ЭЖЕКТОР Российский патент 1995 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 [1] 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) [2] содержащий распределительную камеру, установленное в ней многоствольное активное сопло со стволами, выполненными в виде концентрично размещенных двустенных патрубков с щелевыми выходными отверстиями, расположенных один относительно другого 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.

Известен и эжектор [3] содержащий активное сопло, приемную камеру смешения с диффузором 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 потока при проходе через них активной среды, а также из-за затрудненного доступа пассивной среды к внутренним разделителям потока, расположенным ближе к оси эжектора.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является эжектор [4] содержащий активное сопло, приемную камеру пассивной среды, конфузорноцилиндрическую камеру смешения с диффузором и разделитель потока, выполненный в виде полого тела вращения, боковая поверхность которого получена путем вращения образующей вокруг оси эжектора.

Недостатком такого эжектора является низкая эффективность его работы вследствие затрудненного доступа пассивной среды внутрь активного потока среды за разделителем потока.

Техническим результатом использования является повышение КПД.

Результат достигается тем, что в известном эжекторе, содержащем активное сопло, приемную камеру пассивной среды, конфузорно-цилиндрическую камеру смешения с диффузором и разделитель потока, установленный за выходным сечением активного сопла и выполненный в виде полого тела вращения, боковая поверхность которого образована путем вращения образующей вокруг оси эжектора, площадь поперечного сечения разделителя потока выполнена увеличивающейся в направлении к диффузору, при этом наружный радиус открытого для прохода среды основания разделителя потока, обращенного в сторону диффузора, больше радиуса выходного сечения сопла и меньше внутреннего радиуса цилиндрической части камеры смешения, а проекция противоположного выше указанному основанию разделителя потока торца на плоскость, перпендикулярную оси эжектора, размещается внутри круга, описанного радиусом выходного сечения сопла, при этом разделитель потока снабжен по меньшей мере двумя пустотелыми, жестко соединенными с последним и сообщенными своей внутренней полостью с внутренним пространством разделителя потока и приемной камерой пассивной среды, симметрично относительно оси эжектора расположенными опорами, причем плоскость симметрии последних совпадает с осью эжектора, а их передняя кромка, обращенная навстречу потоку активной среды по меньшей мере на участке, примыкающем к наружной поверхности разделителя потока, выполнена острой, и ширина их поперечного сечения увеличивается в направлении диффузора, а боковые стороны каждой из опор в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока выполнены сплошными, при этом на каждом участке разделителя потока, расположенном между смежными опорами, выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю полость разделителя потока с наружным пространством.

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

В частности, не известны эжекторы, в которых площадь поперечного сечения разделителя потока была бы выполнена увеличивающейся в направлении к диффузору, при этом наружный радиус открытого для прохода среды основания разделителя потока, обращенного в сторону диффузора, был бы больше радиуса выходного сечения сопла и меньше внутреннего радиуса цилиндрической части камеры смешения, а проекция противоположного выше указанному основанию разделителя потока торца на плоскость, перпендикулярную оси эжектора, размещалась бы внутри круга, описанного радиусом выходного сечения сопла, при этом разделитель потока был бы снабжен, по меньшей мере, двумя пустотелыми, жестко соединенными с последним и сообщенными своей внутренней полостью с внутренним пространством разделителя потока и приемной камерой пассивной среды, симметрично относительно оси эжектора расположенными опорами, причем плоскость симметрии последних совпадала бы с осью эжектора, а их передняя кромка, обращенная навстречу потоку активной среды по меньшей мере на участке, примыкающем к наружной поверхности разделителя потока, была бы выполнена острой, и площадь их поперечного сечения увеличивалась бы в направлении диффузора, а боковые стороны каждой из опор в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока были бы выполнены сплошными, при этом на каждом участке разделителя потока, расположенном между смежными опорами, были бы выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю полость разделителя потока с наружным пространством.

На фиг. 1 представлен эжектор, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разделитель потока; на фиг. 4 опора разделителя потока; на фиг. 5 опора разделителя потока, вариант; на фиг. 6 опора разделителя потока, вариант; на фиг. 7 опора разделителя потока, вариант; на фиг. 8 сечение А-А на фиг. 1, вариант; на фиг. 9 сечение А-А на фиг. 1, вариант; на фиг. 10 разделитель потока; на фиг. 11 продольный разрез эжектора; на фиг. 12 направляющее кольцо; на фиг. 13 направляющее кольцо (вид по стрелке Б на фиг. 12); а.с. активная среда; п.с. пассивная среда.

