CN102628466B - 一种管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道，其内设有小管道，所述小管道外壁与所述管道内壁形成的环形通道为流体层，所述小管道围绕其中心轴的内表面设有多个凹凸弧形或螺旋形扰流面，所述小管道侧壁上设有多个通孔。本技术方案，在所述小管道的管壁上设置扰流面以及通孔，流体经过时因流速不同使管道的四周管壁产生的压力差向内部转移，使四周管壁上向外的压力减少；阻力减少，进一步动力装置与小管道相通，使摩擦力减少，速度提高，管道的安全性增加，同时在管道内产生压力差转移区，把向外的流体压力向内转移，来推动流体加速运动，节约能源，减少管道的破裂机会，同时安全性提高。

Description

一种管道

技术领域

本发明涉及一种流体装置，尤其涉及一种流体经过的快速节能的管道。

背景技术

在现实生活中，管道无处不在，小到家庭中的水管，大到输气、输水、输油的各种管道，都有共同点，在压力作用下通过管道来输送流体，压力越大，管道内的流速越快，反之越小；压力大管道容易破裂，同时能源消耗也大。

在现实生活中，有内螺纹换热管，是在管的内壁设计螺纹形状，从而增加流体在内壁的流速，但使管道内产生更大的流体压力向四周内壁转移，产生更大的压力和摩擦力，还容易造成管道破裂。另外，在自然状态中流体经过的管道流速较慢，所以有很大的改进空间。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是改变管道内向外的压力为向内的压力，提供一种在管道内围绕四周或局部设置加快流体流速的扰流装置，使管壁内向外的压力方向改变为向内的压力差转移区，使管壁上的摩擦力减少从而加快管道内的流速，使管道的安全性提高，同时节约能源。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种管道，所述的管道内设置有小管道，所述小管道侧壁上设置多个通孔，小管道的内壁通过通孔与小管道的外壁的流体层相通，所述小管道的内壁、外壁上至少其中之一为扰流面，所述的扰流面为延长流体经过路径的弧形或螺旋形。

其中，所述小管道为扰流管，所述通孔沿扰流管内流体流动方向重复排列。

还包括管道外的动力装置，所述的动力装置与扰流管相连接。

其中，所述小管道为多层结构，所述小管道最内层为扰流层。

所述的扰流管内外壁至少其一为弧形、或螺纹形、或螺旋形。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种管道，所述的管道内设有至少一个弧形或螺旋形的扰流条或扰流管。

所述管道包括进口和出口，所述管道的进口以及出口处均设置有控制器，所述控制器用于开启或关闭所述进口和出口。

其中，所述扰流管为中空结构。

所述扰流管的一端设有动力装置。

本发明的有益效果是：所述的管道内设置小管道，在小管道内设置加快流体流速的扰流面，使流体向四周内壁的压力，改变压力方向向内部转移，加快管道内的流体流速。而现有的管道，流体从中经过的横截面流速均等，所有流体压力都向外指向管道四周侧壁上，由此流体经过时在压力作用下产生很大的摩擦力，几乎是全部管道内的流体阻力，而较高的压力很容易造成管道破裂。本技术方案，在所述小管道的管壁上设置扰流面，使原有管道的四周管壁产生的压力差向内部转移，四周管壁上向外的压力减少，管道的安全性增加同时在管道内产生压力差转移区，把向外的流体压力向内转移，推动流体加速运动，节约能源，同时安全性提高。

附图说明

图1是本发明技术方案的管道的正面结构示意图；

图2是本发明技术方案的一种实施方式中弯头的正面结构示意图；

图3是本发明技术方案的压力容器的正面视图；

图4是本发明技术方案管道的又一正面结构示意图；

图5是本发明技术方案的图4的A-A剖面视图；

图6是本发明技术方案的管道的一种实施方式的正面结构示意图；

图7是本发明技术方案的另一种实施方式的正面结构示意图。

标号说明：

管道内壁1    管道2    进口201    出口202    小管道3内表面301    外表面302    扰流条303    扰流管304    流体层4通孔5    动力装置6

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

现在的管道在压力作用下整体推动流体流动，压力越大，流速越快，流体在管道内流动，所有压力都向外指向内壁四周，由压力产生很大摩擦力，使管道内的流速变慢，而这种摩擦力几乎是管道内的全部流体阻力，使动力装置6付出更高的能耗来产生更大的推动力，同时很容易造成管道破裂。

请参阅图1，本发明提供的一种管道，所述管道包括管道2和小管道3，所述小管道3的直径小于所述管道2的直径，所述小管道3与所述管道2之间形成环形通道，所述环形通道为流体层4，所述管道内壁1与小管道3的外表面302之间形成流体层4，所述小管道3内为流体经过的通道，所述小管道3围绕其中心轴的内表面301设有多个凹凸弧形扰流面，所述小管道3侧壁上设有多个通孔5。本技术方案，所述小管道3内表面301设有多个凹凸弧形扰流面，当流体经过管道时，流体层4与所述小管道3的内表面301因流速不同而产生的压力差改变了原有向外的压力的方向为向内的压力方向，使管壁内流体在运动状态中四周内壁向外方向产生的压力大大减小，管道破裂机会减少，同时由此产生的摩擦力大大减少，使管道内的流体流速变快，更为重要的是压力差转移区向内产生的推动力，推动管道内的流体更快流动，达到很好的节能效果，同时安全性得到提高。该结构适用于在自然状态，或动力状态的各种管道。

请参阅图7，优选的，小管道3为多层管道，所述小管道最内层为扰流层，最内层小管道3的直径可根据需要适当缩小为扰流管，扰流管可单独设置在管道内，或多层小管道3内，扰流管与管道外的动力装置6相通，(也可同时与扰流管和小管道3相通)在动力装置作用下，不大的动力很容易使扰流管不大直径内的流体高速运动，通过多个通孔5使小管道3和扰流管分别在内外形成两层高速流体层，与管道内的流体因流速不同形成很大压力差，如扰流管内的流速是管道的几倍，甚至几十倍都很容易通过动力装置的控制而做到，从而在管道内形成几十倍的压力差从外向内对扰流管周围转移，在运动状态中使四周内壁压力和摩擦力大大减少，流速提高，管道破裂机会减少，压力差就是推动力，如此大的推动力来推动整个管道内的流体快速运动，比现在的管道更节能，更安全，流速更快。

参阅附图1、2，所述管道内壁1与小管道3之间形成环形通道，所述环形通道为流体层4，小管道3内流体从中经过，所述小管道3的内表面301上设置有扰流面来延长流体通过的路径，所述扰流面沿流体流动方向重复排列，所述管道2的管道内壁1相对应的外表面302均为平面，小管道3内外表面分别设置弧面和平面，流体经过时的路径长度不同，流速不同，从而形成压力差，在所述小管道3上设置多个通孔5，所述通孔5位于扰流面上，具体的，所述通孔5为圆形、条形等各种几何形状，方便把管道2内的流体导入流体层4内，使平面的流体层4因小管道3的内表面301与外表面302流速不同产生的压力差向管道内转移。当管道内在压力作用下使流体经过时，流体从各均布的通孔5把流体导入环形的流体层4内，由于管道2的管道内壁1和小管道3的外表面302都为光滑平面，它们之间的一定距离形成流体层4，流体层4的流体经过的流速慢于对应的内表面301，即所述扰流面，内外表面301、302因流速不同而产生压力差，流体层4内低流速产生的高压力必然向内表面301的高流速产生的低压力区转移，从而形成整个管道内部小管道3向内的一圈压力差，沿所述流体流动方向都产生由外向内整体的压力差转移区，压力差就是动力，就是推动力，管道整体产生向内的推动力推动流体快速运动，这种压力差越大，产生的推动力越大，流体在管道内的流速越快，从而达到很好的节能效果，同时因为改变了流体在管道内向外的压力方向，使原有向外的压力方向通过所述的扰流面改为向内的压力方向，使管道内壁因压力减少，所以摩擦力减少，从而使流体运动状态中管道破裂的机会减少，流速加快，同时安全性提高。

