專利名稱：裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在管路或管道等流體流路中使用的彎頭。
背景技術(shù)：
在使流體的流動整流減速的擴大流路中，有擴散器(diffuser)(直流路徑)或擴大彎頭(elbow)(直角彎曲流路)。擴散器的技術(shù)特性已經(jīng)被清晰地闡明。在葉輪的周圍配設(shè)有擴散器導(dǎo)引葉片的擴散器泵是擴散器的代表性應(yīng)用例。在擴散器泵中，具有將從葉輪出來的高速度水頭的液體用導(dǎo)引葉片效率良好地減速而變換為壓力水頭的效果、即靜壓再取得效果，有提高泵的揚程的效果。此外，將從送風機出來的高速空氣流減速而靜壓再取得的擴散器管在風洞裝置中使用。但是，擴大彎頭整流技術(shù)盡管有強烈的要求，但還沒有開發(fā)。為了解決該課題，本申請發(fā)明者在專利文獻1中提出了裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的特征在于，將在曲板的前后連接著平板的導(dǎo)引葉片以矩形截面配設(shè)在擴大率f為1 < f < 5的彎頭內(nèi)，通過彎頭內(nèi)壁及外壁和導(dǎo)引葉片，基于下式形成m個相似部分流路。ρ = h/[ {f/(f-r) }m-l] ......(1 式)an = pr{f/(f-r)}n ......0式)bn = an/f......(3 式)ρ 導(dǎo)引葉片流出端伸出長度h:流入口寬度W:流出口寬度f :彎頭擴大率(f = W/t!)r 部分流路縱橫比(其中r < f)m:部分流路數(shù)% 第η個部分流路出口寬度(其中，在η是0的情況下表示內(nèi)壁半徑，在η是m的情況下表示外壁半徑)bn 第η個部分流路入口寬度在圖1中表示作為專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的一例的擴大彎頭。在擴大彎頭1中，導(dǎo)引葉片5、6、7是在1/4圓弧的曲板的前后連接著平板的直角彎曲導(dǎo)引板。在圖1 中，矩形 A1C1B2A2^ A2C2B3A3、A3C3B4A4......中的 A1C1A1A2, A2C2A2A3> A3C3/
A3A4......是部分流路縱橫比r。專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭通過配設(shè)導(dǎo)引葉片而形成多個相似部分流路，實現(xiàn)流速分布均勻且流動方向相同的均勻平行流的流出。專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭在縮小彎頭(擴大率f :f < 1)、等尺寸彎頭(擴大率f = 1)、擴大彎頭(擴大率f :1 < f < 25)的哪種都能夠應(yīng)用，但特別是裝有導(dǎo)引葉片的擴大吹出彎頭在許多領(lǐng)域中期待其應(yīng)用。[專利文獻1]日本特許第2706222號(中國專利第95102932. 0號)在專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭中，有在沿著彎頭內(nèi)壁的η = 1部分流路中殘留剝離旋渦、流動在該部停滯的問題。因此，如果將專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭用在空氣簾或熱交換器等中，則有可能發(fā)生氣流幕部分缺損或塵埃部分性堆積等。在圖2中表示圖1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出擴大彎頭1的流線。從彎頭流入口 2流入到彎頭1中的流體分散流入到由彎頭內(nèi)壁4、導(dǎo)引葉片5、6、7、彎頭外壁8構(gòu)成的4個部分流路中而被減速。在彎頭內(nèi)壁4、導(dǎo)引葉片5、6、7的凸狀背面上產(chǎn)生由多個小旋渦構(gòu)成的剝離旋渦，停滯在彎頭流出口 3的位置上。通過在導(dǎo)引葉片5、6、7的凹狀表面上流動的高速流體在彎頭流出口 3的位置處與形成在導(dǎo)引葉片5、6、7的凸狀背面上的剝離旋渦接觸并誘引，在η = 2部分流路的彎頭流出口 3位置上形成固定單一旋渦10，在η = 3部分流路的彎頭流出口 3位置上形成固定單一旋渦11，在η = 4部分流路的彎頭流出口 3位置上形成固定單一旋渦12。固定單一旋渦10、11、12的大小與部分流路的大小成比例，固定單一旋渦10、11、12的中心在下述直線上排列，所述直線是彎頭流出口 3形成的直線，且正交于彎頭流出方向。