本發(fā)明屬于流體輸送領(lǐng)域，涉及一種管道節(jié)流降壓裝置，具體涉及一種適用于流體輸送管的流體節(jié)流降壓裝置。

背景技術(shù)：

在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)有大流量高壓流體需要進(jìn)行降壓輸送，同時(shí)還必須根據(jù)上游設(shè)備的出口參數(shù)，提供符合要求的壓力、流量環(huán)境。

傳統(tǒng)的節(jié)流降壓方法是在管道中安裝孔板等節(jié)流元件，主要存在以下幾個(gè)問題：1、單級(jí)孔板降壓能力有限；對(duì)于液體工質(zhì)，單個(gè)孔板前后壓降一般小于5MPa，故對(duì)于高壓流體，往往需要多級(jí)孔板，導(dǎo)致降壓管路長、高壓密封面多。2、壓力、流量控制不準(zhǔn)確；由于孔板自身的流量系數(shù)受被壓比影響較大，入口壓力與流量對(duì)應(yīng)偏離經(jīng)驗(yàn)公式，流量控制精度往往低于10％。3、流量不可調(diào)節(jié)；對(duì)與單個(gè)節(jié)流元件，其流量僅與入口壓力有關(guān)，為了匹配一定的壓力和流量只能更換節(jié)流元件，存在較大浪費(fèi)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了滿足高壓大流量流體的降壓輸送，本發(fā)明提供一種管道降壓裝置，其可以對(duì)壓力高達(dá)35Mpa，流量大于300kg/s的流體進(jìn)行降壓輸送，同時(shí)可以根據(jù)上游設(shè)備提供符合要求的壓力或流量環(huán)境。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

提供一種管道降壓裝置，其特別之處在于：包括內(nèi)芯筒體和外殼，上述內(nèi)芯筒體的一端為開口端；內(nèi)芯筒體的另一端為封閉端；上述外殼的兩端都為開口端；內(nèi)芯筒體和外殼的內(nèi)徑不同；上述內(nèi)芯筒體同軸插入外殼內(nèi)部；內(nèi)芯筒體的開口端和高壓管道對(duì)接，該端內(nèi)芯筒體的外壁和外殼的一端密封設(shè)置；內(nèi)芯筒體的封閉端設(shè)置有支撐架，上述支撐架與外殼的另一端固連；上述內(nèi)芯筒體的筒壁上徑向設(shè)置有多個(gè)節(jié)流噴嘴。

內(nèi)芯筒體通過內(nèi)芯支撐架與外殼固定，能夠有效防止內(nèi)芯懸臂結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；高壓流體進(jìn)入內(nèi)芯后，通過節(jié)流噴嘴噴出，降低流體壓力。

為了便于安裝節(jié)流噴嘴同時(shí)能夠調(diào)節(jié)節(jié)流噴嘴的數(shù)量，上述內(nèi)芯筒體的筒壁上設(shè)置有螺紋孔，上述節(jié)流噴嘴通過螺紋孔安裝于內(nèi)芯筒體上，根據(jù)實(shí)際需控制的流量，安裝節(jié)流噴嘴，不需要安裝的位置可安裝相同外形尺寸的封堵螺釘即可。

上述螺紋孔孔徑大小相同，各螺紋孔間隔均勻，相鄰螺紋孔之間的距離大于40mm，保證各孔流動(dòng)狀態(tài)下流場(chǎng)不會(huì)相互干擾。

為了提高節(jié)流效率，上述節(jié)流噴嘴為M12內(nèi)六螺釘，在M12內(nèi)六螺釘?shù)妮S向中心鉆節(jié)流孔，節(jié)流孔入口處具有倒角，上述節(jié)流孔的直徑為4mm，長為27mm，入口倒角為1mm。為了保證流量系數(shù)的一致性，節(jié)流孔的加工誤差需小于1％。該細(xì)長節(jié)流孔流量系數(shù)穩(wěn)定，節(jié)流效率高，進(jìn)出口承受壓力差高達(dá)35MPa，同時(shí)尺寸較小，能夠單級(jí)降壓35MPa。

