專利名稱：管路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攜帶流體的管路。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道流體可以"旋渦流動(dòng)"方式流動(dòng)，并且這種流動(dòng)在WO 97/28637 中，在渦輪的壓頭管線和吸入管的方面進(jìn)行討論。漩渦流動(dòng)可通過(guò)形成中 心線在三維空間中彎曲的壓頭管線或吸入管來(lái)達(dá)到。
漩渦流動(dòng)比通常的流動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)紊流的壓力損失(和能量損失) 可以減小。另外，在管道橫截面上的流動(dòng)速度分布比通常流動(dòng)更均勻(或更 鈍)。結(jié)果，以漩渦流動(dòng)方式流動(dòng)的流體的作用如同一個(gè)柱塞，可清除可能 積累在管壁上的沉積物或碎屑。這在水電站中特別重要。
在WO 02/093063中還討論了在生產(chǎn)和處理工廠中使用的具有相同的 三維曲線的管路。在這種工廠中，經(jīng)常需要管道連接該工廠的各種部分， 延伸一定距離并具有許多彎道。形成彎道，使它們具有三維曲線可促進(jìn)漩 渦流動(dòng)，并減小能量損失，減小沉積物滯流的危險(xiǎn)。
然而，為了誘發(fā)漩渦流動(dòng)，這些先前技術(shù)的文件只涉及使用三維曲線 代替已知二維曲線(例如肘管彎頭)。它們沒(méi)有涉及在通常使用基本上的直管 的情況下產(chǎn)生漩渦流動(dòng)的問(wèn)題。
在直管中使流動(dòng)成為漩渦的一種可能的方法為沿著管子的內(nèi)表面形成 槽或肋。這些槽或肋沿著該管子彎曲(很象槍筒中的來(lái)復(fù)線)。然而，這有個(gè) 缺點(diǎn)是增加管子的濕周長(zhǎng)，并且在肋的情況下，減小管子的橫截面積。該 槽和肋都可導(dǎo)致流動(dòng)阻力增大，結(jié)果造成壓力損失。
另外，實(shí)驗(yàn)表明，除非雷諾數(shù)非常小，該槽或肋只對(duì)在該管壁附近的 流動(dòng)有影響，并且，為了確認(rèn)在管子的整個(gè)寬度上流動(dòng)成漩渦，必需提供一個(gè)長(zhǎng)管。在管子中心的漩渦只有通過(guò)動(dòng)量從管壁處的流動(dòng)的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移才 能達(dá)到，而該槽或肋不利于管壁附近的流體與管子中心處的流體之間的混合。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第 一個(gè)方面，提供了 一種包括一個(gè)其中心線跟隨一個(gè)基 本上為螺旋形途徑的部分的管路，其特征為，該螺旋線的振幅小于或等于 該管^^內(nèi)徑的一半。
當(dāng)流體進(jìn)入這樣作成的 一個(gè)螺旋形部分的 一根管路中時(shí)，幾乎立即建 立漩渦流動(dòng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在幾個(gè)入口管徑內(nèi)，在該管子的整個(gè)寬度上建立 漩渦流動(dòng)。另外，該漩渦流動(dòng)包括相當(dāng)大的輔助運(yùn)動(dòng)和流體的混合，并且 在管壁處的流體和在管子中心處的流體之間進(jìn)行質(zhì)量、動(dòng)量和熱的轉(zhuǎn)移。
在這個(gè)說(shuō)明書(shū)中，螺旋線的振幅是指從中間位置至側(cè)向末端的移動(dòng)范 圍。因此，在具有螺旋形中心線的管道的情況下，該振幅為該螺旋線中心 線的全部側(cè)向?qū)挾鹊囊话搿Ｑ刂摴艿篱L(zhǎng)度的該管道的橫截面積基本上為 常數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的管路中，沿著該管路的腔有一條"視測(cè) 線"。它與螺旋線圍繞著芯子(實(shí)心或一空氣芯子中的"虛擬的")有效地巻 繞的螺絲起子形狀不同。已發(fā)現(xiàn)在該視測(cè)線上，流動(dòng)一般都有渦流成分， 即使寸能沿著一個(gè)直的通道流動(dòng)。
在這個(gè)說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)螺旋形管路的"相對(duì)振幅"定義為該振幅被內(nèi) 徑除。由于該螺旋形管路的振幅小于或等于管道內(nèi)徑的一半，因此，這表
示該相對(duì)振幅小于或等于0.5。最好該相對(duì)振幅小于或等于0.45、 0.40、 0.35、 0.30、 0.25、 0.20、 0.15、 0.1或0.05。較小的相對(duì)振幅可以更好地利用所擁 有的橫向空間，在該空間中，管路總的不會(huì)比橫截面積相同的正常直管寬 很多。較小的相對(duì)振幅還可使該"視測(cè)線"較寬，從而可提供更多的空間 供沿著該管路插入壓力表或其他設(shè)備。雷諾數(shù)較大時(shí)，可以使用較小的相 對(duì)振幅，以便將凝渦流動(dòng)誘發(fā)至令人滿意的程度。 一般這表示，對(duì)于給定 的內(nèi)徑，流速大時(shí)，可以使用小的相對(duì)振幅仍可以足夠誘發(fā)漩渦流動(dòng)。
當(dāng)希望橫截面積大時(shí)，在考慮空間平衡中，螺旋線的角度也是一個(gè)相 關(guān)因素。該螺旋線角小于或等于65°較好，更好是小于或等于55。 、 45° 、35° 、 25° 、 20° 、 15° 、 10°或5° 。與相對(duì)振幅相同，該螺旋線角度可 根據(jù)條件和特別是該管路所攜的流體的粘度、密度和速度進(jìn)行優(yōu)化。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)較大的雷諾數(shù)，該螺旋線角度可以較小，仍可達(dá)到滿意 的漩渦流動(dòng)，而當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，需要較大的螺旋線角來(lái)產(chǎn)生令人滿意的 漩渦。 一般，對(duì)于較快的流動(dòng)(雷諾數(shù)較大)，使用較大的螺旋線角是不希望 的，因?yàn)檫@會(huì)在壁面附近形成滯流流體的區(qū)域。因此，對(duì)于一個(gè)給定的雷 諾數(shù)(或一個(gè)雷諾數(shù)范圍)，該螺旋線角最好選擇得盡可能小，以產(chǎn)生滿意的 漩渦。在一些實(shí)施例中，該螺旋線角小于20。。
一般，該管路具有多個(gè)螺旋線的圈。沿著管路的螺旋線的重復(fù)的圈可 保證旋渦流動(dòng)充分發(fā)展。
正常情況下，管路的長(zhǎng)度可使沿著其長(zhǎng)度的相對(duì)振幅和螺旋線角基本 上相同，但其中的一個(gè)或二個(gè)因素可以改變。另外，螺旋線部分可以沿著 管路的全長(zhǎng)延伸，或可以只沿著其一部分延伸，以便"調(diào)整"該流動(dòng)和使 該管路與其他管子的連接簡(jiǎn)單。
