專利名稱：帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管的制作方法
該發(fā)明屬于建筑暖通空調(diào)技術領域，主要涉及高層建筑高區(qū)供暖或空調(diào)水系統(tǒng)與低區(qū)供暖或空調(diào)水系統(tǒng)直接聯(lián)接的立管管內(nèi)外裝置結(jié)構(gòu)。
公知立管內(nèi)的水靜壓力可以通過管道傳遞到立管的底部。為了切斷立管中下流水流的靜壓力，傳統(tǒng)技術采用經(jīng)過回水箱溢水管并控制立管內(nèi)的水流量的做法，在立管內(nèi)形扳水膜流態(tài)，使得立管內(nèi)靜水壓力得以切斷。
就我所知下述文獻對此有不同程變的論述。.陸耀慶；《供暖通風設計手冊》；北京。中國建筑工業(yè)出版社。1987年12月；第335頁。.陸耀慶；《實用供熱空調(diào)設計手冊》，北京。
中國建筑工業(yè)出版杜。1993年6月；第137頁。。太原工業(yè)大學等；《建筑給水排水工程》；新一版；北京。中國建筑工業(yè)出版社。1993年11月；第108頁。．劉夢真；高層建筑無水箱系統(tǒng)探討；《暖通空調(diào)》；1997年(4)期。第26-29頁。
但在現(xiàn)有技術中(雙水箱，單回水箱；排氣斷流裝置等)。當立管中流量較大時，水的水膜流狀態(tài)不穩(wěn)定，造成立管底部的靜水壓力波動影響低區(qū)的供暖效果，同時可能由于回水管網(wǎng)上的閥門誤操作引起低區(qū)系統(tǒng)超壓事故，造階較高維修量大等問題。導致經(jīng)常不得不將高區(qū)管網(wǎng)與低區(qū)管網(wǎng)在系統(tǒng)上徹底分開。
在文獻[3]中，介紹了排水立管內(nèi)的水流運動狀態(tài)的研究實驗情況，分析了在排水立管中水流運動的流態(tài)與壓力的變化規(guī)律。說明了水的流態(tài)與流量、水質(zhì)(水中所含固體量和粘滯度)、管壁的粗糙變、主管的克水卒、進水入口的幾何特征等因素有關。給出了立管內(nèi)呈水膜流狀態(tài)時的流量，終限流速，終限長度的計算公式和鑄鐵立管的計算結(jié)果?，F(xiàn)有排水系統(tǒng)中有采用特殊立管和橫支管連接配件防止和減輕橫支管流入立管的水流的干擾和破壞膜流的嘗試。沒見到對立管中已經(jīng)彤成的水基的解決辦法。
采用水壓圖分析供暖和空調(diào)水系統(tǒng)的循環(huán)特征可知，在低區(qū)循環(huán)水泵停止運行時低區(qū)管網(wǎng)都有確定的靜水壓線，在低區(qū)循環(huán)水泵正常運行時，低區(qū)管網(wǎng)都有確定的動態(tài)水壓線，這就是說在立管內(nèi)水壓線水頭高變以下是克滿水的。分析排水系統(tǒng)立管的上下兩端都是通大氣的，立管中水和空氣同時向下流動，這與供暖和空調(diào)的立管中的情況不同，在供暖和空調(diào)的立管中僅水向下流動，更易形成水氣之間的動量交換。形成立管內(nèi)空氣的壓縮和舒脹周期，更易產(chǎn)生水塞導致的有壓沖擊流，造成較大的壓力波動．惡化低區(qū)的供暖和空調(diào)的效果。
由上述分析可知，供暖立管的壓力波動是因立管內(nèi)的水膜流狀態(tài)被破壞產(chǎn)生水塞造成的。這樣就有了在立管內(nèi)控制水塞重建水膜流態(tài)的思路。由于供暖和空調(diào)用水要比污水排水干凈的多且流量穩(wěn)定，這就可以在立管內(nèi)低區(qū)水壓線水頭高變以上適當位置安裝部件結(jié)合控制流量來重建立管中的水膜流動狀態(tài)。從而實現(xiàn)立管下流水流靜壓方的切斷和壓力波動的消除。
本發(fā)明的目的是在立管內(nèi)加裝一個為水流提供流動邊界條絆的部件，破壞已經(jīng)形成的水塞，使立管內(nèi)下流水流流過部件后能穩(wěn)定地沿著立管內(nèi)壁彤成水膜運動狀態(tài)，在立管的軸線上形扳一個自上而下的空氣柱，使立管內(nèi)的空氣和向下流的水的邊界處于有序狀態(tài)。消除主管內(nèi)水氣之間的動量交換，消除壓力波動。解決系統(tǒng)存在的壓力波動問題和超壓事故隱患問題。
