一种变径节流孔板的制作方法

1.本发明涉及一种变径节流孔板。


背景技术：

2.节流孔板是输送流体管道系统中常见的阻力件，因其结构简单在系统中起的作用很大而得到广泛的应用。当水流经过节流孔板时，由于孔板结构的自身特点会在孔板的后方形成一个节流收缩面。流体在收缩面处的流速最大，而压力却最低。一旦收缩面处的压力小于水的饱和蒸汽压力时，水会发生汽化并产生大量的汽泡，当汽泡移动到孔板下游的高压区时，汽泡承受压力大于汽化压力，汽泡溃灭。
3.汽泡溃灭的时间很短，只有几百分之一秒，而产生的冲击力却很大，汽泡溃灭处的局部压强高达几十兆帕甚至几百兆帕，局部温度也急剧上升，大量汽泡的连续溃灭将产生强烈的噪声和高频振动，严重影响液体的正常流动和流体机械的正常工作。
4.因此如何满足系统功能又能防止汽化的发生，是节流孔板汽化引起管道振动超标治理研究的难点。在该类管线的设计及改造中不得不面对一个既需要满足其功能，又要减少振动的设计方法。
5.设计节流孔板首先需要保证节流孔板的后方的缩流面处的压力在水的饱和蒸汽压以上。传统上设计孔板的理论方法比较多，可以参考的规范有dl/t 5054、hg/t20570和gb/t 2624，还可以利用相关机械设计手册关于孔板阻力系数计算的方法确定孔径。这些标准中用到的公式具有类通性，不同之处在于不同量纲的换算。这些公式的设计的重点是满足系统的水力特性，而要对设计出来孔板是否消除汽化还需要采用汽化数来判定。但是单纯的利用这些方法设计出来的孔板在实际运用中可能对改善汽化不太明显。节流孔板对水力的阻力系数对孔径比较敏感，采用经验公式、cfd技术设计出来的孔板往往还需要经过实际回路的验证使用。
6.但对于管路系统对流体阻力要求比较精确的情况下很难对节流孔板的孔径进行一次性精确的设计，需要经过多次反复试验才能获得准确的结果。
7.而在多次反复试验过程中，节流孔板需要多次拆卸、重新加工、安装等过程，比较耗时费力不利于对节流孔板的精确设计。


技术实现要素：

8.为解决现有技术中存在的在精确设计节流孔板过程中需要多次拆卸重新加工安装节流孔板耗时费力的技术问题，本发明实施例提供一种变径节流孔板。
9.本发明实施例通过下述技术方案实现：
10.本发明实施例提供一种变径节流孔板，包括：
11.安装板，用于旋转设有若干个孔径调节板；
12.若干个孔径调节板，所有的孔径调节板的第二成型面共同构成圆形节流孔；以及
13.传动机构，与每个孔径调节板传动连接，用于同步改变每个孔径调节板的旋转角
度以改变所述节流孔的直径。
14.进一步的，所述节流孔板还包括角度调节装置；所述角度调节装置包括：
15.旋转转盘，设于安装板，用于与传动机构传动连接以当旋转转盘旋转时，传动机构带动每个孔径调节板同步旋转改变每个孔径调节板的旋转角度以改变所述节流孔的直径。
16.进一步的，所述角度调节装置还包括:
17.指针，设于旋转转盘；以及
18.刻度盘，用于设于旋转转盘外侧的安装板，刻度盘与旋转转盘的指针相应位置设有若干个角度刻度，以当旋转转盘旋转时通过指针指示旋转转盘的旋转角度。
19.进一步的，所述第二成型面的形状为螺线形，所述螺线形符合如下螺线极坐标公式：
20.ρ＝ρ0+aθ
21.其中，ρ为极径，θ为极角，a为大于零的常数，ρ0为起始极径。
22.进一步的，所述旋转转盘上设有旋钮。
23.进一步的，所述传动机构包括圆环形传动件；
24.每个孔径调节板设于圆环形传动件内并与安装板旋转连接；沿圆环形传动件内壁周向设有内传动部；每个孔径调节板设有弧形传动部；
25.每个孔径调节板的弧形传动部与内传动部传动连接，以当圆环形传动件旋转时内传动部带动每个孔径调节板同步改变旋转角度以改变所述节流孔的直径；
26.所述圆环形传动件外侧设有外传动部，所述旋转转盘与外传动部传动连接。
27.进一步的，所述圆环形传动件为圆环形传动齿轮；所述内传动部为设于圆环形传动齿轮内侧周向的若干个内齿；所述外传动部为设于圆环形传动齿轮外侧周向的若干个外齿；所述旋转转盘的外侧周向设有转齿，所述转齿与外齿啮合；所述弧形传动部为设于孔径调节板上呈弧形分布的传动齿，所述传动齿与内齿啮合。
28.进一步的，所述若干个孔径调节板分两层分布在安装板上；
29.第一层的孔径调节板呈圆形均匀分布在安装板上，第一层的孔径调节板的每个孔径调节板与安装板旋转连接，第一层的孔径调节板的每个孔径调节板与圆环形传动件内侧传动连接；
