專利名稱：渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種調(diào)節(jié)器，特別是一種渦旋式集箱流量分配調(diào)節(jié)器，屬于機(jī)械工程中鍋爐類領(lǐng)域。
集箱是鍋爐運行時流體分配和匯集的主要部件，由于集箱流量分配和匯集不均勻(即各并聯(lián)支管內(nèi)流量不等)或不能滿足按需分配的要求而直接影響到設(shè)備運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，因此，工程實際中，有些情況下需要并聯(lián)管組流量均勻分配，以消除蒸汽側(cè)的流量偏差，有些情況下則需要蒸汽側(cè)達(dá)到更大的流量偏差，以主動地抵消煙氣側(cè)高的熱負(fù)荷偏差。
并聯(lián)管組流量分配與集箱結(jié)構(gòu)、并聯(lián)管組結(jié)構(gòu)及布置有關(guān)，在兩者一定的條件下，集箱內(nèi)沿長度的靜壓分布為一定值。后者決定了沿集箱長度布置的并聯(lián)管組流量的分布。因此，只有改變系統(tǒng)阻力特性，才能改變支管或集箱阻力特性，進(jìn)而通過改變支管本身的阻力或支管兩端的壓差而改變并聯(lián)管組流量的分配。而集箱結(jié)構(gòu)，并聯(lián)管組結(jié)構(gòu)與布置主要由滿足系統(tǒng)布置和傳熱的要求而確定，因此，只有改變集箱內(nèi)阻力特性，或并聯(lián)支管內(nèi)的阻力特性，才能改變支管內(nèi)的流量分配。在并聯(lián)管組內(nèi)加節(jié)流管圈，通過改變并聯(lián)管組的阻力特性，可達(dá)到調(diào)節(jié)并聯(lián)管組間流量分配的目的。但它只是對減少局部支管的流量是簡單而有效的措施，若以此調(diào)節(jié)集箱對整個并聯(lián)管組流量的分布，則不僅工藝復(fù)雜，且系統(tǒng)阻力損失較大。
集箱流量寬范圍調(diào)節(jié)要求的實現(xiàn)，關(guān)鍵使分配集箱和匯集集箱間的靜壓差沿集箱長度能達(dá)到寬范圍的變化幅度，亦即在分配集箱和匯集集箱內(nèi)流體沿集箱長度靜壓能夠達(dá)到寬范圍的變化幅度。僅僅利用集箱內(nèi)動靜壓的轉(zhuǎn)化所造成的靜壓變化是極為有限的，改變集箱內(nèi)的阻力特性才能滿足集箱內(nèi)靜壓大范圍變化的需要。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索，至今尚未發(fā)現(xiàn)對集箱流量分配利用渦旋式寬范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，提出了一種渦旋式集箱流量分配調(diào)節(jié)器的技術(shù)方案，提高了鍋爐運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下主要包括集箱、并聯(lián)支管、鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器軸、支承輪、支桿，鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器設(shè)置在集箱內(nèi)，其調(diào)節(jié)器軸的兩端，分別設(shè)置在集箱的兩端，并由集箱內(nèi)兩端的支承輪支承，兩支承輪之間還可根據(jù)支承需要加設(shè)支桿。本發(fā)明基于以改變集箱內(nèi)流動特性改變集箱內(nèi)阻力特性的原理，在集箱內(nèi)設(shè)流量分配調(diào)節(jié)器，渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器沿集箱軸向呈非流線形體結(jié)構(gòu)的鋸齒狀或柵板狀，當(dāng)流體通過時，因流體的主流發(fā)生脫體而在鋸齒形的凹下區(qū)域或柵板間形成環(huán)形低壓渦流區(qū)，對鋸齒形調(diào)節(jié)器，隨著鋸齒的上升，流體速度因流道截面的縮小而增大，在流道最窄的鋸齒頂所在的截面處流體速度達(dá)到最大值，從而加速了主流脫體。脫體后的高速主流，通過流體間的動量交換，帶動渦流區(qū)高速旋轉(zhuǎn)，而渦流區(qū)的高速旋轉(zhuǎn)又使得渦流區(qū)保持較低的靜壓，主流在脫體后經(jīng)歷鋸齒形的凹下區(qū)域外側(cè)時，流速因慣性而保持基本不變，而靜壓則因與渦流區(qū)的平衡而下降。