一般，該管路可以線性地延伸(即，螺旋線轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線可以為一直線)。 然而，該軸線可以彎曲，以形成一個(gè)基本上彎曲的管子。該軸線的曲線可 以是二維的或三維的。如果是三維的，則重要的問(wèn)題是保證由該三維曲線 形成的漩渦增大由該螺旋線管路形成的漩渦。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面提供了一種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基 本上為螺旋形途徑的部分的管路的方法，所述方法包括下列步驟將一根 直的撓性管道部分放在另一個(gè)直的撓性件附近，使該撓性管道部分和該撓 性件互相圍繞著扭轉(zhuǎn)，處理該撓性管道部分使它保持其形狀。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)用這種方法與另一個(gè)撓性件一起扭轉(zhuǎn)時(shí)，則如上所述，撓 性管路部分的形狀成為螺旋線。通過(guò)改變?cè)摴艿啦糠趾驮摿硪粋€(gè)撓性件的 直徑，可以改變?cè)撀菪€部分的相對(duì)振幅。另外，通過(guò)改變?cè)摬考驮摿?一個(gè)撓性件的組件的末端互相相對(duì)扭轉(zhuǎn)的角度，可以改變螺旋線的螺距。
最好，在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，防止該撓性管道部分鉸結(jié)或以不希望的方式變 形，并且在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在扭轉(zhuǎn)前，將一個(gè)密貼配合的螺旋彈簧插 入該管道部分中。
可以用許多方法來(lái)處理該撓性管道部分，以保持其形狀。例如，它可 由開(kāi)始為撓性的，但隨著時(shí)間推移固化為堅(jiān)硬的材料制成。然而，在一個(gè)
9優(yōu)選形式中，它由可用適當(dāng)?shù)奶幚肀３制湫螤畹牟牧?例如，熱固性塑料， 可用紫外線硬化的樹(shù)脂等)制成。
在一個(gè)特別優(yōu)選的形式中，該撓性的直線件為第二個(gè)撓性管道部分。 這種方法可同時(shí)生產(chǎn)二個(gè)螺旋線部分，然后可將該二個(gè)螺旋線部分分開(kāi)， 形成二個(gè)分開(kāi)的螺旋線部分。另外，該二個(gè)螺旋線部分可以互相巻繞，從
而緊密接觸，這在各種情況下可能是有利的。
如果管子具有相同的外徑，則該二個(gè)螺旋線部分相同。然而二個(gè)螺旋 線部分的振幅比想象的大。因此，最好該管子具有不同的直徑，使得由較 大的管子制成的螺旋線部分的振幅小于或等于其內(nèi)徑的一半。
根據(jù)另 一個(gè)方面，提供了 一種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為
螺旋形途徑的部分的管路的方法，所述方法包括下列步驟提供一個(gè)擠出 直管的擠出機(jī)；在所述擠出機(jī)的下游，提供一個(gè)成形裝置，用于將擠出的 管成形為螺旋形的；和由該擠出機(jī)擠出直管和利用該成形裝置將該管制成 螺旋線形狀。
這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是，直接由原材料生產(chǎn)螺旋線部分，和不需要形成先 前形成的直管。它還可以生產(chǎn)螺旋線管的連續(xù)長(zhǎng)度。
在一個(gè)優(yōu)選形式中，該成形裝置包括一個(gè)回轉(zhuǎn)件，其回轉(zhuǎn)軸線基本上 與擠出軸線平行，該回轉(zhuǎn)件具有一個(gè)管子可通過(guò)的孔，該孔的位置使其中 心與回轉(zhuǎn)軸線偏移，當(dāng)管子通過(guò)時(shí)，驅(qū)動(dòng)該回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)，以賦予該管螺旋 線形狀。
利用這種成形裝置可以用幾種方法改變管子的幾何形狀。例如，該擠 出機(jī)的速度可以增加或減小，同樣該回轉(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)速度也可以增加或減小。 另外，可以使用孔在不同位置的不同的回轉(zhuǎn)件。
最好，在該回轉(zhuǎn)件中的孔的位置使回轉(zhuǎn)軸線通過(guò)該孔，但與該孔的中 心偏移，以形成一個(gè)螺旋形部分；其中，該螺旋線的振幅小于或等于管路 內(nèi)徑的一半，和沿著該部分的長(zhǎng)度相對(duì)地固定不變。
本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)方面，提供了一種制造包括一其中心線跟隨一個(gè) 基本上為螺旋形途徑的部分的管路的方法，所述方法包括下列步驟提供 一個(gè)螺旋形心軸；將一根撓性管巻繞在該螺旋形心軸周圍，使該管成為螺 旋線幾何形狀；處理該管，使它保持其形狀；和從該心軸上取下該螺旋形這個(gè)方法可以控制生產(chǎn)的管的形狀，并且與上述的"扭轉(zhuǎn)"方法比較， 可以改善可再現(xiàn)性。該螺旋線部分的幾何形狀由心軸的幾何形狀和該心軸 與該撓性管的相對(duì)尺寸確定。
最好，該管比該螺旋線心軸長(zhǎng)很多，并且其一端巻繞在該心軸上，沿
著該螺旋形心軸運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)處理使它保持其形狀；該管的另一端則從該
心軸上松開(kāi)。這可允許將該方法用在連續(xù)過(guò)程，而不是上述的分批過(guò)程中。 最好，該管的外徑比該心軸的內(nèi)徑大，使得所生產(chǎn)的螺旋線管的振幅
小于或等于該管的內(nèi)徑的一半。
本發(fā)明還涉及在該方法中使用的螺旋形心軸。
根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為
螺旋形途徑的部分的管路的方法，所述方法包括下列步驟提供多個(gè)管子 的短部分，每一個(gè)短部分具有直的中心線，并且具有不在平行平面中的末 端表面，使得側(cè)面部分具有一個(gè)最長(zhǎng)的邊和與該最長(zhǎng)的邊直徑上相對(duì)的一 個(gè)最短的邊；將二個(gè)短的部分連接在一起，使一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊稍微轉(zhuǎn)動(dòng)， 偏離下一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊；和連接另一些短的部分，每一個(gè)短部分稍微轉(zhuǎn) 動(dòng)，與上一部分偏移相同的量。
先前的方法只限于生產(chǎn)一定材料的管子。相反，這個(gè)方法可以用于生 產(chǎn)由任何適當(dāng)材料制成的管子。它特別適合于生產(chǎn)在一些情況下可能需要 的金屬管(例如，塑料管強(qiáng)度不夠時(shí))。


現(xiàn)在參照附圖，只利用例子來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施列。其中:
