专利名称：带有下流水流静压力切断装置的立管的制作方法
该发明属于建筑暖通空调技术领域，主要涉及高层建筑高区供暖或空调水系统与低区供暖或空调水系统直接联接的立管管内外装置结构。
公知立管内的水静压力可以通过管道传递到立管的底部。为了切断立管中下流水流的静压力，传统技术采用经过回水箱溢水管并控制立管内的水流量的做法，在立管内形扳水膜流态，使得立管内静水压力得以切断。
就我所知下述文献对此有不同程变的论述。.陆耀庆；《供暖通风设计手册》；北京。中国建筑工业出版社。1987年12月；第335页。.陆耀庆；《实用供热空调设计手册》，北京。
中国建筑工业出版杜。1993年6月；第137页。。太原工业大学等；《建筑给水排水工程》；新一版；北京。中国建筑工业出版社。1993年11月；第108页。．刘梦真；高层建筑无水箱系统探讨；《暖通空调》；1997年(4)期。第26-29页。
但在现有技术中(双水箱，单回水箱；排气断流装置等)。当立管中流量较大时，水的水膜流状态不稳定，造成立管底部的静水压力波动影响低区的供暖效果，同时可能由于回水管网上的阀门误操作引起低区系统超压事故，造阶较高维修量大等问题。导致经常不得不将高区管网与低区管网在系统上彻底分开。
在文献[3]中，介绍了排水立管内的水流运动状态的研究实验情况，分析了在排水立管中水流运动的流态与压力的变化规律。说明了水的流态与流量、水质(水中所含固体量和粘滞度)、管壁的粗糙变、主管的克水卒、进水入口的几何特征等因素有关。给出了立管内呈水膜流状态时的流量，终限流速，终限长度的计算公式和铸铁立管的计算结果。现有排水系统中有采用特殊立管和横支管连接配件防止和减轻横支管流入立管的水流的干扰和破坏膜流的尝试。没见到对立管中已经彤成的水基的解决办法。
采用水压图分析供暖和空调水系统的循环特征可知，在低区循环水泵停止运行时低区管网都有确定的静水压线，在低区循环水泵正常运行时，低区管网都有确定的动态水压线，这就是说在立管内水压线水头高变以下是克满水的。分析排水系统立管的上下两端都是通大气的，立管中水和空气同时向下流动，这与供暖和空调的立管中的情况不同，在供暖和空调的立管中仅水向下流动，更易形成水气之间的动量交换。形成立管内空气的压缩和舒胀周期，更易产生水塞导致的有压冲击流，造成较大的压力波动．恶化低区的供暖和空调的效果。
由上述分析可知，供暖立管的压力波动是因立管内的水膜流状态被破坏产生水塞造成的。这样就有了在立管内控制水塞重建水膜流态的思路。由于供暖和空调用水要比污水排水干净的多且流量稳定，这就可以在立管内低区水压线水头高变以上适当位置安装部件结合控制流量来重建立管中的水膜流动状态。从而实现立管下流水流静压方的切断和压力波动的消除。
本发明的目的是在立管内加装一个为水流提供流动边界条绊的部件，破坏已经形成的水塞，使立管内下流水流流过部件后能稳定地沿着立管内壁彤成水膜运动状态，在立管的轴线上形扳一个自上而下的空气柱，使立管内的空气和向下流的水的边界处于有序状态。消除主管内水气之间的动量交换，消除压力波动。解决系统存在的压力波动问题和超压事故隐患问题。
本发明的核心或立管管内外结构的表质方案是在立管内安装与立管中轴同心的一定长变的的导流部件，这个导流部件设在立管进口下方并与管内壁问保持一定的间距。它可以是一个实心的园柱体或多棱柱体，也可以是由两段直经不同的管段连接后一端或两端封口而成，还可以是与立管内壁能保持固定间距、具有多棱柱体表面的异彤管一端或两端封口而成，它象一个“倒置的上端封口的漏斗”，这个“漏斗”的上端或外壁可以接一短管与大气相通，也可以不接。它使水沿立管的内壁和导流部件外壁下流，在立管的轴线上形扳一个空气柱，保证气水边界有序，控制水的流态．充分利用立管的流通能力。在立管上安装U彤水封管。保证系统在低区回水管网阀门溪操作时不超压和超压时通大气。
本发明的方案可以分别由以下四种形状的装置结构来宾现。
附图给出了本发明的四种实施例。现分述如下附图内容说明