關(guān)于剝離旋渦在高速流體的誘引下固定單一旋渦化的現(xiàn)象，在論文《關(guān)于帶有凸邊的擴散器風車的集風效果的數(shù)值解析》(數(shù)值流體力學(xué)研討會演講論文集，九州大學(xué)，古谷雅人等，2003)中，報告了在發(fā)電用螺旋槳風車上附設(shè)擴散器外框、利用在外框內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的剝離旋渦在高速外界氣體流作用下固定單一旋渦化的現(xiàn)象得到增風效果的方法。在η = 2部分流路、η = 3部分流路、η = 4部分流路中，相鄰于固定單一旋渦10、 11、12的流在比彎頭流出口 3靠下游側(cè)不縮流而旋入固定單一旋渦10、11、12，擴大減速，成為均勻平行流。但是，在η = 1部分流路中，由于沒有與形成在彎頭內(nèi)壁4的凸狀背面上的剝離旋渦9相鄰的高速流，所以剝離旋渦9沒有固定單一旋渦化而殘留，越過彎頭流出口 3沿著內(nèi)壁下游側(cè)的管道擴大，隨著離開彎頭流出口 3的距離的增加而縮小消失。在圖3中表示對應(yīng)于圖2的流線的流速分布。在作為彎頭流出口 3的位置的\位置上存在固定單一旋渦10、11、12及剝離旋渦9的中心部。在比固定單一旋渦區(qū)域靠下游的&位置上，存在沿著導(dǎo)引葉片5、6、7的凹狀表面的相同速度的高速流、和旋入固定單一旋渦10、11、12而形成擴大的流的減速流，形成波狀速度分布。沿著彎頭外壁8的凹狀表面的高速流成為沿著壁的流，減速率較低。沿著彎頭內(nèi)壁4的凸狀背面的剝離旋渦9殘留，沿著彎頭內(nèi)壁下游側(cè)的管道形成逆流。在比\位置靠下游的\位置上，除了彎頭內(nèi)壁下游側(cè)的管道附近部以外，流速分布均勻平行化，但沿著彎頭內(nèi)壁下游側(cè)的管道存在逆流。該逆流隨著離開彎頭流出口 3的距離的增加而衰減。在圖4中表示使12m/秒的高速空氣流流入到擴大率f = 5的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭中時的減速噴流的照片。將形成在圖3的彎頭流出口 3位置上的固定單一旋渦可視化為透明部分。該固定單一旋渦僅在將白煙剛注入到氣流中之后、白煙即將充滿固定單一旋渦內(nèi)之前的1秒以下的短時間中可視化，在白煙的充滿后不可視化。圖4的減速噴流整體形成整齊的矩形，可知流出空氣的流線向同一方向收斂。在相當于η = 1部分流路的彎
4頭流出口 3的左端部上，由于逆流而看不到白煙。因而，在噴流的情況下，在η = 1的部分流路中沒有流出口的功能。在噴流使用、管道內(nèi)使用的哪種情況下，都在沿著彎頭內(nèi)壁的η =1部分流路中發(fā)生流出欠缺。由上述說明可知，專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭將彎頭用直角彎曲導(dǎo)引葉片分割為相似部分流路，通過由在導(dǎo)引葉片的凹狀表面上流動的高速流體的誘引使在導(dǎo)引葉片的凸狀背面上產(chǎn)生的剝離旋渦固定單一旋渦化，能夠?qū)崿F(xiàn)從除了 η = 1部分流路以外的部分流路的均勻平行流的流出，但是具有在η = 1部分流路中因剝離旋渦的殘留而發(fā)生流出欠缺的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而做出的，目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)均勻平行流的流出和流出欠缺的防止的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。為了解決上述課題，在本發(fā)明中，提供一種裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，是矩形截面、擴大率f為1 < f < 5的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，將在曲板的前后連接著平板的導(dǎo)引葉片配設(shè)在彎頭內(nèi)，其特征在于，基于下式形成m個相似部分流路，使彎頭內(nèi)壁變形為與相鄰的導(dǎo)引葉片的曲板同心的曲板，使η = 1部分流路成為流路寬度為流路入口寬度Id1的同心彎曲等寬流路。p = h/[{f/(f-r)}m-l] ......(1 式)an = pr{f/(f-r)}n ......0式)bn = an/f......(3 式)ρ 導(dǎo)引葉片流出端伸出長度h:流入口寬度W:流出口寬度f 彎頭擴大率(f = ff/h)r 部分流路縱橫比(其中r < f)m:部分流路數(shù)an 第η個部分流路出口寬度(其中，在η是0的情況下表示內(nèi)壁半徑，在η是m的情況下表示外壁半徑)bn 第η個部分流路入口寬度在本發(fā)明中，在專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出擴大彎頭中，將η = 1部分流路變形為流路寬度bl的同心彎曲等寬流路，形成相鄰于η = 2部分流路而沿著彎頭內(nèi)壁的高速流路，通過在上述高速流路中流過的高速流體的誘引，使η = 2部分流路內(nèi)的剝離旋渦固定單一旋渦化，由此在η > 2部分流路中形成固定單一旋渦，并且防止沿著彎頭內(nèi)壁的剝離旋渦的發(fā)生，實現(xiàn)均勻平行流的流出和流出欠缺的防止。