在现实生活中，因压力造成流体在运动状态中使管道破裂的形象比比皆是，如钻井平台在深海中管道破裂造成严重生态灾难，长途输油管道内很高的压力容易使管道破裂，甚至压力容器和输水管、输气管破裂等，都会造成灾难性后果，就是小小的家庭水管破裂也让人苦不堪言，现在的各种管道和压力容器为避免破裂，都改变材料的性能和增加壁厚来增加抗压力，减少管道的破裂的几率，但流体在其内并不是固定不动的，而是在运动状态中，压力也在变化，所达到的效果不太理想。所有的流体压力都由管道内壁直接承受，本技术方案，小管道3与流体层4相通后，管道2承受的压力很小，通过扰流面把管道2侧壁很大的流体压力方向改变，至少部分改变向流体层4内转移，同时使管道2的侧壁在流体运动中流体压力减少，摩擦力减少，速度提高，安全性提高，同时大大减少能源消耗。

参阅图2，本发明的某种具体实施方式中，所述连接管道的弯头，弯头内的流体层4与小管道3内的流体通过多个通孔5相通，在弯头内的流体层4内的外表面302的平面上的流速，与内表面301形成的扰流面之间产生的压力差向内转移，使管道2侧壁的压力减少，摩擦力减少，同时又形成向内对流体的推动力，使流体快速的通过弯头。

参阅图3，本发明的某种实施方式中，所述管道包括进口和出口，所述管道的进口201以及出口202处均设置有控制器，所述控制器用于开启或关闭所述进口和出口，具体的所述控制器可为控制阀，所述管道的一端设有可控制的进口201，另一端设有可控制的出口202，形成压力容器。内表面301为凹凸流线型的扰流面，以更多的延长流体经过的路径，产生更大压力差，当流体从进口201进入容器中时，容器内充满压力流体，储存在压力容器内，然后再从出口202排出流体，此时流体层4的内表面301与外表面302及流体层4之间因流速不同而产生向内的压力差转移区，并把压力转移到中间，推动流体更快的从出口202排出，由于容器内把向容器周围方向的压力向内部转移，从而使容器内壁的压力减少，安全性提高。所述管道结构改变后，可用于各种流体储存罐以及车载的储油管等，如传统的储油罐、储气罐，运输中震动颠簸，产生流体运动，与侧壁产生压力和摩擦力，破裂与爆炸等事件时有发生，通过流体层向内部流体层4的压力差转移，使容器壁上流体在运动状态中产生的压力和摩擦力大大减少，从而提高安全性。

进口201和出口202可根据不同的压力容器需要，设置在同一端面上，或不同部位。

参阅图4，本发明的某种实施方式中，所述管道的内部设有至少一个扰流条303，所述扰流条303的形状为弧形或螺旋形，当流体从管道的流体层4通过时，由于扰流条303流体经过的路径的大大延长，流体顺所述扰流条303表面经过时流速变快，速度加快，压力降低，使四周流速慢压力高的流体都向中间扰流条303转移压力差，使流体层4内流速加快，同时使四周流体对内壁压力减少，摩擦力减少，使管道内流体阻力减少，速度提高。

参阅附图5，对直径较大的管道，在其内设至少一个扰流条303，以加快流速，减少外壳内壁的压力及摩擦力，所述扰流条303的形状采用弧形或螺旋形，从而使流体经过的路径增加更多，以加快流体流速，使管道内壁对中间扰流条303产生更大的压力差转移区。该结构简单，适用于各种管道，尤其适用于家用水管等领域。

