消能孔板的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种管道输送技术领域，尤其是涉及一种消能孔板。


背景技术：

[0002]
在利用管道输送流体的过程中，尤其是竖直或向下倾斜的管道，当具有的位能大于所需能量时，流体的速度会越来越大，从而会对管道等造成磨损和气蚀，特别是在输送含砂流体如矿浆时，造成的磨损会更严重，因此需要对流体输送进行消能。
[0003]
通常采用在管道内设置消能孔板对流体进行消能，现常用孔板为分体式，即耐磨件与孔板主体为分开的。中国专利申请“200910082367.1”，公开了一种消能孔板，包括孔板主体，通过粘结剂和/或螺钉将上耐磨件、下耐磨件和上周边耐磨件紧固到孔板主体上，所述孔板主体的上游侧表面上形成有上游侧凹槽，所述上周边耐磨件围绕所述上耐磨件的外周设置在所述上游侧凹槽内且由多个扇形耐磨块排列而成，所述下耐磨件设置在孔板主体的下游侧表面上。
[0004]
上述消能孔板主要存在以下问题：
[0005]
(1)消能孔板上周边耐磨件及下耐磨件与孔板主体间采用螺钉连接，螺钉长期暴露于高速固液两相流浆体中，受到冲刷、气蚀等不利影响易发生磨蚀损坏，进而造成耐磨件与孔板钢制主体间连接不牢固，甚至脱落，堵塞管道，影响孔板使用寿命和整个管道输送系统的运行安全。
[0006]
(2)消能孔板上周边耐磨件及下耐磨件外环边缘与两侧法兰内边缘平齐连接，浆体易对耐磨件与孔板主体间的缝隙进行冲刷，易损坏耐磨件。
[0007]
(3)无定位装置，消能孔板安装时易与两侧管道发生错位。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型旨在至少解决上述技术问题之一。
[0009]
为此，本实用新型提供一种消能孔板，包含孔板主体、上耐磨件、下耐磨件和中心耐磨件，所述孔板主体上沿水流方向设置有中心孔，所述孔板主体上设置有上游侧凹槽和下游侧凹槽，所述上耐磨件安装在所述上游侧凹槽内，所述中心耐磨件安装在所述上游侧凹槽内和中心孔的内周壁上，所述下耐磨件安装在所述下游侧凹槽，所述下耐磨件和所述孔板主体在中心孔的内周壁通过方锤型销钉连接，所述下耐磨件和孔板主体上设置有与方锤型销钉对应的凹槽，所述凹槽的一部分设置在下耐磨件，所述凹槽的另一部分设置在孔板主体，所述方锤型销钉插入凹槽，实现下耐磨件和孔板主体的连接。
[0010]
优选地，所述上耐磨件和中心耐磨件楔形连接。
[0011]
进一步，优选地，所述中心耐磨件包括筒状体和从筒状体一体向外延伸的凸缘，所述筒状体位于所述孔板主体中心孔的内周壁上，所述凸缘位于所述上游侧凹槽内，所述凸缘呈阶梯状，与所述上耐磨件楔形连接。
[0012]
优选地，所述中心耐磨件覆盖所述方锤型销钉。
[0013]
优选地，所述消能孔板通过第一法兰和第二法兰安装在管道内，所述第一法兰安装在上游侧，所述第二法兰安装在下游侧，所述第一法兰的内径小于上耐磨件外径，通过第一法兰对上耐磨件与孔板主体的缝隙进行覆盖，所述第二法兰的内径小于下耐磨件外径，通过第二法兰对下耐磨件与孔板主体的缝隙进行覆盖。
[0014]
进一步，优选地，所述消能孔板通过第二紧固件与第一法兰和第二法兰连接，所述消能孔板还包括定位装置，定位装置上设置有定位孔，所述第二紧固件穿过所述定位孔。
[0015]
优选地，所述方锤型销钉的布置角度包括60
°
、90
°
、120
°
或180
°
。
[0016]
优选地，所述方锤型销钉呈两边宽中间窄的对称形状。
[0017]
优选地，所述孔板主体和定位装置采用16mn锻钢，一次性锻造而成；所述上耐磨件、下耐磨件和中心耐磨件的材质为耐磨陶瓷基复合材料。
[0018]
