CN114383046A - 主动式管道分流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动式管道分流装置，包括总管、过渡连接管和多流程管，所述多流程管包括外管和至少一个内管，所述外管与所述过渡连接管相连，所述内管穿设于所述外管内并固接于所述外管；每个所述内管内均安装有轮缘泵。该主动式管道分流装置在总管流量一定的情况下，通过位于内管的轮缘泵提供额外的压头，进而可以根据需求独立控制内管的流量，从而实现了内管、外管的流量比例的调节，装置结构紧凑，适应性广，分流比例调节方便精准，运行控制简单可靠。

Description

主动式管道分流装置

技术领域

本发明涉及流体管道输送技术领域，尤其涉及一种主动式管道分流装置。

背景技术

在工业领域中，经常需要利用输送管道进行流体输送，在某些情况下，需要对管道进行分流设置，使其从单流程分流变为多流程，一般的分流结构多采用被动式分流，即支管路的流体流量分配比例恒定，可以为均匀分配，也可以为非均匀分配。

但是，对于一些存在不同运行状况的输送管道而言，其通常要求在不同工况下，支路管道之间的流体流量分配比例不同。例如对于管壳式集中换热器而言，其主要包含两个冷却***的换热，管侧为冷却流体工质，并通过设置内外管道进行分流；壳侧有两个换热区域，分别在内管道和外管道区域与管侧进行热交换，由于外管道换热区域对应的冷却***的冷却负荷随航速增加而迅速增加，而内管道换热区域对应的冷却***的冷却负荷随航速增加而缓慢增加，因此要求冷却流体工质在内、外管道中的流量分配比例随总流量的增大而减小。如果集中换热器管侧入口采用固定设置内外管等被动流量调节方式，则无法满足不同工况下的变流量分配比例的需求。

发明内容

本发明提供一种主动式管道分流装置，用以解决现有技术中管道分流无法满足不同工况下的变流量分配比例的需求的缺陷。

本发明提供一种主动式管道分流装置，包括总管、过渡连接管和多流程管，所述多流程管包括外管和至少一个内管，所述外管与所述过渡连接管相连，所述内管穿设于所述外管内并固接于所述外管；每个所述内管内均安装有轮缘泵。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述轮缘泵包括环形定子、环形转子和叶轮，所述环形定子固接于对应的所述内管的内壁，所述环形转子通过轴承可转动地安装于所述环形定子的内壁，所述叶轮固接于所述环形转子的内壁；

所述环形定子的内部设有线圈绕组，所述环形转子的内部设有永磁体，所述线圈绕组能够在通电后产生磁场，所述永磁体能够在所述磁场的作用下带动所述环形转子和所述叶轮旋转。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述内管的外壁在周向上固接有支撑件，所述内管通过所述支撑件连接于位于所述内管的外侧的管道。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述支撑件为多个沿所述内管的周向分布的翼片板，所述翼片板的截面呈流线型。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述支撑件内开设有电缆通道，所述电缆通道的一端贯通至所述外管的外壁，所述电缆通道的另一端贯通至所述轮缘泵的环形定子内，以使所述环形定子的线圈绕组能够连接外部的供电设备。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，还包括与所述轮缘泵一一对应的变频器，所述环形定子的线圈绕组通过所述变频器连接于外部的供电设备。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述总管内安装有主泵。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述内管的数量为多个，多个所述内管并列地设置于所述外管内。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，多个所述内管沿所述外管的轴线呈中心对称设置。

根据本发明提供的一种主动式管道分流装置，所述内管的数量为多个，多个所述内管同轴且间隔地嵌套设置；多个所述轮缘泵沿所述外管的轴向错位设置。

本发明提供的主动式管道分流装置，通过多流程管将总管的一根管路分流成多个支流管路，多流程管包括外管和至少一个内管，内管固定在外管内，且每个内管内均安装有轮缘泵，轮缘泵的电机与泵体集成为一体，并且其叶轮可以无需转轴连接，相较于传统的轴流泵，轮缘泵避免了因转轴的悬臂梁结构而产生的振动问题，提高了泵的抗振性能以及运行的稳定性和可靠性，尤其适用于安装在内部管路中；同时，在总管流量一定的情况下，通过位于内管的轮缘泵提供额外的压头，进而可以根据需求独立控制内管的流量，从而实现了内管、外管的流量比例的调节。该主动式管道分流装置结构紧凑，适应性广，分流比例调节方便精准，运行控制简单可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的主动式管道分流装置的结构示意图之一；