在本發(fā)明的優(yōu)選的技術(shù)方案中，提供一種復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，是擴大率f為1 < f < 25的復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，其特征在于，串聯(lián)地連結(jié)著兩個上述裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。通過將本申請發(fā)明的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭串聯(lián)連結(jié)兩個，能夠使擴大率大幅地增加。


圖1是專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的構(gòu)造圖。圖2是專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的流線圖。圖3是專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的流速分布圖。圖4是專利文獻1的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的噴流照片。圖5是有關(guān)本發(fā)明的實施例的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的構(gòu)造圖。圖6是有關(guān)本發(fā)明的實施例的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的流線圖。圖7是有關(guān)本發(fā)明的實施例的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的流速分布圖。圖8是有關(guān)本發(fā)明的實施例的復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭的構(gòu)造圖。圖8(a) 是側(cè)視圖，圖8(b)是圖8(a)的b-b向視圖。附圖標記說明1、100、23J6裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭2、12、24、27 彎頭流入口3、13、25、沘彎頭流出口4、14彎頭內(nèi)壁5、6、7、15、16、17 導(dǎo)引葉片8、18彎頭外壁9剝離旋渦10、11、12、20、21、22 固定單一旋渦200復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭
具體實施例方式說明有關(guān)本發(fā)明的實施例的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。如圖5所示，在使用與專利文獻1相同的式子形成的裝有導(dǎo)引葉片的吹出擴大彎頭100中，使彎頭內(nèi)壁14變形為與相鄰的導(dǎo)引葉片15的曲板同心的曲板，使η = 1部分流路成為流路寬度為流路入口寬度bl的同心彎曲等寬流路。在圖6中表示圖5的裝有導(dǎo)引葉片的吹出擴大彎頭100的流線。從彎頭流入口 12 流入到彎頭中的流體分散流入到各部分流路中，從彎頭流出口 13流出。從η = 3部分流路流出的流體在彎頭流出口 13位置上形成固定單一旋渦21，從η = 4部分流路流出的流體在彎頭流出口 13位置上形成固定單一旋渦22，然后，分別旋入固定單一旋渦21、22而擴大減速，成為均勻平行流。從η = 2部分流路流出的流體被從作為η = 1部分流路的同心彎曲等寬流路流出的高速流體吸引，在彎頭流出口 13位置上形成1個固定單一旋渦20之后，旋入固定單一旋渦20而擴大減速，成為均勻平行流。從作為η = 1部分流路的同心彎曲等寬流路流出的流體在維持沿著彎頭內(nèi)壁的流動之后擴大。不發(fā)生沿著彎頭內(nèi)壁的剝離旋渦。 沿著彎頭外壁18流出的流體也在維持沿著彎頭外壁18的流動之后擴大。在圖7中表示對應(yīng)于圖6的流線圖的流速分布。在作為彎頭流出口 13的位置的 \位置上形成有由相互相似的固定單一旋渦20、21、22構(gòu)成的固定單一旋渦列。