图1“带有下流水流静压乃切断装置的主管”的第一种结构形式。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的A——A断面图。
图4“带有下流水流静压力切断装置的立管”的第二种结构形式。
图5是图4的B——B剖面图。
图6“带有下流水流静压力切断装置的立管”的第三种结构形式。
图7是图6的C——C剖面图。
图8“带有下流水流静压力切断装置的立管”的第四种结构形式。
图9是图8的D——D吾4面图。
图10是图1所示的带有下流水流静压力切断装置的立管在系统中的安图11是图4、图8所示的带育下流水流静压力切断装置的立管在系统装示意。
图12是图6所示的蒂有下流水流静压力切断装置的立管在系统中的安图1～12中部件编号说明1——通气弯管。
2——本装置的外壁，也是总回水立管的一段。
3——变径管。
4——短管。
5——U形水封管。
6——通气弯管。
7——上端封口短管。
8——固定园钢。
9——通气弯管。
图10、图11、图12中的部件编号说明
10——带有下流水流静压力切断装置的主管。
I——I低区水压线，即低区系统的测压管水头高受(米)。
11——立管，也就是总回水立管。
12——水封管。
13——压力表。
14——温度计。
15——供暖立管。
16——高区系统总回水菅。
17——自动排气阀。
18——高区加压水泵。
附图1给出了实现本发明目的的第一种装置结构的示意。附图2是附图1的俯视图。附图3是附图1的A——A断面。附图1所示的部件1娶安装在立管的顶端，见附图10所示。该方案的结构是在立管内加装一定长度的短管，这个短管的一端引出立管外通大气。通大气的管口是向下弯的，以避免异物落入立管内。这个短管的下端图注部件4的短管管径可以与通气弯管(部件1)的管径相同。通气弯管(部件1)可以采用DN25·DN40的管径。当水流自上而下流过附图1听示装置时，水流会沿着立管管内壁及部件3的外壁之间向下流动，在立管的轴线上形成一个自上而下的空气柱，保持立管内静压处于大气压力状态。附图1中的部件5是一个U哥，水封管．起限压泄压作用。附图1所示的带有下流水流静压力切断装置的立菅不论低匡系统以阿种方式定压都适用。
附图4给出了实现本发明目的的第二种裴置结构的示意。附图5是附图4的B——B剖面图。附图4昕示结构的装置安装的标高应比低区系统的回水干管与高区回水总管连接处的水压线的水头高度(图注I——I)高15米左右，见附图11所示。附图4所示的结构是在立管内扣装一段直管(图注部件号7)，这个短管的(图注部件7)上端口是用钢板焊接封死的，在这个短管的(图注部件7)中部引出通气管(图注部件6)。当水流自上而下流过附图4所示装置时，水流会沿着立管管内壁及部件7的外壁之间向下流动，在立管的轴线上形成一个自部件7始而下的空气柱．保持立管内静压处于大气压力状态。附图4所示的带有下流水流静压力切断装置的立菅也适用于低区系统的昕肓定压方式。
附图6给出了实现长发明目的的第三种装置结构的示意。附图7是附图6的C-C剖面图。附图6与附图4的结构的差4是附图6的结构比附图4的结构少了通气弯管(部件6)．多了部件8。部件8是用来固定部件7的．保证部件7与部件2轴心线重含。附图6所示结构的装置安装标高也应比低区系统的回水干管与高区回水总管连接处的水压线的水头高室(图注I—I)高出15米以上，见附图12所示。附图6所示的结构是仅在立管内加装一段短管(图注部件号7)，这个短管的(图注部件71)上端口是用钢板悍接封死的，当水流自上而下流过附图6所示装置时，水流会沿着立管管内壁及部件了的外壁之间向下流动，在立管的轴线上形成一个自部件7始而下的空气柱，溧持立管内静压处于大气压力状态。附图6所示的带有下流水流静压力切断装置的主管每次启动时立管内的压乃会略有上升(约10KPa左右)。用于低区管网用高住水箱定压方式的系统时会使水箱有一定量的溢水。