本發(fā)明的核心或立管管內(nèi)外結(jié)構(gòu)的表質(zhì)方案是在立管內(nèi)安裝與立管中軸同心的一定長變的的導流部件，這個導流部件設在立管進口下方并與管內(nèi)壁問保持一定的間距。它可以是一個實心的園柱體或多棱柱體，也可以是由兩段直經(jīng)不同的管段連接后一端或兩端封口而成，還可以是與立管內(nèi)壁能保持固定間距、具有多棱柱體表面的異彤管一端或兩端封口而成，它象一個“倒置的上端封口的漏斗”，這個“漏斗”的上端或外壁可以接一短管與大氣相通，也可以不接。它使水沿立管的內(nèi)壁和導流部件外壁下流，在立管的軸線上形扳一個空氣柱，保證氣水邊界有序，控制水的流態(tài)．充分利用立管的流通能力。在立管上安裝U彤水封管。保證系統(tǒng)在低區(qū)回水管網(wǎng)閥門溪操作時不超壓和超壓時通大氣。
本發(fā)明的方案可以分別由以下四種形狀的裝置結(jié)構(gòu)來賓現(xiàn)。
附圖給出了本發(fā)明的四種實施例?，F(xiàn)分述如下附圖內(nèi)容說明

圖1“帶有下流水流靜壓乃切斷裝置的主管”的第一種結(jié)構(gòu)形式。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖1的A——A斷面圖。
圖4“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”的第二種結(jié)構(gòu)形式。
圖5是圖4的B——B剖面圖。
圖6“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”的第三種結(jié)構(gòu)形式。
圖7是圖6的C——C剖面圖。
圖8“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”的第四種結(jié)構(gòu)形式。
圖9是圖8的D——D吾4面圖。
圖10是圖1所示的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管在系統(tǒng)中的安圖11是圖4、圖8所示的帶育下流水流靜壓力切斷裝置的立管在系統(tǒng)裝示意。
圖12是圖6所示的蒂有下流水流靜壓力切斷裝置的立管在系統(tǒng)中的安圖1～12中部件編號說明1——通氣彎管。
2——本裝置的外壁，也是總回水立管的一段。
3——變徑管。
4——短管。
5——U形水封管。
6——通氣彎管。
7——上端封口短管。
8——固定園鋼。
9——通氣彎管。
圖10、圖11、圖12中的部件編號說明
10——帶有下流水流靜壓力切斷裝置的主管。
I——I低區(qū)水壓線，即低區(qū)系統(tǒng)的測壓管水頭高受(米)。
11——立管，也就是總回水立管。
12——水封管。
13——壓力表。
14——溫度計。
15——供暖立管。
16——高區(qū)系統(tǒng)總回水菅。
17——自動排氣閥。
18——高區(qū)加壓水泵。
附圖1給出了實現(xiàn)本發(fā)明目的的第一種裝置結(jié)構(gòu)的示意。附圖2是附圖1的俯視圖。附圖3是附圖1的A——A斷面。附圖1所示的部件1娶安裝在立管的頂端，見附圖10所示。該方案的結(jié)構(gòu)是在立管內(nèi)加裝一定長度的短管，這個短管的一端引出立管外通大氣。通大氣的管口是向下彎的，以避免異物落入立管內(nèi)。這個短管的下端圖注部件4的短管管徑可以與通氣彎管(部件1)的管徑相同。通氣彎管(部件1)可以采用DN25·DN40的管徑。當水流自上而下流過附圖1聽示裝置時，水流會沿著立管管內(nèi)壁及部件3的外壁之間向下流動，在立管的軸線上形成一個自上而下的空氣柱，保持立管內(nèi)靜壓處于大氣壓力狀態(tài)。附圖1中的部件5是一個U哥，水封管．起限壓泄壓作用。附圖1所示的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立菅不論低匡系統(tǒng)以阿種方式定壓都適用。