上述內(nèi)芯筒體的開口端焊接有高壓對(duì)接法蘭，通過高壓對(duì)接法蘭和高壓管道對(duì)接。

上述內(nèi)芯筒體開口端的外壁焊接有低壓端密封法蘭，焊接在外殼的一端的法蘭與低壓端密封法蘭連接；上述外殼的另一端焊接有低壓對(duì)接法蘭。

該管道降壓裝置的內(nèi)芯筒體上徑向均勻分布細(xì)長孔型節(jié)流噴嘴，高壓流體進(jìn)入內(nèi)芯筒體后，通過節(jié)流噴嘴噴出，當(dāng)進(jìn)出口壓力之比超過10，流出過程會(huì)產(chǎn)生氣蝕，流體壓力迅速下降，出口壓力低于0.2MPa，當(dāng)氣蝕產(chǎn)生后，其流量系數(shù)穩(wěn)定，通過改變節(jié)流噴嘴的數(shù)量(用封堵螺釘替換)，可以在保證相同入口壓力的條件下，適應(yīng)不同的流量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明降壓能力強(qiáng)，單級(jí)降壓可達(dá)35MPa。

2、本發(fā)明的流量(壓力)控制精度高，調(diào)整方便，根據(jù)流量及進(jìn)出口壓差，確定節(jié)流噴嘴的安裝數(shù)量，可保證其流量控制精度優(yōu)于5％，對(duì)于不同的工況，僅需調(diào)整噴嘴數(shù)量即可，方便快捷。

3、本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，與原管道通過法蘭連接，安裝簡便，僅一處高壓密封，可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為節(jié)流噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記為：1-高壓對(duì)接法蘭，2-內(nèi)芯筒體，3-低壓端密封法蘭，4-節(jié)流噴嘴，5-外殼，6-內(nèi)芯支撐架，7-低壓對(duì)接法蘭，8-噴嘴密封圈。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1所示，內(nèi)芯筒體2插入到外殼5內(nèi)部，內(nèi)芯筒體2和外殼5之間構(gòu)成低壓腔，內(nèi)芯筒體2的開口端焊接高壓對(duì)接法蘭1，通過該高壓對(duì)接法蘭1和高壓管道連接；低壓端密封法蘭3焊接在該端內(nèi)芯筒體的外壁上，外殼5的一端與低壓端密封法蘭3通過法蘭連接；內(nèi)芯筒體2的封閉端通過內(nèi)芯支撐架6與外殼5固定，能夠有效防止內(nèi)芯懸臂結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，外殼5的另一端焊接低壓對(duì)接法蘭7。

內(nèi)芯筒體2的筒壁上徑向開設(shè)螺紋孔，各螺紋孔的周向均勻，孔與孔間隔均勻，相鄰螺紋孔之間的距離大于40mm，保證各孔流動(dòng)狀態(tài)下流場(chǎng)不會(huì)相互干擾。

節(jié)流噴嘴4通過螺紋孔安裝于內(nèi)芯筒體2上，螺紋孔末端通過密封圈8進(jìn)行密封(見圖2)，保證流體不通過螺紋進(jìn)入低壓腔。

如圖2所示，節(jié)流噴嘴4為M12內(nèi)六螺釘，中心鉆細(xì)長節(jié)流孔，直徑為4mm，長為27mm，入口倒角為1mm，經(jīng)液流試驗(yàn)，確定該細(xì)長節(jié)流孔的流量系數(shù)為0.71±0.02。為了保證流量系數(shù)的一致性，節(jié)流孔的加工誤差需小于1％。該細(xì)長節(jié)流孔流量系數(shù)穩(wěn)定，節(jié)流效率高，進(jìn)出口能承受較高壓力差(高達(dá)35MPa)，同時(shí)尺寸較小，能夠單級(jí)降壓35MPa。

節(jié)流噴嘴與內(nèi)芯筒體通過螺紋連接，在本實(shí)施例中最多可安裝120個(gè)節(jié)流噴嘴，根據(jù)實(shí)際需要控制的流量，安裝節(jié)流噴嘴，不需要安裝的位置可安裝相同外形尺寸的封堵螺釘即可。

節(jié)流噴嘴的數(shù)量n可以根據(jù)入口壓力Pi，出口壓力Piz以及流體質(zhì)量流量Q_m計(jì)算得到。

當(dāng)時(shí)，按公式(1)計(jì)算

$n=\frac{Q_m}{CA\sqrt{2(P_i-P_{iz})\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right)$

式中：C為節(jié)流噴嘴的流量系數(shù)；

A為節(jié)流孔面積；

ρ為流體密度；

當(dāng)可按公式(2)計(jì)算，

$n=\frac{Q_m}{CA\sqrt{2P_i\mathrm{\ρ}}}---\left(2\right).$