В эжекторе (фиг. 1, 2), содержащем активное сопло 1, приемную камеру пассивной среды 2, конфузорно-цилиндрическую камеру смешения 3 с диффузором 4 и разделитель потока 5, установленный за выходным сечением активного сопла 1 и выполненный в виде полого тела вращения, боковая поверхность 6 которого образована путем вращения образующей 7 вокруг оси эжектора, площадь поперечного сечения разделителя потока 5 выполнена увеличивающейся в направлении к диффузору 4, при этом наружный радиус r₁ открытого для прохода среды основания 8 разделителя потока 5, обращенного в сторону диффузора 4, больше радиуса r₂ выходного сечения сопла 1 и меньше внутреннего радиуса r₃ цилиндрической части камеры смешения 3, а проекция противоположного выше указанному основанию 8 разделителя потока 5 торца 9 на плоскость, перпендикулярную оси эжектора, размещается внутри круга, описанного радиусом r₂ выходного сечения сопла 1, при этом разделитель потока 5 снабжен по меньшей мере двумя пустотелыми, жестко соединенными с последним и сообщенными своей внутренней полостью с внутренним пространством 10 разделителя потока 5 и приемной камерой 2 пассивной среды, симметрично относительно оси эжектора расположенными опорами 11, причем плоскость симметрии последних совпадает с осью эжектора, а их передняя кромка 12, обращенная навстречу потоку активной среды по меньшей мере на участке, примыкающем к наружной поверхности разделителя потока 5, в направлении к диффузору 4, а боковые стороны каждой из опор 11 в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока 5 выполнены сплошными, при этом на каждом участке 13 разделителя потока 5, расположенном между смежными опорами 11, выполнены отверстия 14, сообщающие вунтреннюю полость 10 разделителя потока 5 с наружным пространством.