30.第二层的孔径调节板呈圆形均匀分布在第一层的孔径调节板上，第二层的孔径调节板的每个孔径调节板并与安装板旋转连接，第二层的孔径调节板的每个孔径调节板与圆环形传动件内侧传动连接；
31.第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板数量相同；
32.第一层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角相同。
33.第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角相同。
34.进一步的，所述第一层的孔径调节板数量为6个，第二层的孔径调节板数量为6个，第一层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为60
°
；第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为60
°
；第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为30
°
。
35.进一步的，所述孔径调节板还包括第一成型面、第三成型面和第四成型面；第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板的第三成型面密封接
触；
36.所述变径节流孔板还包括若干个防漏密封板；每个所述防漏密封板包括：
37.第一防漏密封板，通过扭簧与第二防漏密封板连接，设有第一密封成型面和第二密封成型面；
38.第一密封成型面，用于第二层的孔径调节板的第一成型面密封接触；
39.第二密封成型面，用于与第一层的孔径调节板的上侧密封接触；
40.第二防漏密封板，设有第三密封成型面和第四密封成型面；
41.第三密封成型面，用于与安装板密封接触；以及
42.第四密封成型面，用于与第一层的孔径调节板的第三成型面密封接触；
43.所述第一密封成型面与第一成型面的形状相适应，所述第四密封成型面与第四成型面的形状相适应。
44.本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
45.本发明实施例的一种变径节流孔板，通过调节若干个孔径调节板的旋转角度，从而调节由所有孔径调节板的第二成型面围成的节流孔的直径，从而实现了节流孔板的节流孔孔径的改变，避免了在节流孔板设计过程中的多次拆装重新加工安装，提高了试验效率。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
47.图1为变径节流孔板结构示意图。
48.图2为变径节流孔板内部结构示意图。
49.图3为孔径调节板结构示意图。
50.图4为刻度盘结构示意图。
51.图5为圆环形传动齿轮结构示意图。
52.图6为防漏密封板的结构示意图。
53.图7为旋转转盘结构示意图。
54.图8为单孔节流孔板的结构示意图。其中，图8a为半径为44mm的现有的单孔节流孔板的结构示意图；图8b为半径为7.2mm的现有的单孔节流孔板的结构示意图。
55.图9为变径节流孔板的结构示意图。其中，图9a为半径为44mm的变径节流孔板的结构示意图；图9b为半径为7.2mm的变径节流孔板的结构示意图。
56.图10为半径为44mm的变径节流孔板的计算结果示意图。
57.图11为半径44mm单孔节流孔板计算结果示意图。
58.图12为半径为7.2mm可变孔径节流孔板计算结果示意图。
59.图13为半径为7.2mm单孔节流孔板计算结果示意图。
60.附图中标记及对应的零部件名称：
61.其中，1
‑
安装板；2
‑
孔径调节板；3
‑
安装把手及铭牌；4
‑
角度转动旋钮；5
‑
刻度盘；6
‑
第一防漏密封板；7
‑
第二防漏密封板；8
‑
圆环形传动齿轮；9
‑
旋转转盘；10
‑
可变孔径调节
板安装轴；11
‑
扭转弹簧；12
‑
传动齿；13
‑
第三成型面；14
‑
第二成型面；15
‑
第四成型面；16
‑
第一成型面；17
‑
角度刻度；18
‑
外齿；19
‑
内齿；20
‑
第一密封成型面；21
‑
第二密封成型面；22
‑
第四密封成型面；23
‑
第三密封成型面；24
‑
转齿；25
‑
指针。
具体实施方式
62.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
