ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 1994 года по МПК F04F5/14 

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано при перекачивании различных сред.

Известен эжектор, предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума, содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смешения, суживающуюся часть канала и диффузор. Сопло служит для преобразования потенциальной энергии давления активной среды, поступающей в сопло из приемной камеры, в кинетическую энергию струи, которая, вытекая из сопла с большой скоростью, увлекает за собой паровоздушную смесь из камеры, соединенной с паровым пространством конденсатора, в суживающуюся часть канала переменного сечения и далее поступает в диффузор, в котором происходит торможение потока и преобразование кинетической энергии в потенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора.

Недостатком такого эжектора является низкий КПД из-за того, что активная струя захватывает пассивную среду только своей поверхностью, внутренняя же часть струи с пассивной средой не контактирует.

Известен также водоструйный насос (эжектор), содержащий сопло питания со звездообразным рабочим сечением, выходная часть сопла питания выполнена, например, в виде гофрированной тонкостенной трубки.

Недостатком такого насоса (эжектора) является низкий КПД при использовании пара в качестве активной среды вследствие внезапного расширения последней (окончательное расширение) за пределами сопла в камере смешения, что приводит к незначительному увеличению поверхности взаимодействия двух сред, выполнение выходной части сопла в виде гофрированной тонкостенной трубки оказывает малое влияние на увеличение КПД насоса.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является газовый эжектор, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла и имеющий одинаковый входной радиус с последним, а в насадке от входного его сечения выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези в направлении диффузора.

Недостатком такого эжектора является низкий КПД при использовании пара в качестве активной среды, так как вследствие внезапного расширения последней за пределами сопла в камере смешения происходит незначительное увеличение поверхности взаимодействия двух сред.

Цель изобретения - повышение КПД газового эжектора.

Указанная цель достигается тем, что в известном газовом эжекторе, содержащем активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла и имеющий одинаковый входной радиус с последним, а в насадке от входного его сечения выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези в направлении диффузора, к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями вплотную примыкает ребро с увеличивающейся радиальной высотой в направлении диффузора.

При этом указанные прорези могут быть выполнены прямыми относительно оси эжектора; они могут быть также выполнены винтовыми, при этом ребра с обеих боковых сторон имеют соответственно прорезям винтообразную форму.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения и прототипа позволяет сделать вывод о наличии новых отличительных признаков, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". В известных науке и технике нами не обнаружены совокупности отличительных признаков заявляемого решения, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих достичь указанный в цели изобретения результат, следовательно, решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен газовый эжектор, продольный разрез; на фиг. 2,6,7,9 - сечение А-А на фиг. 1 (варианты исполнения); на фиг. 3,4,5,8 - сечение Б-Б на фиг. 1 (варианты исполнения).

В газовом эжекторе (см. фиг. 1,2), содержащем активное сопло 1, камеру смешения 2 с диффузором 3 и установленный за выходным сечением сопла 1 коаксиально последнему насадок 4, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла 1 и имеющий одинаковый входной радиус с последним, а в насадке 4 от входного его сечения I-I выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези 5 (см. фиг. 2) в направлении диффузора 3, к каждому участку 6 боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями 5, вплотную примыкает ребро 7 с увеличивающейся радиальной высотой h (h₂>h₁) в направлении диффузора 3.

При этом указанные прорези 5 могут быть выполнены прямыми относительно оси эжектора (см. фиг. 3); прорези 3 могут быть выполнены винтовыми, при этом ребра 7 с обеих боковых сторон имеют соответственно прорезям 5 винтообразную форму (см. фиг. 4); прорези 5 могут быть выполнены на всей длине насадка 4 в направлении оси эжектора (см. фиг. 3); прорези 5 могут быть выполнены на части длины насадка 4, отсчитываемой в направлении оси эжектора от входного сечения I-I последней, а на оставшейся длине насадка 4 может быть сохранена стенка 8 между ребрами 7, причем наружная поверхность ее образована частью боковой поверхности усеченного конуса, а острая кромка 9 стенки 8 обращена в сторону выходного сечения сопла I (cм. фиг. 5); в направлении поперечном радиусу выходного сечения сопла 1 каждая прорезь 5 в каждом сечении может иметь одинаковую ширину b (cм. фиг. 6); каждая прорезь 5 может иметь ширину b, увеличивающуюся в каждом сечении в направлении от оси эжектора, поперечном радиусу выходного сечения I-I сопла I (см. фиг. 2); каждая прорезь 5 может иметь ширину, уменьшающуюся в каждом сечении в направлении от оси эжектора, поперечном радиусу выходного сечения сопла I (cм. фиг. 7); внутренняя поверхность 10 насадка 4 может быть выполнена цилиндрической радиуса выходного сечения сопла r (cм. фиг. 3); внутренняя поверхность насадка 4 может быть выполнена в форме усеченного конуса 11 с вершиной, обращенной в сторону диффузора 3 (см. фиг. 8); грани 12, обращенные внутрь насадка 4, расположенные между прорезями 5, могут быть выполнены острыми (см. фиг. 9).

