CN107091390A - 弯管结构、管路和直管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管件领域，公开了一种弯管结构、管路和直管结构。所述弯管结构包括用于流通流体的管体(1)，所述管体具有弯管部(12)，所述弯管结构还包括旋流部(14)，在流体流动的方向上，所述旋流部(14)设置在所述管体内并位于所述弯管部的上游，以使得流体以旋流的形式流过所述弯管部。本发明所公开的弯管结构通过旋流部使得进入弯管部的流体旋转起来形成旋流，产生与弯管部的周向相切的速度分量，由于上述速度分量的存在，使得流体进入弯管部后的流速分布趋于均匀，避免流动分离现象，从而无法形成漩涡区，减少经过弯管部的流体的压力损失，进而减小具有该弯管结构的管路的流体压力损失，提高使用管路的设备的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及管件领域，具体地，涉及一种弯管结构、管路和直管结构。
背景技术
管路广泛的应用于各种机械化工设备中用于输送燃料、润滑油、冷却液等流体，例如，车辆的燃料供给***、进气***、排气***、润滑***、冷却***等。泵和管路是流体输送的关键部件，其中，泵为流体输送***提供压力以驱动流体在管路中流动，流体在管路中的输送过程中的压力损失直接影响流体输送***的工作效率。
管路的压力损失主要包括两种：第一，沿程压力损失，指流体在管道中流动时为克服管壁的摩擦阻力而损耗的能量；第二，局部压力损失，指当流体流过弯管时，流体的流速大小和流动方向被迫急剧地发生改变，流速沿弯管的径向分布不均，进而产生速度梯度，导致流动分离形成漩涡区，加剧流体内的摩擦作用，产生较大的压力损失。
随着机械制造技术的不断进步，汽车发动机等机械设备变得越来越紧凑，管路结构也变得越来越复杂，管路中的弯管的越来越多，使得流体经过弯管时产生的局部压力损失越来越大，并且，发动机的涡轮增压技术的广泛应用，使得管路内的压力骤增，经过弯管的流体的压力损失更加显著。
因此，希望有一种能够减少经过弯管的流体的压力损失的装置能够克服或者至少减轻现有技术的上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种弯管结构，该弯管结构能够有效减小经过弯管的流体的压力损失。
为了实现上述目的，本发明提供一种弯管结构，该弯管结构包括用于流通流体的管体，所述管体具有弯管部，所述弯管结构还包括旋流部，在流体流动的方向上，所述旋流部设置在所述管体内并位于所述弯管部的上游，以使得流体以旋流的形式流过所述弯管部。
优选地，所述弯管结构包括与所述弯管部的入口端连接的进口直管段，其中，所述旋流部设置在所述进口直管段上。
优选地，所述旋流部包括固定在所述进口直管段的管壁上的多个旋流叶片，所述旋流叶片与所述进口直管段的管壁的相交线与所述进口直管段的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个所述旋流叶片均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
优选地，与所述弯管部的入口端的间距相同的多个所述旋流叶片构成一个旋流叶片组。
优选地，同一个所述旋流叶片组中的所述旋流叶片沿所述进口直管段的周向均匀布置，且同一个所述旋流叶片组中的各个所述旋流叶片的所述倾斜夹角、叶片形状和叶片尺寸均相同。
优选地，所述旋流部包括沿所述进口直管段的延伸方向依次设置的多个所述旋流叶片组，各个所述旋流叶片组的所述旋流叶片均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
优选地，各个所述旋流叶片组中的所述旋流叶片的数量、所述旋流叶片的倾斜夹角、所述旋流叶片的叶片形状和/或所述旋流叶片的叶片尺寸不相同。
优选地，在所述进口直管段的横截面内，每个所述旋流叶片的径向尺寸为所述进口直管段的内径的1/6至1/3。
优选地，所述旋流叶片为直叶片或者弯曲叶片，和/或，所述旋流叶片的剖面形状为翼形。