优选地，所述上耐磨件和下耐磨件为环形耐磨件。
[0019]
本实用新型所述消能孔板的所述下耐磨件和所述孔板主体在中心孔的内周壁通过方锤型连接，所述下耐磨件和孔板主体上设置有与方锤型销钉对应的凹槽，方锤型销钉插入凹槽实现下耐磨件和孔板主体的连接，连接型式巧妙、简单、牢固，大大减少由于消能孔板孔口高速射流在下耐磨件后面区域形成空腔引起汽蚀而损坏螺钉等外露式连接件、进而损坏下耐磨件的风险。
附图说明
[0020]
图1是本实用新型所述消能孔板与管道法兰连接的示意图；
[0021]
图2是本实用新型所述消能孔板的剖面主视图；
[0022]
图3是图2中a-a方向的剖视图；
[0023]
图4是图2中b-b方向的剖视图；
[0024]
图5是图2中c处的放大图；
[0025]
图6a和6b是本实用新型所述方锤型销钉的右视图和主视图；
[0026]
图6c为本实用新型所述方锤型销钉插入的凹槽的示意图。
具体实施方式
[0027]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0028]
在本实用新型中，术语“上、下”等位置关系为基于附图所示的位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。在图1，上游侧和下游侧是基于箭头所示的流体流动方向而言的上游侧和下游侧。
[0029]
图1是本实用新型所述消能孔板与管道法兰连接的示意图，如图1所示，所述消能孔板1通过第一法兰21和第二法兰22安装在管道(未示出)内，用于对管道内的流体(尤其是磨损能力强的流体，如矿山领域的含砂流体)输送进行消能，所述消能孔板1与第一法兰和第二法兰通过第二紧固件3连接在一起，从而将消能孔板1安装在管道内，优选地，所述第二紧固件3包括双头螺柱31和螺母32。
[0030]
为了增加密封性能，在消能孔板1与第一法兰21和第二法兰22之间分别设置了密封圈4，优选地，所述密封圈4为缠绕式垫圈。
[0031]
图2是本实用新型所述消能孔板1的剖面主视图，图6a和6b是本实用新型所述方锤型销钉的右视图和主视图，图6c为本实用新型所述方锤型销钉插入的凹槽的示意图，如图2-6c所示，所述消能孔板1包含孔板主体11、上耐磨件14、下耐磨件13和中心耐磨件12，所述孔板主体上沿水流方向设置有中心孔111，所述孔板主体11上设置有上游侧凹槽和下游侧凹槽，所述上游侧凹槽设置在孔板主体11的上游侧表面，所述下游侧凹槽设置在孔板主体11的下游侧表面，所述上耐磨件14安装在所述上游侧凹槽内，所述中心耐磨件12安装在所述上游侧凹槽内和中心孔111的内周壁上，所述下耐磨件13安装在所述下游侧凹槽，所述下耐磨件13和所述孔板主体11通过方锤型销钉16连接，所述下耐磨件13和孔板主体11上设置有与销钉对应的凹槽161，所述凹槽的一部分161a设置在下耐磨件13，另一部分161b设置在孔板主体11，所述方锤型销钉16插入凹槽161，实现下耐磨件13和孔板主体11的连接。
[0032]
如图6b所示，所述方锤型销钉16呈两边宽中间窄的对称形状，也就是说方锤型销钉16的截面由两个梯形上底相连组成。如图6c所示，下耐磨件13上对应设置一个梯形凹槽(凹槽161的一部分161a)，所述孔板主体11上对应设置另一个梯形凹槽(凹槽161的另一部分161b)，两个梯形凹槽连通，形成与方锤型销钉16对应的凹槽161。
[0033]
优选地，上述各耐磨件的厚度不大于对应凹槽的深度，具体地，位于上游侧凹槽内的上耐磨件14和部分中心耐磨件12的厚度不大于上游侧凹槽的深度，下耐磨件13的厚度不大于下游侧凹槽的深度。
[0034]
