CN102927443B - 一种圆锥式螺旋流发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆锥式螺旋流发生器，该发生器由法兰、筒体和翅片三部分组成，其中，法兰上设有螺栓孔，所述筒体下段为圆柱形筒体，上段为圆锥形型筒体，圆柱形筒体的内径与待接管道内径相同，圆柱形筒体末端与法兰固定连接；圆锥形筒体的底面内径D与圆柱形筒体相同，圆锥形筒体高度h与底面内径之比为1:1～1:2，其锥角为β，β=2arctan(D/2h)；圆锥形筒体表面沿着锥面均匀分布有过流孔，所述翅片设置圆锥形筒体表面上，过流孔的外侧，翅片底面与过流孔平面的角度α为30°～60°。本发明采用圆锥翅片式起旋，结构新颖，螺旋效果好，螺旋强度大。采用固定垫片的形式，使整体易于安装。不需要添加其他的耗能设备，能耗低。

Description

一种圆锥式螺旋流发生器

技术领域

本发明涉及一种流体螺旋发生装置，具体是一种圆锥式螺旋流发生器。

背景技术

螺旋流是一种具有旋转流场的流动形式，它在工业方面的应用范围极其广泛，在水利工程上、机械加工中都有应用。同时，螺旋流技术也进入了人们日常生活领域，如螺旋流节能煤气灶等。螺旋流应用的关键在于其发生装置，目前来讲，产生方法多种多样。

首先，专利“涡旋发生器”（200620068646.4，公开（公告）号CN 2869720Y）提供了一种涡旋发生器，包括圆钢管、圆钢和四块螺旋叶片，四块螺旋叶片按同一旋向使其一端均布在圆钢的周围、另一端设置在圆钢管的内壁上，螺旋叶片与圆钢的轴向成45°。此装置可以产生螺旋流并提高流体的输送效率，但是该装置也存在一些缺点：安装不便，在专利的描述中没有涉及圆钢管与管道的连接方式；另外，强度不高，专利是将四支叶片设置在内壁上，当有浆体流过时，会对叶片造成很大的冲击。另外，专利“用在油气输送管道上的轴流式流体涡流发生器”（200910022760.1，公开（公告）号CN 101603628A）是一种油气混合物流体的装置，用在油气输送管道上的轴流式流体涡流发生器，由进口端、外壳、出口端连接成一体；在外壳内有一组由进口导流锥、螺旋叶片、中间体、出口导流锥连接而成的装置；螺旋叶片内端固定在中间体上，外端固定在外壳上。此发明能使混合物流体在管道内以螺旋和分层的方式流动，适用于管道内的石蜡和结垢沉积量的输送，也利于清理结蜡积垢，但是该发明也存在明显的缺陷：①螺旋叶片较薄，不利于固定。其中间体是通过螺旋叶片固定，而当有浆体等类固体流体通过时会对中间体造成大的冲击，从而有可能损坏叶片。②此装置是封闭型的，内部加工难度大，不利于实际的推广。就目前来说，虽然存在较多的螺旋流发生装置，但是均普遍存在螺旋效果不好，抗冲击强度不高以及加工困难等问题，因此，上述方法都不能满足要求。

发明内容

本发明的目的是为解决科学实验以及实际工程的需求，并且在综合以往各种装置优势的基础上而发明的一种高效、连续以及低能耗的螺旋流发生与输送装置。通过新型的圆锥翅片式的起旋方式，使装置产生的螺旋流效果明显，螺旋流流型保持较好。另外，采用了固定法兰的形式，使该装置易于安装。最后，该装置不需要添加其他的耗能设备，适用于广泛的关于螺旋流的实验和实际工程领域。

本发明圆锥式螺旋流发生器，由法兰、筒体和翅片三部分组成，其中，法兰上设有螺栓孔，用于通过螺栓使该发生器和待连接管道进行连接；所述筒体下段为圆柱形筒体，上段为圆锥形型筒体，圆柱形筒体的内径与待接管道内径相同，圆柱形筒体末端与法兰固定连接；圆锥形筒体的底面内径D与圆柱形筒体相同，圆锥形筒体高度h与底面内径之比为1:1～1:2，其锥角为β，β=2arctan(D/2h)；圆锥形筒体表面沿着锥面均匀分布有过流孔，所述翅片设置圆锥形筒体表面上，过流孔的外侧，翅片底面与过流孔平面的角度α为30°～60°。

上述方案中，所述过流孔数量为3～6个；过流孔呈长方形，长边和圆锥形筒体母线平行，长度为母线长度的0.4～0.7倍，并且离锥顶较近的一端与底面的距离为母线的0.1～0.2倍，短边与底面平行，长度为长边的0.2～0.4倍。

本发明方案中，所述翅片也是产生螺旋流的主要部件之一，可以是由长方体与三角体组成的梯状体；与过流孔接触的是长方体，另一端即为三角体；长方体的长边与过流孔长边相同，短边长度为长边的0.2～0.4倍，高度为短边的0.2～0.3倍；三角体的三角面与长方体的宽边和高边组成的平面相连接，其轴向截面是等腰直角三角形。由长方体与三角体组成的梯状体，其底面与过流孔平面的角度α为30°～60°，角度越小，螺旋强度越高。