При этом тело вращения может быть образовано криволинейной образующей 7, вогнутой в направлении к оси эжектора (фиг. 3); тело вращения может быть образовано прямолинейной образующей 7 (фиг. 1, 2); торец 9 разделителя потока 5, противоположный основанию 8 последнего, обращенного в сторону диффузора 3, может являться вершиной тела вращения 5 (фиг. 3); торец 9 разделителя потока 5, противоположный основанию 8 последнего, обращенного в сторону диффузора 4, может быть выполнен в форме открытого для прохода активной среды меньшего основания усеченного тела вращения с острой входной кромкой (фиг. 1, 2); торец 9 разделителя потока 5, противоположный основанию 8 последнего, обращенного в сторону диффузора 4, может быть размещен внутри активного сопла 1; торец 8 разделителя потока 5, противоположный основанию 8 последнего, обращенного в сторону диффузора 4, может совпадать с выходным сечением активного сопла 1; торец 9 разделителя потока 5, противоположный основанию 8 последнего, обращенного в сторону диффузора 4, может быть расположен на расстоянии от выходного сечения активного сопла 1 (фиг. 1); между выходным сечением разделителя потока 5 и входным сечением сужающийся участок камеры смешения 3, примыкающий к ее цилиндрической части, может быть выполнен зазор а (фиг. 1); между выходным сечением разделителя потока 5 и входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения 3 может быть выполнен зазор; выходное сечение разделителя потока 5 может совпадать с входным сечением в сужающийся участок камеры смешения 3, примыкающий к ее цилиндрической части; выходное сечение разделителя потока 5 может совпадать с входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения 3; выходное сечение разделителя потока 5 может быть расположено внутри суживающейся части камеры смешения 3, примыкающей к ее цилиндрической части; выходное сечение разделителя потока 5 может быть расположено внутри цилиндрической части камеры смешения 3; площадь поперечного сечения каждой опоры 11 в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока 5 может увеличиваться в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 2); задний торец 15 каждой опоры 11 разделителя потока 5, обращенный в сторону диффузора 4, на участке, примыкающем к разделителю потока 5, может быть выполнен открытым для прохода пассивной среды (фиг. 1); передний торец 16 каждой опоры 11 разделителя потока 5 в зоне движения пассивной среды может быть выполнен открытым для прохода внутрь опоры 11 пассивной среды (фиг. 1, 4); участки 17 боковых сторон каждой опоры 11 разделителя потока 5, примыкающие к кромкам открытого их переднего торца 16, могут быть плавно отогнуты с образованием входного внутрь каждой из опор 11 конфузорного участка 18 канала (фиг. 5); боковые стороны каждой опоры 11 в зоне движения пассивной среды могут быть снабжены вырезами 19 для прохода выше указанной среды внутрь разделителя потока 5 через внутреннюю полость опор 11 (фиг. 1, 6); участки боковых сторон каждой опоры 11, примыкающие к кромкам вырезов 19, обращенных навстречу движению пассивной среды, могут быть отогнуты с образованием входного сужающегося участка 20 канала (фиг. 7); внутри каждой опоры 11 могут быть установлены ребра жесткости 21, соединяющие боковые стороны опоры 11 и ориентированные в направлении движения пассивной среды через внутреннюю полость опор 11 во внутреннее пространство разделителя потока 5 (фиг. 6); ширина каждой опоры 11 разделителя потока 5 в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока 5 может равняться расстоянию между крайними точками b и с (фиг. 1) образующей разделителя потока 5; ширина каждой опоры 11 разделителя потока 5 в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока 5 может быть меньше расстояния между крайними точками b и с образующей разделителя потока 5 (фиг. 1); ширина каждой опоры 11 разделителя потока 5 в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока 5 может быть больше расстояния между крайними точками b и с образующей разделителя потока 5 и при этом каждая опора 11 выступает в направлении к диффузору 4 за выходное сечение разделителя потока 5; кромка 22 каждого отверстия 14, выполненного на каждом участке разделителя потока 5, расположенном между смежными опорами 11, обращенная в сторону выходного сечения сопла 1, может быть выполнена острой и совпадающей с наружной боковой поверхностью разделителя потока 5 (фиг. 3); отверстия 14 на каждом участке разделителя потока 5 могут быть расположены рядами в направлении движения потока активной среды, в шахматном порядке и при этом каждые два смежные отверстия 14, каждое из которых расположено в одном из смежных друг другу рядах, касаются одной и той же образующей 23 разделителя потока 5 (фиг. 8); отверстия 14 на каждом участке разделителя потока 5 могут быть расположены рядами в направлении движения потока активной среды, в шахматном порядке и при этом каждые два смежных отверстия 14, одно из которых расположено в одном ряду, а второе в ряду смежном первому ряду, пересекают одну и ту же образующую 23 разделителя потока 5 (фиг. 9); часть боковой поверхности 24 разделителя потока 5, примыкающая к кромке по крайней мере каждого отверстия 14, обращенной в сторону диффузора 4, может быть вогнута в направлении к оси эжектора (фиг. 1, 10); часть боковой поверхности 25 разделителя потока 5, примыкающая к кромке по крайней мере каждого отверстия 14, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1, может быть вогнута в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 10); часть боковой поверхности 25 разделителя потока 5, примыкающая к кромке каждого отверстия 14, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1, по меньшей мере двух последних рядов отверстий в направлении движения потока может быть вогнута в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 10); разделитель потока 5 может перемещаться в осевом направлении эжектора в ту или иную сторону на величину, зависящую от режима работы эжектора; входное отверстие во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания может быть выполнено цилиндрической формы, причем кромка торца 9, обращенного в сторону сопла 1, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока 5 (фиг. 1, 2); входное отверстие во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания может быть выполнено в форме усеченного конуса с меньшим основанием, обращенным в сторону сопла 1, причем кромка торца 9, обращенного в сторону сопла 1, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока 5 (фиг. 1, 2); входное отверстие во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания может быть выполнено корончатой формы, причем кромка торца 9, обращенного в сторону сопла 1, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока 5 (фиг. 1, 2); поверхность входного отверстия во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания может быть выполнена гофрированной, при этом направление гофр совпадает с направлением движения потока активной среды (фиг. 1, 2); поверхность входного отверстия во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания может быть выполнена гофрированной, при этом направление гофр может быть выполнено под углом к оси эжектора, обеспечивающим закрутку потока активной среды внутри разделителя потока 5 (фиг. 1, 2); в зоне выхода активной среды из разделителя потока 5 может быть установлено соосно последнему направляющее для активной среды кольцо 26 радиусом входного сечения r₄, превышающим наружный радиус r₁ основания 8 разделителя потока 5, обращенного в сторону диффузора 4, а наружный радиус r₅ в указанном сечении кольца 26 меньше радиуса r3 внутренней цилиндрической поверхности камеры смешения 3 (фиг. 11); кольцо 26 своей частью, обращенной в сторону сопла 1, может охватывать выходной участок разделителя потока 5 (фиг. 11); входное сечение кольца 26 может совпадать с выходным сечением разделителя потока 5 (фиг. 11); входное сечение кольца 26 может быть расположено на расстоянии от выходного сечения разделителя потока 5 (фиг. 11); направляющее кольцо 26 по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону диффузора 4, может входить в цилиндрическую часть камеры смешения 3 (фиг. 11); цилиндрическая часть камеры смешения 3 может быть установлена за выходным сечением направляющего кольца 26 (фиг. 11); внутренняя поверхность направляющего кольца 26 может быть выполнена цилиндрической (фиг. 11); внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть выполнена в форме усеченного конуса, причем внутренний радиус r₆ его выходного сечения превышает внутренний радиус r₄ входного сечения (фиг. 11, 12); внутренняя поверхность 27 гнаправляющего кольца 26 может быть снабжена равномерно расположенными по окружности, как минимум, двумя, разделителями потока 28, выполненными в виде стержней и направленными к оси эжектора, причем их входной торец 29 выполнен обтекаемой формы, а высота стержней 28 не превышает разности радиусов выходного сечения направляющего кольца 26 и наружного радиуса r₁ большего основания разделителя потока 5 (фиг. 12, 13); внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть снабжена равномерно размещенными по ее окружности выступами 30 в форме гребенки, расположенными под острым углом к оси эжектора, направленными к оси последнего и обеспечивающими закрутку потока активной среды (фиг. 13); внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть выполнена гофрированной, причем направление гофр совпадает с направлением движения потока; внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть выполнена гофрированной, причем гофры расположены под острым углом к оси указанного кольца 26 (фиг. 13); месторасположение направляющего кольца 26 на оси эжектора может изменяться в зависимости от режима работы эжектора (фиг. 11); торец 31 направляющего кольца 26, обращенный в сторону выходного сечения сопла 1, может быть выполнен обтекаемой формы (фиг. 12); образующая боковой поверхности каждого отверстия 14, обращенной в сторону к оси эжектора, может быть параллельна оси последнего (фиг. 1); образующая боковой поверхности каждого отверстия 14, обращенной в сторону к оси эжектора, может быть расположена по меньшей мере в нескольких рядах отверстий под разным углом к оси эжектора, при этом для одного ряда указанный угол сохраняется одинаковым для всех отверстий (фиг. 1); образующие боковых поверхностей по крайней мере каждых двух смежных отверстий 14 по меньшей мере одного ряда, первые из которых обращены в сторону к оси эжектора, перекрещиваются под острым углом друг с другом (фиг. 1); боковая поверхность по крайней мере каждого отверстия 14 и по крайней мере в каждом ряду, обращенная в сторону к оси эжектора, может быть выполнена гофрированной, при этом направление гофр совпадает с направлением движения потока активной среды (фиг. 1).

Эжектор работает следующим образом (фиг. 1, 2). В активное 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 разделитель потока 5, т.е. через отверстия 14, выполненные на боковой стороне последнего 5, благодаря чему за указанным разделителем потока 5 образуются вместо одной сплошной струи ряд струй. Отверстия 14 могут иметь различную форму и размеры и выбираются из условия достижения максимального КПД эжектора. Величина радиуса r1 открытого для прохода среды основания 8 разделителя потока 5, обращенного в сторону диффузора 4, и расстояния между торцем 9 разделителя потока 5 и выше указанным основанием 8 выбираются из условия достижения максимального КПД. Опоры 11 служат для закрепления разделителя потока 5 в эжекторе и обеспечивают проход пассивной среды через их внутреннюю полость во внутреннее пространство 10 разделителя потока 5. В противном случае пустота, образующаяся при проходе активной среды через разделители потока 5, заполняется парами активной среды, снижая производительность эжектора и его КПД. Кромка 12 опор 11, обращенная навстречу потоку и выполненная острой, обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление при обтекании опор потоком активной среды.

Тело вращения, в виде которого выполнен разделитель потока 5, может быть образовано криволинейной образующей 7, вогнутой в направлении к оси эжектора (фиг. 3) или прямолинейной образующей 7 (фиг. 1, 2), а также может иметь иную форму. Выбор формы образующей определяется комплексно с другими характеристиками эжектора. Торец 9, противоположный основанию 8 разделителя потока 5, обращенного в сторону диффузора 4, может являться вершиной тела вращения (фиг. 3) или может быть выполнен в форме открытого для прохода активной среды меньшего основания усеченного тела вращения с острой входной кромкой (фиг. 1, 2). Выбор формы торца 9 зависит от характеристик эжектора и, в первую очередь, от диаметра выходного сечения сопла 1. Второй случай целесообразен для эжекторов большой производительности. Определяется из условий достижения максимального КПД.

Месторасположение торца 9 разделителя потока 5 на оси эжектора по отношению к выходному сечению сопла 1 зависит от рода активной среды (пар или вода), возможного дорасширения последней за выходным сечением сопла 1 и определяется условием получения максимального КПД эжектора. Основным условием при этом является то, чтобы выходящие струи активной среды из отверстий 14 разделителя потока 5 не смыкались вблизи отверстий между собой, т.е. продолжали движение к диффузору 4 в виде отдельных струй, взаимодействуя с пассивной средой.

Расположение выходного сечения разделителя потока 5 в камере смешения 3, а именно, с зазором а между первым и входным сечением в сужающийся участок камеры смешения 3, примыкающий к ее цилиндрической части (фиг. 1) или входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения 3; совпадающим с входным сечением в сужающийся участок камеры смешения 3, примыкающий к ее цилиндрической части; совпадающим с входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения 3; расположенным внутри суживающейся части камеры смешения 3, примыкающей к ее цилиндрической части или внутри цилиндрической части камеры смешения 3 зависит от характера процесса взаимодействия двух сред, т.е. характера изменения давления по длине эжектора, и определяется из условия достижения максимального КПД.

Улучшение условий доступа пассивной среды во внутреннее пространство 10 разделителя потока 5 через внутреннюю полость опор 11 достигается увеличением площади поперечного сечения каждой опоры 11 в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока 5 в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 2); выполнением открытым для прохода пассивной среды заднего торца 15 каждой опоры 11 разделителя потока 5, обращенного в сторону диффузора 4, на участке, примыкающем к разделителю потока 5 (фиг. 1); выполнением открытым для прохода внутрь опоры 11 пассивной среды переднего торца 16 каждой опоры 11 разделителя потока 5 в зоне движения пассивной среды (фиг. 1, 4); путем плавного отгиба участков 17 боковых сторон каждой опоры 11 разделителя потока 5, примыкающих к кромкам открытого их переднего торца 16, с образованием входного внутрь каждой из опор 11 конфузорного участка 18 канала (фиг. 5); снабжением боковых сторон каждой опоры 11 в зоне движения пассивной среды вырезами 19 для прохода выше указанной среды внутрь разделителя потока 5 через внутреннюю полость опор 11 (фиг. 1, 6); отгибом участков боковых сторон каждой опоры 11, примыкающих к кромкам вырезов 19, обращенных навстречу движению пассивной среды, с образованием входного сужающегося участка 20 канала (фиг. 7). Перечисленные мероприятия могут применяться комплексно, обеспечения надлежащие условия для прохода пассивной среды через полости опор во внутреннее пространство разделителя потока 5 и в выходящий поток среды из последнего за его выходным сечением.

В необходимых случаях опоры 11 могут быть снабжены ребрами жесткости 21, соединяющими боковые стенки опоры 11 (фиг. 6).

В зависимости от характеристик эжектора ширина каждой опоры 11 разделителя потока 5 в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока 5 может быть различной, а именно, может равняться расстоянию между крайними точками b и с образующей разделителя потока 5 (фиг. 1); может быть меньше расстояния между крайними точками b и с образующей разделителя потока 5 (фиг. 1) или может быть больше расстояния между выше указанными точками образующей разделителя потока 5 и при этом каждая опора 11 выступает в направлении к диффузору 4 за выходное сечение разделителя потока 5 (фиг. 1).

