一种气体管道增压运输装置的制作方法

本发明涉及流体的管道运输增压装置技术领域，具体地涉及一种气体管道增压运输装置。

背景技术：

目前在管道气体长距离输送方面所面临的应用瓶颈主要体现在：气体长输管道的输送量提高难度大，气体在管道传输过程中的压力损失以及摩擦阻力较大。管道提输技术通常有以下几种常见方法：1、增大入口管道气压或管道直径；2、建设复线；3、采用天然气管道减阻剂技。在现有的输送条件下，这三种方法成本均较高。自激振荡脉冲流利用自激振荡效应将平均射流变为脉冲射流，将流体沿管道壁面的流动由“滑动摩擦”变为“滚动摩擦”，减小了管道流体的摩擦阻力，增大了输气量

传统的自激振荡管道脉冲增压运输器在提升管道输气量上有明显的效果，但由于自激振荡效应带来的低频脉动，使腔体的壁面产生一定的幅值跳动，长此以往，腔体的壁面可能发生疲劳断裂，造成严重的工程事故。

如中国实用新型专利(授权公告号：cn203549260u，授权公告日：2014-04-16)公开了一种管道增压运输器，该增压运输器包括脉冲流发生装置和整流器，它利用整流器消除附加涡，利用脉冲流发生装置增压，该装置能提供更高的脉冲压力，缺点是与此同时带来的压力振幅同样变大，没有采取有效的减震装置来提高增压运输器的安全性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种气体管道增压运输装置。该装置设计了减震装置，在保证腔体结构安全性的同时，提高了管道的增压运输性能。

为实现上述目的，本发明公开了一种气体管道增压运输装置，包括自激振荡上喷嘴，所述自激振荡上喷嘴为横向截面为十字型的实心圆筒，所述实心圆筒内开有进气管，所述进气管为进气管入口端直径大于进气管出口端直径的空心圆台体，所述进气管与自激振荡上喷嘴的横向对称轴在同一条直线上，所述自激振荡上喷嘴的外表面通过第一减震橡胶与空心圆筒状内衬套的内表面上的一个缺口密封固定连接，所述内衬套的外围设有中心对称轴与内衬套在同一条直线上的圆筒状外壳，所述外壳的内表面通过第二减震橡胶与内衬套的外表面密封固定相连，所述内衬套的出口端设有第三减震橡胶，所述第三减震橡胶将外壳的内表面与碰撞壁的外表面密封固定连接，所述碰撞壁为内部开有空心圆柱腔体的圆台体，所述碰撞壁的出口端通过第四减震橡胶与下游喷嘴的入口端密封固定连接，所述下游喷嘴的出口端密封固定连接下节管道的入口端，所述内衬套内的空心圆筒、碰撞壁内的空心圆柱腔体及下游喷嘴内的空心腔体构成腔室，所述腔室两端分别与进气管和出气管保持内部相通。

进一步地，所述外壳的外表面上开有八个对称分布的通孔，所述八个通孔的中心线均与外壳的横向轴线垂直，所述内衬套上与所述八个通孔竖直对应的位置均设有3mm的下沉孔，所述八个通孔内均滑动设有导向杆，所述八个导向杆外围均套有减震弹簧，所述八个减震弹簧的一端深入下沉孔内部，另一端与外壳保持相连。