附圖4給出了實現(xiàn)本發(fā)明目的的第二種裴置結(jié)構(gòu)的示意。附圖5是附圖4的B——B剖面圖。附圖4昕示結(jié)構(gòu)的裝置安裝的標高應比低區(qū)系統(tǒng)的回水干管與高區(qū)回水總管連接處的水壓線的水頭高度(圖注I——I)高15米左右，見附圖11所示。附圖4所示的結(jié)構(gòu)是在立管內(nèi)扣裝一段直管(圖注部件號7)，這個短管的(圖注部件7)上端口是用鋼板焊接封死的，在這個短管的(圖注部件7)中部引出通氣管(圖注部件6)。當水流自上而下流過附圖4所示裝置時，水流會沿著立管管內(nèi)壁及部件7的外壁之間向下流動，在立管的軸線上形成一個自部件7始而下的空氣柱．保持立管內(nèi)靜壓處于大氣壓力狀態(tài)。附圖4所示的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立菅也適用于低區(qū)系統(tǒng)的昕肓定壓方式。
附圖6給出了實現(xiàn)長發(fā)明目的的第三種裝置結(jié)構(gòu)的示意。附圖7是附圖6的C-C剖面圖。附圖6與附圖4的結(jié)構(gòu)的差4是附圖6的結(jié)構(gòu)比附圖4的結(jié)構(gòu)少了通氣彎管(部件6)．多了部件8。部件8是用來固定部件7的．保證部件7與部件2軸心線重含。附圖6所示結(jié)構(gòu)的裝置安裝標高也應比低區(qū)系統(tǒng)的回水干管與高區(qū)回水總管連接處的水壓線的水頭高室(圖注I—I)高出15米以上，見附圖12所示。附圖6所示的結(jié)構(gòu)是僅在立管內(nèi)加裝一段短管(圖注部件號7)，這個短管的(圖注部件71)上端口是用鋼板悍接封死的，當水流自上而下流過附圖6所示裝置時，水流會沿著立管管內(nèi)壁及部件了的外壁之間向下流動，在立管的軸線上形成一個自部件7始而下的空氣柱，溧持立管內(nèi)靜壓處于大氣壓力狀態(tài)。附圖6所示的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的主管每次啟動時立管內(nèi)的壓乃會略有上升(約10KPa左右)。用于低區(qū)管網(wǎng)用高住水箱定壓方式的系統(tǒng)時會使水箱有一定量的溢水。
附圖8給出了實現(xiàn)本發(fā)明目的的第四種裝置結(jié)構(gòu)的示意。附圖9是附圖8的俯視圖。附圖8所示的裝置結(jié)構(gòu)在立管上的安裝位置與附圖4昕示的裝置結(jié)構(gòu)在立管上的安裝位置相同。見附圖11所示。該裝置的構(gòu)造是在立管內(nèi)加裝一定長變的短管(部件9)。這個短管的上端引出立管外通大氣。通大氣的管口是向下彎的。以避免異物落入立管內(nèi)。這個短管(部件9)的下端還可以通過變徑管再連接一段短管(象附圖1所示部件4的短管)。當水流自上而下流過附圖8昕示裝置時，水流會沿著主管管內(nèi)壁及部件9的外壁之間向下流動，在立管的軸心線上形扳一個自部件9起己至下的空氣柱，保持立管內(nèi)靜壓處于大氣壓力狀態(tài)。附圖8所示的帶育下流水流靜壓力切斷裝置的立管不論低區(qū)系統(tǒng)以何種方式定壓都適用。
附圖1、附圖4、附圖6、附圖8中的部件5是一個U形水封管，它能起到限壓、泄壓作用．可以避免在室外回水管網(wǎng)上的閥門誤操作時出現(xiàn)超壓事故部件5的安裝標高應比低區(qū)菅網(wǎng)的回水干管與高區(qū)回水總管連接處的靜水壓線的水柱高變(圖注I——I)高5米左右，一般38米為宜。圖中部件(1、4)的直徑可以相同，這時將沒有部件3，都件7的下端也可以根據(jù)需要通過變徑管連接一段與其上端不同的管徑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較有以下優(yōu)點(1)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”能將系統(tǒng)的壓力波動徹底消除，完全不影響低區(qū)的系統(tǒng)運行效果。
(2)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”取代分丟式供暖系統(tǒng)中的兩個水箱，節(jié)省了水箱間的建筑面積和水箱。
