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 смещения, 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 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 струйный насос (эжектор), содержащий распределительную камеру, установленное в ней многоствольное активное сопло со стволами, выполненными в виде концентрично размещенных двустенных патрубков с щелевыми выходными отверстиями, расположенных друг относительно друга с образованием кольцевых каналов для подвода пассивной среды, и камеру смешения с горловиной, причем активное сопло имеет диаметр, превышающий диаметр горловины камеры смещения, одна из стенок каждого патрубка выполнена цилиндрической, другая - конической и расположена под острым углом к оси камеры смешения, а каналы для подвода пассивной среды сообщены между собой при помощи радиальных патрубков.

Недостатками такого струйного насоса являются низкий КПД из-за большого гидравлического сопротивления в многоствольном активном сопле и больших гидравлических потерь в кольцевых каналах для подвода пассивной среды, сложность конструкции и невысокая надежность при перекачке загрязненных сред.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является эжектор, содержащий активное сопло, камеру смещения и разделители потока активной среды в виде колец, установленных концентрично в камере смешения на радиальных опорах за выходным сечением активного сопла.

Недостатками такого эжектора являются его низкий КПД из-за повышенного гидравлического сопротивления разделителей потока при проходе через них активной среды, а также из-за затрудненного доступа пассивной среды к внутренним разделителям потока, расположенным ближе к оси эжектора.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в известном эжекторе, содержащем активное сопло, камеру смещения с диффузором и разделители потока, установленные за выходным срезом сопла в камере смещения, разделители потока выполнены в виде стержней и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла.

При этом разделители потока могут быть в сечении их расположения сдвинуты в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении, а также сечение, в котором расположены разделители потока, может быть повернуто в обоих направлениях относительно оси, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока.

Анализ известных технических решений в исследуемой области, т. е. струйных аппаратов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими предлагаемый эжектор, и признак предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

В частности, не известны эжекторы, в которых разделители потока были бы выполнены в виде стержней и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла.

При этом разделители потока могли бы быть сдвинуты в сечении их расположения в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении, а также сечение, в котором расположены разделители потока, могло бы быть повернуто в обеих направлениях относительно оси, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока.

На фиг. 1 изображен эжектор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

В эжекторе (см. фиг. 1,2), содержащем активное сопло 1, камеру смещения 2 с диффузором 3 и разделителями потока 4, установленными за выходным срезом сопла 1 в камере смещения 2, разделители потока 4 выполнены в виде стержней 5 и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей (см. фиг. 2), причем оба конца 6 и 7 каждого разделителя потока 4 выступают за окружность, описанную радиусом r выходного среза сопла.

При этом разделители потока 4 могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1); разделители потока 4 в поперечном сечении могут иметь треугольную форму, при этом один из острых углов ϕ (см. фиг. 3) указанного треугольника в каждом сечении разделители потока 4 обращены в сторону выходного среза сопла 1, одна из граней 8 каждого разделителя потока 4, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора, при этом все плоские указанные грани 8 направлены в одну сторону, а острая кромка 9 каждого разделителя потока 4 обращена в сторону выходного среза сопла 1; разделители потока в каждом поперечном сечении могут иметь одинаковый профиль; острый угол ϕ поперечного сечения, обращенный в сторону выходного среза сопла 1, каждого разделители потока 4 может увеличиваться в направлении расхождения разделителей потока 4 в виде лучей; разделители потока 4 могут быть в сечении их расположения сдвинуты в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении (на фиг. 2 направление возможного перемещения указано стрелками); сечение, в котором расположены разделители потока 4, может быть повернуто в обеих направлениях относительно оси 10 (см. фиг. 1, 2), лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока 4 на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока.

Эжектор работает следующим образом. В сопло 1 из приемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи, которая после выхода из сопла 1 проходит через разделители потока 4, благодаря чему за указанными разделителями потока 4 образуется вместо одной сплошной струи ряд струй. Место расположения разделителей потока 4, а именно, вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором "а" между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1) определяется из условия достижения максимального КПД эжектора. Острая кромка 9 каждого разделителя потока 4, обращенная в сторону выходного среза сопла 1, разделяет выходящую из сопла 1 сплошную струю (см. фиг. 3), в результате чего между разделенной струей образуются зазоры. При этом вследствие загромождения разделителями потока прохода для активной среды происходит перемещение последней за пределы внешней границы струи, когда указанные разделители потока 4 отсутствуют, что наряду с увеличением поверхности активной среды вследствие разделения потока на ряд струй дополнительно обеспечивает увеличение поверхности взаимодействия двух сред, а соответственно, дополнительно повышает КПД эжектора.

