本發(fā)明設(shè)計(jì)一種消能裝置，尤其是涉及一種用于壓力管道工程中的消能裝置，屬于水利工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

有壓管道廣泛應(yīng)用于實(shí)際的水利工程中，但是在應(yīng)用中，有時(shí)會(huì)存在能量過(guò)?，F(xiàn)象，表現(xiàn)為管流壓力過(guò)高，對(duì)管道的安全運(yùn)行構(gòu)成一定的風(fēng)險(xiǎn)，屬于不利因素，是造成爆管、氣蝕等現(xiàn)象的誘因之一?，F(xiàn)有的管道消能裝置主要存在以下問(wèn)題：

水工結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多的管道出口消能或孔口消能措施需要增加一定的建筑工程量，對(duì)管道出口位置及地形空間等有一定的要求，且經(jīng)濟(jì)成本較高，而且是在某一位置進(jìn)行固定安置，不易在管道沿程進(jìn)行靈活變化，不能起到管道沿程降壓消能、保護(hù)管道作用；此外，水工隧洞中常采用突擴(kuò)等改變過(guò)流斷面消能的方式，主要產(chǎn)生局部水頭損失進(jìn)行消能，一旦工程建設(shè)成功，可變性不強(qiáng)。

現(xiàn)有的管道內(nèi)轉(zhuǎn)葉式消能裝置進(jìn)行消能時(shí)，在裝置安裝于管道之前調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)葉間開(kāi)口角度實(shí)現(xiàn)不同程度的消能，消能過(guò)程中轉(zhuǎn)葉為靜止?fàn)顟B(tài)，裝置的安裝需要在管道壁面打孔，由管道外設(shè)置特定的安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行安置，容易出現(xiàn)明顯的漏水問(wèn)題，密閉性能不佳，因此該裝置不能較簡(jiǎn)單的按需變更安裝位置，對(duì)需消能管道安裝要求高，安裝靈活性不好。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種新型的復(fù)合型消能裝置，在增加消能途徑、增強(qiáng)消能效果的同時(shí)，存在較多的可變性，能夠適應(yīng)不同的過(guò)流消能需要，且密封性好，安裝簡(jiǎn)便、對(duì)管道要求低，有廣泛的適用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，使用受限條件少，應(yīng)用性廣，能夠在有壓管道中實(shí)現(xiàn)消減管流過(guò)剩能量的消能裝置，是一種固定結(jié)構(gòu)消能與可動(dòng)結(jié)構(gòu)消能相結(jié)合的復(fù)合型消能裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案是：一種適用于有壓管道的消能裝置，其包括通過(guò)螺絲與管道直接相聯(lián)的雙片固定法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，以帶螺紋的橫軸與法蘭盤(pán)相連的繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋葉結(jié)構(gòu)，旋葉為上、下游兩片安裝，旋葉與橫軸間設(shè)置外包膠軸承，實(shí)現(xiàn)旋葉的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

一種用于管道消能的裝置，結(jié)構(gòu)包括法蘭固定部分(1)、上游繞中心橫軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的上游扭面旋葉部分(2)、下游繞中心橫軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的下游扭面旋葉部分(3)、中心橫軸(4)，法蘭固定部分(1)、上游扭面旋葉部分(2)、下游扭面旋葉部分(3)通過(guò)中心橫軸(4)相連，上游扭面旋葉部分(2)、下游扭面旋葉部分(3)分別通過(guò)外包膠軸承(5)固定連接到中心橫軸(4)上，在上游扭面旋葉部分(2)、下游扭面旋葉部分(3)中間的中心橫軸(4)外設(shè)有法蘭固定部分(1)；法蘭固定部分(1)與中心橫軸(4)同軸心，沿中心橫軸(4)軸向可移動(dòng)和固定。

法蘭固定部分(1)包括內(nèi)圈(11)、外環(huán)(12)和葉片(13)；中心橫軸(4)的表面帶有螺紋，內(nèi)圈(11)套在中心橫軸(4)上與中心橫軸(4)采用螺紋咬合連接，使得法蘭盤(pán)沿中心橫軸(4)螺紋可以軸向旋進(jìn)旋出；外環(huán)(12)為布置在管道外的法蘭部分，外環(huán)(12)上設(shè)有調(diào)位孔(6)，使得能夠以螺絲將整個(gè)消能裝置固定于需進(jìn)行管流消能的管道上；內(nèi)圈(11)與外環(huán)(12)之間設(shè)有多個(gè)均勻分散的葉片(13)將內(nèi)圈(11)與外環(huán)(12)固定連接在一起，葉片(13)上設(shè)有孔洞。

進(jìn)一步優(yōu)選均勻布設(shè)四塊葉片，將整個(gè)圓斷面間隔出四部分水流空間，利于水流通過(guò)斷面，同時(shí)，葉片上布設(shè)星形孔洞(孔洞形狀可變，如圓形或其他類(lèi)型多邊形)，水流可通過(guò)，由此水流經(jīng)過(guò)法蘭固定結(jié)構(gòu)時(shí)，產(chǎn)生較大的局部水頭損失，從而起到明顯的消能作用。

