CN113586830B - 一种具有导流结构的三通接头 - Google Patents

一种具有导流结构的三通接头 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种具有导流结构的三通接头，包括三通主体及主体内部的中心导流结构及出口导流结构；所述三通主体包括支管以及连接于支管的干管，所述中心导流结构布置在支管内壁正对干管分流口位置，所述支管两端分别布置有一出口导流结构。本发明提供的三通接头通过进、出口端面法兰与上下游管路相连接，安装使用方便，在三通主体内设置有中心导流结构和出口导流结构，可以有效起到扰流作用，使得含固流体在流经三通接头时的流场被改变，有效改善流动特性，减轻冲蚀磨损，延长了使用寿命。

Description

一种具有导流结构的三通接头
技术领域
本发明创造属于管道防护设计技术领域，尤其是涉及一种具有导流结构的三通接头。
背景技术
由于管道输送具有结构简单、经济性好等优势，因此已广泛应用于油气输送领域以及石油化工行业，在输送气体、液体或气液混合物的管路中固体颗粒难以避免。当含固流体流动至管路的一些特殊位置如弯头、三通时，流体流向发生急剧变化，导致管道内外侧特别是靠近内外壁面附近的流固两相的压力和流速发生变化，同时固体颗粒在惯性作用下对管道内壁面产生冲击，在长期工作下会形成冲蚀磨损。对于三通接头而言，其三管交汇处由于正对干管来流，会受到很大的颗粒冲击，当含固流体在支管内转向后，存在一定的紊流等情况，对三通出口部分结构也同样存在着冲蚀磨损。普通的标准三通接头对于这种颗粒冲击的抵抗性较差，严重时会造成穿孔，引起三通接头泄露失效。因此，需要对管道输送中应用的三通接头进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种具有导流结构的三通接头。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种具有导流结构的三通接头，包括三通主体及主体内部的中心导流结构及出口导流结构；所述三通主体包括支管以及连接于支管的干管，所述中心导流结构布置在支管内壁正对干管分流口位置，所述支管两端分别布置有一出口导流结构。
进一步，所述干管连接于支管中部。
进一步，所述中心导流结构截面呈锥状，其两侧分别设有导流部。
进一步，所述导流部呈弧形。
进一步，所述出口导流结构包括导流叶片，导流叶片从靠近中心导流结构一侧延伸至支管的出口处。
进一步，所述导流叶片采用螺旋叶片。
进一步，所述导流叶片采用双螺旋叶片组合形式，其中一个螺旋叶片为左旋，另一个螺旋叶片为右旋。
进一步，所述中心导流结构、出口导流结构均焊接固定在支管内壁，或是与支管采用铸造成型工艺铸造为一体结构。
进一步，所述干管的进口端设有进口端面法兰，所述支管两侧的出口端均设有出口端面法兰。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明提供的三通接头通过进、出口端面法兰与上下游管路相连接，安装使用方便，在三通主体内设置有中心导流结构和出口导流结构，可以有效起到扰流作用，使得含固流体在流经三通接头时的流场被改变，有效改善流动特性，减轻冲蚀磨损，延长了使用寿命。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造的结构示意图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明创造实施例中导流叶片采用双螺旋叶片组合形式时的示意图；
图4为本发明创造的立体结构示意图；
图5为本发明创造实施例中采用双螺旋叶片组合形式的导流叶片的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种具有导流结构的三通接头，如图1至5所示，包括三通主体1及主体内部的中心导流结构2及出口导流结构3；三通主体包括支管4以及连接于支管的干管5，含固流体从三通接头的干管进口流入，并最终从支管两侧的出口流出。所述中心导流结构布置在支管内壁正对干管分流口6位置，所述支管两端分别布置有一出口导流结构。为保证结构的对称性以及使用的稳定性，上述干管连接于支管中部。
通常，上述干管的进口端设有进口端面法兰7，所述支管两侧的出口端均设有出口端面法兰8。各法兰可以与三通接头为一体成型结构，也是焊接固定在焊接接头的相应位置。通过螺栓法兰连接使所述三通接头与上下游管路固定。当含固流体流经本三通接头时，由于中心导流结构以及出口导流结构的扰流，三通接头局部位置的流动特性得以改变，大幅降低三通接头冲蚀磨损程度。
上述中心导流结构截面呈锥状，其两侧分别设有导流部9。中心导流结构断面宽度等于干管的内径，这里所称的中心导流结构断面宽度是指垂直于干管进口方向上中心导流结构的最大长度，即中心导流结构在垂直于三通接头进口方向上的最大长度等于三通接头的内径。
上述导流部呈弧形，也就是，中心导流结构断面母线为内凹的弧形边，其长度等于三通接头内壁面环向长度的四分之一(支管周长的四分之一)，这里所称的中心导流结构断面母线是指中心导流结构与支管内壁接触边相连的两弧形边。通过设置内凹的弧形边，使得含固流体在转弯时的曲率变化减小，三通接头受到的冲蚀磨损有效减少，三通接头使用的稳定性提高，使用寿命显著延长。