图2是图1中的轮缘泵的供电示意图；

图3是本发明提供的主动式管道分流装置的结构示意图之二；

图4是图3中的轮缘泵的供电示意图；

图5是本发明提供的主动式管道分流装置的结构示意图之三；

图6是图5中的轮缘泵的供电示意图；

附图标记：

1、总管； 2、过渡连接管； 3、外管；

4、内管； 41、第一内管； 42、第二内管；

43、第三内管； 44、第四内管； 5、轮缘泵；

501、环形定子； 502、环形转子； 503、叶轮；

51、第一轮缘泵； 52、第二轮缘泵； 53、第三轮缘泵；

54、第四轮缘泵； 6、支撑件； 61、电缆通道；

7、变频器； 71、第一变频器； 72、第二变频器；

73、第三变频器； 74、第四变频器； 8、主泵；

9、供电开关； 91、第一供电开关； 92、第二供电开关；

93、第三供电开关； 94、第四供电开关。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”“第四”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种主动式管道分流装置，包括总管1、过渡连接管2和多流程管，多流程管包括外管3和至少一个内管4，外管3与过渡连接管2相连，内管4穿设于外管3内并固接于外管3。每个内管4内均安装有轮缘泵5。

具体地，总管1的入口端能够与上游的单流程管路相连，总管1的出口端与过渡连接管2的入口端相连，过渡连接管2的出口端与外管3相连。在实际应用中，由于多流程管的总体管径(即外管3的管径)通常大于总管1的管径，因而过渡连接管2可以采用渐扩管，以形成总管1到多流程管的外管3之间的平滑过渡连接。更具体地，总管1内还可以安装有主泵8。通过主泵8可以控制通过内管4、外管3的总流量。

多流程管的管程数可以根据下游需要的分支管路的数量来确定，可以为双流程或者三流程及以上，此处不做限制。

图1和图2示出了一种单流程变双流程的主动式管道分流装置，其中，多流程管包括外管3以及一根置于外管3内的内管4，内管4内安装有轮缘泵5。外管3的内壁和内管4的外壁之间形成一路环形的支路流道，内管4的内部则形成另一路支路流道。通过位于内管4的轮缘泵5提供额外的压头，进而可以独立控制内管4的流量，从而实现了内管4、外管3的流量比例的调节。

图3和图4示出了一种单流程变三流程的主动式管道分流装置，其中，多流程管包括外管3以及两根并排、间隔地置于外管3内的内管4，分别标记为第一内管41和第二内管42，第一内管41和第二内管42沿外管3的轴线呈中心对称设置。第一内管41内安装有第一轮缘泵51，第二内管42内安装有第二轮缘泵52。外管3的内壁和第一内管41以及第二内管42的外壁之间形成第一路支路流道，第一内管41的内部形成第二路支路流道，第二内管42的内部形成第三路支路流道。通过位于第一内管41内的第一轮缘泵51以及第二内管42内的第二轮缘泵52提供额外的压头，进而可以独立控制第一内管41和第二内管42的流量，从而实现了内管4、外管3的流量比例的调节。

图5和图6示出了一种单流程变三流程的主动式管道分流装置，其中，多流程管包括外管3以及两根置于外管3内的内管4，分别标记为第三内管43和第四内管44，第三内管43和第四内管44同轴且间隔地嵌套设置，第三内管43内安装有第三轮缘泵53，且第三轮缘泵53的叶轮位于第三内管43的入口和第四内管44的入口之间；第四内管44内安装有第四轮缘泵54，且第四轮缘泵54与第三轮缘泵53沿外管3的轴向错位设置。外管3的内壁和第三内管43的外壁之间形成第一路支路流道，第三内管43的内壁和第四内管44的外壁之间形成第二路支路流道，第四内管44的内部形成第三路支路流道。通过位于第三内管43内的第三轮缘泵53以及第四内管44内的第四轮缘泵54提供额外的压头，进而可以独立控制第三内管43和第四内管44的流量，从而实现了内管4、外管3的流量比例的调节。

