一种降低流体脉动冲击力的装置的制作方法

文档序号:17429865发布日期:2019-04-17 03:21阅读:346来源:国知局
一种降低流体脉动冲击力的装置的制作方法

本发明属于流体设备技术领域,特别是一种降低流体脉动冲击力的装置。



背景技术:

现在轻工业生产过程中,输送流体的机械设备主要通过泵来完成。一般情况下,若液体粘度超过150cp的流体选用容积泵,容积泵的类型很多,但其共同的工作特点都是容积泵的流量不采用出口调节阀来调节,一般采用的方法为:旁路、转速和行程调节,其共有的缺点为:其容积的周期性变化产生了流量脉动,造成了排出流量的不均衡,管道内受到流体的冲击载荷较大,导致传动管件的摩擦,并使其松动至断裂,严重了影响了工艺的连续进行。

泵进口的管件大小不等,时间不同步,方向也不尽相同,这些力有的叠加增强,有的消弱衰减,导致进出口管道在轴向和径向产生周期性位移,这就引起了泵入口管道的振动。要降低振动,须减弱或消除管道内流体介质产生的脉动压力。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种降低流体脉动冲击力的装置,其通过弯头连接的方式,可以降低进液管道的振动荷载,缓冲其液体对容积泵的脉动冲击压力。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

一种降低流体脉动冲击力的装置,整体呈倒l型,包括依次连接并连通的第一管、第二管、第三管、第四管、第五管和第六管;该第一管、第二管、第三管、第四管、第五管和第六管的中轴线均位于同一平面;该第一管为水平的直管,该第二管为弯管,该第三管为竖直的直管,该第四管和第五管为弯管,该第六管为竖直的直管;该第一管和第三管之间通过第二管连接,该第三管和第六管之间通过第四管和第五管连接,使该第一管和第三管相互垂直,该第三管和第六管相互平行。

进一步的,所述第二管为90度的弯管,且由所述第一管末端向下弯曲延伸。

进一步的,所述第四管为45度的弯管,且由所述第三管末端向所述第一管的方向弯曲延伸;所述第五管为45度的弯管,且由所述第四管末端向下弯曲延伸。

进一步的,所述第一管连接进液管道,所述第五管连接容积泵的连接法兰。

进一步的,所述第二管、第四管、第五管所在的圆周的直径为所述第二管、第四管、第五管的内径的1.5倍。

进一步的,所述第三管长度为200~300mm,所述第六管长度为100~500mm。

本发明的有益效果是:本发明降低流体脉动冲击力的装置,其通过弯头连接的方式,可以降低进液管道的振动荷载,缓冲其液体对容积泵的脉动冲击压力。

附图说明

图1是本发明降低流体脉动冲击力的装置的结构示意图。

图2是本发明降低流体脉动冲击力的装置的第二管的液体受力分析图。

图3是本发明降低流体脉动冲击力的装置的第二管的受力分析图。

图4是本发明降低流体脉动冲击力的装置的第四管的受力分析图。

图5是本发明降低流体脉动冲击力的装置的第五管的受力分析图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示,本发明提供一种降低流体脉动冲击力的装置,整体呈倒l型,包括依次连接并连通的第一管1、第二管2、第三管3、第四管4、第五管5和第六管6。该第一管1连接进液管道,该第五管5连接容积泵的连接法兰。该第一管1、第二管2、第三管3、第四管4、第五管5和第六管6的中轴线均位于同一平面。该第一管1为水平的直管,该第二管2为弯管,该第三管3为竖直的直管,该第四管4和第五管5为弯管,该第六管6为竖直的直管。该第一管1和第三管3之间通过第二管2连接,该第三管3和第六管6之间通过第四管4和第五管5连接,使该第一管1和第三管3相互垂直,该第三管3和第六管6相互平行。

具体来说,该第二管2为90度的弯管,且由该第一管1末端向下弯曲延伸。该第四管4为45度的弯管,且由该第三管3末端向该第一管1的方向弯曲延伸。该第五管5为45度的弯管,且由该第四管4末端向下弯曲延伸。该第二管2、第四管4、第五管5所在的圆周的直径为该第二管2、第四管4、第五管5的内径的1.5倍。该第三管3长度为200~300mm,该第六管6长度为100~500mm。

本发明通过第二管2、第四管4、第五管5改变液体产生的冲击力f的方向,逐级降低f对液体出口的冲击力,减少对泵入口的冲击力。流体对弯头的冲击力如下公式1所示:

∑f=ρq(β2v2-β1v1)公式1

β:系数,通常值取1.0

ρ:流体密度,kg/m3

v:流体断面的平均速度

q:流量,m3

若分析其设备的受力原理,其理论分析如下,假设x,y在同一平面上,液体受力分析如图2所示。

假设流量稳定的情况下,根据流体动量守恒方程得出,弯头对流体的作用力x,y分量如下式:

fx=ρ2v22a2cosβ-ρ1v12a1+p2a2cosβ-p1a1

fy=-ρ2v22a2sinβ+g-p2a2sinβ

第二管2、第四管4、第五管5的受力分析分别如图3-图5所示,由图中可以看出,液体产生的冲击力f使得第二管2、第四管4、第五管5的受力方向,x方向的受力为fx,y方向的受力为fy。假设液体流动状态为稳态,假定流体流速v1=v2=v3=v4,流体的横截面积a1=a2=a,p1可以当作流体进口的液体静压力,维持不变,p2、p3是方向相反大小相等的作用力分别作用在两个受力面上。根据流体动量守恒方式得出:

第二管2受力分析如下,β=90°:

fx=-ρv2a-p1a

fy=-ρv2a-p2a

第四管4受力分析如下,β=45°:

fx1=(ρv2a+p2a)*(cos45°-1)

fy1=-(ρv2a+p3a)*sin45°

第五管5受力分析如下,β=-45°:

fx2=(ρv2a+p3a)*[cos(-45°)-1]

fy2=-(ρv2a+p4a)*sin(-45°)

由计算公式可以看出,fx,fx1,fx2<0,其流体受力方向与图中所示方向相反。流体最终的受力fy2>0,其流体受力方向与图中所示方向相同。

分析结果如下:

1.x,y方向上液体的受力方向为-fx,-fy,与弯头产生的压力为一对方向相反,大小相等的作用力与反作用力。

2.根据力的分解,可以看出所有fx的水平作用力,都通过弯头自行吸收,即弯头的增加可以减弱流体产生的脉冲压力。

3.第三管3的作用起到一个缓冲的作用,避免第二管2和第四管4直接连接使得流体的进出口夹角角度大于90°,β≥90°会增大弯头水平方向的作用力,带来负面影响。

4.从第五管5受力分析的计算公式可以得出,若可以忽略管道内流体的压力损失,即p2=p4,则fy2的作用力大小约为0.7fy。

需要说明的是,以上所述仅是本发明较佳的具体实施方式而已,目的是为了使本领域技术人员更好的理解本发明,不应用以限制本发明的范围及应用,凡是在本发明的精神或原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明所保护的范围之内。

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