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 поддеpживания 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 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, другой - 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 его работы при перекачке загрязненных сред, плохих условий для смещения двух 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 и камеру смешения с диффузором и разделителями потока, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя потока выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла, при этом разделители потока установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения.

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 признать предложенное решение соответствующим критерию "существенные отличия".

В частности, не известны эжекторы, в которых разделители потока были бы выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя потока выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла, при этом разделители потока были бы установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения.

На фиг. 1 изображен эжектор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент сечения разделителя потока; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1.

В эжекторе (см. фиг. 1, 2), содержащем активное сопло 1 и камеру смешения 2 с диффузором 3 и разделителями потока 4, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока 4 выполнены в виде прямых стержней 5 (см. фиг. 2) с острым углом β в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла 1, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца 6 и 7 каждого разделителя потока 4 выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом r сопла 1, при этом разделители потока 4 установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения.

При этом разделители потока 4 могут быть установлены с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси 8, лежащей в одной плоскости с разделителями потока 4, параллельно последним и проходящей через ось эжектора (см. фиг. 2); каждый разделитель потока 4 может быть установлен с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси 9, совпадающей с острой кромкой 10 каждого разделителя потока 4, обращенной в сторону выходного среза сопла 1 (см. фиг. 4); в поперечном сечении разделители потока 4 могут быть выполнены в форме равнобедренного треугольника с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла 1, при этом в состоянии покоя ось симметрии 11 плоскости поперечного сечения указанного треугольника параллельна оси эжектора (см. фиг. 3).

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, установленные за выходным срезом сопла 1, благодаря чему за указанными разделителями потока 4 образуется ряд струй. Месторасположение разделителей потока 4, а именно, вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1) определяется из условия достижения максимального КПД эжектора, а также определяется возможностью осуществления разделителями потока 4 вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. Острые кромки каждого разделителя потока 4, обращенные в сторону выходного среза сопла 1, разрезают выходящую из сопла 1 сплошную струю (см. фиг. 3), в результате чего между разделенной струей с помощью разделителей потока 4 образуются зазоры. При этом вследствие того, что разделители потока 4 уменьшают проходное сечение для активной среды, происходит перемещение активной среды за пределы внешней границы струи при отсутствии указанных разделителей потока 4 в этом же сечении камеры смещения 2, 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 (см. фиг. 2) за кольцо выхода активной среды из выходного среза сопла 1 должна быть такой, чтобы не происходило на любом режиме работы эжектора закрытия обоих концов (торцов) каждого из разделителей потока 4 активной средой.

Значительное влияние на увеличение КПД эжектора оказывает возможность разделителями потока 4 совершать вращательные колебательные движения относительно своего среднего положения на угол ± ϕ . При этом разделители потока 4 могут совершать вращательные колебательные движения относительно оси 8, лежащей в одной плоскости с разделителями потока 4 (см. фиг. 2) или каждый разделитель потока 4 может совершать вращательное колебательное движение относительно оси 9, совпадающей с острой кромкой каждого разделителя потока 4, обращенной в сторону выходного среза сопла 1 (см. фиг. 4). Величина угла ϕ зависит от расстояния между смежными разделителями потока 4 и определяется из условия достижения максимального КПД. Возможность разделителями потока совершать вращательные колебательные движения обеспечивает наиболее благоприятные условия для смещения двух сред, так как при этом обеспечивается воздействие активной среды на пассивную среду подобно поршню, сжимающему рабочее тело при своем перемещении. Частота колебаний зависит от режима работы эжектора и определяется из условия обеспечения наивысшего КПД. Наибольшая эффективность взаимодействия двух сред достигается во втором случае (см. фиг. 4), так как при этом пространственное положение всех разделителей потока 4 при их колебаниях сохраняется постоянным, тем самым обеспечиваются оптимальные (одинаковые) условия для взаимодействия двух сред. И, кроме того, разделители потока 4 в этом случае могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1.

Выполнением разделителей потока 4 в форме равнобедренного треугольника в поперечном сечении с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла 1, причем так, что в состоянии покоя ось симметрии 11 плоскости поперечного сечения указанного треугольника параллельна оси эжектора (см. фиг. 3), обеспечиваются одинаковые условия для взаимодействия двух сред при наличии вращательных колебательных движений у разделителей потока 4 по обе стороны от последних, что повышает КПД эжектора.

Таким образом, предложенное техническое решение при его использовании в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет повысить КПД, уменьшить массу и габариты эжектора за счет обеспечения оптимальных условий для взаимодействия двух сред. (56) Патент ФРГ N 884066, кл. 27 d 1, опублик. 1953.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: разделители потока установлены за выходным срезом активного сопла, выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла. Разделители установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. Разделители установлены с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси, лежащей в одной плоскости с ними, параллельной им и проходящей через ось эжектора. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ЭЖЕКТОР, содержащий активное сопло и камеру смешения с диффузором и разделителями потока, установленными за выходным срезом сопла, отличающийся тем, что разделители потока выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя потока выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла, при этом разделители потока установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. 2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока установлены с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси, лежащей в одной плоскости с разделителями потока параллельно последним и проходящей через ось эжектора. 3. Эжектор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каждый разделитель потока установлен с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси, совпадающей с острой кромкой каждого разделителя потока, обращенной в сторону выходного среза сопла. 4. Эжектор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что в поперечном сечении разделители потока выполнены в форме равнобедренного треугольника с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла, при этом в состоянии покоя ось симметрии плоскости поперечного сечения треугольника параллельна оси эжектора.