做为具体的实例，其中，法兰厚度为1～2mm，法兰表面有4个均匀分布的螺栓孔，通过螺栓使该新型装置和待连接管道进行牢固连接。关于圆柱形筒体，其筒体内径与待接管道内径相同，轴向长度为5～20cm，筒体厚度为2-5mm。关于圆锥形筒体，是产生螺旋流的主要部件之一，其底面内径D与圆柱形筒体相同，筒体锥面厚度与圆柱形筒体厚度相同，为3～5mm，圆锥形筒体高度h与底面内径之比为1:1～1:2，随着其比值的增大，螺旋流产生的强度会逐渐变大；其锥角为β，β=2arctan(D/2h)。

该新型螺旋流发生装置结构新颖，安装方便，螺旋强度高。使用时，将该新型螺旋流发生器连接在官道上。一般管道内的输送物质有：油、空气、天然气、水以及沉淀物等。当混合物流体带压由圆锥形筒体内部进入时，混合物流体将从过流孔流过。由过流孔流出的流体会经过圆锥形筒体表面翅片的作用，使流体产生周向速度，这样混合物流体由原来的轴向运动变为强螺旋运动。这样避免了沉淀物以及其他物质粘附在管道上，导致管道阻塞而造成流动能力下降。在长距离的管道中会出现动能的衰减，为了防止过流能力下降，应在管道上每隔一段距离（2～5Km）设置一个新型螺旋流发生器。另外，根据输送流体的物质比例和种类的不同，可以调整翅片底面与过流孔平面的角度α的大小以提高效率。而且，本装置不需要在混合物流动后附加任何动力，靠起初的动能以及产生的离心力即可实现螺旋和轴向流动，减少途中对外来动力的依赖。最后，本装置和管道密闭相连，装修简单，运行安全可靠。

本发明采用新型的圆锥翅片式起旋，结构新颖，螺旋效果好，螺旋强度大。采用固定垫片的形式，使整体易于安装。不需要添加其他的耗能设备，能耗低。

附图说明

图1 新型螺旋流发生器与管道组合示意图

1 －管道；2－圆锥形筒体；3－过流孔；4－三角体；5－翅片；6－长方体；7－圆柱形筒体；8－管道法兰；9－螺栓孔；10－法兰。

图2新型螺旋流发生器三维示意图一。

图3新型螺旋流发生器三维示意图二。

图4 翅片示意图。

符号说明：

α－翅片底面与过流孔平面的角度

β－锥形筒体锥角

h －锥形筒体高度

D－锥形筒体底面内径。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本发明由法兰10、筒体和翅片5三部分组成。其中，法兰厚度为2mm，法兰表面有4个均匀分布的螺栓孔9，通过螺栓使该新型装置和待连接管道1进行牢固连接。筒体包括圆柱形筒体7和圆锥形型筒体2。关于圆柱形筒体7，其使圆锥形筒体和法兰以焊接的形式进行牢固连接，筒体外径与待接管道内径相同，为200mm，轴向长度为50mm，筒体厚度为2mm。关于圆锥形筒体2，是产生螺旋流的主要部件之一，其底面内径D与圆柱形筒体内径相同，D=196mm，筒体锥面厚度与圆柱形筒体相同，为2mm，圆锥形筒体高度h=300mm；其锥角为β，β=2arctan(D/2h)=37°。圆锥形筒体表面有过流孔3，关于过流孔3，沿着锥面均匀分布3个；过流孔呈长方形，长边和圆锥形筒体中轴线在同一平面内，并和圆锥形筒体母线平行，长度150mm，并且长边的一端与底面的距离为50mm，短边与底面平行，长度为30mm。关于翅片5，如图4，也是产生螺旋流的主要部件之一，其为长方体6与三角体4组成的梯状体，方便安装；与过流孔接触的是长方体6，另一端即为三角体4；关于长方体6，长边与过流孔长边相同，为150mm，短边长度60mm，高度为10mm；关于三角体4，三角面与长方体的宽边和高边组成的平面重合，其轴向截面是等腰直角三角形。由长方体与三角体组成的梯状体，其底面与过流孔平面的角度α为45°。两螺旋流发生器之间的距离为3Km。

Claims (1)

1.一种圆锥式螺旋流发生器，其特征在于由法兰（10）、筒体和翅片（5）三部分组成，其中，法兰上设有螺栓孔（9），用于通过螺栓使该发生器和待连接管道（1）进行连接；所述筒体下段为圆柱形筒体（7），上段为圆锥形筒体（2），圆柱形筒体的内径与待接管道内径相同，圆柱形筒体末端与法兰固定连接；圆锥形筒体的底面内径D与圆柱形筒体相同，圆锥形筒体高度h与底面内径之比为1:1～1:2，其锥角为β，β=2arctan(D/2h)；圆锥形筒体表面沿着锥面均匀分布有过流孔（3），所述翅片（5）设置圆锥形筒体表面上，过流孔的外侧，翅片底面与过流孔平面的角度α为30°～60°；

所述过流孔数量为3～6个；过流孔呈长方形，长边和圆锥形筒体母线平行，长度为母线长度的0.4～0.7倍，并且离锥顶较近的一端与底面的距离为母线的0.1～0.2倍，短边与底面平行，长度为长边的0.2～0.4倍；

所述翅片（5）是由长方体（6）与三角体（4）组成的梯状体；与过流孔接触的是长方体（6），另一端即为三角体（4）；长方体的长边与过流孔长边相同，短边长度为长边的0.2～0.4倍，高度为短边的0.2～0.3倍；三角体的三角面与长方体的宽边和高边组成的平面相连接，其轴向截面是等腰直角三角形。

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