附图8给出了实现本发明目的的第四种装置结构的示意。附图9是附图8的俯视图。附图8所示的装置结构在立管上的安装位置与附图4昕示的装置结构在立管上的安装位置相同。见附图11所示。该装置的构造是在立管内加装一定长变的短管(部件9)。这个短管的上端引出立管外通大气。通大气的管口是向下弯的。以避免异物落入立管内。这个短管(部件9)的下端还可以通过变径管再连接一段短管(象附图1所示部件4的短管)。当水流自上而下流过附图8昕示装置时，水流会沿着主管管内壁及部件9的外壁之间向下流动，在立管的轴心线上形扳一个自部件9起己至下的空气柱，保持立管内静压处于大气压力状态。附图8所示的带育下流水流静压力切断装置的立管不论低区系统以何种方式定压都适用。
附图1、附图4、附图6、附图8中的部件5是一个U形水封管，它能起到限压、泄压作用．可以避免在室外回水管网上的阀门误操作时出现超压事故部件5的安装标高应比低区菅网的回水干管与高区回水总管连接处的静水压线的水柱高变(图注I——I)高5米左右，一般38米为宜。图中部件(1、4)的直径可以相同，这时将没有部件3，都件7的下端也可以根据需要通过变径管连接一段与其上端不同的管径。
本发明与现有技术比较有以下优点(1)“带有下流水流静压力切断装置的立管”能将系统的压力波动彻底消除，完全不影响低区的系统运行效果。
(2)“带有下流水流静压力切断装置的立管”取代分丢式供暖系统中的两个水箱，节省了水箱间的建筑面积和水箱。
(3)“带有下流水流静压力切断装置的立管”真正确保了高区系统与低区系统的安全正常运行。
(14)“带有下流水流静压力切断装置的立菅”基表上去掉了管网系统的氧腐蚀因素。特别是附图6所示的装置结构与大气不直接相通。
(5)“带有下流水流静压力切断装置的立管”可以降低冷热源设备的工作压寿。降低低区设备的承压要求。
(6)“带有下流水流静压力切断装置的立管”可使主管的通水能力得到充分利用。
实现本发明的最好方式见附图1、附图4和附图6和附图8。这四种结构的“带有下流水流静压力切断装置的立管”都能达到本发明的目的。
附图1所示的装置结构的“带育下流水流静压力切断装置的立管”应用于高层建筑供暖和空调水系统的回水总立管中用来实现高区管网与低区管网的直接连接。见附图10系统示意。
附图4、附图6和附图8所示结构的“带育下流水流静压力切断装置的立管”也可应用高罢建筑供暖和空调水系统回水总立管中，用来实现高区管网与低区管网的直接连接，见附图11、附图12系统示意。
权利要求
1.带有下流水流静压力切断装置的立管，包括立管管体、进出口的联接端，设于进口附近的导流部件及联接固定上述部件的部件。其特征在于所述的导流部件为设在立管进口下方的与立管中轴同心并咩与立管内壁间保持流体通路的适当导流长度的部件(1、4、6、7、8、9)的外形和与立管的连接固定关糸。
2.如权利要求1所述的带有下流水流静压力切断装置的立管的导流部件(7)，可以是一个实心的园柱淳或多棱柱体．也可以是由两段直经不同的管段连接后一端或两端封口而成。还可以是与立管内壁能保持固定间距、具有多棱柱体表面的异形管一端或两瑞封口而成。
3.如权利要求1昕述的带有下流水流静压力切断装置的立管的导流部件(1、4)可以有相同的直经．也可以有不同的管经。
4.如权利要求1所述的带有下流水流静压力切断装置的立管的导流部件(7、9)的内腔可以与大气相通。也可以不与大气相通。
5.如权利要求1所述的带有下流水流静压力切断装置的立管的特征在于采用U形水封管做限定管内压力的安全部件(51)。
全文摘要
带有下流水流静压力切断装置的立管属于建筑暖通空调技术领域。需要解决的问题是使立管内保证了一定水流量的同时消除立管内下流水流的静压力。本发明能破坏立管下流水流中已形成的水塞,在立管的轴心处自上而下形成一个稳定有效的空气柱。从而切断了立管下流水流静压力的传递,消除立管底部的压力波动。本发明可以实现高层建筑高区供暖或空调管网与低区供暖或空调管网的直接连接。也可以用于其它需要切断液体静压的立管中。
文档编号E03B7/09GK1205414SQ98109099
公开日1999年1月20日 申请日期1998年6月14日 优先权日1998年4月14日
发明者曹天宏 申请人:曹天宏