[发明专利]一种螺旋流发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体螺旋发生装置及管道流体输送装置。

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。起旋方式是研究和应用螺旋流的关键。

对于安装导流片式的螺旋流发生装置，其是通过改变圆管水流边界条件来产生螺旋流，即在管段内壁设置具有一定安放角的若干个固定的导流叶片，当水流通过该管段时，水流不仅沿轴向向前运动，而且产生了周向运动，二者的合运动便形成了螺旋流。但是缺点较为明显：安装难度较大，螺旋流的强度整体较低，能耗较高，衰减较快，对外界依赖性较强，而且对气液等两相流体的运动来说来说，参混效果不理想。另外，管型喷嘴的方式也可以产生螺旋流，即通过切向进流的方式产生切向速度，但是也存在明显的缺点：结构复杂、需经常维护、需要保证喷嘴的位置参数。Kiyoshi Horii教授提出了一种自生成螺旋流发生装置，通过轴对称面内小孔径向向心射入的进流方式生成螺旋流，但是结构复杂，安装困难，不利于实验环境和工程上的应用。申请号为200620068646.4的实用新型专利“涡旋发生器”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°。适于磨煤喷粉机中煤粉流与空气的充分混合。但是此发明没有解决安装问题，螺旋效果不明显，而且叶片的强度存在问题。

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。通过新型的导流片式的起旋方式，使装置产生的螺旋流效果明显，螺旋流流型保持较好。另外，采用了过流孔与导流片相结合的方式，增强起旋效果，减小阻力。并且，采用固定法兰的形式，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。

总的说来，本发明的一种新型螺旋流发生装置解决了以下几大难题：1．采用新型的导流片式起旋，螺旋效果好，流态衰减慢。2．过流孔与导流片的组合方式在保证螺旋强度的情况下，最大限度的减小阻力。3．做成特定的管段形式，使整体易于安装。4．不需要添加其他的耗能设备，能耗低。

本发明螺旋流发生装置由起旋器主板、导流片和加固物构成，所述加固物设置在起旋器主板的中央处，在起旋器主板内设置3～6个过流孔，过流孔呈矩形，以等角度放射状分布在起旋器主板内，导流片与过流孔个数相同，呈矩形状，并以一定角度和同一方向焊接连接在过流孔一侧，起旋器主板上设有螺栓孔，用于起旋器与管道的连接。

对于起旋器主板，直径为管道内径D的1.25倍，材料采用的是16Mn，厚度为10～30mm。对于过流孔，宽度a为0.1～0.3D，长度h为0.25～0.45D，靠近中心处的一边距中心的距离为0.125D；。对于导流片，与过流孔个数相同，并以一定角度和同一方向焊接在过流孔一侧，导流片的长度h与过流孔相同，导流片的宽度b为1.2a～3a，导流片与过流孔平面的夹角α的范围是15°～60°，夹角越小，导流片长度h越长，起旋效果越好，螺旋强度越大。对于加固物，设置在起旋器主板的中央处，以防止流体对起旋器的冲击作用，起到加固起旋器的作用，类似于半球体，直径为0.1～0.2D，厚度与起旋器主板厚度相同。对于螺栓孔，用于起旋器与管道的连接。

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管道上。一般管道内的输送物质有：油、空气、天然气、水以及沉淀物等。当混合物流体经过起旋器时，混合物流体将从过流孔流过。由过流孔流出的流体会经过导流片的作用，使流体产生切向速度，切向速度的大小以及螺旋强度的强弱与导流片与过流孔之间的夹角以及导流片长度有关，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，可以导流片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。

本发明的显著优点在以下几个方面：