圖1為在螺旋形部分中的流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中使用的管道的圖2為與圖1相同，但涉及不同實(shí)驗(yàn)的圖3A和3B表示制造螺旋形管的第一種方法；
圖4表示制造螺旋形管的第二種方法；
圖5A 5E表示制造螺旋形管的第三種方法；
圖6A 6C表示制造螺旋形管的第4種方法；和
圖7表示在螺旋形部分中及其下游發(fā)生的平面混合。
ii
具體實(shí)施例方式
圖1所示的管道IO具有圓形的橫截面，外徑為De，內(nèi)徑為Q和壁厚 為T。該管道巻成螺旋線，有固定的振幅A(從中間至最外端測(cè)量)，固定的 螺距P,固定的螺旋線角6和掃過(guò)寬度W。該管道IO容納在一個(gè)假想的包 絡(luò)20中，該包絡(luò)在縱向延伸，其寬度等于該螺旋線的掃過(guò)寬度W。該包絡(luò) 20可以認(rèn)為具有一條中心縱軸線30,該軸線又稱為螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。該所示 的管道10具有直的軸線30，但該軸線也可以具有大的曲率半徑(二維或三 維的)。該管道具有跟隨圍繞該中心縱軸線30的螺旋線途徑的中心線40。
可以看出，該振幅A小于內(nèi)徑D!的一半。通過(guò)使該振幅在這個(gè)尺寸以 下，則可以保持該管道所占據(jù)的橫向空間和該管道的總長(zhǎng)度較小，同時(shí)， 該管道的螺旋形形狀可促進(jìn)沿著該管道的流體的漩渦流動(dòng)。
為了確定在螺旋形部分中流動(dòng)的特性，利用具有圓形橫截面的聚氯乙 烯管道進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)。
參照?qǐng)D1所示的參數(shù)，該管道的外徑DE為12mm,內(nèi)徑^為8mm， 壁厚T為2mm。該管道巻成螺旋形，其螺距P為45mm，螺旋角6為8° 。 將該管道放在二個(gè)直的邊緣之間，并測(cè)量該直的邊緣之間的間隔，可以確 定振幅A。將外徑De從掃過(guò)寬度W減去，可以確定該振幅
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因此 <formula>formula see original document page 12</formula>在這個(gè)例子中，掃過(guò)寬度W為14mm，因此
如上所述，"相對(duì)振幅"AR定義為: <formula>formula see original document page 12</formula>在這個(gè)例子的情況下，因此，<formula>formula see original document page 12</formula>水可以沿著該管通過(guò)。為了觀察流動(dòng)特性；利用徑向通過(guò)該管壁的二 支針80和82，將可看見(jiàn)的染料注射入該流動(dòng)中。注射的地方靠近中心軸線 30，即在流動(dòng)的"核心"處。 一個(gè)針80注入紅墨水，另一支針82注入藍(lán) 墨水。從圖1中可看出，墨水細(xì)絲84和86纏繞在一起，表示在該核心處 有漩渦流動(dòng)。即有基本上的螺旋形的流動(dòng)。圖1所示的實(shí)驗(yàn)是在雷諾數(shù) Re二500時(shí)進(jìn)行的。在另二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，分別使用雷諾數(shù)為250和100，也觀 察到核心的旋渦流動(dòng)。
例2
這個(gè)例子的參數(shù)與例1相同，除了只設(shè)置有二根針80和82,以在管壁 附近釋放墨水細(xì)絲84和86。圖2表示二個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，圖中，管壁附近釋 放墨水細(xì)絲，雷諾數(shù)分別為Re-500和250?？梢钥闯?，在二種情況下，墨 水細(xì)絲跟隨螺旋形管道幾何形狀，表示管壁附近形成旋渦。
例3
在單獨(dú)的研究中，將內(nèi)徑為8mm的直管流動(dòng)與內(nèi)徑為8mm,相對(duì)沖展幅 Ar力0.45的螺旋形管的流動(dòng)比較。在二種情況下，雷諾數(shù)均為500,并將 0.2ml的一團(tuán)指示劑，通過(guò)細(xì)管，在上游端注入。流動(dòng)情況和一個(gè)表示注入 指示劑后經(jīng)過(guò)的時(shí)間的數(shù)字鐘一起被拍攝。
注入螺旋線部分的指示劑團(tuán)，限制沿著管子的軸向分散，力圖保持凝 聚，相反，在直管中，在核心流體中(靠近管的中心)，指示劑很快從該管流 出，而在靠近管壁的流體中的指示劑力圖保留在管壁上，需要較長(zhǎng)的時(shí)間 從管中流出。另外，在螺旋形管中，指示劑以比在直管中更加緊湊的團(tuán)行 進(jìn)。所有這些發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，在管的橫截面上有混合，并且在螺旋形管中，速 度分布變4屯。
例4
這個(gè)例子的實(shí)驗(yàn)包括在螺旋形管道中的多相流動(dòng)與中心線遵循在單一 平面中的基本上為正弦途徑的管中的流動(dòng)的比較。在該螺旋形管道(其中心 線為三維彎曲的，即3D管道)的情況下，內(nèi)徑為8mm,外徑為12mm，掃 過(guò)寬度為17mm，相對(duì)振幅為0.3125。螺距為90mm。在平面波形的管道(其 沖心為二維彎曲的，即2D管道)的情況下，內(nèi)徑為8mm，外徑為12mm, 在波形平面中測(cè)量的掃過(guò)寬度為17mm。節(jié)距為80mm,與3D管道的情況 差別不大。該2D管道保持其在垂直平面中的基本為正弦的中心線，形成向上凸和凹的U形彎道。
3D和2D管的長(zhǎng)度都約為400mm，每一種情況下有4 5個(gè)節(jié)距。在 二種管中，研究是用水進(jìn)行的，流量為450和900ml/min(雷諾數(shù)分別為1200 和2400)。在所有情況下，使用一根針，以3ml/min的流量引入空氣流，即 在450ml/min的情況下，為水流量的0.65 % ,在900ml/min的情況下為水流 量的0.33%?？諝馐菑膲嚎s空氣管道來(lái)的，分別在3D和2D幾何形狀開(kāi)始 的上游注入管中。
在雷諾數(shù)為1200, 3D管道實(shí)驗(yàn)的情況下，空氣泡的尺寸約為2~3mm， 迅速地沿著管子通過(guò)。在雷諾數(shù)2400下，空氣泡較大，約為5-7mm,但 仍保持沿著管道運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有粘附的趨勢(shì)。
在雷諾為1200和2400, 2D管道的情況下，空氣泡大，大約為3 ~ 5mm， 并力圖粘附在向上凸的曲線上(從管道外側(cè)看)。
實(shí)驗(yàn)表明，在多相流動(dòng)中，不太稠密的流體沿著3D管道流動(dòng)，而在等 價(jià)的2D管道中，不太稠密的流體力圖積累在管道的較高部分上。
