一种管道降压装置的制作方法

本发明属于流体输送领域，涉及一种管道节流降压装置，具体涉及一种适用于流体输送管的流体节流降压装置。

背景技术：

在液体火箭发动机试验领域，经常会有大流量高压流体需要进行降压输送，同时还必须根据上游设备的出口参数，提供符合要求的压力、流量环境。

传统的节流降压方法是在管道中安装孔板等节流元件，主要存在以下几个问题：1、单级孔板降压能力有限；对于液体工质，单个孔板前后压降一般小于5MPa，故对于高压流体，往往需要多级孔板，导致降压管路长、高压密封面多。2、压力、流量控制不准确；由于孔板自身的流量系数受被压比影响较大，入口压力与流量对应偏离经验公式，流量控制精度往往低于10％。3、流量不可调节；对与单个节流元件，其流量仅与入口压力有关，为了匹配一定的压力和流量只能更换节流元件，存在较大浪费且费时费力。

技术实现要素：

为了满足高压大流量流体的降压输送，本发明提供一种管道降压装置，其可以对压力高达35Mpa，流量大于300kg/s的流体进行降压输送，同时可以根据上游设备提供符合要求的压力或流量环境。

本发明的技术解决方案是：

提供一种管道降压装置，其特别之处在于：包括内芯筒体和外壳，上述内芯筒体的一端为开口端；内芯筒体的另一端为封闭端；上述外壳的两端都为开口端；内芯筒体和外壳的内径不同；上述内芯筒体同轴插入外壳内部；内芯筒体的开口端和高压管道对接，该端内芯筒体的外壁和外壳的一端密封设置；内芯筒体的封闭端设置有支撑架，上述支撑架与外壳的另一端固连；上述内芯筒体的筒壁上径向设置有多个节流喷嘴。

内芯筒体通过内芯支撑架与外壳固定，能够有效防止内芯悬臂结构的振动；高压流体进入内芯后，通过节流喷嘴喷出，降低流体压力。

为了便于安装节流喷嘴同时能够调节节流喷嘴的数量，上述内芯筒体的筒壁上设置有螺纹孔，上述节流喷嘴通过螺纹孔安装于内芯筒体上，根据实际需控制的流量，安装节流喷嘴，不需要安装的位置可安装相同外形尺寸的封堵螺钉即可。

上述螺纹孔孔径大小相同，各螺纹孔间隔均匀，相邻螺纹孔之间的距离大于40mm，保证各孔流动状态下流场不会相互干扰。

为了提高节流效率，上述节流喷嘴为M12内六螺钉，在M12内六螺钉的轴向中心钻节流孔，节流孔入口处具有倒角，上述节流孔的直径为4mm，长为27mm，入口倒角为1mm。为了保证流量系数的一致性，节流孔的加工误差需小于1％。该细长节流孔流量系数稳定，节流效率高，进出口承受压力差高达35MPa，同时尺寸较小，能够单级降压35MPa。

上述内芯筒体的开口端焊接有高压对接法兰，通过高压对接法兰和高压管道对接。

上述内芯筒体开口端的外壁焊接有低压端密封法兰，焊接在外壳的一端的法兰与低压端密封法兰连接；上述外壳的另一端焊接有低压对接法兰。

该管道降压装置的内芯筒体上径向均匀分布细长孔型节流喷嘴，高压流体进入内芯筒体后，通过节流喷嘴喷出，当进出口压力之比超过10，流出过程会产生气蚀，流体压力迅速下降，出口压力低于0.2MPa，当气蚀产生后，其流量系数稳定，通过改变节流喷嘴的数量(用封堵螺钉替换)，可以在保证相同入口压力的条件下，适应不同的流量。

本发明的优点在于：

1、本发明降压能力强，单级降压可达35MPa。

2、本发明的流量(压力)控制精度高，调整方便，根据流量及进出口压差，确定节流喷嘴的安装数量，可保证其流量控制精度优于5％，对于不同的工况，仅需调整喷嘴数量即可，方便快捷。

3、本发明内部结构紧凑，与原管道通过法兰连接，安装简便，仅一处高压密封，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为节流喷嘴结构示意图。

图中附图标记为：1-高压对接法兰，2-内芯筒体，3-低压端密封法兰，4-节流喷嘴，5-外壳，6-内芯支撑架，7-低压对接法兰，8-喷嘴密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，内芯筒体2插入到外壳5内部，内芯筒体2和外壳5之间构成低压腔，内芯筒体2的开口端焊接高压对接法兰1，通过该高压对接法兰1和高压管道连接；低压端密封法兰3焊接在该端内芯筒体的外壁上，外壳5的一端与低压端密封法兰3通过法兰连接；内芯筒体2的封闭端通过内芯支撑架6与外壳5固定，能够有效防止内芯悬臂结构的振动，外壳5的另一端焊接低压对接法兰7。

内芯筒体2的筒壁上径向开设螺纹孔，各螺纹孔的周向均匀，孔与孔间隔均匀，相邻螺纹孔之间的距离大于40mm，保证各孔流动状态下流场不会相互干扰。

节流喷嘴4通过螺纹孔安装于内芯筒体2上，螺纹孔末端通过密封圈8进行密封(见图2)，保证流体不通过螺纹进入低压腔。

如图2所示，节流喷嘴4为M12内六螺钉，中心钻细长节流孔，直径为4mm，长为27mm，入口倒角为1mm，经液流试验，确定该细长节流孔的流量系数为0.71±0.02。为了保证流量系数的一致性，节流孔的加工误差需小于1％。该细长节流孔流量系数稳定，节流效率高，进出口能承受较高压力差(高达35MPa)，同时尺寸较小，能够单级降压35MPa。

节流喷嘴与内芯筒体通过螺纹连接，在本实施例中最多可安装120个节流喷嘴，根据实际需要控制的流量，安装节流喷嘴，不需要安装的位置可安装相同外形尺寸的封堵螺钉即可。

节流喷嘴的数量n可以根据入口压力Pi，出口压力Piz以及流体质量流量Q_m计算得到。

当时，按公式(1)计算

$n=\frac{Q_m}{CA\sqrt{2(P_i-P_{iz})\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right)$

式中：C为节流喷嘴的流量系数；

A为节流孔面积；

ρ为流体密度；

当可按公式(2)计算，

$n=\frac{Q_m}{CA\sqrt{2P_i\mathrm{\ρ}}}---\left(2\right).$