一种增加液体流动稳定性的装置及能量收集装置的制作方法

本发明属于流体力学技术领域，具体涉及一种增加液体流动稳定性的装置及能量收集装置。

背景技术：

液体的运输广泛存在于多个行业，如工业生产、农业灌溉、石油的开采利用等等，在日常生活中也经常涉及到。液体的运输过程中通常伴随着能量损失。在许多液体传动中，管接头造成的能量损失超过了管道中因粘性流动的损失，因此，管接头（如：三通管接头、弯头和节流口等）是导致能量损失的主要原因之一。管接头之所以会造成液体的能量损失，很大原因是管接头使液体的流速或流向发生了变化。

液体的流速或流向发生变化，尤其是突然发生变化，会造成管内有负压区域，由于负压区域的存在，会使液体在流动过程中出现回流现象，影响液体的流速，不仅会加大能量损失，也会导致液体流动不稳定；液体流动不稳定会产生噪声，并增加管道的负荷，降低管道设备的使用寿命，破坏设备的稳定性。负压区域导致液体流动不稳定的现象，在液体中存在气体或液体流速不恒定时尤为明显。

技术实现要素：

本发明提供一种增加液体流动稳定性的装置，该装置能够消除或减小负压区域，增加液体流动的稳定性。

本发明采用如下技术方案：一种增加液体流动稳定性的装置，包括第一输送液体装置，所述第一输送液体装置与第二输送液体装置连接，液体从第一输送液体装置流向第二输送液体装置时，在第二输送液体装置的进水口附近产生负压区域，所述负压区域与外界连通。

优选的是，所述负压区域通过第二输送液体装置上的小孔或缝隙与外界连通。

较佳地，所述负压区域通过输气管与外界连通。

本发明还提供了一种能量收集装置，其包括第一输送液体装置，所述第一输送液体装置与第二输送液体装置连接，液体从第一输送液体装置流向第二输送液体装置时，在第二输送液体装置的进水口附近产生负压区域，所述负压区域与外界连通；

所述第二输送液体装置为输水管道，液体从所述第一输送液体装置流向所述输水管道时，液体的流动方向会发生改变，并且具有重力方向的速度；所述第一输送液体装置或输水管道或第一输送液体装置与输水管道的连接处设有进气口；

所述输水管道与能量收集仓连接，液体从所述输水管道流向所述能量收集仓时，液体的流动方向会发生改变，并且具有水平方向的速度；所述能量收集仓位于所述负压区域的下方；所述能量收集仓上设有排气口和排水口。

优选的是，所述负压区域通过输水管道上的小孔或缝隙与外界连通。

较佳地，所述负压区域通过输气管与外界连通。

上述任一方案优选的是，所述能量收集仓为能量收集管，所述能量收集管的管径大于输水管道的管径。

优选的是，所述进气口上设有进气管，所述进气管包括位于所述第一输送液体装置或输水管道内的出气孔和位于外界的进气孔。

进一步优选的是，所述出气孔位于所述第一输送液体装置或输水管道或第一输送液体装置与输水管道的连接处的截面的中心位置。

较佳地，所述第一输送液体装置和输水管道通过管道连接件连接，所述管道连接件上设有进气口。

本发明的增加液体流动稳定性的装置中，第一输送液体装置与第二输送液体装置的设置会使液体的流速和/或流向发生变化，由此产生的负压区域会增加液体流动的不稳定性，该负压区域与外界连通，可以消除或降低负压程度，由此增加液体流动的稳定性，并避免了由于液体流动不稳定而产生噪音，延长了管道的使用寿命，也增加能量收集装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明一优选实施例中增加液体流动稳定性的装置的剖面图。