如上所述，當(dāng)流體進(jìn)入一根這樣作成螺旋形部分的管路時(shí)，很快建立 旋渦流動(dòng)。另外，漩渦流動(dòng)包"l舌相當(dāng)大的輔助運(yùn)動(dòng)和流體的混合，同時(shí)在 管壁的流體與在管中心的流體之間進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)移。
在螺旋的部分中的這種快速建立漩渦流動(dòng)可以用來(lái)"調(diào)整"流動(dòng)，以 便在該螺旋形部分的下游產(chǎn)生有利的作用。
如上所述，使用具有三維曲線的管比使用正常的(二維的)肘管彎道好， 因?yàn)橛扇S曲線建立的漩渦流動(dòng)提供一些好處。然而， 一般不可能簡(jiǎn)單地 用具有三維曲線的管代替肘管彎道，因?yàn)橥ǔＶ夤軓澋赖娜肟诤统隹诠茉?相同的平面上，而在具有三維曲線的管中不是這樣。這樣，如果要使用具 有三維曲線的管代替肘管彎道，可能需要作相當(dāng)大的改變，來(lái)重新確定入 口和/或出口管的位置。
然而，如果如上所述，將螺旋形部分安裝在正常的肘管彎道的上游， 則只需很小的改造就可以達(dá)到漩渦流動(dòng)的好處。漩渦流動(dòng)迅速地在該螺旋 形部分中建立，并且這個(gè)漩渦流動(dòng)在該肘管彎道中繼續(xù)。
由于螺旋形部分的振幅小，它可以用在使用直管的大部分地方，以"調(diào) 整"流動(dòng)，得到漩渦流動(dòng)的好處。應(yīng)當(dāng)指出，螺旋部分的用途不是僅限于 肘管彎道，它可以在T或Y接頭，閥和任何形式的管附件之前使用。
14用這種方法調(diào)整流動(dòng)，在一個(gè)封閉端之前特別有用。這種封閉端可在T 或Y接頭中出現(xiàn)，在這種地方，接頭的一個(gè)分支關(guān)閉(例如利用一個(gè)閥)。在 正常流動(dòng)中，在關(guān)閉分支的前面的一部分中的流體會(huì)滯流，它可能導(dǎo)致腐 蝕等問(wèn)題產(chǎn)生。然而，如果在接頭以前使流動(dòng)為凝渦，則旋渦可擴(kuò)展至封 閉端。這可防止滯流和避免上述問(wèn)題。
使用螺旋形部分，調(diào)整流動(dòng)的另一個(gè)方法為將該螺旋形部分用作重復(fù) 器。在一些情況下，可能不需要形成螺旋線管的連續(xù)長(zhǎng)度，而直管可以沿 著其長(zhǎng)度具有多個(gè)短的螺旋形部分。每一個(gè)螺旋形部分在通過(guò)它的流體中 引起旋渦流動(dòng)，然而，當(dāng)流體沿著直管通過(guò)時(shí)，這種旋渦流動(dòng)消失。提供 多個(gè)"重復(fù)器"可以重新建立漩渦流動(dòng)，并帶來(lái)伴隨的好處。
可以用許多方法制造這種形式的螺旋線管部分，例如，可將一個(gè)直的 撓性管巻繞在一個(gè)直的剛性件(例如一個(gè)桿)周圍，將該管作成螺旋形。然后， 從該直的剛性件上除去該管，并沿著螺線軸線拉伸。這種拉伸的作用是使 螺旋線"弄平"，這樣，螺距增大，和振幅減小。然而，這種"弄平"可以 使螺旋線扭曲，因此這個(gè)方法不是優(yōu)選的。
在圖3A和3B示意性地表示的另一種替換方法中，一根直的撓性管100 放在另一根直的撓性件110的旁邊(最好橫截面為圓形)。該管和該件的末端 互相連接，然后扭轉(zhuǎn)其組件，作用是使該管和件遵循一個(gè)螺旋形途徑。
在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，應(yīng)防止該撓性管鉸結(jié)，或以不希望的方式變形。這樣 做的一種方法是在扭轉(zhuǎn)前，將一個(gè)密貼配合的螺旋彈簧插入該管中(在圖3A 中以虛線表示，標(biāo)號(hào)為120)。
塑料，可用紫外線硬化的樹(shù)脂等)。在這種處理后，將該管和該件互相移開(kāi)， 形成一個(gè)作成小振幅螺旋線，可保持其形狀的管。
在一個(gè)變型中，可將二根這種撓性管并排放置，使其末端互相連接， 然后扭轉(zhuǎn)二根管，形成互相巻繞的二根這種管路部分。再將這二部分分開(kāi)， 形成二個(gè)分開(kāi)的螺旋形部分。
作為使一個(gè)直管變形，形成一個(gè)螺旋形部分的替代方法，可以在擠出 管子的過(guò)程中，直接形成該螺旋形部分。圖4示意性地表示這樣做的一個(gè) 裝置。
可以看出，該裝置包括一個(gè)通常的擠出直管210的管子擠出機(jī)200。這種擠出機(jī)是眾所周知的，不進(jìn)一步說(shuō)明。
包括具有一個(gè)通孔224的回轉(zhuǎn)件222的裝置220放置在該擠出機(jī)的出 口的下游。該通孔偏心放置，使得該回轉(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)中心在該通孔內(nèi)，但不 與該通孔的中心一致。夾緊該回轉(zhuǎn)件，使該通孔的軸線與要擠出的管的軸 線平行，并驅(qū)動(dòng)該回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)。這點(diǎn)可通過(guò)例如在該回轉(zhuǎn)件的外圓周上與 一個(gè)蝸輪226嚙合的齒來(lái)達(dá)到，或利用任何其他適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)達(dá)到。
從該4齊出機(jī)擠出來(lái)的管210通過(guò)該通孔224。并且，當(dāng)該管被擠出時(shí)， 驅(qū)動(dòng)該回轉(zhuǎn)件222轉(zhuǎn)動(dòng)。作為這種回轉(zhuǎn)的結(jié)果，驅(qū)動(dòng)該通孔的中心描繪一 個(gè)圓形途徑，該途徑再迫使要擠出的管子成為螺旋形狀。如上所述，當(dāng)該 通孔疊置在該回轉(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)中心上面時(shí)，將該管作成小振幅的螺旋線230。
在將管作成螺旋線后，可以處理該管以保持其形狀。實(shí)際上，可以由 熱塑性材料簡(jiǎn)單地?cái)D出制成該管，并且當(dāng)該管冷卻時(shí)，它固化成螺旋線形 狀。利用噴水或類似方法，可以進(jìn)行冷卻。
必需提供某種形式的潤(rùn)滑，以保證該熱塑性塑料管不粘附在該通孔中。 特別是，需要潤(rùn)滑來(lái)保證當(dāng)通過(guò)該回轉(zhuǎn)件時(shí)，該管子不會(huì)經(jīng)受扭矩。
所得到的螺旋形的具體形狀取決于幾個(gè)因素，特別是擠出的速度，該 回轉(zhuǎn)件的回轉(zhuǎn)速度和該通孔的偏心。為了得到螺旋形管的所希望的形狀， 這些因素可以改變。
形成螺旋線部分的一個(gè)特別優(yōu)選的方法包括使用 一個(gè)螺旋形心軸，并 表示在圖5A 5E中。
圖5A為這種方法使用的螺旋形心軸的示意圖。該心軸由作成螺旋形的 一個(gè)剛性桿構(gòu)成。在所示的實(shí)施例中，該螺旋線的螺距和振幅沿著該心軸 的長(zhǎng)度是固定的，但可以改變。
如圖5B所示，為了形成螺旋線部分， 一段外徑比該心軸300的內(nèi)徑大 的直的撓性管310巻繞在該心軸300的周圍。從圖中可看出，因?yàn)樵摴鼙?該心軸內(nèi)的空間寬，可迫使該管成為螺旋形形狀。
又如圖5C和5D所示，在處理使該管保持其螺旋形形狀后，可將該管 /人該心軸上耳又下。