(3)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”真正確保了高區(qū)系統(tǒng)與低區(qū)系統(tǒng)的安全正常運行。
(14)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立菅”基表上去掉了管網(wǎng)系統(tǒng)的氧腐蝕因素。特別是附圖6所示的裝置結(jié)構(gòu)與大氣不直接相通。
(5)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”可以降低冷熱源設備的工作壓壽。降低低區(qū)設備的承壓要求。
(6)“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”可使主管的通水能力得到充分利用。
實現(xiàn)本發(fā)明的最好方式見附圖1、附圖4和附圖6和附圖8。這四種結(jié)構(gòu)的“帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管”都能達到本發(fā)明的目的。
附圖1所示的裝置結(jié)構(gòu)的“帶育下流水流靜壓力切斷裝置的立管”應用于高層建筑供暖和空調(diào)水系統(tǒng)的回水總立管中用來實現(xiàn)高區(qū)管網(wǎng)與低區(qū)管網(wǎng)的直接連接。見附圖10系統(tǒng)示意。
附圖4、附圖6和附圖8所示結(jié)構(gòu)的“帶育下流水流靜壓力切斷裝置的立管”也可應用高罷建筑供暖和空調(diào)水系統(tǒng)回水總立管中，用來實現(xiàn)高區(qū)管網(wǎng)與低區(qū)管網(wǎng)的直接連接，見附圖11、附圖12系統(tǒng)示意。
權利要求
1.帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管，包括立管管體、進出口的聯(lián)接端，設于進口附近的導流部件及聯(lián)接固定上述部件的部件。其特征在于所述的導流部件為設在立管進口下方的與立管中軸同心并咩與立管內(nèi)壁間保持流體通路的適當導流長度的部件(1、4、6、7、8、9)的外形和與立管的連接固定關糸。
2.如權利要求1所述的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管的導流部件(7)，可以是一個實心的園柱淳或多棱柱體．也可以是由兩段直經(jīng)不同的管段連接后一端或兩端封口而成。還可以是與立管內(nèi)壁能保持固定間距、具有多棱柱體表面的異形管一端或兩瑞封口而成。
3.如權利要求1昕述的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管的導流部件(1、4)可以有相同的直經(jīng)．也可以有不同的管經(jīng)。
4.如權利要求1所述的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管的導流部件(7、9)的內(nèi)腔可以與大氣相通。也可以不與大氣相通。
5.如權利要求1所述的帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管的特征在于采用U形水封管做限定管內(nèi)壓力的安全部件(51)。
全文摘要
帶有下流水流靜壓力切斷裝置的立管屬于建筑暖通空調(diào)技術領域。需要解決的問題是使立管內(nèi)保證了一定水流量的同時消除立管內(nèi)下流水流的靜壓力。本發(fā)明能破壞立管下流水流中已形成的水塞,在立管的軸心處自上而下形成一個穩(wěn)定有效的空氣柱。從而切斷了立管下流水流靜壓力的傳遞,消除立管底部的壓力波動。本發(fā)明可以實現(xiàn)高層建筑高區(qū)供暖或空調(diào)管網(wǎng)與低區(qū)供暖或空調(diào)管網(wǎng)的直接連接。也可以用于其它需要切斷液體靜壓的立管中。
文檔編號E03B7/09GK1205414SQ98109099
公開日1999年1月20日 申請日期1998年6月14日 優(yōu)先權日1998年4月14日
發(fā)明者曹天宏 申請人:曹天宏