一種采用大小葉片設計的流場均勻裝置的制作方法

本實用新型涉及一種采用大小葉片設計的且安裝在管路中流體流動狀態較差位置的流場均勻裝置，屬于充液管路流場控制領域。

背景技術：

水泵、水輪機等旋轉設備作為典型的葉輪機械，其振動噪聲水平不僅僅受到轉子動平衡等機械因素的影響，工質進流截面速度場狀態也是影響其振動水平的主要因素。優化工質進流狀態目的是為了提高進流流體的均勻水平，評價進流狀態的參數主要包括進流端面的軸向速度分布、平均軸向速度角、壓力分布以及非定常速度脈動等。對葉輪機械而言，不合理的進流速度分布會直接影響葉輪進口速度三角形，導致流體在葉片壓力面或吸力面發生分離，進而導致葉輪不同葉片以及不同葉片高度位置的做功與設計值不同，最終會導致葉輪機械的振動噪聲水平增加，長期工作在這種狀態下降低設備的使用壽命。

另外，大型船舶、艦艇等大型設備的機艙艙室內部空間有限，使得系統管路沒有足夠空間布置足夠長的直管段進行整流，過急的系統管路走向會使工質流動狀態發生惡化，進而會導致設備的振動加劇，長期如此會縮短其使用壽命，甚至對艦船的隱身特性構成威脅。閥門的節流作用會導致閥門前后流場壓力的突變，閥門節流后的流場一般非常紊亂，壓力、軸向速度、速度角等在管路流場截面上均勻度很差，且出口壓力非定常脈動劇烈，這樣也會引起閥門的較大振動噪聲及次生噪聲。閥門長期工作在節流狀態較惡劣的情況，會加劇閥門的振動狀態，其使用壽命也會受到影響。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型提供一種采用大小葉片設計的流場均勻裝置，該裝置通過葉片切割打破原有渦系結構，將大尺度渦割裂為小尺度渦；若大尺度渦恰好處于大葉片通道內，則可以通過下游的小葉片進行渦切割，最終達到均勻流場的目的；該裝置能夠在進口流場惡化的情況下，在有限的長 度內對流場進行整流均勻。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

一種采用大小葉片設計的流場均勻裝置，所述流場均勻裝置包括套管、大葉片、小葉片以及內襯管；

內襯管在套管的內部，內襯管與套管之間通過大葉片和小葉片進行連接，套管的兩端分別與外部管路固定連接；大葉片的葉根與內襯管固定連接，葉尖與套管固定連接，大葉片位于流體的進口端且在內襯管的周向上分布排列；小葉片的葉根與內襯管固定連接，葉尖與套管固定連接，小葉片位于流體的出口端且在內襯管的周向上分布排列。

所述內襯管的長度L與直徑D的比值不小于2。

大葉片和小葉片與套管以及內襯管之間采用焊接或一體鑄造成型技術進行連接；采用焊接時，需要對焊接后的位置進行打磨處理。

所述大葉片的截面形狀與小葉片的截面形狀采用相同的葉型或者不同的葉型；葉型的徑向積疊規律不限制于直線，可以是直線也可以是曲線。

優選的，大葉片和小葉片在內襯管周向上的分布排列方式為在內襯管的周向上螺旋式分布或者在內襯管周向的同一高度上分布；大葉片和小葉片在內襯管的周向上采用等間距分布或非等間距分布，且大葉片與小葉片在內襯管周向上的夾角不為零。

另外，大葉片與小葉片在內襯管軸向上的間隔距離、大葉片的排數、小葉片的排數根據不同的進流狀態以及均流指標要求進行調整。

有益效果：

(1)本實用新型所述的流場均勻裝置采用葉片分流渦系切割設計。流體從轉彎半徑較小的彎頭流出或通過閥門節流后，在管道截面的流場分布非常不均勻，在管道截面上速度分布有較大的梯度及旋度，會在彎頭或閥門后部產生較大的渦系。通過合理的葉片分布及葉型設計，可以使渦系在前后多排葉片上進行切割、打散，讓大尺度的渦變成小尺度的渦。

(2)本實用新型所述的流場均勻裝置采用內襯管柱狀整流設計。靠近流道中心位置的流體從內襯管流過，通過內襯管的較長圓柱流道的整流作用，尤其 是長徑比L/D比較大的情況下，對流體的徑向上的流動有很好的限制作用，狹長的流道便于形成截面均勻的流場，增強了均流裝置的中心位置整流效果。

(3)本實用新型所述的流場均勻裝置結構緊湊，安裝空間需求小；適用于安裝在進流狀態較差的泵口進口端以及閥門下游，用于提高流場的速度、壓力均勻度；材質為金屬，可耐海水腐蝕，環境適應性強。

附圖說明

圖1為實施例中所述的流場均勻裝置的等軸側剖視圖。

圖2為實施例中所述的流場均勻裝置中大葉片的剖視圖。

圖3為實施例中所述的流場均勻裝置中小葉片的剖視圖。

圖4為實施例中所述的流場均勻裝置沿套管內部展開圖。

其中，1-套管，2-小葉片，3-大葉片，4-內襯管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。

一種采用大小葉片設計的流場均勻裝置，所述流場均勻裝置包括套管1、大葉片3、小葉片2以及內襯管4，如圖1所示；

小葉片2的截面形狀和大葉片3的截面形狀均采用NACA等厚度葉型；套管1、大葉片3、小葉片2以及內襯管4的材質為不銹鋼；

內襯管4在套管1的內部，內襯管4與套管1之間通過大葉片3和小葉片2進行連接，套管1的兩端通過法蘭分別與外部管路固定連接；大葉片3的葉根與內襯管4的外表面焊接，葉尖與套管1的內表面焊接，六個大葉片3位于流體的進口端且在內襯管4周向的同一高度上等間距分布排列；小葉片2的葉根與內襯管4的外表面焊接，葉尖與套管1的內表面焊接，六個小葉片2位于流體的出口端且在內襯管4周向的同一高度上等間距分布排列，而且大葉片3與小葉片2之間等間距交替排列，如圖2、圖3、圖4所示；在焊接完成后，對焊接部位進行打磨處理，保證葉片的葉型及葉片表面的精度。

工作原理：流體從轉彎半徑較小的彎頭流出或通過閥門節流后，會在彎頭或閥門后部產生較大的渦系，大尺度的渦通過流體進口端的大葉片3割裂為小尺度渦；若大尺度的渦恰好處于大葉片3通道內，則通過流體出口端的小葉片2 進行割裂；靠近流道中心位置的流體從內襯管4流過，通過內襯管4的較長圓柱流道的整流作用，對流體徑向上的流動有很好的限制作用，狹長的流道便于形成截面均勻的流場，增強了均流裝置的中心位置整流效果，從而達到均勻流場的目的。

采用本實施例所述的流場均勻裝置進行整流時，根據外部管路中流體的具體參數以及均流指標要求，調整大葉片3和小葉片2的葉型、積疊規律、周向分布排列方式以及軸向排數。

綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。