可以看出，該螺旋線部分的螺距與該心軸的螺距相同。該螺旋線部分 的振幅由該管和'"、軸的直徑確定。
以上的說(shuō)明涉及形成該螺旋形部分的分批式處理方法，但這個(gè)方法也
16可用于連續(xù)工作。連續(xù)長(zhǎng)度的撓性管可以拉通過(guò)較短長(zhǎng)度的心軸，并且在 拉過(guò)時(shí)可以處理保持其形狀(例如，通過(guò)加熱由熱固性樹(shù)脂制成的管)。
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)用這種方法拉時(shí)，該管相對(duì)于該心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，為了 使過(guò)程平穩(wěn)地進(jìn)行，需要某種形式的潤(rùn)滑。對(duì)于極大的管和心軸，可能希 望在該心軸上用滾子軸承，而不是潤(rùn)滑。
圖5E為當(dāng)拉該管時(shí)，通過(guò)該管310和心軸300的示意性4黃截面，在圖 中，多沿著軸線從末端看時(shí)，該螺旋線心軸好象一個(gè)圓，同樣，該管(橫截 面為圓形)也象一個(gè)圓?？梢钥闯?，該心軸在點(diǎn)320與該管的外面接觸，這 樣，可從下面支承該心軸，不會(huì)與拉伸過(guò)程干涉。
該心軸可用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃?，并且，制造該心軸的方法在很大程 度上取決于要處理的管的尺寸。對(duì)于較小的管，可通過(guò)將一根桿巻繞在橫 截面為圓形的一個(gè)件周圍形成該心軸。對(duì)于較大的管，可能需要利用CNC 4先床力口工該心軸。
上述的方法限于一定的材料(例如，熱固性和熱塑性材料)。然而，這些 材料的強(qiáng)度低，不適合于用在較嚴(yán)酷的諸如離開(kāi)海岸一類或必需攜帶非常 高壓的流體的環(huán)境中。如果在這種情況下，必需使用小振幅的螺旋管，則 必需用不同的方法制造。
圖6A、 6B和6C表示制造用于高壓情況的小振幅螺旋線的一種方法。
制造直的高壓管的 一種已知方法為由大量的短部分形成這種管，每一 個(gè)短部分都是一個(gè)非常短的管。每一個(gè)部分在其上游和下游端有一個(gè)法蘭， 這些法蘭互相配合，將這些部分保持在一起。在先前技術(shù)中，該部分的末 端在平行平面中，因此當(dāng)將這些部分連接一起時(shí)，所得到的管是直的。
然而，也可形成末端在稍微傾斜的平面上的部分。如圖6A所示，這種 形式的一個(gè)部分400的一個(gè)邊(SO比直徑方向相反的一邊(Ss)稍長(zhǎng)，并可裝 配形成彎曲的管和上述的螺旋線管。
為了由短的傾斜末端管部分形成帶有二維曲線的管410,將這些部分連 接，使一個(gè)部分的較長(zhǎng)邊與前一個(gè)部分的較長(zhǎng)邊連接，同樣使較短的邊互 相連接。如圖6B所示，這可生產(chǎn)帶有二維曲線的管。
為了生產(chǎn)螺旋形管420,用相同的方法將該部分連接在一起，但每一個(gè) 部分相對(duì)于前一部分稍微轉(zhuǎn)動(dòng)。這表示在圖6C中，圖6C表示由這些部分 形成的螺旋形管。在管的左端，表示最初幾個(gè)部分的較長(zhǎng)的邊SL，可看出，這些部分之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的量確定螺旋線的螺距，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)小 可產(chǎn)生螺旋線角小和螺距大的螺旋線，和相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)大可產(chǎn)生螺旋角大和螺 距小的螺旋線。
管的至少 一端有點(diǎn)橢圓形，而不是完全的圓形(因?yàn)樵撃┒擞膳c圓柱體
的軸線成不是精確的90。角度切割圓柱體的平面相交形成的)。在一個(gè)優(yōu)選 形式中，形成二個(gè)末端，使它們?yōu)闄E圓形，這使得形成二維曲線更容易(因 為該分的每一個(gè)末端上的橢圓面可以互相匹配)。
為了使該部分可以裝配成螺旋線，末端面上必需有一定的柔順性，使 得可以適應(yīng)互相連接的末端表面之間的輕微轉(zhuǎn)動(dòng)和/或形狀改變。這點(diǎn)可通 過(guò)以任何適當(dāng)?shù)姆绞剑缭谀┒嗣嫔系膹椥圆牧线_(dá)到。
由在螺旋線部分的漩渦流動(dòng)產(chǎn)生的作用和更均勻的速度分布與改善的 混合在許多情況下有優(yōu)點(diǎn)。另外，因?yàn)槁菪尾糠值目倢挾戎槐认嗤瑱M截 面積的直管的寬度稍大一點(diǎn)，因此實(shí)際上可以在正常使用直管的任何情況 下使用該螺旋線部分。
這種形式的螺旋線管路可以在熱交換器中使用。通常其形式為第一種 流體通過(guò)的腔的直徑較大。在該腔中安裝許多小直徑的管，使通常比第一 種流體較冷的第二種流體通過(guò)該管。在二種流體之間進(jìn)行熱交換。
由螺旋形管路構(gòu)成小直徑管有許多優(yōu)點(diǎn)。第一，螺旋形彎曲的管的表 面積比同樣長(zhǎng)度的直管的表面積稍大一些，因此傳熱可用面積增大。更主 要的是，在螺旋形彎曲的管中的流體的改善的混合表示被第 一種流體加熱 的管壁上的流體連續(xù)地被較冷的流體代替。這與直管中的流動(dòng)相反，在直 管中，管壁上的流體力圖停留在管壁附近。該混合作用使在該螺旋形彎曲 的管中的所有流體參加到熱交換過(guò)程中，因此可以改善效率。
圖7中表示該改善的混合。圖7中表示螺旋形部分后面為直的下游部 分。在沿著該下游部分的幾個(gè)點(diǎn)上表示流動(dòng)。流動(dòng)的第一個(gè)橫截面取在該 螺旋線部分的入口處，該管中心處的流體表示得比該管壁附近的流體暗。 當(dāng)流體沿著螺旋線部分運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以看出，在該螺旋線部分中有相當(dāng)大的 在平面上的混合，這種混合在螺旋線部分下游的直的部分中繼續(xù)。
再回到熱交換器。如在以上在討論如何形成這種管狀部分時(shí)所述，也 可以由許多管子的"扭轉(zhuǎn)對(duì)，，形成熱交換器。熱的流體在一根管中流動(dòng)， 冷的流體在另 一根管中流動(dòng)。管子的緊密接觸使得很容易進(jìn)行熱交換。在多相流動(dòng)中可以看到漩渦流動(dòng)的另 一 個(gè)優(yōu)點(diǎn)(例如液體和氣體的混 合物的流動(dòng))。這種形式的多相流動(dòng)可在許多情況下出現(xiàn)，例如接近其沸點(diǎn)
的液體，或在油井鉆^:中，油和氣體的混合物的流動(dòng)。多相流動(dòng)還可以在
不同密度的二種不可混合的流體，例如油和水的流動(dòng)中，或在這些情況的 綜合中出現(xiàn)。在通常的管中，多相流動(dòng)可產(chǎn)生許多問(wèn)題，因?yàn)闅怏w形成氣 泡，考慮氣泡的浮力這些氣泡積存在該管的較高的部分上。如果積存足夠 的氣體，則可以形成氣鎖，將嚴(yán)重影響流動(dòng)。同樣，在二種不可混合的流 體的流動(dòng)中，密度較大的流體可以積存在管的較低部分上，引起同樣的問(wèn) 題。