Выбор ширины опор 11 определяется из условия достижения максимального КПД эжектора и зависит в первую очередь от диаметра активного сопла 1 и соответственно габаритов разделителя потока 5.

Выполнение кромки 22 каждого отверстия 14, выполненного на каждом участке разделителя потока 5, расположенном между смежными опорами 11, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1, острой и совпадающей с наружной боковой поверхностью разделителя потока 5 (фиг. 3), создает благоприятные условия для разделения потока активной среды, обеспечивающие минимальные потери энергии последней.

Наиболее эффективным является расположение отверстий 14 рядами в направлении оси эжектора, в шахматном порядке и при этом, когда каждые два смежных отверстия 14, каждое из которых расположено в одном из смежных друг другу рядах, касаются одной и той же образующей 23 разделителя потока 5 (фиг. 8) или когда каждые два смежных отверстия 14, одно из которых расположено в одном ряду, а второе в ряду, смежном первому ряду, пересекают одну и ту же образующую 23 разделителя потока 5 (фиг. 9), так как в указанных случаях достигается наиболее эффективное разделение потока активной среды с минимальными гидравлическими потерями и оптимальной траекторией движения выходящих из отверстий 14 струй.

В отдельных случаях, особенно при малых геометрических размерах эжектора, а соответственно и разделителя потока 5, для улучшения условий взаимодействия двух сред целесообразно часть боковой поверхности 24 разделителя потока 5, примыкающей к кромке по крайней мере каждого отверстия 14, обращенной в сторону диффузора 4, выполнять вогнутой в направлении к оси эжектора (фиг. 1, 10), а часть боковой поверхности 25 разделителя потока 5, примыкающей к кромке по крайней мере каждого отверстия 14, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1, выполнять вогнутой в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 10), а также часть боковой поверхности 25 разделителя потока 5, примыкающей к кромке каждого отверстия 14, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1, по меньшей мере каждых двух последних рядов отверстий в направлении движения потока выполнять вогнутой в направлении от оси эжектора (фиг. 1, 10). В последнем случае независимо от характеристик эжектора предотвращается сход дактивной среды с разделителя поотка с его наружной поверхности, чем обеспечиваются оптимальные условия для взаимодействия двух сред при отсутствии направляющего кольца (приводится ниже). Величина вогнутости частей боковой поверхности разделителя потока, примыкающих к соответствующим кромкам отверстия зависит от формы образующей боковой поверхности разделителя потока и других характеристик эжектора.

Возможность перемещения разделителя потока 5 в ту или иную сторону позволяет обеспечить оптимальные условия его работы на любом режиме.

Выбор формы входного отверстия во внутреннюю полость 10 разделителя потока 5 со стороны его меньшего основания (фиг. 1, 2), а именно, цилиндрической формы, в форме усеченного конуса, корончатой формы или гофрированной определяется условиями достижения максимального КПД. При этом кромка торца 9, обращенного в сторону сопла 1, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока 5, а направление гофр в последнем случае может совпадать с направлением движения потока активной среды или может быть выполнено под углом к оси эжектора для закрутки потока активной среды внутри разделителя потока 5 (фиг. 1, 2). Для уменьшения гидравлического сопротивления торцы гофр, обращенных навстречу потоку, могут выполняться обтекаемой формы. В отдельных случаях часть активной среды может сходить с наружной поверхности разделителя потока 5, что снижает КПД эжектора. Установка направляющего кольца 26 для активной среды соосно разделителю потока 5 (фиг. 11) в выше указанном случае улучшает условия взаимодействия двух сред, повышая КПД эжектора. При этом месторасположение направляющего кольца 26 может быть различным: кольцо 26 своей частью, обращенной в сторону сопла 1, может охватывать выходной участок разделителя потока 5 (фиг. 11); входное сечение кольца 26 может совпадать с выходным сечением разделителя потока 5 (фиг. 11) или может быть расположено на расстоянии от выходного сечения разделителя потока 5 (фиг. 11); направляющее кольцо 26 по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону диффузора 4, может входить в цилиндрическую часть камеры смешения 3 (фиг. 11) или цилиндрическая часть камеры смешения 3 может быть установлена за выходным сечением направляющего кольца 26. При этом внутренняя поверхность направляющего кольца 26 может быть выполнена цилиндрической (фиг. 11) или в форме усеченного конуса (фиг. 11, 12). Выбор месторасположения и формы внутренней поверхности направляющего кольца зависит от характеристик эжектора и определяется из условий достижения максимального КПД.

