一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，屬于充液管路流場控制領(lǐng)域。該裝置包括套管、大葉片、小葉片以及內(nèi)襯管，大葉片以及小葉片呈周向排布固定安裝在套管和內(nèi)襯管之間，通過合理的葉片分布及葉型設(shè)計(jì)，可以使渦系在前后多排葉片上進(jìn)行切割、打散，讓大尺度的渦變成小尺度的渦；靠近流道中心位置的流體從內(nèi)襯管流過，通過內(nèi)襯管的較長圓柱流道的整流作用，增強(qiáng)了均流裝置的中心位置整流效果，最終達(dá)到均勻流場的目的。本發(fā)明所述的流場均勻裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間需求??；適用于安裝在進(jìn)流狀態(tài)較差的泵口進(jìn)口端以及閥門下游。
【專利說明】
一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的且安裝在管路中流體流動(dòng)狀態(tài)較差位置的流場均勻裝置，屬于充液管路流場控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水栗、水輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備作為典型的葉輪機(jī)械，其振動(dòng)噪聲水平不僅僅受到轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡等機(jī)械因素的影響，工質(zhì)進(jìn)流截面速度場狀態(tài)也是影響其振動(dòng)水平的主要因素。優(yōu)化工質(zhì)進(jìn)流狀態(tài)目的是為了提高進(jìn)流流體的均勻水平，評(píng)價(jià)進(jìn)流狀態(tài)的參數(shù)主要包括進(jìn)流端面的軸向速度分布、平均軸向速度角、壓力分布以及非定常速度脈動(dòng)等。對(duì)葉輪機(jī)械而言，不合理的進(jìn)流速度分布會(huì)直接影響葉輪進(jìn)口速度三角形，導(dǎo)致流體在葉片壓力面或吸力面發(fā)生分離，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪不同葉片以及不同葉片高度位置的做功與設(shè)計(jì)值不同，最終會(huì)導(dǎo)致葉輪機(jī)械的振動(dòng)噪聲水平增加，長期工作在這種狀態(tài)下降低設(shè)備的使用壽命。
[0003]另外，大型船舶、艦艇等大型設(shè)備的機(jī)艙艙室內(nèi)部空間有限，使得系統(tǒng)管路沒有足夠空間布置足夠長的直管段進(jìn)行整流，過急的系統(tǒng)管路走向會(huì)使工質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生惡化，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的振動(dòng)加劇，長期如此會(huì)縮短其使用壽命，甚至對(duì)艦船的隱身特性構(gòu)成威脅。閥門的節(jié)流作用會(huì)導(dǎo)致閥門前后流場壓力的突變，閥門節(jié)流后的流場一般非常紊亂，壓力、軸向速度、速度角等在管路流場截面上均勻度很差，且出口壓力非定常脈動(dòng)劇烈，這樣也會(huì)引起閥門的較大振動(dòng)噪聲及次生噪聲。閥門長期工作在節(jié)流狀態(tài)較惡劣的情況，會(huì)加劇閥門的振動(dòng)狀態(tài)，其使用壽命也會(huì)受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，該裝置通過葉片切割打破原有渦系結(jié)構(gòu)，將大尺度渦割裂為小尺度渦;若大尺度渦恰好處于大葉片通道內(nèi)，則可以通過下游的小葉片進(jìn)行渦切割，最終達(dá)到均勻流場的目的;該裝置能夠在進(jìn)口流場惡化的情況下，在有限的長度內(nèi)對(duì)流場進(jìn)行整流均勻。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，所述流場均勻裝置包括套管、大葉片、小葉片以及內(nèi)襯管；