在多相流動(dòng)中氣體積存產(chǎn)生的另一個(gè)問(wèn)題是可以導(dǎo)致"遲滯"。當(dāng)氣泡 積聚在管壁上達(dá)到完全堵塞流動(dòng)的程度時(shí)，可出現(xiàn)這種現(xiàn)象。接近這種堵 塞的流體可使氣體壓力升高，當(dāng)壓力達(dá)到一定點(diǎn)時(shí)，堵塞突然變換。這種 "爆發(fā)，，造成在管上和在任何下游設(shè)備上很大的沖擊負(fù)荷，可以產(chǎn)生嚴(yán)重 的損壞。因此，原油生產(chǎn)平臺(tái)要定期地重新建造，以適應(yīng)這種負(fù)荷。
然而，在旋渦流動(dòng)中，氣泡停留在管的中心，而不是積存在管壁上。 這是由于漩渦的離心作用引起的，較稠密的，流動(dòng)的液體部分趨向管壁， 而密度較小的流動(dòng)的氣體部分趨向管的中心，并由流體帶走。諸如氣鎖一 類的堵塞出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少，因?yàn)椴煌芏鹊牧黧w凝聚或匯集的機(jī)會(huì)少。另夕卜， 產(chǎn)生遲滯的機(jī)會(huì)也很少，因?yàn)槿魏螝馀荻茧x開(kāi)管壁。
另外，如上所述，實(shí)驗(yàn)表明，在螺旋形管路中的旋渦流動(dòng)的氣泡比在 直管中的通常流動(dòng)中小。二種密度不同的不可混合的液體也有同樣的效果。
氣泡(或任何密度小的部分)趨向螺旋形管的中心在減小流動(dòng)的氣體含 量發(fā)明還具有進(jìn)一 步的優(yōu)點(diǎn)。
在螺旋形管中的氣體/液體多相流動(dòng)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣體在管的中心占據(jù) 非常小的橫截面積。與直管比較，在橫截面上的氣體濃度降低，這種降低
可達(dá)20%或30%。(應(yīng)當(dāng)注意，在二種管中，氣體流動(dòng)速度相同，但為了補(bǔ) 償流動(dòng)的較小的橫截面積，在螺旋形管中，氣體的流動(dòng)比在直管中快)。
對(duì)于例如泵，這種氣體濃度的降低是非常有利的。通常，泵不是針對(duì) 多相流動(dòng)設(shè)計(jì)的，并且當(dāng)氣體濃度大時(shí)，不能很好工作。利用這種方法通 過(guò)使用螺旋形管降低流動(dòng)中的氣體濃度可改善泵的效率。
在用垂直管進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中證明，多相漩渦流動(dòng)得到的另 一 個(gè)有利作用
19為壓力降減小。與直管中的壓力降比較可減小10~20%。壓力降減小可以 增加相同壓力差的流量，并可減少泵送流體所需的能量大小。
漩渦流動(dòng)可達(dá)到的更均勻的速度分布還有許多優(yōu)點(diǎn)。管壁附近的流速 比直管的通常流動(dòng)中大，因此固體材料沉積在管壁上的危險(xiǎn)小。如果該管 路用于輸送稀漿等，這點(diǎn)特別重要。
在許多采礦和提取過(guò)程中，稠密的顆粒狀固體在流體懸浮液中(即在稀 漿中)輸送，并且典型的流動(dòng)為50%固體。為了避免固體從懸浮液中沉淀， 必需使雷諾數(shù)相當(dāng)大。如果使用直管則為了避免沉淀，流動(dòng)速度必需較高， 而這需要使用更多的能量去泵送稀漿。然而，利用螺旋形管路，流動(dòng)速度 可以降低，而不會(huì)增加沉淀的危險(xiǎn)，因此能量消耗可以降低。
應(yīng)當(dāng)注意，稀漿可以輸送很長(zhǎng)的距離(可達(dá)幾公里)，因此，為了提供必 要的流速，管路的直徑可達(dá)幾米。在這種尺寸的管路中，也可獲得螺旋形 管路的有利作用。
管壁附近的流速增加還可以阻止極不希望的生物薄膜的建立。還可以 減小滯流區(qū)域形成的危險(xiǎn)。由于在滯流區(qū)域可產(chǎn)生腐蝕，因此腐蝕的危險(xiǎn) 也減小。這些有利的作用適用于所有情況，不僅僅是上述的輸送稀漿的情況。
另外，因?yàn)樗俣确植几鶆颍凸鼙诟浇牧黧w與管中心處的流體之 間的混合改善，流體在管中的滯留時(shí)間均勻得多。如果管中的流體要用某 種方法處理(例如，加熱、冷卻、照射等)，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樘幚?在流體上的作用更均勻。作為對(duì)比，在管中心的流動(dòng)比在管壁的流動(dòng)快的 通常的管中，該滯留時(shí)間變化(決定于流體本身是在管中心或管壁附近)。這 樣，由于滯留的時(shí)間較長(zhǎng)，管壁附近的流體處理的程度比管中心的流體大。 這點(diǎn)從上面的例3的討論中可看出。
輔助運(yùn)動(dòng)和與螺旋線管中的漩渦流動(dòng)有關(guān)的混合的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可 阻止流動(dòng)不穩(wěn)定性和紊流的發(fā)展，這點(diǎn)已用實(shí)驗(yàn)證明。如果利用相同的管 路輸送不同的材料，則更均勻的速度分布的另 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為可減少軸向分散 和接著進(jìn)行的混合。當(dāng)在分批處理過(guò)程中，用各種成分充滿反應(yīng)器時(shí)，這 點(diǎn)可以發(fā)生。
軸向分散是一個(gè)已知的問(wèn)題，特別是在層流中。層流時(shí)，管中心的流 體流動(dòng)明顯地比管壁附近的流體快。減小軸向分散的一種方法為使流動(dòng)成
20為紊流，因?yàn)檫@可使速度分布"變平坦，，，并使速度在管的橫向更均勻。然 而，這可能產(chǎn)生另外的困難，因?yàn)橐恍┝黧w(例如，大分子的懸浮液)可以被 紊流損壞。
在管路中使用螺旋線部分可使批料的軸向分散減小，并且要達(dá)到的峰 值濃度比在通常的管中早許多。在批料尺寸小的情況下，這些特點(diǎn)特別重要。
在食品加工和藥品生產(chǎn)中這些作用特別有利。
通常，在食品加工中，食品的批料通過(guò)直管輸送。然而，由于速度分 布的關(guān)系，在管中心的材料，以比在管壁附近的材料高的速度通過(guò)該管運(yùn) 動(dòng)，因此，批料將沿著管子"散開(kāi)"。相反，如果使用螺旋線管路，則管中 心附近的材料與管壁附近的材料的混合增強(qiáng)。因此批料保持更"凝聚"。這 可減少批料之間的改變時(shí)間，還可減少在批料之間清洗管子所需的時(shí)間(以 及減少形成沉積物的危險(xiǎn)和提供其他的所述的有利作用)。
藥物生產(chǎn)也包括沿著直管輸送材料，因此使用螺旋形管路可以得到同 樣有利的作用。
該螺旋線部分還可以用在石油化工處理廠中。可以使用螺旋形部分的 一個(gè)具體領(lǐng)域?yàn)樵?裂化器"中。許多裂化過(guò)程產(chǎn)生比在原料中所具有的
分子多的分子，并且其產(chǎn)量依賴于低壓環(huán)境，以防止分子的重新組合。這 可以通過(guò)在冷卻塔中冷卻產(chǎn)品，并且通過(guò)該冷卻塔使裂化爐之間至裂化的 氣體壓縮機(jī)的壓力損失為最小來(lái)達(dá)到(因?yàn)楫a(chǎn)量與壓力損失成反比)。使用螺 旋形部分代替直管可以減少壓力損失，因此使產(chǎn)量增加。當(dāng)然，該螺旋形 部分也可以用在石油化工處理工廠的其他區(qū)域中。