上述出口导流结构包括导流叶片，导流叶片从靠近中心导流结构一侧延伸至支管的出口处。在具体结构设计时，为了实现最佳的导流及扰流效果，在干管与支管内径相同的情况下，导流叶片断面的宽度等于三通接头内径的二十分之一，高度等于三通接头内径的十分之一，长度为三通接头内径的1.5-2倍(优选的，同时保证导流叶片内端与中心导流结构间的距离优选为支管直径的0.5-1倍)，这里所称的导流叶片的宽度指导流叶片断面上近似与支管内壁平行的两边，导流叶片的高度指导流叶片断面上与支管内壁垂直的两边，导流叶片的长度指与支管平行方向上的长度。
其中，与支管内壁平行的两边包括与内壁接触边和非接触边，其中接触边的弧形度近似与三通接头内壁的弧形度相同，以保证焊接时结构的稳定性，非接触边为外凸的弧形边，能有效减少流动阻力，通常，与支管内壁垂直的两边呈直线。
上述出口导流结构以及中心导流结构的合理设计，可保证含固流体在流经干管与管交汇处时，先经中心导流结构导流，将干管流体分隔为两路并向支管两侧出口流动，由于中心导流结构两侧设计为内凹的弧形结构，因此，在对流体进行流动方向引导的过程中，能有效降低紊流的产生，中心导流结构中部厚度后，结构强度更高，有效对支管对应干管分流口部分形成防护，避免颗粒磨损支管，因此，接头使用的耐久程度有保障。
从中心导流结构分流的流体会分别向支管两侧出口流动，由于出口导流结构与中心导流结构间距控制在0.5-1倍，保证流体顺利流动，流体在该段区间内自适应调整后进入出口导流结构，由出口导流结构进行扰流，导流叶片断面的宽度等于三通接头内径的二十分之一，高度等于三通接头内径的十分之一，这样的结构设计即避免对流体流动造成阻力、避免影响三通接头内部流通通过性，同时，还可以起到极佳的扰流作用，使流固两相的流动规律得到改变，颗粒对三通接头内壁的冲击碰撞大幅减轻，三通接头受到的冲蚀磨损减弱。导流叶片的螺距一般为支管直径的0.8-1.5倍，可提高流体流动平顺性，减少对出口导流结构自身以及本三通接头出口处部件的冲击。螺距过小，容易对流体产生阻力，而螺距过大，则会影响导流效果。
在一个可选的实施例中，上述导流叶片采用螺旋叶片，对进入支管内的流体形成扰流。优选的，上述导流叶片采用双螺旋叶片组合形式，如图3、图4、图5所示，其中的一个导流叶片为左旋螺旋叶片10，另一个导流叶片为右旋螺旋叶片11，二者均围绕同一中心(支管中心)布置，经过出口导流结构部分的流体沿支管内壁被为两股，并随螺旋叶片旋向相互交错形成扭转趋势，使支管中心处的流体直接从出口流出，减少流体与支管内壁接触的机会，有效降低了流体中固体颗粒物直接摩擦支管内壁的机会和频率。
通常，上述中心导流结构、出口导流结构均焊接固定在支管内壁，或是与支管采用铸造成型工艺铸造为一体结构。中心导流结构以及出口导流结构所形成的流道长度为支管长度的2-3倍，中心导流结构两侧的液流在沿壁流动时，获得了更长的流动距离以及更大的空间。即，中心导流结导流部弧面长度与螺旋叶片构成的导流通道12长度之后，为支管长度的2-3倍，有效保证了液体在三通接头内的扰流效果，对经过接头的液体形成有效的缓冲，极大的降低了冲蚀的破坏力，因此，有效提高了三通接头的使用寿命。
本发明提供的三通接头通过进、出口端面法兰与上下游管路相连接，安装使用方便，在三通主体内设置有中心导流结构和出口导流结构，可以有效起到扰流作用，使得含固流体在流经三通接头时的流场被改变，有效改善流动特性，减轻冲蚀磨损，延长了使用寿命。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有导流结构的三通接头，其特征在于：包括三通主体及主体内部的中心导流结构及出口导流结构；所述三通主体包括支管以及连接于支管的干管，所述中心导流结构布置在支管内壁正对干管分流口位置，所述支管两端分别布置有一出口导流结构；
所述出口导流结构包括导流叶片，且导流叶片采用双螺旋叶片组合形式，其中的一个导流叶片为左旋螺旋叶片，另一个导流叶片为右旋螺旋叶片，二者均围绕支管中心布置，流体沿支管内壁被分为两股，并随螺旋叶片旋向相互交错形成扭转趋势，使支管中心处的流体直接从出口流出，以减少流体与支管内壁接触的机会；
所述中心导流结构截面呈锥状，其两侧分别设有导流部，中心导流结构在垂直于三通接头进口方向上的最大长度等于三通接头的内径，中心导流结构断面母线为内凹的弧形边，其长度等于三通接头内壁面环向长度的四分之一；导流叶片的螺距一般为支管直径的0.8-1.5倍；中心导流结构以及出口导流结构所形成的流道长度为支管长度的2-3倍；
导流叶片断面的宽度等于三通接头内径的二十分之一，高度等于三通接头内径的十分之一，长度为三通接头内径的1.5-2倍，同时导流叶片内端与中心导流结构间的距离为支管直径的0.5-1倍；
含固流体在流经干管与支管交汇处时，先经中心导流结构导流，并由干管分隔为两路并向支管两侧出口流动，借助中心导流结构两侧内凹的弧形结构，降低紊流的产生，借助中心导流结构中部的加厚结构，对支管对应干管分流口的部分形成防护。
2.根据权利要求1所述的一种具有导流结构的三通接头，其特征在于：所述干管连接于支管中部。
3.根据权利要求1所述的一种具有导流结构的三通接头，其特征在于：所述导流部呈弧形。
4.根据权利要求1所述的一种具有导流结构的三通接头，其特征在于：所述中心导流结构、出口导流结构均焊接固定在支管内壁。
5.根据权利要求1所述的一种具有导流结构的三通接头，其特征在于：所述干管的进口端设有进口端面法兰，所述支管两侧的出口端均设有出口端面法兰。
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