本实施例提供的主动式管道分流装置，通过多流程管将总管1的一根管路分流成多个支流管路，多流程管包括外管3和至少一个内管4，内管4固定在外管3内，且每个内管4内均安装有轮缘泵5，轮缘泵5的电机与泵体集成为一体，并且其叶轮可以无需转轴连接，相较于传统的轴流泵，轮缘泵5避免了因转轴的悬臂梁结构而产生的振动问题，提高了泵的抗振性能以及运行的稳定性和可靠性，尤其适用于安装在内部管路中；同时，在总管流量一定的情况下，通过位于内管4的轮缘泵5提供额外的压头，进而可以根据需求独立控制内管4的流量，从而实现了内管4、外管3的流量比例的调节。该主动式管道分流装置结构紧凑，适应性广，分流比例调节方便精准，运行控制简单可靠。

进一步地，如图1和图2所示，轮缘泵5包括环形定子501、环形转子502和叶轮503，环形定子501固接于对应的内管4的内壁，环形转子502通过轴承可转动地安装于环形定子501的内壁，叶轮503固接于环形转子502的内壁。环形定子501的内部设有线圈绕组，环形转子502的内部设有永磁体，线圈绕组能够在通电后产生磁场，永磁体能够在磁场的作用下带动环形转子502和叶轮503旋转。

具体地，如图2所示，环形定子501的内部设有第一中空腔室，线圈绕组(图中未示出)安装于第一中空腔室中，同时环形定子501的外壁还开设有连通第一中空腔室的接线孔，便于供电线缆连接线圈绕组。环形转子502的内部设有第二中空腔室，永磁体(图中未示出)安装于第二中空腔室中。环形转子502的两端安装有滚动轴承(图中未示出)，滚动轴承通过端盖与环形定子501相接，利用端盖和滚动轴承的定位安装，使得环形转子502与环形定子501之间留有间隙。环形转子502的内壁还固接有叶轮503，叶轮503沿环形转子502的周向均匀分布，叶轮503的剖面可以为翼型剖面。

通电后，线圈绕组能够在通电后产生磁场，永磁体能够在磁场的作用下带动环形转子502和叶轮503旋转。同时，在环形转子502和环形定子501之间的间隙处还能够形成动压水膜，既能润滑环形转子502，又能冷却线圈绕组。

进一步地，如图1至图6所示，内管4的外壁在周向上固接有支撑件6，内管4通过支撑件6连接于位于该内管4的外侧的管道，此处位于该内管4的外侧的管道可以为外管3，也可以为另外的内管4。更进一步地，支撑件6内开设有电缆通道61，电缆通道61的一端贯通至外管3的外壁，电缆通道61的另一端贯通至轮缘泵5的环形定子501内，以使环形定子501的线圈绕组能够连接外部的供电设备。

具体地，如图1和图2所示，在一些实施例中，外管3的内部仅设置有一根内管4，则支撑件6固接在外管3的内壁和内管4的外壁即可，并且支撑件6上开设有一路电缆通道61，具***置可根据实际电缆的走线而定。

又如图3和图4所示，在另外一些实施例中，外管3的内部设置有两根并排的第一内管41和第二内管42，则支撑件6则包括三个部分，第一部分固接在外管3的内壁和第一内管41的外壁之间，第二部分固接在外管3的内壁和第二内管42的外壁之间，第三部分固接在第一内管41的外壁和第二内管42的外壁之间；并且支撑件6上开设有两路电缆通道61，分别位于支撑件6的第一部分和第二部分，具***置可根据实际电缆的走线而定。

再如图5和图6所示，在另外一些实施例中，外管3的内部设置有两根同轴且间隔地套设的第三内管43和第四内管44，则支撑件6则包括两个部分，第一部分固接在外管3的内壁和第三内管43的外壁之间，第二部分固接在第三内管43的内壁和第四内管44的外壁之间；并且支撑件6上开设有两路电缆通道61，用于连接第三轮缘泵53的电缆通道开设于支撑件6的第一部分，用于连接第四轮缘泵54的电缆通道同时贯通地开设于支撑件6的第一部分和第二部分，具***置可根据实际电缆的走线而定。

更进一步地，在本实施例中，支撑件6可以为多个沿内管4的周向分布的翼片板，翼片板的截面呈流线型。具体地，翼片板的迎流的前端可以设置为渐厚板，其尾端可以设置为渐薄板，整体呈流线型的低流阻结构。更具体地，多个翼片板可以沿内管4的周向均匀分布，例如可以采用四个沿内管4的周向间隔90°的翼片板，亦或者可以采用三个沿内管4的周向间隔120°的翼片板。