Величина выхода концов 6 и 7 разделителей потока 4 за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла 1, должна быть такой, чтобы не происходило на любом режиме работы эжектора закрытия обеих сторон (торцов) каждого из разделителей потока 4 активной средой.

Размещение разделителей потока 4 с зазором между ними и выходным срезом сопла 1 обеспечивает надежную работу эжектора при перекачке загрязненных жидкостей.

Увеличение острого угла ϕ поперечного сечения, обращенного в сторону выходного среза 1 каждого разделителя потока 4, может осуществляться в направлении расхождения разделителей потока 4 в виде лучей. Последнее обеспечивает улучшение доступа пассивной среды в пространство образующихся зазоров непосредственно за разделителями потока 4, что особенно важно при больших производительностях эжектора, а соответственно при больших диаметрах выходного среза сопла 1.

Возможность сдвига разделителей потока 4 в сечении их расположения в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении позволяет в каждом сечении между смежными разделителями потока в зависимости от режима работы эжектора изменять расстояние между последними, и тем самым достичь оптимальных условий работы эжектора на любых режимах его эксплуатации, т. е. обеспечить максимальный его КПД. Достижение оптимальных условий работы эжектора на соответствующем режиме возможно также путем поворота сечения, в котором расположены разделители потока 4, в обеих направлениях относительно оси 10, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока 4 на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока.

Количество разделителей потока, их геометрические параметры зависят от требуемых характеристик эжектора и определяются из условия достижения максимального КПД эжектора с учетом степени жесткости конструкции и надежности ее работы.

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. (56) Патент ФРГ N 884066, кл. 27 d, 1, опубл. 1953.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: разделители потока (РП) установлены за выходным срезом сопла (ВСС) в камере смешения, имеющей диффузор, выполнены в виде стержней и расположенны в виде расходящихся в одну сторону лучей. Оба конца каждого РП выступают за окружность, описанную радиусом ВСС. РП установлена вплотную к ВСС или с зазором между ними и ВСС. РП в поперечном сечении имеют треугольную форму. Одним острым углом треугольника в каждом сечении РП обращены в сторону ВСС. Одна грань каждого РП, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора. Все плоские грани направлены в одну сторону. Острая кромка каждого РП обращена в сторону ВСС. РП в каждом поперечном сечении имеют одинаковый профиль. Острый угол поперечного сечения, обращенный в сторону ВСС, каждого РП увеличивается в направлении расхождения РП в виде лучей. Сечение, в котором расположены РП, м. б. повернуто в обоих направлениях относительно оси, лежащей в этом сечении и расположенной поперек РП на стороне меньшего расстояния между смежными ПР. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ЭЖЕКТОР, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и разделители потока, установленные за выходным срезом сопла в камере смешения, отличающийся тем, что разделители потока выполнены в виде стержней и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла. 2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока установлены вплотную к выходному срезу сопла. 3. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока установлены с зазором между ними и выходным срезом сопла. 4. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока в поперечном сечении имеют треугольную форму, при этом одним из острых углов треугольника в каждом сечении разделители потока обращены в сторону выходного среза сопла, одна из граней каждого разделителя потока, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора, при этом все плоские указанные грани направлены в одну сторону, а острая кромка каждого разделителя потока обращена в сторону выходного среза сопла. 5. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока в каждом поперечном сечении имеют одинаковый профиль. 6. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что острый угол поперечного сечения, обращенный в сторону выходного среза сопла, каждого разделителя потока увеличивается в направлении расхождения разделителей потока в виде лучей. 7. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока могут быть в сечении их расположения сдвинуты в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении. 8. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что сечение, в котором расположены разделители потока, может быть повернуто в обоих направлениях относительно оси, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока.