專利名稱：一種渦流二極管的制作方法
技術領域：
本發明涉及流體傳輸控制設備，尤其涉及一種渦流二極管。
背景技術：
在核工業后處理過程中，為了將放射性乏燃料進行提純和處理，首先面臨 的即是放射性溶液的輸運問題。因乏燃料具有很強的放射性，工作人員不宜近 距離接觸，因此需采用可遠距離控制的免維修輸送設備進行輸送。傳統的輸送 裝置如葉輪泵等因存在動部件，容易發生磨損、堵塞等問題，而且動部件均需 密封，相應的密封材料大多易受放射性溶液的稀釋破壞從而引起泄露等不安全 問題。
在免維修輸送設備中，為控制流體的流向需要一種利用流體自身特點產生 阻抗的免維修部件，且流體從正反兩方向流經時會產生較大的阻抗差異。
正反方向阻力可變的控制部件，其要求在一個方向流動時，流阻很大，而 在相反方向流動時，流阻很小。
衡量該流控設備性能的參數主要為阻力系數《歐拉數五")與阻抗比S:
《=五W = / yOW2
￡■=五w^ / ￡mf
其中下標7 和F分別表示反向流動和正向流動。
渦流二極管可以實現正反向流阻具有較大差異的要求，即獲得較大的s值， 其結構上由三部分組成中心管段、渦流腔、切向管段。具有正向、反向兩種 流動方式當液體從切向管流入時，由于渦流腔型線的作用，流體會在渦流腔 內高速旋轉，形成渦旋流，離心力的作用使得流體很難向中心軸流動，從而產 生高阻，稱為"反向流"或"高阻流"；當液體從中心管流入時，流體在渦流腔內基 本均勻徑向流動，無渦旋流產生，從而流阻較小，稱為"正向流"或"低阻流"。
渦流二極管的應用可以擴展到多種場合，不僅可以用于核后處理中乏燃料 等液態物質的輸送，還可作為氣體流動的阻滯閥，而且還可用作保護裝置，特 別是當可能產生管路破裂事件時，二極管可以控制泄漏量從而為危機事件解決 爭取時間或者是避免更大的破壞，比如用于解決氣冷核反應器的主冷卻管路的 破裂問題等。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種渦流二極管。渦流二極管包括上蓋板、下蓋板、中心管殼體、導葉、渦流腔、半圓邊壁、 漸擴管、圓弧縮管、中心直管、圓弧過渡區、切向管殼體、切向錐管；中心管 殼體內從下到上分為中心錐管、圓弧縮管、中心直管，中心管殼體下端設有上 蓋板，上蓋板與下蓋板連接形成渦流腔，中心直管內設有導葉，渦流腔的圓周 切線方向設有切向管殼體，切向管殼體由內而外分為切向直管、切向錐管，切 向管殼體與渦流腔連接處形成圓弧過渡區。
所述的渦流腔為漸擴型結構，且最大厚度/Wzx與切出直管直徑4相等。圓 弧過渡區過渡圓弧半徑^與切向直管直徑之比4為0.4 1.5。導葉的葉片為4 6片。
本發明為增大反向流時渦流二極管的流阻，在中心管設置導流葉片，切向 管為漸縮管以增大入流速度，渦流腔的圓周處厚度與切向直管的管徑大小相等。 為減小正向流阻，中心管與渦流腔連接段采用漸擴結構，連接處圓弧過渡，切
向管與渦流腔連接處光滑過渡，使得正反向流動阻力比.達到20 40。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。 圖1是本發明技術沿圖2 A-A的剖視結構示意圖。 圖2是本發明技術沿圖1 B-B的剖視結構示意圖。
圖中上蓋板l、下蓋板2、中心管殼體3、導葉4、渦流腔5、半圓邊壁6、 中心錐管7、圓弧縮管8、中心直管9、過渡區10、切向直管11、切向管殼體 12、切向錐管13。
具體實施例方式
如圖l、 2所示，渦流二極管包括上蓋板l、下蓋板2、中心管殼體3、導葉 4、渦流腔5、半圓邊壁6、中心錐管7、圓弧縮管8、中心直管9、圓弧過渡區 10、切向管殼體12、切向錐管13;中心管殼體3內從下到上分為中心錐管7、 圓弧縮管8、中心直管9，中心管殼體3下端設有上蓋板1，上蓋板l與下蓋板 2連接形成渦流腔5，中心直管9設有導葉4，渦流腔5的圓周切線方向設有切 向管殼體12，切向管殼體12由內而外分為切向直管11、切向錐管13，切向管 殼體12與渦流腔5連接處形成圓弧過渡區10。
所述的渦流腔5為漸擴型結構，且最大厚度/w^與切向直管11直徑^相等。 圓弧過渡區10過渡圓弧半徑^與切向直管11直徑之比4為0.4 1.5。導葉4的 葉片為4 6片。
渦流腔5由上蓋板1和下蓋板2通過焊接在一起，上蓋板1與中心管殼體3通過兩道焊縫焊接在一起，切向管殼體12在渦流腔的切出口 10處與切向管殼 體12對接，中心管設置導葉4，導葉的存在可以消除反向流空化的產生，并且 促使渦流腔5內形成的高旋流在葉片4處發生渦破裂，從而消耗大量能量，提
高反向阻止效果。