参阅图6，本发明的又一种改进技术方案中，与上述技术方案不同的是，所述小管道缩小直径后，内部为螺纹形或弧形的扰流管304，所述扰流管304中空，所述扰流管304内部的形状为弧形或螺纹形，所述扰流管304的侧壁上设置多个通孔5，通孔可选择使用不同的几何形状，通过所述通孔5与内部的螺纹通道相通，螺纹形的内部通道很容易使流体经过路径至少比管道2的内壁流体通过路径长一倍以上，所以其流速至少比周围的流速快一倍以上，于是通过多个通孔5与扰流管内部相通，形成内外两层快速流体层，由此产生压力差使管道2内壁的压力向扰流管周围转移压力差，使管道2的内壁的压力摩擦力减少，产生的压力差又促进扰流管304的内外流速加快，由于扰流管304通过多个通孔5与扰流管304中空的螺纹形通道相通，所以在扰流管304内外形成流速大约相同的两层快速流体层，其运动速度快于一倍流体层4的流速，而产生更大的压力差，压力差就是推动力，从而推动整个流体层4内的流体加速。

在某种改进的技术方案中，所述扰流管304的外部形状可为螺旋形，或扰流管内外部的形状都为螺旋形结构。

参阅图6，在改进的技术方案中，所述管道内设有扰流管304，所述扰流管内外均为弧形或螺旋形，所述扰流管为中空的管体，所述扰流管304一端设有动力装置6，在强大动力推动下，把扰流管304上沿长度方向设置的多个通孔5附近的流体高速吸入扰流管304内，形成扰流管304内外两层相通的，速度大约相等的两层高速流体层，因为动力装置6可控制，使内外两层流速增加，扰流管304内的流速可以是流体层4内流速的若干倍，甚至几十倍，所以扰流管304内与流体层4之间产生更大的压力差转移区，同时使流体阻力减少，以产生更大的推动力，推动管道内的流速更快的流动。本技术方案与现有技术方案相比，效果显著，现有的动力装置6为整体推动管道内的流体运动，在管道内壁产生很大的压力和摩擦力，几乎是管道内流体产生的全部流体阻力，使运动速度减慢，能耗增加，本技术方案中，只推动直径不大的扰流管304内的流速，很容易用不大的动力就使流速大大提高，同时产生极大的压力差作用下使流体流速更快，而现有管道只有动力装置6在管道截面产生整体的推动力，又没有压力差，所以本发明在同等动力装置6功率条件下，与管道内不大截面积的扰流管相通，很容易在不大的扰流管内用不大的动力就形成很高流速，由此在管道内产生很大压力差来形成整体推动力，比现有管道更节能，更安全，同时速度更快。在动力装置作用下，不大的动力很容易使扰流管不大直径内的流体高速运动，通过多个通孔使扰流管内外形成两层高速流体层，与管道内的流体因流速不同形成很大压力差，如扰流管内的流速是管道的几倍，甚至几十倍都很容易通过动力装置的控制而做到，从而在管道内流体运动状态中，形成几十倍的压力差从外向内对扰流管周围转移，使四周内壁压力和摩擦力大大减少，流速提高，管道破裂机会减少，压力差就是推动力，如此大的推动力来推动整个管道内的流体快速运动，比现在的管道更节能，更安全，流速更快。

优选的，所述扰流管304也可为没有扰流面的普通管，因为在动力作用下其流速可以是管道内的流速的若干倍，甚至更高，以产生更大的压力差转移区来达到更好的节能效果。

该结构适用于各种长途的输油、输水和输气管道，使能耗减少，速度提高，管道破裂机会减少，所以更安全。

优选的，如图1的小管道3，为多层不同直径的小管道3设置在管道内，每层小管道3内表面301扰流面流体经过的路径不同，最中间层的小管道3流体经过路径最长，逐渐向外减少，当流体经过管道内多层小管道3时，由于各层小管道3流体路径不同而产生不同的压力差，因为中间一层流速最快，四周各层逐步减少，所以各层小管道3产生的压力差遵循由高向低转移的规律，使四周压力差都向中间转移，形成更大推动力。