当流体从上游向下游流动时，流体撞击消能孔板1，通过中心孔111的突缩结构(孔板主体11的中心孔111的直径小于管道的内径)，迫使流体在局部先突然收缩再扩大，而达到消能的目的，位于孔板主体11上游侧表面上的上耐磨件14和中心耐磨件12防止流体磨蚀孔板主体11的上游侧表面和孔板主体11中心孔111内周壁，位于孔板主体11下游侧表面的下耐磨件13防止流体磨蚀孔板主体11的下游侧表面，孔板主体11和下耐磨件采用方锤型销钉连接，将连接部分与高速浆体予以隔离，连接型式巧妙、简单、牢固，大大减少由于消能孔板孔口高速射流在下耐磨件后面区域形成空腔引起汽蚀而损坏螺钉等外露式连接件、进而损坏下耐磨件的风险。
[0035]
如图2所示，消能孔板1的孔径d根据输送管径、设计的单个消能孔板1消能水头确定。另外，消能孔板1各部件的尺寸(主要是孔板主体11、上耐磨件14、下耐磨件13和中心耐磨件12的厚度)根据结构强度确定。
[0036]
在一个实施例中，所述孔板主体11为钢制主体，进一步优选地，所述孔板主体11和定位装置采用16mn锻钢或其他材质，一次性锻造而成。
[0037]
所述上耐磨件14、下耐磨件13和中心耐磨件12的材质为耐磨陶瓷基复合材料，所述耐磨陶瓷基复合材料包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷中的一种或多种。
[0038]
消能孔板钢制主体和下耐磨件采用方锤型销钉进行不同材质构件间的互锁式连接，连接型式巧妙、简单、牢固。
[0039]
如图4所示，所述方锤型销钉16的布置角度根据管径大小及结构强度确定，优选地，包括60
°
、90
°
、120
°
或180
°
，例如，图4中两个方锤型销钉的布置角度为180。
[0040]
在一个实施例中，如图2和图5所示，所述上耐磨件14和中心耐磨件12楔形连接。
[0041]
优选地，所述中心耐磨件12包括筒状体121和从筒状体一体向外延伸的凸缘122，所述筒状体121位于所述孔板主体11中心孔111的内周壁上，所述凸缘122位于所述上游侧凹槽内，所述凸缘122呈阶梯状，与所述上耐磨件14楔形连接。
[0042]
上述消能孔板中心耐磨件为异形喇叭口耐磨件，所述中心耐磨件与上游耐磨件通过阶梯式楔形连接，既符合上游面为迎水面受压自动禁锢工况，又减少螺钉连接易磨蚀损坏的风险，且连接型式简单、紧密、牢固。
[0043]
在一个实施例中，所述中心耐磨件12覆盖所述方锤型销钉16。
[0044]
中心耐磨件12覆盖下耐磨件13与孔板主体11连接的方锤型销钉，防止了方锤型销钉暴露于流体中，受到冲刷、气蚀等易发生磨蚀损坏，进而造成下耐磨件13与孔板主体11间连接不牢固，甚至脱落的现象。
[0045]
钢制的孔板主体和下耐磨件采用方锤型销钉进行不同材质构件间的互锁式、隐藏式固定连接，将连接件与高速浆体予以隔离，连接型式巧妙、简单、牢固，大大减少由于消能孔板孔口高速射流在下耐磨件后面区域形成空腔引起汽蚀而损坏螺钉等外露式连接件、进而损坏下耐磨件的风险。
[0046]
在一个实施例中，如图1所示，所述第一法兰21安装在上游侧，所述第二法兰22安装在下游侧，所述第一法兰21的内径小于上耐磨件14外径，通过第一法兰21对上耐磨件14与孔板主体11的缝隙进行覆盖，所述第二法兰22的内径小于下耐磨件13外径，通过第二法兰22对下耐磨件13与孔板主体11的缝隙进行覆盖，可防止浆体直接冲刷缝隙，具体地，如图1中的圆圈内的局部放大图，消能孔板1的上耐磨件14及下耐磨件13的外环边缘分别超出第一法兰21和第二法兰22的内边缘(如，上耐磨件14的外径比第一法兰21的内径大2h)，耐磨件与孔板主体11之间的缝隙被法兰覆盖，防止了管道中流体的冲刷，增强了消能孔板1的使用寿命。