根据本发明的另一个方面，提供一种管路，该管路包括多个弯管段，至少一个所述弯管段包括有根据上文所述的弯管结构。
优选地，所述管路中的各个所述弯管段均包括有所述弯管结构。
根据本发明的再一个方面，提供一种直管结构，包括用于布置在弯管段上游的直管段，所述直管段的内部沿着周向方向间隔设置有多个径向延伸的旋流叶片，所述旋流叶片使得流过的流体能够以旋流形式流入弯管段。
优选地，所述旋流叶片固定在所述直管段的管壁上，所述旋流叶片与所述直管段的管壁的相交线与所述直管段的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个所述旋流叶片均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
优选地，所述直管结构包括沿所述直管段的管轴线设置的转轴，多个所述旋流叶片周向均布在所述转轴上。
通过上述技术方案，通过旋流部使得进入弯管部的流体旋转起来形成旋流，产生与弯管部的周向相切的速度分量，由于上述速度分量的存在，使得流体进入弯管部后的流速分布趋于均匀，避免流动分离现象，从而无法形成漩涡区，减少经过弯管部的流体的压力损失，进而减小具有该弯管结构的管路的流体压力损失，提高使用管路的设备的工作效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的弯管结构示意图。
图2是图1所示的弯管结构的进口直管段的横向剖视图。
图3是图1所示的弯管结构的进口直管段的纵向透视图。
附图标记说明
1 管体； 11 进口直管段；
12 弯管部； 13 出口直管段；
14 旋流部； 15 旋流叶片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
根据本发明的一个方面，提供一种弯管结构，参见图1，该弯管结构包括用于流通流体的管体1，管体1具有弯管部12，所述弯管结构还包括旋流部14，在流体流动的方向上，旋流部14设置在管体1内并位于弯管部12的上游，以使得流体以旋流的形式流过弯管部12。
通过旋流部14使得进入弯管部12的流体旋转起来形成旋流，产生与弯管部12的周向相切的速度分量，由于上述速度分量的存在，使得流体进入弯管部12后的流速分布趋于均匀，避免流动分离现象，从而无法形成漩涡区，减少经过弯管部2的流体的压力损失，进而减小具有该弯管结构的管路的流体压力损失，提高使用管路的设备的工作效率。
可以理解的是，旋流部14可以设置在位于弯管部12的上游的直管上，也可以设置在弯管部12的上游的一部分弯管上，例如，可以设置在弯管部12的入口端处，能够使得进入弯管部12的流体形成旋流即可。并且，位于弯管部12的上游的管段可以与弯管部12一体成型，也可以与弯管部12分别成型后连接在一起，使用者可根据实际需要选择适当的结构。
优选地，所述弯管结构包括与弯管部12的入口端连接的进口直管段11，其中，旋流部14设置在进口直管段11上。将旋流部14设置在直管上更有利于旋流的形成，减小流体经过弯管部12时的局部压力损失。且优选为旋流部14与弯管部12的入口端具有一定间距，以更好的形成旋流。
旋流部14的形式可根据实际需要进行适当的选择，例如，旋流部14包括沿管子的轴线安装的转轴和设置在转轴上多个叶片，流体流过叶片时在叶片的作用下而具有与弯管部12的周向相切的速度分量，此时，转轴和转轴上的叶片应当对流体的流速的影响最小化，或者在进口直管段11的内壁上设置适当的旋转纹路，使得流经该进口直管段11的流体能够形成旋流。优选地，旋流部14包括固定在进口直管段11的管壁上的多个旋流叶片15，旋流叶片15与进口直管段11的管壁的相交线与进口直管段11的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个旋流叶片15均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。旋流叶片15结构简单，便于生产制造，且设置在管壁上的旋流叶片15对流体的流动阻力也较小，避免由于旋流部14的设置而影响流体的流动。