法蘭固定部分(1)采用兩個(gè)進(jìn)行疊加，當(dāng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)的葉片完全重疊時(shí)為四塊葉片形式過(guò)流狀態(tài)，繞中心橫軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)錯(cuò)開(kāi)一個(gè)水流空間的位置，則過(guò)流橫斷面為八塊葉片過(guò)流形式，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易操作增加一種過(guò)流狀態(tài)，適應(yīng)不同的過(guò)流需要；當(dāng)過(guò)流流量相對(duì)較大時(shí)采用前一種完全重疊時(shí)四葉片過(guò)流形式，當(dāng)流量較小，但需要較強(qiáng)消能效果時(shí)可采用后一種八片式過(guò)流形式。

上游扭面旋葉部分(2)、下游扭面旋葉部分(3)的旋葉葉片半徑小于管道半徑。優(yōu)選采用三葉的扭面旋葉葉片。扭面旋葉葉片為斜扭的扇形面。

繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉部分(2)(3)有較好的消能效果，旋葉葉片將管道橫斷面分割為四部分扇形過(guò)流空間，同時(shí)旋葉葉片半徑小于管道內(nèi)徑，整個(gè)旋葉部分外環(huán)過(guò)流也產(chǎn)生局部水頭損失，消耗管流能量；同時(shí)，水流推動(dòng)旋葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使一定的水流能量轉(zhuǎn)化為旋葉的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，也有消能作用；此外，管流流經(jīng)旋葉部分，在旋葉的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下形成旋流狀態(tài)，又增加了一定的消能效果。

該裝置滿(mǎn)足不同的消能效果需要，軸心橫軸帶有螺紋，法蘭盤(pán)與橫軸的接觸面為與橫軸相咬合的螺紋面，法蘭盤(pán)沿橫桿螺紋可以旋進(jìn)旋出，因此通過(guò)旋轉(zhuǎn)法蘭盤(pán)可以方便的調(diào)節(jié)其與上、下游旋葉片間的距離，使三者間呈現(xiàn)不同的相對(duì)位置，達(dá)到不同的消能效果。該裝置可以進(jìn)行串聯(lián)安置，即在管道內(nèi)的不同位置進(jìn)行安裝多個(gè)該消能裝置，實(shí)現(xiàn)多級(jí)消能，增強(qiáng)有壓管流的消能效果。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)為：通過(guò)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)將裝置固定于有壓管道中，管流通過(guò)上、下游旋葉片，推動(dòng)旋葉葉片旋轉(zhuǎn)，在產(chǎn)生局部水頭損失的同時(shí)，部分水流能量轉(zhuǎn)化為旋葉轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，同時(shí)由于旋葉的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)水流產(chǎn)生螺旋管流，也會(huì)消耗能量；管流流過(guò)固定法蘭盤(pán)部分，過(guò)流斷面發(fā)生變化，產(chǎn)生局部水頭損失；同時(shí)裝置沿程存在沿程水頭損失，從而使該裝置具有多重消能效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明用于有壓管道的消能裝置結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖。

圖2為本發(fā)明消能裝置的前視圖。

圖3為本發(fā)明消能裝置在管道系統(tǒng)中的安裝示意圖。

圖4為本發(fā)明中上、下游扭面旋葉部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記為：法蘭固定部分1、上游繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉部分2、下游繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉部分3、帶螺紋橫軸4、外包膠軸承5、調(diào)位孔6、動(dòng)力泵7、水源8、管道系統(tǒng)9、消能裝置10、包括內(nèi)圈11、外環(huán)12、葉片13。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1、圖2所示是本發(fā)明所提供的一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，拆裝簡(jiǎn)便的用于有壓管道內(nèi)管流的復(fù)合型消能裝置。所述的消能裝置結(jié)構(gòu)包括法蘭固定部分1及其上游繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉部分2和下游繞軸心可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉部分3，三者通過(guò)帶螺紋的中心橫軸4相連，其特征在于：法蘭盤(pán)固定部分1通過(guò)調(diào)位孔連接于需消能管道的法蘭盤(pán)，管道工程中法蘭是極為常用的結(jié)構(gòu)，同時(shí)法蘭為標(biāo)準(zhǔn)件，因此拆裝操作較為簡(jiǎn)便。

上述實(shí)施方式中，為了將消能裝置的整體穩(wěn)定安裝于管道，本發(fā)明將法蘭盤(pán)部分1與可轉(zhuǎn)動(dòng)扭面旋葉2、3之間以帶螺紋的橫軸連接，這樣，通過(guò)橫軸將法蘭及旋葉部分連為一體，將法蘭盤(pán)安裝固定于管道上的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了將消能裝置整體安裝于管道之中；同時(shí)，法蘭盤(pán)沿橫桿螺紋可以旋轉(zhuǎn)，因此可以簡(jiǎn)便的調(diào)節(jié)其與上、下游旋葉片間的距離，呈現(xiàn)不同的相對(duì)位置，達(dá)到不同的消能效果。