[0047]
第一法兰内径小于上耐磨件外径，进行错缝压盖式设计，避免高速固液两相流浆体对上耐磨件与孔板钢制主体间缝隙的冲刷，大大降低了上耐磨件的磨蚀损坏风险。
[0048]
在一个实施例中，为保证消能孔板1中心与两侧管道定位准确，如图2-4所示，所述消能孔板1还包括定位装置15，定位装置15一端与孔板主体固定连接，定位装置15的另一端上设置有定位孔151，第一法兰21和第二法兰22为标准件，与管道的同轴度很好，第二紧固件3穿过所述定位孔151，可保证消能孔板1中心孔111与管道的同轴度，避免出现消能孔板1与两侧管道的错位。另外，上述定位孔151可兼作吊钩。
[0049]
优选地，消能孔板设置4个定位孔，法兰螺栓(第二紧固件)穿过定位孔，可保证消能孔板中心与两侧管道中心同轴，定位精确，且便于吊装及安装。
[0050]
本实用新型所述的消能孔板为同轴管状消能孔板，采用了新型的耐磨件与孔板主体间的连接方式，可减少浆体对连接件的损害，减少耐磨件与孔板主体间的缝隙进行冲刷，增设了中心定位装置，具有结构简单、组装方便、连接紧密、定位准确、安全性好、保证率高、使用寿命长等优点。
[0051]
如图5所示，楔形连接的尺寸l和h根据结构强度及制造工艺确定为了进一步降低流体的冲刷，优选地，中心耐磨件的凸缘的外边缘设置有倒角。
[0052]
本实用新型所述的消能孔板为同轴管状厚型倒角消能孔板，具有结构简单、组装
方便、连接紧密、安全性好、保证率高、使用寿命长等优点。
[0053]
消能孔板孔口处的流速一般达20m/s～30m/s，对消能孔板的磨损很大。但决定孔板使用寿命的往往并不是耐磨件(耐磨件一般为耐磨陶瓷基复合材料，耐磨性很好)，而是薄弱部位和细部构造(耐磨件和孔板主体的连接部位，如螺钉)，现有消能孔板上、下游耐磨件与孔板钢制主体间一般采用粘接和/或螺钉连接，螺钉长期暴露于高速固液两相流浆体中，受到冲刷、气蚀等不利影响易发生磨蚀损坏，进而造成耐磨件与孔板钢制主体间连接不牢固，甚至脱落，堵塞管道，影响孔板使用寿命和整个管道输送系统的运行安全。本实用新型上耐磨件采用楔形连接，下耐磨件采用方锤形销钉连接，来消除这个薄弱部件，是一种具有新型连接结构的消能孔板，可大大提高孔板的使用寿命。
[0054]
本实用新型所述消能孔板1的组装顺序包括：
[0055]
(1)通过粘结剂(如环氧树脂粘结剂等)将上耐磨件14粘结到孔板主体11的上游侧凹槽内；
[0056]
(2)通过粘结剂(如环氧树脂粘结剂等)将下耐磨件13粘结到孔板主体11的下游侧凹槽内，将方锤型销钉16插入下耐磨件13和孔板主体11的凹槽161，将下耐磨件13和孔板主体11紧密连接；
[0057]
(3)通过楔形连接型式可保证上耐磨件14与中心耐磨件12的紧密连接，通过粘结剂(如环氧树脂粘结剂等)将中心耐磨件12粘结到孔板主体11上，同时中心耐磨件12可覆盖方锤型销钉16，避免方锤型销钉16与浆体接触。
[0058]
(4)第二紧固件3的双头螺柱31依次穿过第一法兰21、消能孔板1定位装置15的定位孔151和第二法兰22通过螺母32紧密连接，通过定位孔151可保证消能孔板1中心与两侧管道定位准确，其中，两侧法兰(第一法兰21和第二法兰22)内径小于上耐磨件及下耐磨件，可防止浆体直接冲刷缝隙。
[0059]
在上述各实施例中，上耐磨件和下耐磨件可以为与孔板主体形状对应的环形，也就是说，上耐磨件和下耐磨件为环形耐磨件整体性好。
[0060]
本实用新型所述消能孔板具有结构简单、组装方便、连接紧密、定位准确、安全性好、保证率高、使用寿命长等优点。
[0061]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。