一种出流均匀的叶片式阻力阀制造技术

本发明专利技术提供一种出流均匀的叶片式阻力阀，包括沿管道轴向布置的体型尺寸完全一致的固定阀体和旋转阀体，固定阀体与管道内壁连接，旋转阀体与固定阀体通过转轴连接，固定阀体和旋转阀体的过流断面被多个叶片均匀的分割为多个扇形孔洞，旋转阀体相对于固定阀体进行转动时可调节各扇形孔洞的面积，使各扇形孔洞的形状和尺寸保持一致，从而使通过阀体的水流为若干股流速分布近似的射流。本发明专利技术阀体结构简单方便制作，出流相对均匀，尾流浑掺距离短，可广泛应用到管道水力学模型试验中，亦可应用到有阀后流速分布均匀要求的管道控制中。

【技术实现步骤摘要】
一种出流均匀的叶片式阻力阀
本专利技术涉及水利工程压力管道领域，具体是一种出流均匀的叶片式阻力阀。
技术介绍
阻力阀是管道水力学试验研究中常用的管道阻力模拟装置，其通过调节阀门所产生的局部水头损失等效模拟长距离管道的沿程水头损失，从而解决了长距离管道水力学研究中模型长度过长的问题。为降低制作成本，传统阻力阀多采用闸阀、蝶阀和球阀等工业成品，但该类阻力阀的主要缺点是阀门局部水头损失是通过非均匀束窄过流通道实现的，水流在经过阻力阀后流速分布较不均匀，从而对阀下游侧其它研究对象的水力参数测定产生较大的误差。为降低阻力阀的影响，传统做法多在阻力阀后设置较长的过度段(长度约10倍管径)，这就使管道的模型长度有较大的增加，且该过度段长度确定多基于经验，对于不同的阀型，过度段长度差异较大，依据经验设置过度段并不能保证阀后出流均匀。以图4所示的直径为0.1m的蝶阀为例，在来流(左侧)为平均流速1m/s的水流，蝶阀半开时的流速分布图，可以看出蝶阀后流速分布较不均匀，空间上具有较强的三维性，在4倍管径处(x＝0.4m)流速分布仍较不均匀(如图5(a)、图5(b)及图6所示)。若在此范围内设置其它水力学研究对象，势必对研究结果产生较大的误差。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有蝶阀、闸阀和球阀等传统阀门作为阻力阀出流流速分布不均匀的不足，提供一种出流均匀的叶片式阻力阀。为实现上述目的，本专利技术提供一种新型出流均匀叶片式阻力阀，包括沿管道轴向布置的体型尺寸完全一致的固定阀体和旋转阀体，固定阀体与管道内壁连接，旋转阀体与固定阀体通过转轴连接，固定阀体和旋转阀体的过流断面被多个叶片均匀的分割为多个扇形孔洞，旋转阀体相对于固定阀体进行转动时可调节各扇形孔洞的面积，使各扇形孔洞的形状和尺寸保持一致，从而使通过阀体的水流为若干股流速分布近似的射流。进一步的，所述固定阀体和旋转阀体包括位于中心的转轴、与转轴连接的内环、位于内环外圈的外环和连接内环和外环的多个叶片，多个叶片呈中心对称布置，相邻叶片之间间隔形成扇形孔洞，叶片数量与扇形孔洞的数量相同。进一步的，单个叶片的尺寸大于或等于单个扇形孔洞的尺寸。进一步的，每个叶片中心线与相邻扇形孔洞的中心线之间的夹角为15°，共设12个叶片，过流断面被划分为12个形状相同的扇形孔洞。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1、该叶片式阻力阀通过设置两个中心对称的阀体，实现阻力阀工作状态下过流断面始终为多个相同形状和尺寸的扇形孔洞，水流过阀后可以快速恢复到标准圆管流速分布，有效缩短了阻力阀下游的过度段长度，既节约了管道水力学试验中的制模成本、模型占地空间，又压缩了阀后尾流影响范围，提高了管道水力学模型研究成果的可靠性。2、该叶片式阻力阀体为两个相同形状和尺寸的薄片结构，加工简单，便于批量化生产，造价低廉，阀体可直接安装在管道内部，无需传统阀体安装所需的法兰盘、止水片、支撑基座等结构，进一步降低了造价。附图说明图1(a)为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀的纵剖视图；图1(b)为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀的横剖视图；图2(a)为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀中固定阀体的结构示意图，图2(b)为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀中旋转阀体的结构示意图；图3(a)为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀全开时的结构示意图，图3(b)为半开时的结构示意，图3(c)全关时的结构示意图；图4(a)为传统蝶阀半开时的立视图，图4(b)为传统蝶阀半开时的俯视图；图5(a)为传统蝶阀流速分布纵剖立视图，图5(b)为传统蝶阀流速分布纵剖俯视图；图6为传统蝶阀流速分布横剖图；图7为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀流速分布纵剖图；图8为本专利技术出流均匀的叶片式阻力阀流速分布横剖图；图9为本专利技术另一实施例6叶片式阻力阀的结构示意图；图10为本专利技术另一实施例交错布置叶片式阻力阀的结构示意图。