Для обеспечения свободного доступа пассивной среды внутрь потока, выходящего из разделителя потока 5, за направляющим кольцом 26 его внутренняя поверхность 27 может быть снабжена равномерно расположенными по окружности по меньшей мере двумя разделителя потока 28 с обтекаемым входным торцем 29 (фиг. 11, 12, 13). С целью дальнейшего улучшения условий взаимодействия двух сред внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть снабжена равномерно размещенными по ее окружности выступами 30 в форме гребенки, расположенными под острым углом к оси эжектора, направленными к оси последнего и обеспечивающими закрутку потока активной среды (фиг. 13). С указанной целью внутренняя поверхность 27 направляющего кольца 26 может быть выполнена гофрированной, причем направление гофр может совпадать с направлением движения потока или они могут быть расположены под острым углом к оси направляющего кольца 26 (фиг. 13), а месторасположение кольца 26 в зависимости от режима работы эжектора может быть изменено с целью достижения максимального КПД на данном режиме его работы (фиг. 11). Для уменьшения гидравлического сопротивления торец 31 направляющего кольца 26, обращенный в сторону выходного сечения сопла 1, может быть выполнен обтекаемой формы (фиг. 12).

В отдельных случаях, зависящих от характеристик эжектора, улучшение условий взаимодействия двух сред может достигаться различным расположением образующей боковой поверхности каждого отверстия 14, обращенной в сторону к оси эжектора, а именно, выполнением образующей, параллельной оси эжектора; расположением ее под разным углом к указанной оси по меньшей мере в нескольких рядах отверстий, но под одинаковым углом для каждого отверстия 14 в соответствующем ряду отверстий (фиг. 1, 2); образующие боковых поверхностей по крайней мере каждых двух смежных отверстий по меньшей мере одного ряда могут перекрещиваться под острым углом друг с другом (фиг. 1, 2). Также боковая поверхность по крайней мере каждого отверстия 14 и по крайней мере в каждом ряду, обращенная в сторону оси эжектора, может быть выполнена гофрированной, при этом направление гофр совпадает с направлением движения потока активной среды (фиг. 1, 2), что приводит к увеличению поверхности взаимодействия двух сред и повышает КПД.

Использование предлагаемого изобретения 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.