另外，由于在該流動(dòng)中的在平面中的混合的改善，這種形式的螺旋管 也可以用作混合器。第一種流體可以在螺旋形管中輸送，第二種流體可以 通過(guò)一根支管送入。該支管也可以為螺旋形管，在這種情況下，希望二根 管具有相同的"右旋或左旋的方向"。這種改善的混合與更均勻的滯留時(shí)間 綜合意味著該螺旋形管可也作為反應(yīng)器管道。
雖然說(shuō)明了螺旋形管路的具體應(yīng)用，但應(yīng)該理解該管路的使用不是僅 限于這些應(yīng)用場(chǎng)合，該管路可以用在其具有的優(yōu)點(diǎn)(更均勻的速度分布，改 善的平面內(nèi)混合，軸向分散減小，減小滯流等)是有利的任何應(yīng)用場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.一種石化裂化器，該石化裂化器包括管路，所述管路包括螺旋形管路部分，該螺旋形管路部分的中心線(40)跟隨一個(gè)基本上為螺旋形的途徑，其中的螺旋線的振幅(A)小于或等于該螺旋形管路部分的內(nèi)徑(D1)的一半，以沿著管路部分的內(nèi)腔提供視線。
2. 如權(quán)利要求1所述的石化裂化器，其特征為，該管路部分具有多個(gè) 螺旋形的圈。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的石化裂化器，其特征為，該管路部分沿著 其長(zhǎng)度具有變化的振幅和變化的螺旋角度。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的石化裂化器，其特征為，該管路部分沿著 其長(zhǎng)度具有基本上相同的振幅和螺旋角度。
5. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，該管路 部分沿著該管路的全長(zhǎng)延伸。
6. 如權(quán)利要求1 ~4中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，該管路 部分只沿著該管路的 一部分延伸。
7. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，螺旋線 的回轉(zhuǎn)軸線為一直線。
8. 如權(quán)利要求1 ~6中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，螺旋線 的回轉(zhuǎn)軸線是彎曲的。
9. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，該管路 部分大致為圓形截面。
10. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，螺旋線 的振幅小于或等于該螺旋形管路部分的內(nèi)徑(D 1 )的0.4倍。
11. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，螺旋線 的螺旋角度小于或等于15度。
12. 如上述權(quán)利要求中任何一條所述的石化裂化器，其特征為，該管路 部分的內(nèi)表面沒(méi)有槽或者肋。
13. —種制造管路并在石化裂化器中使用該管路的方法，所述管路包括 管路部分，該管路部分的中心線(40)跟隨一個(gè)基本上為螺旋形的途徑，其中 的螺旋形的中心線的振幅(A)小于或等于該管路部分的內(nèi)徑(D1)的一半，制造管路的方法包括下列步驟將一根直的撓性管道部分放在另一個(gè)直的撓性件附近，使該撓性管道部分和該撓性件互相圍繞著扭轉(zhuǎn)，處理該撓性管 道部分使它保持其形狀。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征為，在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，要防止該 撓性管道部分鉸結(jié)，或以不希望的其他方式變形。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征為，在扭轉(zhuǎn)前，將密貼配合的 螺旋彈簧插入該管道部分中。
16. 如權(quán)利要求13~ 15中任何一條所述的方法，其特征為，該撓性管 道部分由可以處理使其保持其形狀的材料制成，例如熱固性塑料，可用紫 外線硬化的樹(shù)脂等。
17. 如權(quán)利要求13~ 16中任何一條所述的方法，其特征為，該撓性直 的件為第二個(gè)撓性管道部分。
18. —種制造管路并在石化裂化器中使用該管路的方法，所述管路包括 管路部分，該管路部分的中心線(40)跟隨一個(gè)基本上為螺旋形的途徑，其中 的螺旋形的中心線的振幅(A)小于或等于該管路部分的內(nèi)徑(D 1)的 一半，制 造管路的方法包括下列步驟提供一個(gè)擠出直管(210)的擠出機(jī)(200);在所述擠出機(jī)的下游，提供一個(gè)成形裝置(220)，用于將擠出的管成形 為螺旋形的，使得螺旋形的中心線的振幅(A)小于或等于該管路部分的內(nèi)徑 (Dl)的一半；和由該擠出機(jī)擠出直管和利用該成形裝置將該管制成螺旋形狀(230)。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征為，該成形裝置包括一個(gè)回轉(zhuǎn) 件(222)，其回轉(zhuǎn)軸線基本上與擠出軸線平行，該回轉(zhuǎn)件具有一個(gè)管子可通 過(guò)的孔(224),該孔在回轉(zhuǎn)件(222)中的位置使回轉(zhuǎn)軸線通過(guò)該孔，^旦是與孔 的中心偏移，以提供螺旋形的部分，使得螺旋形的振幅小于或等于該管路 部分的內(nèi)徑的一半，并且沿該螺旋形的部分保持較恒定。
20. —種制造管路并在石化裂化器中使用該管路的方法，所述管路包括 管路部分，該管路部分的中心線(40)跟隨一個(gè)基本上為螺旋形的途徑，其中 的螺旋形的中心線的振幅(A)小于或等于該管路部分的內(nèi)徑(D1)的一半，制 造管路的方法包括下列步驟提供一個(gè)螺旋形心軸；將一根撓性管巻繞在該螺旋形心軸周圍，使該管成為螺旋線幾何形狀； 處理該管，使它保持其形狀；和 從該心軸上取下該螺旋形管。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征為，該管比該螺旋線心軸長(zhǎng)很 多，并且其一端巻繞在該心軸上，沿著該螺旋形心軸運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)處理使 它保持其形狀；該管的另 一端則從該心軸上松開(kāi)。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征為，該管的外徑比該心軸 的內(nèi)徑大，使得所生產(chǎn)的螺旋線管的振幅小于或等于該管的內(nèi)徑的一半。