中心管7為漸擴段，擴散角5 8°，與渦流腔5連接處直徑最大，中心直管 9與中心錐管7通過圓弧縮管8連接。中心錐管7與渦流腔5連接處倒圓角，以 減少正向流動時流體對壁面的沖擊并降低渦流腔5內形成環流的強度。渦流腔5 呈漸擴結構，漸擴角2 4°,渦流腔5圓周處為半圓邊壁6，且半圓邊壁6的直 徑與切向直管11的直徑相等。切向直管11與渦流腔5通過圓弧光滑過渡，形 成過渡區10。切向管殼體12由切出直管段11和切向錐管13兩部分組成。正向 流動時，切向錐管13的作用是降速升壓，將流體的動能轉化為壓力能，反向流 動時，切向錐管13的作用時提高切向進口速度，從而在渦流腔5內形成高強度 旋流。
為最大化渦流二極管正反向阻力差異性，渦流二極管的結構及幾何尺寸關 系非常重要，這些參數包括 d。一渦流腔5直徑
4一中心錐管7與渦流腔5連接處直徑 4 —中心錐管7最小直徑 4 —切向直管ll直徑 、,"一渦流腔5最小厚度
/Wu—渦流腔5最大厚度、渦流腔5圓周邊壁6直徑
A —中心錐管7擴散角
& 一渦流腔5漸擴角
《 一切向錐管13擴散角
re —圓弧漸縮管8過渡半徑
r,—中心錐管7與渦流腔5連接過渡處倒角
r,—切向直管11與渦流腔5過渡區10過渡角
渦流二極管處于正向流動時，流體從中心管直管段9進入，經過圓弧過渡 段8和擴散管段9，擴散角的引流作用使得流體對下蓋板2內壁的沖擊力減小， 降低了能量損耗，渦流腔5具有一定的擴散角，也使得流動的流線趨于規則， 且遠離中心時斷面面積擴大，流體減速升壓，流體從切向直管ll流出后再次經 過漸擴管13，進一步起到提升壓頭的作用，在結構尺寸上/2 ^=《。
5切向直管ll與渦流腔5連接處的過度圓弧半徑與切向直管直徑之比V4對
渦流二極管的性能影響較大，若r/4較小，則正反向流動阻力均偏大，若r/《 較大，則正反向流阻均偏小，而W4過大，反向流阻減小的程度會比較大，因
此為取得較優的渦流二極管性能，r/4應介于0.4 1.5之間，推薦取l， r/4介 于0.9 1.1之間時渦流二極管的總體性能處于較優水平。切向錐管13的長度可 根據需要變化，擴散角A取3 6。，推薦取4°。
為避免正向流時在中心管漸擴段7發生流動分離現象，擴散角《不宜過大， 推薦在5 8°。中心管與渦流腔連接處倒角半徑。的大小對正向流動分離的影響 也比較大，r/《應介于0.5 1之間，同樣，r/^應介于l 2之間。
渦流腔5的總體直徑"。與中心管最小直徑c4的比值"。/4大小對渦流二極管 的性能影響較大，考慮到流體的粘性和壁面摩擦力的影響，J。/c4應介于5 8之 間，推薦取7。
渦流腔最小厚度可以根據渦流腔在該半徑處的圓周面積與中心擴散管 最大直徑處橫斷面積相等求得，即7r《/4=7r^w ，從而有/2*械=0.25,可適當調
大，最極限情況下該處厚度/z^與切出直管直徑4相等，此時，渦流腔的擴散 角&=0°。 一般說來，擴散角應介于0° 4°，可根據渦流腔最小厚度與渦流腔直 徑大小進行配比。
權利要求
1、一種渦流二極管，其特征在于包括上蓋板(1)、下蓋板(2)、中心管殼體(3)、導葉(4)、渦流腔(5)、半圓邊壁(6)、中心錐管(7)、圓弧縮管(8)、中心直管(9)、圓弧過渡區(10)、切向管殼體(12)、切向錐管(13)；中心管殼體(3)內從下到上分為中心錐管(7)、圓弧縮管(8)、中心直管(9)，中心管殼體(3)下端連接上蓋板(1)，上蓋板(1)與下蓋板(2)對接形成渦流腔(5)，中心直管(9)設有導葉(4)，渦流腔(5)與切向管殼體(12)在圓周處相切，切向管殼體(12)由內而外分為切向直管(11)、切向錐管(13)，切向管殼體(12)與渦流腔(5)連接處形成圓弧過渡區(10)。
2、 根據權利要求1所述的一種渦流二極管，其特征在于所述的渦流腔(5) 為漸擴型結構，且最大厚度/^^與切向直管(11)的直徑4相等。
3、 根據權利要求1所述的一種渦流二極管，其特征在于所述的圓弧過渡 區(10)過渡圓弧半徑r,與切向直管(11)的直徑之比4為0.4 1.5。
4、 根據權利要求1所述的一種渦流二極管，其特征在于所述的導葉(4) 的葉片為4 6片。
全文摘要
本發明公開了一種渦流二極管。它包括上蓋板、下蓋板、中心管殼體、切向管殼體等；中心管殼體內從下到上分為中心錐管、圓弧縮管、中心直管，中心管殼體下端連接上蓋板，上蓋板與下蓋板對接形成渦流腔，中心直管設有導葉，切向管殼體與渦流腔在圓周處相切，切向管殼體由內而外分為切向直管和切向錐管，切向管殼體與渦流腔連接處為圓弧過渡區。本發明為增大渦流二極管阻抗比，在中心管設置導葉，切向管與中心管均設有錐管結構，渦流腔為漸擴型，且渦流腔的外圍厚度與切向直管管徑相等，中心管與渦流腔連接處采用大倒角，切向管與渦流腔連接處圓弧過渡，正反向流動阻抗比為20～40。
文檔編號F15D1/00GK101561004SQ20091009800
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月23日 優先權日2009年4月23日
發明者孫青軍, 戴維平, 磊 焦, 王樂勤 申請人:浙江大學