在上述实施例的基础上，如图1至图6所示，本实施例中的主动式管道分流装置还包括与轮缘泵5一一对应的变频器7，环形定子501的线圈绕组通过变频器7连接于外部的供电设备。具体地，变频器7还通过供电开关9连接于外部的供电设备(例如供电网，或者独立电源等)。

以图2中的一种主动式管道分流装置的运行方式为例进行说明，具体如下：

在供电开关9断开时，内管4内的轮缘泵5无驱动力，环形转子502和叶轮503随转运行，此时内管4和外管3的流动阻力比值最大，流量之比最小，该阻力比根据流量比需求来进行设计。在供电开关9闭合时，由供电网向内管4内的轮缘泵5的环形定子501供电，环形转子502和叶轮503转动为内管4提供额外压头，通过变频器7调节叶轮503转速，即可调整该压头，从而增大内管4与外管3之间的流量比。

此外，如图4和图6所示的主动式管道分流装置的运行方式与之类似，不再赘述，其中，第一轮缘泵51的启闭由第一供电开关91控制，转速由第一变频器71控制；第二轮缘泵52的启闭由第二供电开关92控制，转速由第二变频器72控制；第三轮缘泵53的启闭由第三供电开关93控制，转速由第三变频器73控制；第四轮缘泵54的启闭由第四供电开关94控制，转速由第四变频器74控制。每个轮缘泵5均采用独立的控制线路，因而可以实现各自独立的调控，适应性更广，控制更精准。

通过以上实施例可以看出，本发明提供的主动式管道分流装置，通过多流程管将总管1的一根管路分流成多个支流管路，多流程管包括外管3和至少一个内管4，内管4固定在外管3内，且每个内管4内均安装有轮缘泵5，轮缘泵5的电机与泵体集成为一体，并且其叶轮可以无需转轴连接，相较于传统的轴流泵，轮缘泵5避免了因转轴的悬臂梁结构而产生的振动问题，提高了泵的抗振性能以及运行的稳定性和可靠性，尤其适用于安装在内部管路中；同时，在总管流量一定的情况下，通过位于内管4的轮缘泵5提供额外的压头，进而可以根据需求独立控制内管4的流量，从而实现了内管4、外管3的流量比例的调节。该主动式管道分流装置结构紧凑，适应性广，分流比例调节方便精准，运行控制简单可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种主动式管道分流装置，其特征在于，包括总管、过渡连接管和多流程管，所述多流程管包括外管和至少一个内管，所述外管与所述过渡连接管相连，所述内管穿设于所述外管内并固接于所述外管；每个所述内管内均安装有轮缘泵。

2.根据权利要求1所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述轮缘泵包括环形定子、环形转子和叶轮，所述环形定子固接于对应的所述内管的内壁，所述环形转子通过轴承可转动地安装于所述环形定子的内壁，所述叶轮固接于所述环形转子的内壁；

所述环形定子的内部设有线圈绕组，所述环形转子的内部设有永磁体，所述线圈绕组能够在通电后产生磁场，所述永磁体能够在所述磁场的作用下带动所述环形转子和所述叶轮旋转。

3.根据权利要求2所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述内管的外壁在周向上固接有支撑件，所述内管通过所述支撑件连接于位于所述内管的外侧的管道。

4.根据权利要求3所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述支撑件为多个沿所述内管的周向分布的翼片板，所述翼片板的截面呈流线型。

5.根据权利要求3所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述支撑件内开设有电缆通道，所述电缆通道的一端贯通至所述外管的外壁，所述电缆通道的另一端贯通至所述轮缘泵的环形定子内，以使所述环形定子的线圈绕组能够连接外部的供电设备。

6.根据权利要求2所述的主动式管道分流装置，其特征在于，还包括与所述轮缘泵一一对应的变频器，所述环形定子的线圈绕组通过所述变频器连接于外部的供电设备。

7.根据权利要求1所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述总管内安装有主泵。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述内管的数量为多个，多个所述内管并列地设置于所述外管内。

9.根据权利要求8所述的主动式管道分流装置，其特征在于，多个所述内管沿所述外管的轴线呈中心对称设置。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的主动式管道分流装置，其特征在于，所述内管的数量为多个，多个所述内管同轴且间隔地嵌套设置；多个所述轮缘泵沿所述外管的轴向错位设置。

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