图2为本发明另一优选实施例中增加液体流动稳定性的装置的剖面图。

图3为本发明又一优选实施例中增加液体流动稳定性的装置的剖面图。

图4为本发明一优选实施例中的能量收集装置的剖面图。

1-第一输送液体装置，2-第二输送液体装置，3-进水口，4-负压区域，5-小孔，6-输气管，7-进气口，8-能量收集仓，9-排气口，10-排水口。

具体实施方式

为了更加清楚地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细介绍。本发明的实施例具有示例性的作用，本领域技术人员在本发明实施例基础上做出的无实质形的改进，都应属于本发明的保护范围。

本发明实施例中的“第一”、“第二”，只是对某特征进行区别性地称呼，这是为了方便理解设定的，并无其他方面的限定。附图1-4中，虚线示例性地表示液体，液体及管道中的圆圈示例性地表示气体。

如图1-3所示的增加液体流动稳定性的装置，其包括第一输送液体装置1，第一输送液体装置1与第二输送液体装置2连接，液体从第一输送液体装置1流向第二输送液体装置2时，在第二输送液体装置2的进水口3附近产生负压区域4，所述负压区域4与外界连通。

所述第一输送液体装置和第二输送液体装置通常是管道装置，其管道的截面(垂直于管轴线的截面)可以是圆形、矩形、三角形或其他形状。根据具体情况的需要，也可以将第一输送液体装置和/或第二输送液体装置设置成其他结构。

所述第一输送液体装置与第二输送液体装置的截面可以相等，也可以不相等。当第一输送液体装置与第二输送液体装置的截面相等时，第一输送液体装置可以与第二输送液体装置夹角不为零，液体从第一输送液体装置流向第二输送液体装置时，液体的流动方向会发生改变，在第二输送液体装置的进水口附近会产生负压区域。

所述进水口附近的位置，是依据液体的流量、流速及液体输送装置的截面大小等因素确定的。

当第一输送液体装置与第二输送液体装置的截面不相等时，液体从第一输送液体装置流向第二输送液体装置时，液体的流速会发生变化，在第二输送液体装置的进水口附近会产生负压区域。

本发明所述的第一输送液体装置的截面是指，与第一输送液体装置中的液体流动方向相垂直的截面；第二输送液体装置的截面是指，与第二输送液体装置中的液体流动方向相垂直的截面。

第一输送液体装置与第二输送液体装置的设置会使液体的流速和/或流向发生变化，由此产生的负压区域会增加液体流动的不稳定性，该负压区域与外界连通，可以消除或降低负压程度，因此可以增加液体流动的稳定性。所述负压区域，是相对与外界的大气压而言的，其压强低于外界大气压。

所述外界，是与所述增加液体流动稳定性的装置的内部相对而言，通常是所述增加液体流动稳定性的装置所处的环境位置。

如图1-3所示的增加液体流动稳定性的装置，负压区域4通过第二输送液体装置2上的小孔5或缝隙与外界连通。小孔或缝隙的大小依据负压程度及所要达到的效果而定，但其原则上应防止第一输送液体装置及第二输送液体装置内的液体从小孔或缝隙中流出。

通常，为了更好地消除负压区域，所述负压区域通过输气管与外界连通。输气管即是一种管道结构，管道结构相对于孔或缝隙，其更适宜气体的流动，因此能够更及时地消除或降低负压程度。

如图4所示的能量收集装置，其包括第一输送液体装置1，所述第一输送液体装置1与第二输送液体装置2连接，液体从第一输送液体装置1流向第二输送液体装置2时，在第二输送液体装置2的进水口3附近产生负压区域4，负压区域4与外界连通；

第二输送液体装置2为输水管道，液体从第一输送液体装置1流向所述输水管道时，液体的流动方向会发生改变，并且具有重力方向的速度；第一输送液体装置1或输水管道或第一输送液体装置1与输水管道的连接处设有进气口7；

所述输水管道与能量收集仓8连接，液体从所述输水管道流向能量收集仓8时，液体的流动方向会发生改变，并且具有水平方向的速度；能量收集仓8位于负压区域4的下方；能量收集仓8上设有排气口9和排水口10。

