帶有導流板的蝸形滯流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有導流板的蝸形滯流器。主要由導流板、環(huán)板、迎水面蓋板和背水面蓋板構成，蝸形滯流器環(huán)板上緣內壁設有導流板，導流板和環(huán)板下邊緣之間設有間隙，以促進渦流形成，加強節(jié)流效果，減少了出水口流量；導流板下端與蝸形滯流器底部之間的垂直距離大于環(huán)板下端與蝸形滯流器底部之間的垂直距離；導流板為一段圓弧曲線，由蝸形滯流器環(huán)板所在圓上的圓弧曲線段繞蝸形滯流器環(huán)板水平直徑的邊緣點所在軸順時針旋轉角度形成。本發(fā)明促進渦流的形成，增強了出水口的流量限制作用，使出水口流量減少，達到緩解或者減輕城市低洼地帶內澇的目標；排水管路的實際形狀和面積保持不變，減少了管道阻塞的風險。
【專利說明】
帶有導流板的蝸形滯流器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種蝸形滯流器，尤其是涉及了一種帶有導流板的蝸形滯流器。
技術背景
[0002]在城市排水系統(tǒng)中，不同區(qū)域的地勢差異，顯著影響著相應區(qū)域排水管道的排水能力以及在強降雨中的排水效果。根據流體力學有關理論，在水頭壓力作用下，管路中的水流流量隨水頭壓力的升高而增大。所以，當各排水管路均為同一管徑時，高地勢區(qū)域由于較高的水頭壓力，管路具有更強大的排水能力，短時強降雨時，地表雨水匯入集水井后被排水管路快速排走;而地勢低洼地帶水頭壓力低，管路排水能力相對較弱，雨水難以及時排走而大量滯留。目前我國城市排水管網布局多為“連通器”型式(即在城市局部地區(qū)，高、低地勢區(qū)域的排水管網共用同一主管路)，當雨量超過排水管網的負荷時，雨水從地勢低洼區(qū)域集水井外溢，導致內澇災害。另一方面，地表雨水在重力作用下從高地勢區(qū)域流向地勢低洼區(qū)域，加重低洼地帶排水管網的負擔，增加低洼地帶內澇災害的發(fā)生幾率。
[0003]綜上所述，城市遭遇短時強降雨時，地勢低洼區(qū)域管網面臨的排水負擔高于高地勢區(qū)域，而排水能力卻弱于高地勢區(qū)域。地下管網的這種排水狀態(tài)對緩解城市內澇是極為不利的。在不改變地下管網條件下，適當削弱高地勢區(qū)域的排水能力，讓地勢低洼區(qū)域優(yōu)先排放是改變這種排水狀態(tài)的一條有效途徑。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服【背景技術】中城市強降雨引發(fā)的局部內澇問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種帶有導流板的蝸形滯流器，安裝在地勢較高的集水井中，在不改變地下管網的條件下，適當減緩或者降低高地勢區(qū)域的排水能力，使地勢低洼區(qū)域的雨水優(yōu)先排放。
[0005 ]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0006]本發(fā)明的蝸形滯流器包括環(huán)板、迎水面蓋板、背水面蓋板和導流板，蝸形滯流器入口上方的環(huán)板內壁邊沿設有向中心凸起的導流板，導流板固定在環(huán)板上。
[0007]所述的導流板向蝸形滯流器內底部中心延伸，導流板和環(huán)板下端之間設有間隙，以促進產生渦流而加強節(jié)流效果，使出水口流量減少。
[0008]所述的導流板上端和環(huán)板連接，導流板下端和環(huán)板下端之間不連接，具有間隙。
[0009]所述的導流板上端和環(huán)板的連接處位于蝸形滯流器環(huán)板水平直徑的邊緣處。
[0010]所述的導流板下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離hi大于環(huán)板下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離h2。所述距離差為hl-h2，相對尺寸為0.05-0.1R，其中，R為蝸形滯流器環(huán)板內圓半徑。
[0011]所述的導流板為一段圓弧曲線，由蝸形滯流器環(huán)板所在圓上的圓弧曲線段繞蝸形滯流器環(huán)板水平直徑的邊緣點P所在軸L順時針旋轉角度α形成。
[0012]所述的角度α為14?16度。
[0013]所述的蝸形滯流器進口面積Al大于出口面積Α2，兩者比值小于1.04。
[0014]本發(fā)明的工作原理:
[0015]本發(fā)明所涉及的帶有導流板的蝸形滯流器安裝于城市排水管路的集水井中。其工作過程如下:
[0016]1、當進水側處于低水位時，帶有導流板的蝸形滯流器相當于大孔板，通過蝸形滯流器的水流流動是平穩(wěn)的，在其裝置內部和出水管里湍流流動很小，此時水可迅速通過裝置排走。
[0017]2、當進水側水位開始上升時，帶有導流板的蝸形滯流器內部產生渦流，此時的渦流還不穩(wěn)定，不斷地進行渦流的“產生一崩潰一產生”過程。
