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, увлекаeт 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 смешения, 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 его работы при перекачке загрязненных сред.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является эжектор, содержащий активное сопло, камеру смешения 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, расположенным ближе к оси эжектора.

Цель изобретения - повышение КПД.

Это достигается тем, что в известном эжекторе, содержащее активное сопло и камеру смешения с диффузором и разделителями потока, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока выполнены в виде стержней и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла, а разделители потока установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадющем с осью симметрии.

При этом расположение точки - центра колебания на оси симметрии разделителей потока в плоскости их расположения, в направлении которой совершаются колебательные движения последних, может быть смещено в направлении к оси или от оси эжектора.

На фиг. 1 представлен предлагаемый эжектор, продольный разрез эжектора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - сечение Б-Б на фиг. 1.

В эжекторе содержащем активное сопло 1 и камеру 2 смешения с диффузором 3 и разделителями 4 потока, установленными за выходным срезом сопла 1, разделители потока выполнены в виде стержней 5 и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла 1 в виде расходящихся в одну сторону лучей (фиг. 2), причем оба конца 6 и 7 каждого разделителя потоков выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла 1, а разделители потока 4 установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадающем с осью 8 симметрии.

При этом разделители 4 потока могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1 и с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (фиг. 1); разделители 4 потока в поперечном сечении могут иметь треугольную форму, при этом одним из острых углов ϕ указанного треугольника в каждом сечении разделители 4 потока обращены в сторону выходного среза сопла 1, одна из граней 9 каждого разделителя 4 потока, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора, при этом все плоские указанные грани 9 направлены в одну сторону, а острая кромка 10 каждого разделителя 4 потока обращена в сторону выходного среза сопла 1 (фиг. 3), разделители 4 потока в каждом поперечном сечении могут иметь одинаковый профиль; острый угол ϕ поперечного сечения, обращенный в сторону выходного среза сопла 1, каждого разделителя 4 потока может увеличиваться в направлении расхождения разделителей 4 потока в виде лучей; точка - центр колебания может быть расположена на оси симметрии разделителей 4 потока в плоскости их расположения, при этом точка - центр колебания может быть смещена в направлении к оси или от оси эжектора; сечение расположения разделителей потока 4 может быть повернуто на угол вокруг оси, лежащей в выше указанном сечении и перпендикулярной оси симметрии разделителей потока в сечении их расположения.

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 4 потока, благодаря чему за указанными разделителями 4 потока образуется ряд струй. При этом возможность для разделителей потока совершать возвратно-поступательные колебательные движения в направлении, совпадающем с осью 8 симметрии (фиг. 2), позволяет достичь наиболее благоприятных условий для смешения двух сред, так как при этом обеспечивается воздействие активной среды на пассивную среду подобно поршню, сжимающему рабочее тело при своем перемещении, вследствие того, что пространственный вход активной среды в камеру 2 смешения постоянно меняется. Место расположения разделителей 4 потока, а именно вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (фиг. 1), определяется из условия достижения максимального КПД эжектора.

Острая кромка 10 каждого разделителя 4 потока, обращенная в сторону выходного среза сопла 1, разрезают выходящую из сопла 1 сплошную струю (фиг. 3), в результате чего между разделенной струей с помощью разделителей потока 4 образуются зазоры. При этом вследствие уменьшения проходного сечения разделителями потока для активной среды происходит перемещение последней за пределы внешней границы струи, когда указанные разделители потока 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 разделители 4 потока 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 4 потока активной средой.

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

Форма поперечного сечения каждого разделителя 4 потока выбирается таким образом, что обеспечивается максимальный КПД, и она зависит от параметров рабочей среды и других характеристик эжектора.

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

Возможность смещения точки - центра колебания b (фиг. 2) разделителей 4 потока в направлении к оси или от оси эжектора позволяет выбирать оптимальные условия для различных режимов работы эжектора.

Повышение надежности работы эжектора при перекачке загрязненных жидкостей достигается возможностью поворота сечения расположения разделителей 4 потока на угол вокруг оси, лежащей в вышеуказанном сечении и перпендикулярной оси симметрии разделителей 4 потока в сечении их расположения, при этом в зависимости от характеристик эжектора обеспечивается увеличение его КПД. Угол поворота и место расположения оси определяются условиями достижения максимального КПД.

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 изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях позволяет уменьшить энергозатраты на работу эжектора за счет значительного повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты. (56) Патент ФРГ N 884044, кл. 27 d, 1, опублик. 1953.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: разделители потока (РП) установлены за выходным срезом активного сопла, выполнены в виде стержней и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла в виде расходящихся в одну сторону лучей. Оба конца каждого РП выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла. РП установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадающем с осью симметрии. РП установлены вплотную к выходному срезу сопла или с зазором. РП в поперечном сечении имеют треугольную форму. Одним из острых углов треугольника в каждом сечении РП обращены в сторону выходного среза. Одна из граней 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 выходного среза. 8 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 стержней и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла, а разделители потока установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадающем с осью симметрии. 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 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 форму равнобедренного треугольника с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла, а ось симметрии в среднем (исходном) положении разделителей потока в каждом их сечении параллельна оси эжектора. 6. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что разделители потока в каждом поперечном сечении имеют одинаковый профиль. 7. 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. 8. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что точка-центр колебания расположена на оси симметрии разделителей потока в плоскости их расположения, при этом точка-центр колебания может быть смещена в направлении к оси или от оси эжектора. 9. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что сечение расположения разделителей потока может быть повернуто на угол вокруг оси, лежащей в указанном сечении и перпендикулярной оси симметрии разделителей потока в сечении их расположения.