[0007]內(nèi)襯管在套管的內(nèi)部，內(nèi)襯管與套管之間通過大葉片和小葉片進(jìn)行連接，套管的兩端分別與外部管路固定連接;大葉片的葉根與內(nèi)襯管固定連接，葉尖與套管固定連接，大葉片位于流體的進(jìn)口端且在內(nèi)襯管的周向上分布排列；小葉片的葉根與內(nèi)襯管固定連接，葉尖與套管固定連接，小葉片位于流體的出口端且在內(nèi)襯管的周向上分布排列。
[0008]所述內(nèi)襯管的長度L與直徑D的比值不小于2。
[0009]大葉片和小葉片與套管以及內(nèi)襯管之間采用焊接或一體鑄造成型技術(shù)進(jìn)行連接；采用焊接時(shí)，需要對(duì)焊接后的位置進(jìn)行打磨處理。
[0010]所述大葉片的截面形狀與小葉片的截面形狀采用相同的葉型或者不同的葉型；葉型的徑向積疊規(guī)律不限制于直線，可以是直線也可以是曲線。
[0011]優(yōu)選的，大葉片和小葉片在內(nèi)襯管周向上的分布排列方式為在內(nèi)襯管的周向上螺旋式分布或者在內(nèi)襯管周向的同一高度上分布;大葉片和小葉片在內(nèi)襯管的周向上采用等間距分布或非等間距分布，且大葉片與小葉片在內(nèi)襯管周向上的夾角不為零。
[0012]另外，大葉片與小葉片在內(nèi)襯管軸向上的間隔距離、大葉片的排數(shù)、小葉片的排數(shù)根據(jù)不同的進(jìn)流狀態(tài)以及均流指標(biāo)要求進(jìn)行調(diào)整。
[0013]有益效果:
[0014](I)本發(fā)明所述的流場均勻裝置采用葉片分流渦系切割設(shè)計(jì)。流體從轉(zhuǎn)彎半徑較小的彎頭流出或通過閥門節(jié)流后，在管道截面的流場分布非常不均勻，在管道截面上速度分布有較大的梯度及旋度，會(huì)在彎頭或閥門后部產(chǎn)生較大的渦系。通過合理的葉片分布及葉型設(shè)計(jì)，可以使渦系在前后多排葉片上進(jìn)行切割、打散，讓大尺度的渦變成小尺度的渦。
[0015](2)本發(fā)明所述的流場均勻裝置采用內(nèi)襯管柱狀整流設(shè)計(jì)?？拷鞯乐行奈恢玫牧黧w從內(nèi)襯管流過，通過內(nèi)襯管的較長圓柱流道的整流作用，尤其是長徑比L/D比較大的情況下，對(duì)流體的徑向上的流動(dòng)有很好的限制作用，狹長的流道便于形成截面均勻的流場，增強(qiáng)了均流裝置的中心位置整流效果。
[0016](3)本發(fā)明所述的流場均勻裝置結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間需求小;適用于安裝在進(jìn)流狀態(tài)較差的栗口進(jìn)口端以及閥門下游，用于提高流場的速度、壓力均勻度;材質(zhì)為金屬，可耐海水腐蝕，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例中所述的流場均勻裝置的等軸側(cè)剖視圖。
[0018]圖2為實(shí)施例中所述的流場均勻裝置的剖視圖。
[0019]圖3為實(shí)施例中所述的流場均勻裝置沿套管內(nèi)部展開圖。
[0020]其中，1-套管，2-小葉片，3-大葉片，4-內(nèi)襯管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]—種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，所述流場均勻裝置包括套管1、大葉片3、小葉片2以及內(nèi)襯管4，如圖1所示；
[0023]小葉片2的截面形狀和大葉片3的截面形狀均采用NACA等厚度葉型;套管1、大葉片
3、小葉片2以及內(nèi)襯管4的材質(zhì)為不銹鋼；
[0024]內(nèi)襯管4在套管I的內(nèi)部，內(nèi)襯管4與套管I之間通過大葉片3和小葉片2進(jìn)行連接，套管I的兩端通過法蘭分別與外部管路固定連接;大葉片3的葉根與內(nèi)襯管4的外表面焊接，葉尖與套管I的內(nèi)表面焊接，六個(gè)大葉片3位于流體的進(jìn)口端且在內(nèi)襯管4周向的同一高度上等間距分布排列；小葉片2的葉根與內(nèi)襯管4的外表面焊接，葉尖與套管I的內(nèi)表面焊接，六個(gè)小葉片2位于流體的出口端且在內(nèi)襯管4周向的同一高度上等間距分布排列，而且大葉片3與小葉片2之間等間距交替排列，如圖2、圖3所示;在焊接完成后，對(duì)焊接部位進(jìn)行打磨處理，保證葉片的葉型及葉片表面的精度。