[0018]3、隨著水位繼續(xù)上升，帶有導流板的蝸形滯流器通過導流板等細節(jié)的結構設計形成穩(wěn)定的渦流，產生穩(wěn)定的空氣壓縮帶(或真空帶)，限制了出水口的流量，此時，蝸形滯流器相當于小孔板。
[0019]4、隨著進水側水位的下降，出水管道中水流的螺旋流動形式逐漸消失，但裝置內部仍充滿水，直至水位下降至與進水口齊平位置，瞬間抽入大量空氣，水裝置內部水位迅速下降至進水側水位，此時蝸形滯流器又恢復到大孔板的工作狀態(tài)。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明為帶有導流板的蝸形滯流器，促進渦流產生，形成更為穩(wěn)定的渦流，產生了穩(wěn)定的空氣壓縮帶(或真空帶)，限制了出水口的流量。
[0022]本發(fā)明利用流體力學知識，當流體運動產生渦流時，減少了輸水管路的實際過流面積，但排水管路的實際形狀和面積保持不變，減少了管道阻塞的風險。
[0023]本發(fā)明不含活動部件，也不需要外部提供動力能源，應用于城市排水管網系統(tǒng)時，無需對城市地下管網進行二次開挖，能有效提高地勢低洼地區(qū)的排水效率，以減少低洼地區(qū)的內澇。
[0024]本發(fā)明可根據城市區(qū)域地下排水管網系統(tǒng)的分布情況、地形地貌設計每一個蝸形滯流器的結構和性能參數，真正實現該區(qū)域地下排水管網系統(tǒng)的有序排水，達到消除或者減輕城市低洼地帶內澇的目標。
【附圖說明】
[0025]圖1a是本發(fā)明所涉及的帶有導流板的蝸形滯流器二維主視圖。
[0026]圖1b是本發(fā)明所涉及的帶有導流板的蝸形滯流器三維圖。
[0027]圖2a是不加導流板的蝸形滯流器二維主視圖。
[0028]圖2b是不加導流板的蝸形滯流器三維圖。
[0029]圖3是有無導流板蝸形滯流器工作特性曲線對比圖。
[0030]圖4a是另一種帶導流板蝸形滯流器二維主視圖。
[0031 ]圖4b是另一種帶導流板蝸形滯流器三維圖。
[0032]圖5是圖1和圖4兩種導流板形式的蝸形滯流器工作特性對比圖。
[0033]圖6a是已有的蝸形滯流器I二維主視圖。
[0034]圖6b是已有的蝸形滯流器I三維圖。
[0035]圖7是本發(fā)明與已有的的蝸形滯流器I工作特性曲線對比圖。
[0036]圖8a是已有的蝸形滯流器II二維主視圖。
[0037]圖8b是已有的蝸形滯流器II三維圖。
[0038]圖9是本發(fā)明與已有的蝸形滯流器II工作特性曲線對比圖。
[0039]圖10是本發(fā)明導流板在不同旋轉角度下工作特性曲線圖。
[0040]圖11是本發(fā)明在不同進出口面積比時的蝸形滯流器工作特性曲線圖。
[0041]圖中:1-導流板，2_環(huán)板，3_迎水面蓋板，4_背水面蓋板。
【具體實施方式】
[0042]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0043]本發(fā)明的實施例如下:
[0044]實施例1
[0045]本實施例如圖1所示，蝸形滯流器環(huán)板2內側的上緣內壁設有導流板I，導流板I上端和環(huán)板在L處連接，其連接處位于蝸形滯流器環(huán)板2水平直徑的邊緣處，導流板I下端和環(huán)板2下端之間不連接，具有間隙。導流板I固定在環(huán)板2上。
[0046]導流板I為一段圓弧曲線，由蝸形滯流器環(huán)板2所在圓上的圓弧曲線段沿蝸形滯流器環(huán)板2水平直徑的邊緣點P所在軸向的軸L順時針旋轉角度α度形成。
[0047]導流板I下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離hi是hl=0.7-0.9R，R為蝸形滯流器環(huán)板內圓半徑，環(huán)板2下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離h2;蝸形滯流器進口面積Al大于出口面積A2，兩者比值小于1.04。
[0048]本實施例如圖2所示的現有技術中的不加導流板的蝸形滯流器(對照例I)進行對比，不加導流板的蝸形滯流器，環(huán)板形狀與圖1相同。兩者的工作特性曲線如圖3所示，圖中橫坐標表示蝸形滯流器出口側的流量，圖中縱坐標表示蝸形滯流器入口側的水頭。圖中可見，本實施例的左拐點在(30，1.0)，對照例I的左拐點在(43，0.9)，由此可見本實施例具有更好的節(jié)流效果，實驗實施后本實施例相比對照例I的節(jié)流效果提升36.1%。
[0049]實施例2
[0050]本實施例如圖1所示，與實施例1相同。
[0051]導流板I的圓弧曲線段繞蝸形滯流器環(huán)板2水平直徑的邊緣點P所在軸向的軸L順時針分別旋轉三個角度依次實驗獲得節(jié)流的三條工作特性曲線，α? = 13度，α2 = 15度，α3 =18度。
[0052]從圖10中可以看出，該14?16度角度范圍內的蝸形滯流器均有較好的節(jié)流效果。
[0053]實施例3
[0054]本實施例如圖1所示，與實施例1相同。
