本发明属于高压流体输运领域，涉及管路转向装置，具体涉及一种一体化纯钛高压管路转向头。
背景技术
转向头是控制流体管道系统中提供方向控制的装置，往往连接两段或多段管道，为整个流体管路系统提供不小于90°角方向的转换。其基本功能包括连接两段或多段管道，保证足够的连接强度和密封度，还包括为流体提供转向的约束。
一般而言，转向头的弯转角度和转角的半径没有过多限制，仅仅限制弯转角度不能为小于90°的锐角，这是由于锐角可能带来流体的转弯方向变化过快，而可能出现一定的回流，相应的，转角的半径也没有过多限制，往往能够完成弯转需求即可。例如在家用管路，如燃气、天然气、自来水或废水的管路系统中，可以看到各种壁厚，各种材料，各种弯转角度的转向头。在工业领域，由于运输介质的多样性和输运条件的限制，转向头的设计标准往往更高，例如在输运有一定腐蚀性的酸性或碱性物质时，往往需要选择特定材料的管路和转向头，而在化石燃料的长距离输运或深海输运中，又要求管路以及转向头能够应对一定程度的温度、压力，并保证管路连接处的密封性。
高压管路是一种比较特殊的管路，一般管路内部压力超过15个大气压，往往用来输运需要压缩运输的液体介质，如液化天然气、液化石油气，或者需要长距离运输的液体介质，如石油。由于输运介质属易燃易爆物质，因此需要管路系统的密封度极高，以防内部液体泄漏出现安全事故；此外，由于管内压力高、温度低，塑料或橡胶等有机材料的管道无法得以应用，而金属管道又容易被石化燃料中的硫化成分及硝化成分腐蚀，因此需要具有防腐蚀的功能的金属材料；在管道转向处，由于高压输运的方式，管内外的压力差较大，再加上流体高速流动转向时给转向头产生的巨大作用力，给管道连接处的密封带来了极大的挑战；在转向处，流体高速运动产生的离心力，加上转角的转弯半径无法适应流体流速，流体极容易在弯角下游形成流体的分离区，这将产生流体管道内部的空蚀现象，造成管壁多孔状的磨损，最终影响转向头的安全使用。
管道内部的空蚀现象是由于流体转向后的分离效应，在非受力方向产生一个具有一定体积的分离区，分离区的压力较低，流体内的气体将会从高压的流体内析出，聚集到低压的分离区，从而形成一个含有空气的分离区，在连续的输运过程中，分离区的大小及位置会受到流体的输运状态而不断变化，在这一过程中，流体中析出的气体将以小气泡的形式不断从高压的流体向低压的分离区运动，不断冲击管壁，最终在一定的内部频率下，形成空蚀孔，再经历空蚀孔的生长与合并，形成较大的孔洞，最终导致转向头内壁不断变薄，承力能力衰退，不但影响结构强度，还在一定程度上对密封性造成不良的影响。
技术实现要素：
本发明的至少一个目的是提出一种一体化纯钛高压管路转向头，并且使所述一体化纯钛高压管路转向头能够应对高压介质的工作环境，具有较强的密封性、具有较强的结构强度、具有抵抗高温、高压或低温、高压环境的能力，以及抵抗酸性成分腐蚀的能力，还能有效减少空蚀现象的发生，使转向头具有相当的寿命。
为了解决以上的技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种一体化纯钛高压管路转向头，具有整体呈六面体的转向部(1)，从所述转向部(1)的一个面垂直向外延伸的出流转接头(2)，以及从所述转向部(1)的另一个面垂直向外延伸的，与所述入流转接头呈接近直角的入流转接头(3)，其特征在于：所述出流转接头(2)靠近自由端处具有环形外凸的出流密封安装圈(21)，所述入流转接头(3)靠近所述转向部(1)处具有外凸的环形限位圈(31)，所述入流转接头(3)上位于所述环形限位圈(31)外侧具有环形外凸的入流密封圈(32)，所述入流转接头(3)上位于所述入流密封圈(32)外侧具有螺纹连接部(33)，所述入流转接头(3)自由端具有半径逐渐收缩的管口倒角部(34)，所述转向部(1)、所述出流转接头(2)及所述入流转接头(3)内部具有呈基本直角的内部管路，所述内部管路通过光滑的直角圆弧转角实现转向。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述环形限位圈(31)具有比所述入流密封圈(32)更大的宽度和半径，所述环形限位圈(31)与所述入流密封圈(32)外表面具有光滑的圆弧表面转角过渡。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述内部管路的直角圆弧转向完全位于所述转向部(1)内部。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述内部管路的直角圆弧转向位于所述转向部、出流转接头(2)、入流转接头(3)三者构成的整体内部。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧由同一段光滑的同径圆弧构成，所述同径圆弧的半径大于所述管径。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧由至少两段光滑的异径圆弧构成，所述每一段圆弧的半径均大于所述转向部(1)最短的棱长。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧分压力圆弧面(12)和吸力圆弧面(11)，所述吸力圆弧面(11)具有氧化保护层，所述压力圆弧面(12)具有润滑覆盖层。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述吸力圆弧面(11)上具有致密的钛合金氧化层，所述钛合金氧化层厚度大于2mm，所述压力圆弧面(12)上具有石墨润滑覆盖层，所述石墨润滑覆盖层厚度大于2mm。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述一体化纯钛高压管路转向头由纯钛一体化加工而成，以保证转向部(1)、出流转接头(2)和入流转接头(3)间无缝隙且密封良好。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述螺纹连接部(33)的长度大于150mm。
通过以上技术方案，本发明实现了以下有益的技术效果：
通过一体化的转向头结构设计，解决了传统转向头与转接头之间在高压流体输运领域容易出现的渗漏、渗气等密封不严的情况，并通过避免连接部使用多零件组装，提高结构可靠度，使使用周期和更换周期更加固定，方便及时安装更换。
通过钛材料的使用，在有效保证转换头结构强度的前提下，大幅增强转换头应对化石燃料中硫化物和硝化物的能力，使管壁内侧不至于因为转向带来的强冲击和高流速受到介质中腐蚀成分的影响，大幅提高转换头的使用寿命。