法蘭固定部分1包括內(nèi)圈11、外環(huán)12和葉片13；中心橫軸4的表面帶有螺紋，內(nèi)圈11套在中心橫軸4上與中心橫軸4采用螺紋咬合連接，使得法蘭盤(pán)沿中心橫軸4螺紋可以軸向旋進(jìn)旋出；外環(huán)12為布置在管道外的法蘭部分，外環(huán)12上設(shè)有調(diào)位孔6，使得能夠以螺絲將整個(gè)消能裝置固定于需進(jìn)行管流消能的管道上；內(nèi)圈11與外環(huán)12之間設(shè)有多個(gè)均勻分散的葉片13將內(nèi)圈11與外環(huán)12固定連接在一起，葉片13上設(shè)有孔洞。

上述實(shí)施方式中的上、下游扭面旋葉部分2、3與中心橫軸4之間以外包膠軸承5相聯(lián)接，保證旋葉片繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，當(dāng)旋葉受到來(lái)流沖動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)水流能量轉(zhuǎn)化為旋葉轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，對(duì)水流起到消能的作用；同時(shí)，旋葉轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，將水流旋起使管流具有螺旋特性，由此增加消能效果。

上述實(shí)施方式中的固定法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)1內(nèi)圈部分為四片結(jié)構(gòu)，將管道橫斷面分隔為四部分過(guò)流空間，同時(shí)葉片上設(shè)置不同形狀的孔洞，由此，當(dāng)水流通過(guò)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)時(shí)過(guò)流斷面發(fā)生急劇變化，產(chǎn)生明顯的局部水頭損失；同時(shí)，該位置布設(shè)兩片法蘭盤(pán)，除兩片重合布置的形式外，也可轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)法蘭調(diào)位孔的位置使法蘭盤(pán)內(nèi)圈各葉片錯(cuò)開(kāi)，斷面內(nèi)呈現(xiàn)為八片葉片結(jié)構(gòu)，增加斷面內(nèi)過(guò)流的局部水頭損失，同時(shí)能夠根據(jù)管道內(nèi)流量情況滿(mǎn)足不同過(guò)流要求下的消能。

所述裝置中為雙片法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)置，圖1中呈現(xiàn)了兩片重疊的情況，將其中一片旋轉(zhuǎn)一個(gè)調(diào)位孔位，即呈現(xiàn)為八片過(guò)流的狀態(tài)，因此，該裝置通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即可實(shí)現(xiàn)兩種過(guò)流狀態(tài)的下的消能。

裝置中的軸心橫軸帶有螺紋，法蘭盤(pán)與橫桿間相互咬合，可以沿橫桿螺紋旋轉(zhuǎn)，因此可以簡(jiǎn)便的調(diào)節(jié)其與上、下游旋葉片間的距離，呈現(xiàn)不同的相對(duì)位置，達(dá)到不同的消能效果。

所述消能裝置以固定法蘭盤(pán)安裝于需消能管道中，而法蘭是在實(shí)際工程中管路系統(tǒng)中極為常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，因此所述消能裝置對(duì)管道的安裝要求較低，安裝受限條件少，只需設(shè)置管道法蘭與所述消能裝置連接即可，拆裝操作簡(jiǎn)單，因此所述裝置適用性較廣。

當(dāng)有壓管道較長(zhǎng)，消能要求較高時(shí)，可以在管道中的不同位置進(jìn)行串聯(lián)安裝該消能裝置(圖3為只安裝了一個(gè)的示意圖)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)消能，應(yīng)用方便。而管道工程中廣泛以法蘭盤(pán)作為連接結(jié)構(gòu)，法蘭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安全，因此，所述消能裝置可以通過(guò)其結(jié)構(gòu)中的法蘭固定部分與需消能管道連接，安裝簡(jiǎn)便，對(duì)管道結(jié)構(gòu)要求低，只需保證管道與消能裝置中的法蘭盤(pán)規(guī)格相同即可。能夠?qū)崿F(xiàn)在管道內(nèi)的穩(wěn)定安裝，對(duì)管道內(nèi)水流起到消能的作用。

為進(jìn)一步增強(qiáng)有壓管道的消能作用，增加上述消能裝置的適用范圍，該裝置可以進(jìn)行串聯(lián)多級(jí)設(shè)置，即，當(dāng)有壓管道內(nèi)剩余能量過(guò)高，一次消能不能達(dá)到要求時(shí)，可以沿管道中的不同位置設(shè)置多個(gè)，由于上述裝置只需法蘭連接即可，因此極易實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)置，由此，在管道內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)消能，滿(mǎn)足消能需要。