63.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
64.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
65.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
66.实施例
67.为解决现有技术中存在的在精确设计节流孔板过程中需要多次拆卸重新加工安装节流孔板耗时费力的技术问题，本发明实施例提供一种变径节流孔板，参考图1
‑
图7所示，所述变径节流孔板包括：安装板1，用于旋转设有若干个孔径调节板2；若干个孔径调节板，所有的孔径调节板的第二成型面14共同构成圆形节流孔；以及传动机构，与每个孔径调节板传动连接，用于同步改变每个孔径调节板的旋转角度以改变所述节流孔的直径。
68.从而，通过调整各个孔径调节板的旋转角度实现了对由每个孔径调节板的第二成型面围成的圆形节流孔的直径的调整，从而在节流孔板设计的过程中，避免了多次拆卸重新组装导致的耗时费力问题。
69.本发明实施例为了设计成水力特征与所模拟的孔径的单孔孔板相同，提供一种孔径可以连续可调节的节流孔板。参考图3所示，可选地，所述第二成型面的形状为螺线形，所述螺线形符合如下螺线极坐标公式：ρ＝ρ0+aθ其中，ρ为极径，θ为极角，a为大于零的常数，ρ0为起始极径。从而保证了由各个第二成型面围成的节流孔的直径可连续调节。
70.为了便于精确调节孔径调节板的旋转角度来实现节流孔直径的精确调节；进一步的，所述节流孔板还包括角度调节装置；所述角度调节装置包括：旋转转盘9，设于安装板1，用于与传动机构传动连接以当旋转转盘旋转时，传动机构带动每个孔径调节板同步旋转改变每个孔径调节板的旋转角度以改变所述节流孔的直径。
71.为了便于精确显示孔径调节板的旋转角度，可选地，所述角度调节装置还包括:
72.指针25，设于旋转转盘；以及
73.刻度盘，用于设于旋转转盘外侧的安装板，刻度盘与旋转转盘的指针相应位置设有若干个角度刻度17，以当旋转转盘旋转时通过指针指示旋转转盘的旋转角度。
74.具体地，参考图1
‑
4所示，变径节流孔板包括安装板1、孔径调节板2、把手及铭牌3、角度转动旋钮4、旋转转盘9和用于转动角度显示的刻度盘5。所述刻度盘为环形结构，环形结构上设有角度刻度17；刻度盘套在所述旋转转盘9外侧并安装在安装板1上。
75.为了便于调整旋转转盘的旋转角度，盖板节流孔的孔径大小，所述旋转转盘上设有旋钮4。旋转旋钮4带动旋转转盘9旋转，旋转转盘的指针指示对应的角度刻度17，此时，旋转转盘9通过传动机构与孔径调节板2传动，所有的孔径调节板朝同样的方向旋转相同的角度，而后，旋转后每个孔径调节板的第二成型面14共同围成了变化后的节流孔。
76.第二成型面重新构成新的节流孔形状后，变化后得到的节流孔半径与转动角度存在一个几何关系，用r＝f(α)表示，第二成型面的形状采用的ρ＝ρ0+aθ的曲线。该曲线可以保证在转动过程中所得到的半径是连续变化的，根据具体的要求确定上式中的各参数。
77.为了更好的传动，所述传动机构包括圆环形传动件；
78.每个孔径调节板设于圆环形传动件内并与安装板旋转连接；沿圆环形传动件内壁周向设有内传动部；每个孔径调节板设有弧形传动部；
79.每个孔径调节板的弧形传动部与内传动部传动连接，以当圆环形传动件旋转时内传动部带动每个孔径调节板同步改变旋转角度以改变所述节流孔的直径；
80.所述圆环形传动件外侧设有外传动部，所述旋转转盘与外传动部传动连接。
81.进一步的，所述圆环形传动件为圆环形传动齿轮8；所述内传动部为设于圆环形传动齿轮内侧周向的若干个内齿19；所述外传动部为设于圆环形传动齿轮外侧周向的若干个外齿18；所述旋转转盘9的外侧周向设有转齿24，所述转齿24与外齿18啮合；所述弧形传动部为设于孔径调节板上呈弧形分布的传动齿12，所述传动齿12与内齿19啮合。
82.进一步的，所述若干个孔径调节板分两层分布在安装板上；
83.第一层的孔径调节板呈圆形均匀分布在安装板上，第一层的孔径调节板的每个孔径调节板与安装板旋转连接，第一层的孔径调节板的每个孔径调节板与圆环形传动件内侧传动连接；
84.第二层的孔径调节板呈圆形均匀分布在第一层的孔径调节板上，第二层的孔径调节板的每个孔径调节板并与安装板旋转连接，第二层的孔径调节板的每个孔径调节板与圆环形传动件内侧传动连接；