再进一步地，所述进气管有锥角α1为15°。

更进一步地，所述腔室的最大内径dt为自激振荡上喷嘴最小内径d1的3～8倍，所述自激振荡上喷嘴与碰撞壁之间的距离l为自激振荡上喷嘴最小内径d1的6～8倍。

更进一步地，所述碰撞壁的锥度α为110°～120°。

更进一步地，所述下游喷嘴内有锥角α2为20°。

更进一步地，所述下游喷嘴的最小内径d2为自激振荡上喷嘴最小内径d1的1～2倍。

有益效果：

1、本发明的气体管道增压运输装置在不需要任何外加辅助以及动力装置的条件下，将连续流动的气体转化为脉冲流动，提高射流的压力幅值以及流动速度，起到了增压器的作用；

2、本发明的气体管道增压运输装置设计了二级减震装置，有效地削弱了腔室外部和内壁面的振动，在降低能耗的前提下，可广泛应用于管道气体的长距离运输。

附图说明

图1为本发明的气体管道增压运输装置的主剖视图；

图2为本发明的气体管道增压运输装置的左视图；

图中各部件的标号如下：

腔室1、进气管2、出气管3、自激振荡上喷嘴4、内衬套5、外壳6、碰撞壁7、下游喷嘴8、下节管道9、第一减震橡胶10a、第二减震橡胶10b、第三减震橡胶10c、第四减震橡胶10d、导向杆11：通孔11a、减震弹簧12。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例及附图进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供了一种气体管道增压运输装置，该装置包括自激振荡上喷嘴4，所述自激振荡上喷嘴4优选为横向截面为十字型的实心圆筒，如图1所示的，即两个不同直径的实心圆筒套在一起，使得该自激振荡上喷嘴4的纵向截面为圆环形，直径较小的实心圆筒的顶端和低端都伸出直径较大的实心圆筒。在所述实心圆筒内开有进气管2，所述进气管2为进气管入口端直径大于进气管出口端直径的空心圆台体，且圆台体的锥角α1优选为15°，所述进气管2与自激振荡上喷嘴4的横向对称轴在同一条直线上，结合图1可知，所述自激振荡上喷嘴4有两个管口径，其中，较小管口径也为进气管2的入口端直径用于与输气管道的管口相连，如图1所示，所述自激振荡上喷嘴4的右端外表面通过第一减震橡胶10a与空心圆筒状内衬套5的内表面上的一个缺口密封固定连接(连接方式优选为焊接)，所述内衬套5的外围设有中心对称轴与内衬套5在同一条直线上的圆筒状外壳6，所述外壳6的内表面与内衬套5的外表面之间设有第二减震橡胶10b，所述第二减震橡胶10b将外壳6的内表面与内衬套5的外表面密封固定相连(连接方式优选为焊接)，所述内衬套5的出口端还设有第三减震橡胶10c，所述第三减震橡胶10c将外壳6的内表面与碰撞壁7的外表面密封固定连接(连接方式优选为焊接)，所述碰撞壁7为内部开有空心圆柱腔体的圆台体，所述圆台体的锥角斜度α，又称为锥度α为110°～120°，(本实施例优选为120°)，所述碰撞壁7的出口端通过第四减震橡胶10d与下游喷嘴8的入口端密封固定连接(连接方式优选为焊接)，所述下游喷嘴8内部也开有空心圆台体，且空心圆台体的锥角α2优选为20°，所述下游喷嘴8的出口端密封固定连接下节管道9的入口端(连接方式优选为焊接)，因此，所述内衬套5内的空心圆筒、碰撞壁7内的空心圆柱腔体及下游喷嘴8内的空心圆台体构成了腔室1，再次结合图1可知，所述下游喷嘴8的出口端密封固定连接下节管道9的入口端(连接方式优选为焊接)，所述下节管道9内开设有空心圆筒状的出气管3，所述腔室1两端分别与进气管2和出气管3保持内部相通。

再次结合图1可知，所述自激振荡上喷嘴4的最小内径为d1，d1也可为图1所示的进气管出口端直径，所述腔室1的最大内径为dt，dt也为图1所示的内衬套5的内径，所述自激振荡上喷嘴4出口端与碰撞壁7进口端之间的距离l，所述下游喷嘴8的最小内径d2，d2也为下游喷嘴8进口端的直径，同时，所述腔室1的最大内径dt为自激振荡上喷嘴4最小内径d1的3～8倍，所述自激振荡上喷嘴4出口端与碰撞壁7进口端之间的距离l为自激振荡上喷嘴4最小内径d1的6～8倍，所述下游喷嘴8的最小内径d2为自激振荡上喷嘴4最小内径d1的1～2倍，所述下游喷嘴8的最小内径d2也为碰撞壁7的内径。

因此，上述第一减震橡胶10a、第二减震橡胶10b、第三减震橡胶10c和第四减震橡胶10d构成了该气体管道增压运输装置的一级减震装置，利用减震橡胶的焊接使得腔室的壁面可以在小范围内运动。

再次结合图1和图2可知，所述外壳6的侧面上开有八个对称分布的通孔11a，所述八个通孔11a的中心线均与外壳6的横向轴线垂直，同时，所述的八个通孔11a中心线的垂直度误差不能超过0.1mm，所述内衬套5上与所述八个通孔11a竖直对应的位置均设有3mm的下沉孔，所述八个通孔11a内均滑动设有导向杆11，如图2所示，所述八个导向杆11外围均套有减震弹簧12，所述八个减震弹簧12的一端深入下沉孔内部，另一端与外壳6保持相连，如图2所示，所述导向杆11的一端伸出通孔。

所述导向杆11和减震弹簧12组成了该气体管道增压运输装置的二级减震装置，保证了腔室的壁面可以进行二次减震。

本发明的气体管道增压运输装置的工作过程如下：初始流度为v的气体由自激振荡上喷嘴4的入口进入腔室1中，腔室1内部处于静止状态气体被快速进入的射流影响，高速射流和腔室1内的静止气体之间发生强烈的动能交换，形成剪切层；由于剪切层的不稳定性，扰动波跟随主流束向腔室下端移动与碰撞壁7进行碰撞，在碰撞壁7的附近引发新的压力扰动，在此过程中，扰动波加强了腔室碰撞区剪切层的横向脉动，当在分离区和碰撞壁附近的压力扰动相差半个周期时，将会出现扰动形成、扰动放大、新的扰动产生的循环现象，造成振荡腔内流体的阻抗呈周期改变，形成对进入腔室内流体的“全部间断”、“部分间断”及“完全不影响”的变化过程，此过程一直循环。同时，也就使得连续流体转变成周期性的脉冲射流，由于脉冲效应，导致流体流速以及压力幅值增大，单位时间内通过管道的气体输送量增大。此外，由于沿轴向对称产生的大结构涡环以及气体与碰撞壁7碰撞发生的管道壁面振动使得管道近壁面的湍流边界层内层结构发生较大改变，在减弱流体由于径向脉动所造成流层间动量的相互交换，同时破坏流体剪切流动的流动阻力也被逐渐消弱，延缓湍流的形成，从而减小了气体与管道的摩擦阻力，最终实现管道输气量增大。

本发明的气体管道增压运输装置的减震过程如下：管道增压运输装置运行过程中，腔室内流体的脉动使腔室产生径向振动，径向振动可有效改善边界层的流动特性，减小气体输送过程中的摩擦力，增大气体输气量，但持续振动会导致壁面材料的疲劳断裂，第一减震橡胶、第二减震橡胶、第三减震橡胶和第四减震橡胶的焊接设置，使得腔室内壁密封连接，导向杆和减震弹簧使外壳所受的振动不大，也就保护了壁面不受流体流动的影响。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。