23. —種制造管路并在石化裂化器中使用該管路的方法，所述管路包括 管路部分，該管路部分的中心線(40)跟隨一個(gè)基本上為螺旋形的途徑，其中 的螺旋形的中心線的振幅(A)小于或等于該管路部分的內(nèi)徑(D1)的一半，制 造管路的方法包括下列步驟提供多個(gè)管子的短部分，每一個(gè)短部分具有直的中心線，并且具有不 在平行平面中的末端表面，使得該部分具有一個(gè)最長(zhǎng)的邊和與該最長(zhǎng)的邊 直徑上相對(duì)的一個(gè)最短的邊；將二個(gè)短的部分連接在一起，使一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，偏離下 一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊；和連接另一些短的部分，每一個(gè)短部分稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，與上一部分偏移相同的量。
24. —種包括一個(gè)其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的管 路，其中該螺旋線的振幅小于或等于該管路內(nèi)徑的一半。
25. 如權(quán)利要求24所述的管路，其特征為，該部分具有多個(gè)螺旋形的圈。
26. 如權(quán)利要求24或25所述的管路，其特征為，該部分沿著其長(zhǎng)度具 有基本上相同的振幅和螺旋角度。
27. 如上述權(quán)利要求24-26中任何一條所述的管路，其特征為，該部分 沿著該管路的全長(zhǎng)延伸。
28. 如權(quán)利要求24-26中任何一條所述的管路，其特征為，該部分只沿著該管^各的 一部分延伸。
29. 如上述權(quán)利要求24-28中任何一條所述的管路，其特征為，螺旋線 的回轉(zhuǎn)軸線為一直線。
30. 如權(quán)利要求24~28中任何一條所述的管路，其特征為，螺旋線的 回轉(zhuǎn)軸線是彎曲的。
31. 如上述權(quán)利要求24-29中任何一條所述的管路，其特征為，它用作'、日入突 /比分奮。
32. —種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的 管路的方法，所述方法包括下列步驟將一根直的撓性管道部分放在另一 個(gè)直的撓性件附近，使該撓性管道部分和該撓性件互相圍繞著扭轉(zhuǎn)，處理 該撓性管道部分使它保持其形狀。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其特征為，在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，要防止該 撓性管道部分鉸結(jié)，或以不希望的其他方式變形。
34. 如權(quán)利要求33所述的方法，其特征為，在扭轉(zhuǎn)前，將密貼配合的 螺旋彈簧插入該管道部分中。
35. 如權(quán)利要求32-34中任何一條所述的方法，其特征為，該撓性管 道部分由可以處理使其保持其形狀的材料制成，例如熱固性塑料，可用紫 外線硬化的樹(shù)脂等。
36. 如權(quán)利要求32 - 35中任何一條所述的方法，其特征為，該撓性直 的件為第二個(gè)撓性管道部分。
37. —種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的 管路的方法，所述方法包括下列步驟提供一個(gè)擠出直管的擠出機(jī)；在所述擠出機(jī)的下游，提供一個(gè)成形裝置，用于將擠出的管成形為螺 -菱形的；和由該擠出機(jī)擠出直管和利用該成形裝置將該管制成螺旋形狀。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法，其特征為，該成形裝置包括一個(gè)回轉(zhuǎn) 件，其回轉(zhuǎn)軸線基本上與擠出軸線平行，該回轉(zhuǎn)件具有一個(gè)管子可通過(guò)的 孔，該孔的位置使其中心與回轉(zhuǎn)軸線偏移，當(dāng)管子通過(guò)時(shí)，驅(qū)動(dòng)該回轉(zhuǎn)件 轉(zhuǎn)動(dòng)，將該管作成螺旋形狀。
39. 如權(quán)利要求38所述的方法，其特征為，在該回轉(zhuǎn)件中的孔的位置 使回轉(zhuǎn)軸線通過(guò)該孔，但與該孔的中心偏移，以形成一個(gè)螺旋形部分；其 特征還在于，該螺旋線的振幅小于或等于管路內(nèi)徑的一半，和沿著該部分 的長(zhǎng)度相對(duì)地固定不變。
40. —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求37 39中任何一條所述的方法的裝置。
41. 一種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的 管路的方法，所述方法包括下列步驟提供一個(gè)螺旋形心軸；將一根撓性管巻繞在該螺旋形心軸周圍，使該管成為螺旋線幾何形狀； 處理該管，使它保持其形狀；和 從該心軸上取下該螺旋形管。
42. 如權(quán)利要求41所述的方法，其特征為，該管比該螺旋線心軸長(zhǎng)很 多，并且其一端巻繞在該心軸上，沿著該螺旋形心軸運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)處理使 它保持其形狀；該管的另一端則從該心軸上松開(kāi)。
43. 如權(quán)利要求41或42所述的方法，其特征為，該管的外徑比該心軸 的內(nèi)徑大，使得所生產(chǎn)的螺旋線管的振幅小于或等于該管的內(nèi)徑的一半。
44. 如權(quán)利要求41 43中任何一條所述的方法中使用的一種螺旋形心軸。
45. —種制造包括一其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的 管路的方法，所述方法包括下列步驟提供多個(gè)管子的短部分，每一個(gè)短部分具有直的中心線，并且具有不 在平行平面中的末端表面，使得該部分具有一個(gè)最長(zhǎng)的邊和與該最長(zhǎng)的邊 直徑上相對(duì)的一個(gè)最短的邊；將二個(gè)短的部分連接在一起，使一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，偏離下一個(gè)部分的最長(zhǎng)邊；和連接另一些短的部分，每一個(gè)短部分稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，與上一部分偏移相同 的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括一個(gè)其中心線跟隨一個(gè)基本上為螺旋形途徑的部分的管路，其中，該螺旋線的振幅小于或等于該管路的內(nèi)徑的一半。當(dāng)流體在這種管路中流動(dòng)時(shí)，可使流動(dòng)成為漩渦。它有許多優(yōu)點(diǎn)，例如改善平面內(nèi)的流體的混合，提高了滯留時(shí)間的均勻性等。本發(fā)明還涉及制造這種管路的各種方法。
文檔編號(hào)B29C53/14GK101551045SQ20091000375
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月18日
發(fā)明者尼克拉斯·V·沃特金斯, 科林·G·卡羅 申請(qǐng)人:帝國(guó)改革有限公司