能量收集装置，用于收集有压气体，该有压气体的压强大于外界的大气压强。输水管道中的液体在重力的作用下，会产生向下的速度，即重力势能转化为动能，该动能能够将从进气口处进入输水管道中的气体带入液体中，并随液体一起向下运动，当液体进入到能量收集仓时，液体中的气体也会具有水平方向运动，而气体在液体中会进行上浮(此时液体向下的速度较低或为零)，当上浮的气体较多时，气体便会从排气口中排出，排出的气体即为有压气体，其可以用于泵水、曝气或发电装置等。

当进气口在第一输送液体装置上时，由于液体的粘滞性，进气口附近的气体会随着液体一起运动，当液体进入输水管道时，气体也会进入输水管道，并在液体的带动下产生向下的速度。

当进气口位于第一输送液体装置与输水管道的连接处时，由于液体的粘滞性及液体能够产生向下的速度，进气口附近的气体也会进入液体中，并随液体一起向下运动。

在输水管道的进水口附近会产生负压区域，负压区域与外界连通，可以消除或降低负压程度，因此可以增加液体流动的稳定性，并避免了由于液体流动不稳定而产生噪音，延长了管道的使用寿命，增加能量收集装置的稳定性，同时也降低了液体流动的损失量，提高了液体动能转化为气压差能的转化率（即能够产生更多的有压气体）。

为了使液体在输水管道中的流速增大，以便于液体携带更多的气体向下运动，输水管道的管轴线通常是竖直向下的。能量收集仓可以是管道结构，该管道结构的一端与输水管道连接，另一端可以是排水口；能量收集仓也可以是其他结构，如一种立方体结构，该结构与输水管道连通，并具有排水口和排气口。排气口一般是设置在能量收集仓的上面（开口向上），利于气体排出，并防止液体从排气口中排出；排水口位于排气口的下游，即液体是流经排气口后进入排水口。能量收集仓一般是水平放置的，这是为了使能量收集仓中的液体进行水平运动，以利于液体中的气体上浮。

通常能量收集仓的截面（与液体流动方向相垂直的截面）大于输水管道的截面（与液体流动方向相垂直的截面）。这是为了降低液体流动的速度，便于液体中的气体上浮，即便于液体中的气体的排出，避免能量的浪费。

优选的实施例中，所述负压区域通过输水管道上的小孔或缝隙与外界连通。小孔或缝隙的大小依据负压程度及所要达到的效果而定，但其原则上应防止第一输送液体装置及第二输送液体装置内的液体从小孔或缝隙中流出。

较佳的实施例中，所述负压区域通过输气管与外界连通。输气管即是一种管道结构，管道结构相对于孔或缝隙，其更适宜气体的流动，因此能够更及时地消除或降低负压程度。

优选的是，所述能量收集仓为能量收集管，所述能量收集管的管径大于输水管道的管径。

通常，所述进气口上设有进气管，所述进气管包括位于所述第一输送液体装置或输水管道内的出气孔和位于外界的进气孔。进气管的设置，更利于外界的气体进入液体中。

较佳的实施例中，所述出气孔位于所述第一输送液体装置或输水管道或第一输送液体装置与输水管道的连接处的截面的中心位置。所述截面，是指与液体流动方向相垂直的截面，且是所述出气孔中心所处的截面。所述出气孔位于所述截面的中心位置，是指出气孔的中心与截面的中心重合。液体流动中，由于管壁和液体的粘滞性，液体的中心速度通常是最大的，速度越大，越利于液体将出气孔附近的气体带入液体中，以便于收集更多的有压气体，提高设备的功率。

优选的实施例中，所述第一输送液体装置和输水管道通过管道连接件连接，所述管道连接件上设有进气口。所述管道连接件可以是三通管或弯头。进气口位于管道连接件上，可以使液体具有向下的速度时将气体带入液体中，与进气口处于第一输送液体装置上相比可以携带更多气体。

以上所述，仅为本发明的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。