主流速度越高，渦流區(qū)的旋轉(zhuǎn)越強(qiáng)、靜壓越低，主流在渦流區(qū)外側(cè)的靜壓也越低，主流經(jīng)過鋸齒時的壓降亦越大。又由于渦旋式集箱流量分配調(diào)節(jié)器安裝于集箱的中央，因而，環(huán)形低壓渦流區(qū)不會被集箱對支管的分流和匯流所破壞，而封閉的環(huán)形渦流區(qū)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而也確保了主流足夠的壓降。對柵板形調(diào)節(jié)器，當(dāng)流體經(jīng)過每一塊柵板時，在柵板前流體因撞擊而使靜壓升高，在柵板后流體則因脫體存在渦流區(qū)而使靜壓下降，從而，流體經(jīng)過柵板也產(chǎn)生較大壓降。
本發(fā)明具有實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，本發(fā)明一方面，它可以實現(xiàn)集箱對并聯(lián)管組大的流量分配需求，另一方面，與在并聯(lián)管組內(nèi)裝節(jié)流管圈相比，它不僅系統(tǒng)阻力損失較小，而且結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述

圖1鋸齒形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意2鋸齒形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)A－A剖面3鋸齒形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)B－B剖面4柵板形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意5柵板形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)C－C剖面6柵板形渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)D－D剖面圖如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明主要包括集箱(1)、并聯(lián)支管(2)、鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器(3)、調(diào)節(jié)器軸(4)、支承輪(5)、支桿(6)，鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在集箱(1)內(nèi)，其調(diào)節(jié)器軸(4)的兩端，分別設(shè)置在集箱(1)的兩端，并由集箱(1)內(nèi)兩端的支承輪(5)支承，兩支承輪(5)之間還可根據(jù)支承需要加設(shè)支桿(6)。本發(fā)明基于以改變集箱(1)內(nèi)流形改變集箱(1)內(nèi)阻力特性進(jìn)而改變集箱對并聯(lián)管組流量分配的原理，在集箱(1)內(nèi)設(shè)渦旋式集箱流量分配調(diào)節(jié)器。渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器沿集箱(1)軸向呈非流線形體結(jié)構(gòu)的鋸齒狀或柵板狀，當(dāng)流體通過時，因流體的主流發(fā)生脫體而在鋸齒形的凹下區(qū)域或柵板間形成環(huán)形低壓渦流區(qū)，對鋸齒形調(diào)節(jié)器(3)，隨著鋸齒的上升，流體速度因流道截面的縮小而增大，在流道最窄的鋸齒頂所在的截面處流體速度達(dá)到最大值，從而加速了主流脫體。脫體后的高速主流，通過流體間的動量交換，帶動渦流區(qū)高速旋轉(zhuǎn)，而渦流區(qū)的高速旋轉(zhuǎn)又使得渦流區(qū)保持較低的靜壓，主流在脫體后經(jīng)歷鋸齒形的凹下區(qū)域外側(cè)時，流速因慣性而保持基本不變，而靜壓則因與渦流區(qū)的平衡而下降。主流速度越高，渦流區(qū)的旋轉(zhuǎn)越強(qiáng)、靜壓越低，主流在渦流區(qū)外側(cè)的靜壓也越低，主流經(jīng)過鋸齒時的壓降亦越大。又由于并聯(lián)流量分配調(diào)節(jié)器安裝于集箱(1)的中央，因而，環(huán)形低壓渦流區(qū)不會被集箱(1)對并聯(lián)支管(2)的分流和匯流所破壞，而封閉的環(huán)形渦流區(qū)具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而也確保了主流足夠的壓降。對柵板形調(diào)節(jié)器(3)，當(dāng)流體經(jīng)過每一塊柵板時，在柵板前流體因撞擊而使靜壓升高，在柵板后流體則因脫體存在渦流區(qū)而使靜壓下降，從而，流體經(jīng)過柵板也產(chǎn)生較大壓降。