优选的，如图1的小管道3，图4的扰流条303，图6的扰流管304，至少其中之一设置在管道内，不用动力装置，为自然状态通过的管道。

如图7所示：优选的，扰流管304设置在至少一层的小管道3内，分别通过通孔5彼此相通，再与流体层4相通，动力装置6可分别或同时与至少一层的小管道和扰流管相通。管道内多层小管道形成多层不同流速的压力差，统统都从高压力向低压力的扰流管附近转移压力差，共同形成更大推动力。

本发明的又一种实施方式中，将所述图6的动力装置6与扰流管304相通的结构设置在图1内，流体层4与内表面301因流速不同产生向内的压力差转移区，同时在动力装置6的作用下，很容易使直径不大，流量不大的扰流管304内的流速大大加快，通过通孔5使扰流管304内外形成两层更高的流体层，与流体层4之间又产生更大的压力差，推动通道内流体快速运动，流体层4与小管道3的内表面301产生向内的压力差转移区，压力差就是推动力，扰流管304在动力作用下又与内表面301产生更大的压力差转移区，管道内两种不同压力差遵循由高向低的规律，共同形成更大转移区沿流体流动方向，整体又形成向内对扰流管304的压力差转移区，共同产生更大推动力，管道内多层的压力差转移区共同使管道内壁上四周的压力更多在运动状态中减少，摩擦力减少，同时管道内壁压力减少，管道破裂机会减少，使管道的流体层4内的流体更高速运动，该结构适合深海或各种高压状态的管道。

动力装置为：能推动流体运动的发动机、压缩机、马达、水泵等。

综上所述，本技术方案中，小管道3设在管道内沿管道内流体流动方向，设置扰流面，扰流面设置在小管道3上，扰流管上和扰流条上，以延长流体经过的路径，使管道内因流速不同而产生压力差来推动流体运动，同时改变管道内管壁向外的流体压力，使管壁的压力减少，从而减少摩擦力，使流体的流速提高，节约能耗，同时管道破裂几率减少，安全性提高；管道内流体在运动状态中产生的向内压力差越大，管壁上的压力越小，摩擦力越小，流体阻力就越小，速度就越快，越节能，本发明在管道内设置扰流面、扰流管304、扰流条303，延长流体经过的路径，使之产生压力差，来减少管壁的压力和摩擦力，同时利用向内产生压力差的推动力来推动流体的快速运动，而现有管道只有动力装置6整体的推动力，没有压力差，所以本发明比现有管道运动速度更快，更节能。

本发明动力装置6与管道内设有的扰流管相通，用不大的动力很容易推动不大流量的扰流管内的流体，使其运动速度远远大于通道内的流速，通过多个通孔5形成扰流管304内外两层高速的流体层，与管道内的流体因流速不同而产生很大的压力差，而形成很大的向内推动力，从而在管道内沿长度方向，四周内壁的同时向内产生推动力，来带动管道内流体高速流动，同时管道内壁的压力和摩擦力减少，使流速更快，更节能，更安全。本技术方案中，所述管道内可以只设置扰流面，还能够同时设置扰流条303或扰流管304。

本发明管道内设置多层小管道3，形成多层压力差向内转移，使管道内壁压力减少，摩擦力减少，压力差产生的推动力增加，流速增快。

本发明在自然状态或动力状态中都能加快管道内的流速。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种管道，其特征在于：所述的管道内设置有小管道，所述小管道侧壁上设置多个通孔，小管道的内壁通过通孔与小管道的外壁的流体层相通，所述小管道的内壁为扰流面，小管道的外壁为平面，所述的扰流面为延长流体经过路径的弧形或螺旋形。

2.根据权利要求1所述的管道，其特征在于：所述小管道为扰流管，所述通孔沿扰流管内流体流动方向重复排列。

3.根据权利要求2所述的管道，其特征在于：还包括管道外的动力装置，所述的动力装置与扰流管相连接。

4.根据权利要求1或2所述的管道，其特征在于：所述小管道为多层结构，所述小管道最内层为扰流层。

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