各个旋流叶片15的形状、位置和分布形式可根据实际需要进行适当的设计，能够使得进入弯管部12的流体形成旋流即可。参见图3所示，与弯管部12的入口端的间距相同的多个旋流叶片15构成一个旋流叶片组，使得进入弯管部12的流体的流速更均匀。
进一步优选地，参见图1和图2所示，同一个所述旋流叶片组中的旋流叶片15沿进口直管段11的周向均匀布置，且同一个所述旋流叶片组中的各个旋流叶片15的所述倾斜夹角、叶片形状和叶片尺寸均相同，进一步提高进入弯管部12的流体的流速的均匀性，且各个旋流叶片的倾斜夹角、叶片形状和叶片尺寸均相同也更便于旋流叶片的制造和布置。
优选地，旋流部14包括沿进口直管段11的延伸方向依次设置的多个所述旋流叶片组，各个所述旋流叶片组的旋流叶片15均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜，各个所述旋流叶片组分层布置，结合使用，使得流体加速旋转，增强流体的旋流效果。其中，所述旋流叶片组的数量可根据实际需要进行适当的选择，例如，两个、三个等。其中，各个所述旋流叶片组中的旋流叶片15的数量、旋流叶片15的倾斜夹角、旋流叶片15的叶片形状和/或旋流叶片15的叶片尺寸等参数可根据实际需要选择相同或者不同。
优选地，各个所述旋流叶片组中的旋流叶片15的数量、旋流叶片15的倾斜夹角、旋流叶片15的叶片形状和/或旋流叶片15的叶片尺寸不相同，使得各个旋流叶片组的作用效果有一定差异，使得流体经过旋流部14后形成的旋流中的流速沿弯管部12的径向分布更加均匀。
在进口直管段11的横截面内，各个所述旋流叶片15的尺寸与进口直管段11的内径之比可根据实际需要进行适当的选择，能够使得流体形成适当的旋流即可。避免旋流叶片15尺寸过大导致旋流叶片15过于干涉流体的正常流动，同时避免旋流叶片15尺寸过小无法使得流体形成旋流，优选地，在进口直管段11的横截面内，每个旋流叶片15的径向尺寸为进口直管段11的内径的1/6至1/3。
旋流叶片15的叶片形状可根据实际需要选择适当的形状，优选地，旋流叶片15为直叶片或者弯曲叶片，直叶片或弯曲叶片结构简单，且能够较好的产生旋流。同样地，旋流叶片15的剖面形状可根据实际需要进行适当的选择，例如，长条形剖面、拱形剖面等，优选地，旋流叶片15的剖面形状为翼形，具有翼形剖面的旋流叶片15具有更好的流体力学特性，更加有利于旋流的形成。
根据本发明的另一个方面，提供一种管路，该管路包括多个弯管段，至少一个所述弯管段包括有根据上文所述的弯管结构。其中，所述弯管段可完全形成为弯曲的管，旋流部14可设置在所述弯管段的入口端处，弯管部12形成在旋流部14的下游处；或者所述弯管段包括靠近上游设置的直管部分和靠近下游设置的弯管部分，旋流部14形成在所述直管部分上，如图1所示的实施方式。上述管路可减小管路中流通的流体的局部压力损失，提高应用该管路的设备的工作效率，例如，将上述管路应用在发动机上，可提高发动机的循环***的工作效率，减少能量损失，且节约能量。
其中，管路中的包含上述弯管结构的弯管段的数量可根据实际需要进行适当的选择，在那些弯管段上设置该弯管结构也可根据实际需要进行适当的选择，如果管路的局部压力损失不是很大，可选择仅在管路中的个别弯管段上设置所述弯管结构，旋流效果可保持至下一个弯管段上。优选地，所述管路中的各个所述弯管段均包括有所述弯管结构，使得管路的压力损失更小，提高管路的流体输送效率。
根据本发明的再一个方面，提供一种直管结构，包括用于布置在弯管段上游的直管段，所述直管段的内部沿着周向方向间隔设置有多个径向延伸的旋流叶片，所述旋流叶片使得流过的流体能够以旋流形式流入弯管段。该直管段可单独生产制造后设置在相应的弯管段的上游，使得流体经支管结构中的旋流叶片的作用后能够形成旋流，进而减少流体在弯管段的压力损失。
其中，在图示实施方式中，当弯管部12和进口直管段11为单独成型时，单独的进口直管段11可作为上述直管结构。
优选地，所述旋流叶片固定在所述直管段的管壁上，所述旋流叶片与所述直管段的管壁的相交线与所述直管段的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个所述旋流叶片均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。旋流叶片结构简单，便于生产制造，且对流体的阻力较小。