如圖1所示，構(gòu)成流量分配調(diào)節(jié)器的非流線體沿軸向剖面外形呈鋸齒狀，當(dāng)流體流過調(diào)節(jié)器(3)與集箱(1)間的通道時，在調(diào)節(jié)器(3)的齒頂與齒根間形成穩(wěn)定的環(huán)形渦，環(huán)形渦流的內(nèi)部是低壓區(qū)。當(dāng)其外部主流的速度越高，則渦流區(qū)的靜壓越低。這樣，在流道沿集箱的徑向便形成由外向內(nèi)的壓力梯度，迫使流線向齒根方向彎曲，如此，當(dāng)主流越過齒頂后靜壓下降，其后，如下一個齒頂?shù)耐鈴酱笥谇耙粋€齒頂?shù)耐鈴?，則因主流速度進(jìn)一步提高，靜壓繼續(xù)下降。前者靜壓下降是局部阻力所造成的，而后者則是由動靜壓轉(zhuǎn)換所致。又由于動能與靜壓的純轉(zhuǎn)化是十分有限的，而總折合阻力系數(shù)因具有累加的性質(zhì)，而可以做得足夠的大。因此，流體流經(jīng)整個調(diào)節(jié)器(3)后，集箱(1)內(nèi)軸向的流動局部阻力通過累加可顯著增加，靜壓降可達(dá)到較大的幅度，據(jù)此可實現(xiàn)集箱(1)對并聯(lián)管組有效的寬流量調(diào)節(jié)要求。
如圖4所示，構(gòu)成流量分配調(diào)節(jié)器的非流線體沿軸向剖面外形呈柵板形狀，當(dāng)流體流過調(diào)節(jié)器(3)與集箱(1)間的通道時，在柵板間形成穩(wěn)定的環(huán)形大渦流，環(huán)形渦流的內(nèi)部是低壓區(qū)。當(dāng)其外部主流的速度越高，則渦流區(qū)的靜壓越低。這樣，在流道沿集箱的徑向便形成由外向內(nèi)的壓力梯度，迫使流線向軸線中心方向彎曲，如此，當(dāng)主流越過柵頂后靜壓下降。流體流經(jīng)整個調(diào)節(jié)器(3)后，集箱(1)內(nèi)軸向的流動局部阻力通過累加可顯著增加，靜壓降可達(dá)到較大的幅度，據(jù)此可實現(xiàn)集箱(1)對并聯(lián)管組有效的寬范圍流量調(diào)節(jié)要求。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器，主要包括集箱(1)、并聯(lián)支管(2)，其特征在于還包括鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器(3)、調(diào)節(jié)器軸(4)、支承輪(5)、支桿(6)，鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在集箱(1)內(nèi)，其調(diào)節(jié)器軸(4)的兩端，分別設(shè)置在集箱(1)的兩端，并由集箱(1)內(nèi)兩端的支承輪(5)支承，兩支承輪(5)之間還可根據(jù)支承需要加設(shè)支桿(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器，其特征還在于設(shè)置在集箱(1)內(nèi)的調(diào)節(jié)器(3)可以是鋸齒形的或柵板形的。
全文摘要
渦旋式寬范圍集箱流量分配調(diào)節(jié)器主要包括集箱、并聯(lián)支管、鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器軸、支承輪、支桿,鋸齒形調(diào)節(jié)器或柵板形調(diào)節(jié)器設(shè)置在集箱內(nèi),其調(diào)節(jié)器軸的兩端,分別設(shè)置在集箱的兩端,并由集箱內(nèi)兩端的支承輪支承,兩支承輪之間還可根據(jù)支承需要加設(shè)支桿。本發(fā)明可以實現(xiàn)集箱對并聯(lián)管組大的流量分配需求,系統(tǒng)阻力損失較小,結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單。
文檔編號F22B37/14GK1280271SQ0011686
公開日2001年1月17日 申請日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者繆正清, 徐通模 申請人:上海交通大學(xué)