[0025]工作原理:流體從轉(zhuǎn)彎半徑較小的彎頭流出或通過閥門節(jié)流后，會(huì)在彎頭或閥門后部產(chǎn)生較大的渦系，大尺度的渦通過流體進(jìn)口端的大葉片3割裂為小尺度渦;若大尺度的渦恰好處于大葉片3通道內(nèi)，則通過流體出口端的小葉片2進(jìn)行割裂;靠近流道中心位置的流體從內(nèi)襯管4流過，通過內(nèi)襯管4的較長圓柱流道的整流作用，對(duì)流體徑向上的流動(dòng)有很好的限制作用，狹長的流道便于形成截面均勻的流場，增強(qiáng)了均流裝置的中心位置整流效果，從而達(dá)到均勻流場的目的。
[0026]采用本實(shí)施例所述的流場均勻裝置進(jìn)行整流時(shí)，根據(jù)外部管路中流體的具體參數(shù)以及均流指標(biāo)要求，調(diào)整大葉片3和小葉片2的葉型、積疊規(guī)律、周向分布排列方式以及軸向排數(shù)。
[0027]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:所述流場均勻裝置包括套管(I)、大葉片(3)、小葉片(2)以及內(nèi)襯管(4); 內(nèi)襯管⑷在套管(I)的內(nèi)部，內(nèi)襯管⑷與套管(I)之間通過大葉片⑶和小葉片⑵進(jìn)行連接，套管(I)的兩端分別與外部管路固定連接;大葉片(3)的葉根與內(nèi)襯管(4)固定連接，葉尖與套管(I)固定連接，大葉片(3)位于流體的進(jìn)口端且在內(nèi)襯管(4)的周向上分布排列;小葉片(2)的葉根與內(nèi)襯管(4)固定連接，葉尖與套管(I)固定連接，小葉片(2)位于流體的出口端且在內(nèi)襯管(4)的周向上分布排列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:所述內(nèi)襯管(4)的長度L與直徑D的比值不小于2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:大葉片(3)和小葉片(2)與套管(I)以及內(nèi)襯管(4)之間采用焊接、或者一體鑄造成型技術(shù)進(jìn)行連接;采用焊接時(shí)，需要對(duì)焊接后的位置進(jìn)行打磨處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:大葉片(3)的截面形狀與小葉片(2)的截面形狀采用相同的葉型或者不同的葉型。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:所述葉型的徑向積疊規(guī)律為直線或曲線。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用大小葉片設(shè)計(jì)的流場均勻裝置，其特征在于:大葉片(3)和小葉片(2)在內(nèi)襯管(4)周向上的分布排列方式為在內(nèi)襯管(4)的周向上螺旋式分布或者在內(nèi)襯管(4)周向的同一高度上分布;大葉片(3)和小葉片(2)在內(nèi)襯管(4)的周向上采用等間距分布或非等間距分布，且大葉片(3)與小葉片(3)在內(nèi)襯管(4)周向上的夾角不為零。
【文檔編號(hào)】F16L55/027GK106090520SQ201610635067
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開號(hào)201610635067.1, CN 106090520 A, CN 106090520A, CN 201610635067, CN-A-106090520, CN106090520 A, CN106090520A, CN201610635067, CN201610635067.1
【發(fā)明人】劉海建, 陶襄樊, 徐俊, 姚伍平, 盧兆剛, 吳書有
【申請(qǐng)人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所