[发明专利]形状优化集管及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及形状优化集管及其制造方法。

背景技术

工厂(诸如化工厂和发电设备)通常使用集管来收集流体(例如蒸汽和/或其它蒸气)。这些集管和相关联的分送硬件总是拥有具有一致壁厚的圆形截面几何形状。选择这些几何性质是因为它们可容易地由可得到的管制造，或通过滚轧和缝焊板或通过离心铸造来制成。易制性规定了集管几何形状以及壁厚。

图1绘出了目前市售的集管100(本文中也称为“比较集管”)的前视图和侧视图。如可从图1看到的那样，集管100包括具有一致的圆形截面内径“d”和一致的壁厚“t”的外壳102，其与沿其长度进入集管的管104阵列连通。外壳102可操作以收集经由管104阵列排放到外壳中的流体。

外壳102包括第一端部106和与第一端部106相对的第二端部108。第一端部106相对于外侧密封，而第二端部108与出口端口(未示出)连通，该出口端口允许收集在集管100中的流体抽出至外界。

在图1所示的描述中，到集管100中的蒸汽压力和/或流体流速在最接近第一端部106的管104阵列中最低，而它在最接近相对端部的管104阵列中最高。外壳102的内径“d”通过考虑外壳102内的压降来确定。执行此来确保管104阵列控制系统中的阻力。外壳102的直径d也以一种方式计算，以便限制集管自身中的摩擦损失。该内径d然后限定用于装配外壳102的管的开孔。由于整个内径基于进入外壳102的流体的累积流动，故除出口平面处外，图1所示的集管设计比所需要的大，且因此使用比有效设计所需要的更大量的材料。这增加了材料成本，且导致集管昂贵且在工厂中占据比所需要的更多的空间。

在更昂贵的材料用于制造集管时，这些旧设计可变得成本过高。期望的是使用允许成本节省同时降低维护成本和构件故障的几何形状和壁厚。还期望如下生产集管和相关联的分送系统，其可在工厂中的现有条件下操作与现存集管设计一样长或更长的时间周期。

发明内容

在本文中公开了一种形状优化集管，其包括可操作以用于收集流体的外壳；其中，该外壳的内径和/或壁厚随外壳中的压力变化和/或流体流速变化而变化；和管；其中，管与外壳连通且可操作以将流体传递到外壳中。

在本文中公开了一种方法，其包括将管固定地附接到外壳；其中，外壳可操作以用于收集流体；其中，外壳的内径和/或壁厚随外壳中的压力变化和/或流体流速变化而变化；并且其中，管与外壳连通且可操作以将流体传递到外壳中。

附图说明

图1绘出目前市售的集管100(在本文中也称为“比较集管”)的正视图和侧视图；

图2绘出了根据本发明的图1的比较集管的形状优化形式；

图4为绘出图2的集管200的示范实施例的正视图，其中例外在于外壳的截面面积以阶梯方式从第一端部206增大到第二端部208；

图5A示出了具有多个出口的集管100的比较构造(现有技术)；

图5B示出了根据本发明的具有多个出口的图5A的相同集管的形状优化构造；

图6A示出了具有中心T形件(central tee)的集管100的比较构造(现有技术)；

图6B示出了根据本发明的具有单个出口的相同集管200的形状优化构造；

图7A绘出了在管104接触图6A的外壳102的壁的点处的比较集管壁100的截面；且

图7B绘出了图6B的形状优化集管200的壁的截面图。

具体实施方式

现在，之后将参照附图来更完整地描述本发明，附图中示出了各种实施例。然而，本发明可体现为许多不同形式，且不应当看作是限于在本文中阐述的实施例。相反，提供这些实施例，以便本公开将为彻底的和完整的，且将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。相似的参照标号表示所有相似的元件。

将理解的是，当元件称为“在”另一元件“上”时，其可直接地在另一元件上，或居间元件可存在于其间。相反，当元件称为“直接在”另一个元件“上”时，不存在居间元件。如本文使用的用语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或更多个的任何和所有组合。

将理解的是，尽管用语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、构件、区域、层和/或区段，但这些元件、构件、区域、层和/或区段将不会由这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件、构件、区域、层或区段与另一个元件、构件、区域、层或区段区分开。因此，下文所述的第一元件、构件、区域、层或区段可称为第二元件、构件、区域、层或区段，而不脱离本发明的教导。