85.第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板数量相同；
86.第一层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角相同。
87.第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角相同。
88.进一步的，所述第一层的孔径调节板数量为6个，第二层的孔径调节板数量为6个，第一层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为60
°
；第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为60
°
；第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板之间的圆心角为30
°
。
89.参考图2所示，12个孔径调节板2通过安装轴10安装在安装板上，孔径调节板2可以
绕安装轴10转动。所有的孔径调节板2分两层布置，同层相邻两个孔径调节板之间的圆心角成60
°
夹角，不同层相邻两个孔径调节板之间的圆心角成30
°
夹角。每块孔径调节板的第二成型面围成节流孔。传动齿12与内齿19相互啮合。传动齿轮外齿18与角度转动齿轮24相互啮合，旋钮、旋转转盘9和用于转动角度显示的刻度盘5同轴连接。当旋钮旋转时，带动旋转转盘9转动，圆环形传动齿轮8从而带动孔径调节板2转动，通过旋转转盘9与传动齿12之间的传动比可以得到转动的角度并在转动显示板上刻度17显示，可以换算出节流孔的孔径。
90.第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板随着转动过程同层之间的间隙越来越大，上游的流体会通过有间歇的地方泄漏，导致阻力系数发生变化。为了防止这种现象的发生，本发明实施例的变径节流板还包括若干个防漏密封板；每个所述防漏密封板包括：
91.第一防漏密封板6，通过扭簧11与第二防漏密封板7连接，设有第一密封成型面20和第二密封成型面21；
92.第一密封成型面20，用于第二层的孔径调节板的第一成型面16密封接触；
93.第二密封成型面21，用于与第一层的孔径调节板的上侧密封接触；
94.第二防漏密封板7，设有第三密封成型面23和第四密封成型面22；
95.第三密封成型面23，用于与安装板1密封接触；以及
96.第四密封成型面22，用于与第一层的孔径调节板的第三成型面13密封接触；
97.所述第一密封成型面与第一成型面的形状相适应，所述第四密封成型面与第四成型面的形状相适应。
98.进一步的，所述孔径调节板还包括第一成型面16、第三成型面13和第四成型面15；第一层的孔径调节板和第二层的孔径调节板的任意两个相邻的孔径调节板的第三成型面密封接触；
99.具体地，第一防漏密封板6和第一防漏密封板7在扭转弹簧11的弹性力作用下，其各个密封成型面与可变孔径成型面及安装板紧密接触，达到密封流体的目的。
100.将节流孔板安装在管路系统上，因为是节流件，位置可以不固定，通过调节节流孔板上的旋转转盘的旋钮直到达到管路系统要求的水力参数。通过转动的角度刻度得到旋转角度，并通过计算得到精准的节流孔半径。
101.对节流孔半径分别为44m和7.2mm的可变孔径节流孔板和单孔节流孔板进行相同的水力条件进行cfd模拟，所用的孔板的结构见图8和图9。
102.图10
‑
图13是cfd计算流场流线图。在相同的模拟孔径下流场基本一致。
103.表1是该次计算的压降对比结果，二者的压降比较一致。
104.表1计算压降表
105.节流孔半径(mm)可变孔径节流孔板压降(kpa)单孔节流孔板压降(kpa)440.5030.5147.254.253.7
106.综上，本发明实施例的变径节流孔板与现有的固定直径的节流孔板相比，在相同的模拟孔径下流场基本一致，从而，本发明实施例的变径节流孔板可作为精确设计节流孔板过程使用，无需多次拆卸重新加工安装固定直径的节流孔板来进行模拟试验。
107.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明
的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。