[0055]對于進口面積Al和出口面積Α2之間的比值范圍Al:Α2 = 1.03?1.06分別取值進行實驗，依次實驗獲得節(jié)流的多條工作特性曲線。從圖11中可以看出，在該進出口面積比小于1.04的蝸形滯流器有較好的節(jié)流效果。
[0056]實施例4
[0057]本實施例如圖1所示，與實施例1相同。本實施例與圖6所示的蝸形滯流器(對照例
2)進行對比。
[0058]圖6所示，對照例2的蝸形滯流器環(huán)板進水面亦為圓弧面，對照例2的蝸形滯流器與本發(fā)明的蝸形滯流器區(qū)別在于，對照例2不帶有凸出的導流板，環(huán)板進水面為連續(xù)的圓弧面。
[0059]兩者的工作特性曲線如圖7所示，圖中本實施例的左拐點在(30，1.0)，對照例的左拐點在(37，0.9)，由此可見本實施例加導流板的蝸形滯流器具有更好的節(jié)流效果，實驗實施后本實施例相比對照例2的節(jié)流效果提升25%。
[0060]實施例5
[0061]本實施例如圖1所示，與實施例1相同。本實施例與圖8所示的蝸形滯流器(對照例
3)進行對比。
[0062]圖8所示，對照例3的蝸形滯流器為環(huán)板下端逐步加厚的蝸形滯流器，對照例3的環(huán)板下端內表面由環(huán)板所在圓繼續(xù)延伸一段圓弧形成，環(huán)板下端外表面為直垂面構成，并為實心體。
[0063]兩者的工作特性曲線如圖9所示，圖中本實施例的左拐點在(30，1.0)，對照例的左拐點在(34，1.1)，由此可見本實施例帶導流板的蝸形滯流器具有更好的節(jié)流效果，實驗實施后本實施例相比對照例3的節(jié)流效果提升14.3%。
[0064]實施例6
[0065]本實施例如圖1所示，與實施例1相同。本實施例與圖4所示的蝸形滯流器(對照例
4)進行對比。
[0066]圖4所示，對照例4的蝸形滯流器帶有導流板，對照例4的蝸形滯流器與本發(fā)明的蝸形滯流器區(qū)別在于，導流板和環(huán)板下端之間沒有間隙，直接填充為實心體。
[0067]兩者的工作特性曲線如圖5所示，圖中本實施例的左拐點在(30，1.0)處，對照例的左拐點在(36，0.9)處，由此可見本實施例具有更好的節(jié)流效果，實驗實施后本實施例相比對照例4的節(jié)流效果提升18.9%。
[0068]由此上述實施例可見，本發(fā)明特殊結構的設計能促進渦流形成，增強了出水口的流量限制作用，使出水口流量減少，達到緩解或者減輕城市低洼地帶內潰的目標，減少了管道阻塞的風險，其技術效果顯著突出。
【主權項】
1.一種帶有導流板的蝸形滯流器，包括環(huán)板(2)、迎水面蓋板(3)和背水面蓋板(4)，其特征在于:還包括導流板(I)，所述的蝸形滯流器入口上方的環(huán)板(2)內壁邊沿設有向中心凸起的導流板(I)，導流板(I)固定在環(huán)板(2)上。2.根據權利要求1所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的導流板(I)向蝸形滯流器內底部中心延伸，導流板(I)和環(huán)板(2)下端之間設有間隙，以促進產生渦流而加強節(jié)流效果，使出水口流量減少。3.根據權利要求1或2所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的導流板(I)上端和環(huán)板(2)連接，導流板(I)下端和環(huán)板(2)下端之間具有間隙。4.根據權利要求1或3所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的導流板(I)上端和環(huán)板(2)的連接處位于蝸形滯流器環(huán)板(2)水平直徑的邊緣處。5.根據權利要求1所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的導流板(I)下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離hi大于環(huán)板(2)下端與蝸形滯流器內底面之間的垂直距離h2。6.根據權利要求1所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的導流板(I)為一段圓弧曲線，由蝸形滯流器環(huán)板(2)所在圓上的圓弧曲線段繞蝸形滯流器環(huán)板(2)水平直徑的邊緣點P所在軸L順時針旋轉角度α形成。7.根據權利要求6所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的角度α為14?16度。8.根據權利要求1所述的一種帶有導流板的蝸形滯流器，其特征在于:所述的蝸形滯流器進口面積AI大于出口面積Α2，兩者比值小于1.04。
【文檔編號】E03F5/10GK106049649SQ201610605430
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】吳燕明, 程文韜, 方勇, 李桃, 李超, 章蕾, 鄭寓
【申請人】水利部產品質量標準研究所