沿輸水支管8的軸向方向像篩網(wǎng)一樣布置正方孔6，孔板4上正方孔6的總面積與外管I的斷面面積之比為45%?？装?繞旋轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)15°的角度，孔板4的數(shù)量為3。內(nèi)管2和第一片孔板4相連，輸水支管8和第三片片孔板4相連。本發(fā)明的工作原理是，根據(jù)需要，用開孔器在內(nèi)管周圍像篩網(wǎng)一樣按一定傾斜角度對稱均勻開設(shè)出水方孔，同時在孔板上沿管軸方向也像篩網(wǎng)一樣開設(shè)出水方孔，水流從外管進入內(nèi)管后首先是過水斷面面積的突然收縮，可消除一部分能量，然后經(jīng)過內(nèi)管，由于內(nèi)管上布有一定傾斜角度的方孔，水流經(jīng)過時會擴散并形成螺旋流而消能，再次水流流經(jīng)孔板時，由于各片孔板間繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)15°，從而使水流經(jīng)過孔板時形成螺旋流而消能，最后水流經(jīng)過孔板后，過水斷面面積又突然擴大，也可消除一部分能量。而水流經(jīng)過內(nèi)管和孔板時都會形成螺旋流，所以水流經(jīng)過消能裝置時是兩種螺旋流的混合消能。圖3是本發(fā)明在管道輸水系統(tǒng)中的布置圖。在管道輸水系統(tǒng)中，水源10經(jīng)管路將水輸入輸水干管9,在輸水干管9上分設(shè)許多輸水支管8,再在輸水支管8上根據(jù)需要在其上布設(shè)I個或多個消能器11。實施方式3 :如圖I所示，輸水管道中，外管I、內(nèi)管2和輸水支管8通過法蘭3相連，并保持外管I、內(nèi)管2和輸水支管8同心，外管I的直徑與輸水支管8相同，在內(nèi)管2的周圍像篩網(wǎng)一樣按一定的傾斜角度對稱均勻布置斜螺旋孔5，斜螺旋孔5的軸線與內(nèi)管2的軸線成10°的傾斜交角，內(nèi)管2上設(shè)斜螺旋孔5的總面積與外管I的斷面面積之比為10%，孔板4上沿輸水支管8的軸向方向像篩網(wǎng)一樣布置正螺旋孔6，孔板4上正螺旋孔6的總面積與外管I的斷面面積之比為10%。孔板4的數(shù)量為I。內(nèi)管2、輸水支管8都和孔板4相連。本發(fā)明的工作原理是，根據(jù)需要，用開孔器在內(nèi)管周圍像篩網(wǎng)一樣按一定傾斜角度對稱均勻開設(shè)出水螺旋孔，同時在孔板上沿管軸方向也像篩網(wǎng)一樣開設(shè)出水螺旋孔，水流從外管進入內(nèi)管后首先是過水斷面面積的突然收縮，可消除一部分能量，然后經(jīng)過內(nèi)管，由于 內(nèi)管上布有一定傾斜角度的螺旋孔，水流經(jīng)過時會擴散并形成螺旋流而消能，再次水流流經(jīng)孔板時，由于螺旋孔的作用，使得水流經(jīng)過孔板時形成螺旋流而消能，最后水流經(jīng)過孔板后，過水斷面面積又突然擴大，也可消除一部分能量。而水流經(jīng)過內(nèi)管和孔板時都會形成螺旋流，所以水流經(jīng)過消能裝置時是兩種螺旋流的混合消能。圖3是本發(fā)明在管道輸水系統(tǒng)中的布置圖。在管道輸水系統(tǒng)中，水源10經(jīng)管路將水輸入輸水干管9,在輸水干管9上分設(shè)許多輸水支管8,再在輸水支管8上根據(jù)需要在其 上布設(shè)I個或多個消能器11。
權(quán)利要求
1.一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，其特征在于是一種篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置，該裝置由外管I、內(nèi)管2、法蘭3、孔板4、正孔5、斜孔6和旋轉(zhuǎn)軸7組成，內(nèi)管2的直徑小于外管I,外管I和內(nèi)管2通過法蘭3相連，外管I和內(nèi)管2的中心軸線重合，在內(nèi)管2的周圍像篩網(wǎng)一樣按照對稱均勻布置斜孔5，斜孔5為周向斜孔，斜孔5的軸線與內(nèi)管2的軸線成10° 10°的傾斜交角，內(nèi)管2上設(shè)斜孔5的總面積與外管I的斷面面積之比介于109^80%之間，同時在內(nèi)管2垂直軸向水流的出口處均勻布設(shè)具有正孔6的多片孔板·4，孔板4上具有的正孔6是沿外管I的軸向方向像篩網(wǎng)一樣布置，其正孔6的數(shù)量和形狀相同，孔板4上正孔6的總面積與外管I的斷面面積之比介于109^80%之間，各孔板4之間通過旋轉(zhuǎn)軸7相連，并繞旋轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度為0° 30°，內(nèi)管2和第一片孔板4相連，旋轉(zhuǎn)軸7與外管I的中心軸線重合，水流在流經(jīng)內(nèi)管2和孔板4后都會形成螺旋流，因而該消能裝置是兩種混合螺旋流消能技術(shù) 按照權(quán)利要求I所述一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，其特征在于是所述的孔板4的數(shù)量介于Ol片之間；其所述的正孔6和斜孔5的形狀是圓形、多邊形或任意形狀。
全文摘要
一種孔板混合螺旋流管道消能裝置，屬于管道輸水技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于是一種篩網(wǎng)式孔板混合螺旋流管道消能裝置，由外管1、內(nèi)管2、法蘭3、孔板4、斜孔5、正孔6和旋轉(zhuǎn)軸7組成，外管1和內(nèi)管2通過法蘭3相連，并保持同心，在內(nèi)管2的周圍按照傾斜角度對稱均勻布置斜孔5，內(nèi)管2和第一片孔板4相連，各孔板4之間通過旋轉(zhuǎn)軸7相連，旋轉(zhuǎn)軸7與外管1的中心軸線重合，各孔板4上沿軸線方向也設(shè)有正孔6，該裝置在不影響輸水流量的情況下，很大程度上增加了管道消能的調(diào)節(jié)范圍，使得該消能裝置在軸向和周向上受力達到平衡，徹底克服了消能過程中管道發(fā)生振動的缺陷，保證了輸水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，延長了使用壽命。
文檔編號F16L55/02GK102705626SQ201210175490
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者孫西歡, 李永業(yè), 李飛, 王銳, 童學衛(wèi), 馬娟娟 申請人:太原理工大學