Газовый эжектор работает следующим образом (см. фиг. 1,2). В активное сопло 1 приемной камеры поступает активная среда (пар), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи.

За выходным сечением I-I сопла I давление активной среды вследствие окончательного расширения снижается до давления на всасывании эжектора. Вследствие наличия за выходным сечением сопла 1 коаксиально установленного последнему насадка 4 с прорезями 5, к каждому участку 6 боковой наружной поверхности которого, расположенному между прорезями 5, вплотную примыкает ребро 7 с увеличивающейся радиальной высотой h в направлении диффузора 3, окончательное расширение активной среды происходит от оси эжектора вглубь прорезей 5. При этом длина насадка 4 и радиальная высота h ребер 7, увеличивающаяся в направлении диффузора 3, должна быть такой, чтобы не происходило выхода активной среды на длине насадка за наружные грани ребер 7, благодаря чему между струями активной среды за выходным сечением насадка 4 образуются пустоты, в которые устремляется пассивная среда, И, таким образом, поверхность взаимодействия активной и пассивной сред резко возрастает, а КПД эжектора при этом увеличивается.

Длина насадка 4 определяется экспериментальным путем при достижении максимального КПД эжектора на номинальном режиме его работы. То же касается и определения геометрических размеров ребер 7. Выполнение прорезей 5 прямыми или винтовыми зависит от производительности эжектора. Больше расходные эжекторы целесообразно выполнять с винтовыми прорезями 5 в насадке 4 и соответствующей им винтовой формы ребер 7.

Для малорасходных эжекторов целесообразным является выполнение внутренней поверхности насадка 4 цилиндрической радиусом выходного сечения сопла, а для большерасходных эжекторов - с внутренней поверхностью насадка, выполненной в форме усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону диффузора (см. фиг. 3,8).

Выполнение граней, расположенных между прорезями и обращенных внутрь насадка, острыми может осуществляться для любых эжекторов (по расходу), определяется возможностью получения максимальной эффективности опытным путем.

Использование предлагаемого изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет уменьшить энергозатраты на работу эжектора за счет значительного повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты по сравнению с прототипом. (56) Авторское свидетельство СССР N 233832, кл. F 04 F 5/14, 1966.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: коаксиально активному соплу за его выходным сечением установлен насадок, вплотную примыкающий к сечению сопла и имеющий одинаковый входной радиус с последним. В насадке от входного сечения выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези в направлении диффузора камеры смешения. К каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, вплотную примыкает ребро с увеличивающейся радиальной высотой в направлении диффузора. 10 з. п. ф-лы, 9 ил.

1. ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла и имеющий одинаковый входной радиус с последним, в насадке от входного его сечения выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези в направлении диффузора, отличающийся тем, что к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, вплотную примыкает ребро с увеличивающейся радиальной высотой в направлении диффузора. 2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что указанные прорези выполнены прямыми относительно оси эжектора. 3. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что прорези выполнены винтовыми, при этом ребра с обеих боковых сторон имеют соответственно прорезям винтообразную форму. 4. Эжектор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что прорези выполнены на всей длине насадка в направлении оси эжектора. 5. Эжектор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что прорези выполнены на части длины насадка, отсчитываемой в направлении оси эжектора от входного сечения последней, а на оставшейся длине насадка сохранена стенка между ребрами, причем наружная поверхность ее образована частью боковой поверхности усеченного конуса, а острая кромка стенки обращена в сторону выходного сечения сопла. 6. Эжектор по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в направлении, поперечном радиусу выходного сечения сопла, каждая прорезь в каждом сечении имеет одинаковую ширину. 7. Эжектор по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что каждая прорезь имеет ширину, увеличивающуюся в каждом сечении в направлении от оси эжектора, поперечном радиусу выходного сечения сопла. 8. Эжектор по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что каждая прорезь имеет ширину, уменьшающуюся в каждом сечении в направлении от оси эжектора, поперечном радиусу выходного сечения сопла. 9. Эжектор по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что внутренняя поверхность насадка выполнена цилиндрической, радиусом выходного сечения сопла. 10. Эжектор по пп. 1 - 8, отличающийся тем, что внутренняя поверхность насадка выполнена в форме усеченного конуса с вершиной, обращенной в сторону диффузора. 11. Эжектор по пп. 1 - 10, отличающийся тем, что грани, обращенные внутрь насадка, расположенные между прорезями, выполнены острыми.