通过将传统的单一同径圆弧面改进为多段异径圆弧面实现对流体的转向导引，使传统直角过渡的过程更长、转向更加顺滑，在将同径单一圆弧改为多段异径圆弧的过程中，还将原有生硬的直角转向更改为多段120°角以上的钝角转向，使管壁受到流体的冲击更小。
通过在压力圆弧面和吸力圆弧面分别设置石墨润滑层和致密钛合金氧化层，分别实现了流体在转弯处对压力面的冲击和剐蹭，增强压力面的耐用程度，而在吸力面通过致密钛合金氧化层，防止了空蚀现象出现的小气泡对管壁的直接冲击，提高了转接处的耐用度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种一体化纯钛高压管路转向头立体结构示意图；
图2为一种一体化纯钛高压管路转向头立体切剖示意图；
图3为一种一体化纯钛高压管路转向头第一实施例平面剖视图：
图4为一种一体化纯钛高压管路转向头第二实施例平面剖视图；
图5为一种一体化纯钛高压管路转向头第三实施例平面剖视图；
图中：1-转向部，2-出流转接头，3
具体实施方式
下面可以参照附图1-5以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。
下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案包括优选技术方案做进一步的详细描述。
需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。
本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。
本发明的至少一个目的是提出一种一体化纯钛高压管路转向头，具有整体呈六面体的转向部1，从所述转向部1的一个面垂直向外延伸的出流转接头2，以及从所述转向部1的另一个面垂直向外延伸的，与所述入流转接头呈接近直角的入流转接头3，其特征在于：所述出流转接头2靠近自由端处具有环形外凸的出流密封安装圈21，所述入流转接头3靠近所述转向部1处具有外凸的环形限位圈31，所述入流转接头3上位于所述环形限位圈31外侧具有环形外凸的入流密封圈32，所述入流转接头3上位于所述入流密封圈32外侧具有螺纹连接部33，所述入流转接头3自由端具有半径逐渐收缩的管口倒角部34，所述转向部1、所述出流转接头2及所述入流转接头3内部具有呈基本直角的内部管路，所述内部管路通过光滑的直角圆弧转角实现转向。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述环形限位圈31具有比所述入流密封圈32更大的宽度和半径，所述环形限位圈31与所述入流密封圈32外表面具有光滑的圆弧表面转角过渡。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述内部管路的直角圆弧转向完全位于所述转向部1内部。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述内部管路的直角圆弧转向位于所述转向部、出流转接头2、入流转接头3三者构成的整体内部。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧由同一段光滑的同径圆弧构成，所述同径圆弧的半径大于所述管径。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧由至少两段光滑的异径圆弧构成，所述每一段圆弧的半径均大于所述转向部1最短的棱长。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述直角圆弧分压力圆弧面12和吸力圆弧面11，所述吸力圆弧面11具有氧化保护层，所述压力圆弧面12具有润滑覆盖层。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述吸力圆弧面11上具有致密的钛合金氧化层，所述钛合金氧化层厚度大于2mm，所述压力圆弧面12上具有石墨润滑覆盖层，所述石墨润滑覆盖层厚度大于2mm。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述一体化纯钛高压管路转向头由纯钛一体化加工而成，以保证转向部1、出流转接头2和入流转接头3间无缝隙且密封良好。
进一步的，作为本发明的一种改进：所述螺纹连接部33的长度大于150mm。
通过以上技术方案，本发明实现了以下有益的技术效果：
通过一体化的转向头结构设计，解决了传统转向头与转接头之间在高压流体输运领域容易出现的渗漏、渗气等密封不严的情况，并通过避免连接部使用多零件组装，提高结构可靠度，使使用周期和更换周期更加固定，方便及时安装更换。
通过钛材料的使用，在有效保证转换头结构强度的前提下，大幅增强转换头应对化石燃料中硫化物和硝化物的能力，使管壁内侧不至于因为转向带来的强冲击和高流速受到介质中腐蚀成分的影响，大幅提高转换头的使用寿命。
通过将传统的单一同径圆弧面改进为多段异径圆弧面实现对流体的转向导引，使传统直角过渡的过程更长、转向更加顺滑，在将同径单一圆弧改为多段异径圆弧的过程中，还将原有生硬的直角转向更改为多段120°角以上的钝角转向，使管壁受到流体的冲击更小。
通过在压力圆弧面和吸力圆弧面分别设置石墨润滑层和致密钛合金氧化层，分别实现了流体在转弯处对压力面的冲击和剐蹭，增强压力面的耐用程度，而在吸力面通过致密钛合金氧化层，防止了空蚀现象出现的小气泡对管壁的直接冲击，提高了转接处的耐用度。
如图3-5所示，分别为转角半径从小到大的三个实施例，可以看到转角区域随着多段圆弧的引入而逐渐扩大范围，且能保证直角转角相对光滑的前提下，使流体能够以更顺滑的方式通过直角转角，并且使流体通过两个接近120°角进行转向，而不是通过接近90°进行生硬的转折，以减轻高速流体对转换头的冲击。
转换头的一体化制造通过精铸方式先生成坯料，然后经过多道机加过程形成最终的转换头结构，然后通过电镀或其他表面镀层方式将相应的耐冲击或耐空蚀涂层附着于转换头相应的压力面或吸力面。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
在本发明的描述中如果使用了术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等，那么上述术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备、机构、部件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。