图中：1—转轴，2—内环，3—外环，4—叶片，5—扇形孔洞，6—固定阀体，7—旋转阀体，8—管道内壁。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图1(a)、图1(b)、图2(a)和图2(b)，本专利技术实施例提供一种出流均匀的叶片式阻力阀，包括沿管道轴向布置的固定阀体6和旋转阀体7，其中固定阀体6与管道内壁8连接，不可移动及旋转，旋转阀体7与固定阀体6通过转轴1连接，旋转阀体与管道内壁不连接，可沿管道轴心线旋转。所述固定阀体6和旋转阀体7的体型尺寸完全一致，包括位于中心的转轴1、与转轴1连接的内环2、位于内环2外圈的外环3和连接内环2和外环3的多个叶片4，多个叶片4呈中心对称布置，相邻叶片4之间间隔形成扇形孔洞5，叶片2数量与扇形孔洞5的数量相同。单个叶片2的尺寸应大于或等于单个扇形孔洞5的尺寸，以保证阻力阀可实现全关状态。叶片4为阻水结构，按中心对称布置，叶片和叶片间为扇形孔洞5，扇形孔洞5作为过流通道，亦按中心对称布置。在本实施例中，每个叶片2中心线与相邻扇形孔洞5的中心线之间的夹角为15°，共设12个叶片2，过流断面被划分为12个形状相同的扇形孔洞5。水流通过叶片4间被均匀分割的空隙(扇形孔洞5)由阀体上游流动至阀体下游，由于过流断面为多个相同形状和相同面积的扇形区域，流速分布相对均匀，水流由阀体上游至阀体下游较短距离后即可混合均匀，流速分布接近圆管标准流速分布。如图3(a)所示，当固定阀体6和旋转阀体7完全重合时，叶片阀处于全开状态；如图3(b)所示，当旋转阀体7相对固定阀体6轴向旋转7.5度时，旋转阀体7和固定阀体6共同阻挡了扇形孔洞的一半面积，叶片阀处于半开状态；如图3(c)所示，当旋转阀体7相对固定阀体6轴向旋转15度时，过流扇形孔洞被完全阻挡，叶片阀处于全关状态。在阀体开度调整过程中，12个扇形孔洞5被同时遮挡相同范围，扇形孔洞5的形状始终相同。下面以三维计算流体模拟为工具，对相同来流条件下，相同管径和开度的蝶阀和叶片阀阀体上下游的水流流速分布进行了分析，模拟中管径均为0.1m，来流断面平均流速为1m/s，分析结果如下：蝶阀流速分布：蝶阀对过流断面形成两处束窄段，这两处流速明显加大，且两处高流速区范围和流速分布明显不同，而在蝶阀阀板后存在大范围低流速区(如图5(a)和图5(b)所示)。而在流速的横剖视图看，蝶阀中心剖面(x＝0.0m)处，流速分布呈高、中、低三区；至阀后断面1～4倍管径处(x＝0.1,0.2,0.3,0.4m)，断面流速分布呈对称的双低流速中心型分布，随着距离的增加，流速逐渐均匀化，但在4倍管径处流速与标准管流流速分布(x＝-0.1m处)仍有较大的差异。蝶阀后尾流呈现较强的三维特征(图6中(a)-(f)所示)。叶片阀流速分布：本实例中叶片阀对过流断面形成中心对称的过流孔洞，各孔洞处流速较大(如图7所示)。而在流速的横剖视图看，叶片阀中心剖面(x＝0.0m)处，流速分布呈12处中心对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种出流均匀的叶片式阻力阀，其特征在于：包括沿管道轴向布置的体型尺寸完全一致的固定阀体和旋转阀体，固定阀体与管道内壁连接，旋转阀体与固定阀体通过转轴连接，固定阀体和旋转阀体的过流断面被多个叶片均匀的分割为多个扇形孔洞，旋转阀体相对于固定阀体进行转动时可调节各扇形孔洞的面积，使各扇形孔洞的形状和尺寸保持一致，从而使通过阀体的水流为若干股流速分布近似的射流。/n

【技术特征摘要】
1.一种出流均匀的叶片式阻力阀，其特征在于：包括沿管道轴向布置的体型尺寸完全一致的固定阀体和旋转阀体，固定阀体与管道内壁连接，旋转阀体与固定阀体通过转轴连接，固定阀体和旋转阀体的过流断面被多个叶片均匀的分割为多个扇形孔洞，旋转阀体相对于固定阀体进行转动时可调节各扇形孔洞的面积，使各扇形孔洞的形状和尺寸保持一致，从而使通过阀体的水流为若干股流速分布近似的射流。


2.根据权利要求1所述的出流均匀的叶片式阻力阀，其特征在于：所述固定阀体和旋转阀体包括位于中心的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青远，翟静静，姜治兵，刘同宦，李静，严伟，李学海，程子兵，韩松林，陆虹，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42