在比\位置靠下游的&位置上，成為沿著彎頭內(nèi)壁14和彎頭外壁18的流速較大、中間部為最大流速相等的穩(wěn)定的波形流速分布。不發(fā)生彎頭內(nèi)壁附近的流出欠缺。結(jié)果，在比&位置靠下游的\位置上，成為沒有流出欠缺的均勻平行流速分布。在圖8中表示有關(guān)本發(fā)明的實施例的復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭200具備有關(guān)本發(fā)明的實施例的1次裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭23。1次彎頭23具有流入口 M和流出口 25。復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭200具備有關(guān)本發(fā)明的實施例的2次裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭26。2次彎頭沈具有流入口 27和流出口觀。1次彎頭23和2次彎頭沈串聯(lián)連結(jié)，以使2次彎頭沈的流入口 27 抵接在1次彎頭23的流出口 25上、2次彎頭沈的流出口 28正交于1次彎頭23的流入口對。1次彎頭23、2次彎頭沈的擴大率f都是f = 5。因而，復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭200的流入口 M與流出口觀的面積比是25。復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭200作為急擴大用彎頭在汽車用空調(diào)單元的吹出口等中是有用的。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠在各種產(chǎn)業(yè)用裝置的流體流入部、風洞裝置或空氣簾等的減速噴流吐出部、燃氣渦輪或發(fā)電設(shè)備等的高速排氣減速部、燃燒-干燥裝置用風箱的整流部等中使用而實現(xiàn)這些裝置的性能提高、小型化。通過擴大彎頭的減速效果帶來的靜壓再取得，能夠減輕風扇或泵的負荷而實現(xiàn)節(jié)能。
權(quán)利要求
1.一種裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，是矩形截面、擴大率f為l<f <5的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，將在曲板的前后連接著平板的導(dǎo)引葉片配設(shè)在彎頭內(nèi)，其特征在于，基于下式形成m個相似部分流路，使彎頭內(nèi)壁變形為與相鄰的導(dǎo)引葉片的曲板同心的曲板，使η = 1 部分流路成為流路寬度為流路入口寬度h的同心彎曲等寬流路。P = h/[{f/(f-r)}m-l]……(1 式) an = pr{f/(f-r)}n ……(2 式)bn = an/f......(3 式)P:導(dǎo)引葉片流出端伸出長度 h 流入口寬度 W:流出口寬度 f 彎頭擴大率(f = W/h) r 部分流路縱橫比(其中r < f) m 部分流路數(shù)% 第η個部分流路出口寬度(其中，在η是0的情況下表示內(nèi)壁半徑，在η是m的情況下表示外壁半徑)bn:第η個部分流路入口寬度
2.一種復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，是擴大率f為1 < f < 25的復(fù)式的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，其特征在于，串聯(lián)地連結(jié)著兩個權(quán)利要求1所述的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。
全文摘要
提供能夠?qū)崿F(xiàn)流速分布均勻、流動方向相同的均勻平行流的流出、和流出欠缺的防止的裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭。一種裝有導(dǎo)引葉片的吹出彎頭，矩形截面、擴大率f為1＜f≤5，將在曲板的前后連接著平板的導(dǎo)引葉片配設(shè)在彎頭內(nèi)，其特征在于，基于下式形成m個相似部分流路，使彎頭內(nèi)壁與相鄰的導(dǎo)引葉片的曲板同心地變形，使n＝1部分流路成為流路寬度為流路入口寬度b1的同心彎曲等寬流路。
文檔編號F15D1/04GK102213253SQ201010193680
公開日2011年10月12日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月4日
發(fā)明者川野通彥 申請人:有限會社川野技研