所述旋流叶片的布置形式不局限于上方式，使用者也可选择使得所述直管结构包括沿所述直管段的管轴线设置的转轴，多个所述旋流叶片周向均布在所述转轴上。其中，需要在管壁和转轴之间设置适当的支撑结构已将转轴固定设置在直管段的管轴线处，并且，为了避免转轴和转轴的支撑机构对流体产生较大的阻力，优选为将转轴和转轴的支撑机构尽可能的细小。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (14)
1.一种弯管结构，该弯管结构包括用于流通流体的管体(1)，所述管体(1)具有弯管部(12)，其特征在于，所述弯管结构还包括旋流部(14)，在流体流动的方向上，所述旋流部(14)设置在所述管体(1)内并位于所述弯管部(12)的上游，以使得流体以旋流的形式流过所述弯管部(12)。
2.根据权利要求1所述的弯管结构，其特征在于，所述弯管结构包括与所述弯管部(12)的入口端连接的进口直管段(11)，其中，所述旋流部(14)设置在所述进口直管段(11)上。
3.根据权利要求2所述的弯管结构，其特征在于，所述旋流部(14)包括固定在所述进口直管段(11)的管壁上的多个旋流叶片(15)，所述旋流叶片(15)与所述进口直管段(11)的管壁的相交线与所述进口直管段(11)的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个所述旋流叶片(15)均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
4.根据权利要求3所述的弯管结构，其特征在于，与所述弯管部(12)的入口端的间距相同的多个所述旋流叶片(15)构成一个旋流叶片组。
5.根据权利要求4所述的弯管结构，其特征在于，同一个所述旋流叶片组中的所述旋流叶片(15)沿所述进口直管段(11)的周向均匀布置，且同一个所述旋流叶片组中的各个所述旋流叶片(15)的所述倾斜夹角、叶片形状和叶片尺寸均相同。
6.根据权利要求4所述的弯管结构，其特征在于，所述旋流部(14)包括沿所述进口直管段(11)的延伸方向依次设置的多个所述旋流叶片组，各个所述旋流叶片组的所述旋流叶片(15)均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
7.根据权利要求6所述的弯管结构，其特征在于，各个所述旋流叶片组中的所述旋流叶片(15)的数量、所述旋流叶片(15)的倾斜夹角、所述旋流叶片(15)的叶片形状和/或所述旋流叶片(15)的叶片尺寸不相同。
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的弯管结构，其特征在于，在所述进口直管段(11)的横截面内，每个所述旋流叶片(15)的径向尺寸为所述进口直管段(11)的内径的1/6至1/3。
9.根据权利要求1所述的弯管结构，其特征在于，所述旋流叶片(15)为直叶片或者弯曲叶片，和/或，
所述旋流叶片(15)的剖面形状为翼形。
10.一种管路，该管路包括多个弯管段，其特征在于，至少一个所述弯管段包括有根据权利要求1-9中任意一项所述的弯管结构。
11.根据权利要求10所述的管路，其特征在于，所述管路中的各个所述弯管段均包括有所述弯管结构。
12.一种直管结构，包括用于布置在弯管段上游的直管段，其特征在于，所述直管段的内部沿着周向方向间隔设置有多个径向延伸的旋流叶片，所述旋流叶片使得流过的流体能够以旋流形式流入弯管段。
13.根据权利要求12所述的直管结构，其特征在于，所述旋流叶片固定在所述直管段的管壁上，所述旋流叶片与所述直管段的管壁的相交线与所述直管段的延伸方向之间具有倾斜夹角，并且各个所述旋流叶片均朝向顺时针方向或者逆时针方向倾斜。
14.根据权利要求12或13所述的直管结构，其特征在于，所述直管结构包括沿所述直管段的管轴线设置的转轴，多个所述旋流叶片周向均布在所述转轴上。
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