Использование: при перекачивание различных сред. Сущность изобретения: площадь поперечного сечения разделителя потока выполнена увеличивающейся в направлении к диффузору. Наружный радиус открытого для прохода среды основания разделителя, обращенного в сторону диффузора, больше радиуса выходного сечения сопла и меньше внутреннего радиуса цилиндрической части камеры смешения. Проекция торца, противоположного основанию, на плоскость, перпендикулярную оси эжектора, размещена внутри круга, описанного радиусом выходного сечения сопла. Разделитель потока снабжен пустотелыми, жестко соединенными с ним и сообщенными внутренней полостью с внутренним пространством разделителя и приемной камерой пассивной среды, симметрично относительно оси расположенными опорами, их плоскость симметрии совпадает с осью, их передняя кромка, обращенная навстречу потоку активной среды, на участке, примыкающем к наружной поверхности разделителя, выполнена острой. Боковые стороны каждой опоры в зоне движения активной среды вдоль разделителя выполнены сплошными. На каждом участке разделителя, расположенном между смежными опорами, выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю полость разделителя с наружным пространством. 53 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. ЭЖЕКТОР, содержащий активное сопло, приемную камеру пассивной среды, конфузорно-цилиндрическую камеру смешения с диффузором и разделитель потока, установленный за выходным сечением активного сопла и выполненный в виде полого тела вращения, боковая поверхность которого образована путем вращения образующей вокруг оси эжектора, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения разделителя потока выполнена увеличивающейся в направлении к диффузору, при этом наружный радиус открытого для прохода среды основания разделителя потока, обращенного в сторону диффузора, больше радиуса выходного сечения сопла и меньше внутреннего радиуса цилиндрической части камеры смешения, а проекция противоположного указанному основанию разделителя потока торца на плоскость, перпендикулярную к оси эжектора, размещается внутри круга, описанного радиусом выходного сечения сопла, при этом разделитель потока снабжен по меньшей мере двумя пустотелыми, жестко соединенными с последним и сообщенными своей внутренней полостью с внутренним пространством разделителя потока и приемной камерой пассивной среды, симметрично относительно оси эжектора расположенными опорами, причем плоскость симметрии последних совпадает с осью эжектора, а их передняя кромка, обращенная навстречу потоку активной среды по меньшей мере на участке, примыкающем к наружной поверхности разделителя потока, выполнена острой и ширина их поперечного сечения увеличивается в направлении к диффузору, а боковые стороны каждой из опор в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока выполнены сплошными, при этом на каждом участке разделителя потока, расположенном между смежными опорами, выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю полость разделителя потока с наружным пространством. 2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что тело вращения образовано криволинейной образующей, вогнутой в направлении к оси эжектора. 3. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что тело вращения образовано прямолинейной образующей. 4. Эжектор по пп. 1 3, отличающийся тем, что торец разделителя потока, противоположный основанию последнего, обращенного в сторону диффузора, является вершиной тела вращения. 5. Эжектор по пп. 1 3, отличающийся тем, что торец разделителя потока, противоположный основанию последнего, обращенного в сторону диффузора, выполнен в форме открытого для прохода активной среды меньшего основания усеченного тела вращения с острой входной кромкой. 6. Эжектор по пп. 1 5, отличающийся тем, что торец разделителя потока, противоположный основанию последнего, обращенного в сторону диффузора, размещен внутри активного сопла. 7. Эжектор по пп. 1 5, отличающийся тем, что торец разделителя потока, противоположный основанию последнего, обращенного в сторону диффузора, совпадает с выходным сечением активного сопла. 8. Эжектор по пп. 1 5, отличающийся тем, что торец разделителя потока, противоположный основанию последнего, обращенного в сторону диффузора, расположен на расстоянии от выходного сечения активного сопла. 9. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что между выходым сечением разделителя потока и входным сечением в сужающийся участок камеры смешения, примыкающий к ее цилиндрической части, выполнен зазор. 10. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что между выходным сечением разделителя потока и входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения выполнен зазор. 11. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что выходное сечение разделителя потока совпадает с входным сечением в сужающийся участок камеры смешения, примыкающий к ее цилиндрической части. 12. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что выходное сечение разделителя потока совпадает с входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения. 13. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что выходное сечение разделителя потока расположено внутри суживающейся части камеры смешения, примыкающей к ее цилиндрической части. 14. Эжектор по пп. 1 8, отличающийся тем, что выходное сечение разделителя потока расположено внутри цилиндрической части камеры смешения. 15. Эжектор по пп. 1 14, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения каждой опоры в зоне движения активной среды вдоль разделителя потока увеличивается в направлении от оси эжектора. 16. Эжектор по пп. 1 15, отличающийся тем, что задний торец каждой опоры разделителя потока, обращенный в сторону диффузора, на участке, примыкающем к разделителю потока, выполнен открытым для прохода пассивной среды. 17. Эжектор по пп. 1 16, отличающийся тем, что передний торец каждой опоры разделителя потока в зоне движения пассивной среды выполнен открытым для прохода внутрь опоры пассивной среды. 18. Эжектор по пп. 1 17, отличающийся тем, что участки боковых сторон каждой опоры разделителя потока, примыкающие к кромкам открытого их переднего торца, плавно отогнуты с образованием входного внутрь каждой из опор конфузорного участка канала. 19. Эжектор по пп. 1 18, отличающийся тем, что боковые стороны каждой опоры в зоне движения пассивной среды снабжены вырезами для прохода указанной среды внутрь разделителя потока через внутреннюю полость опор. 20. Эжектор по пп. 1 19, отличающийся тем, что участки боковых сторон каждой опоры, примыкающие к кромкам вырезов, обращенных навстречу движения пассивной среды, отогнуты с образованием входного сужающегося участка канала. 21. Эжектор по пп. 1 20, отличающийся тем, что внутри каждой опоры установлены ребра жесткости, соединяющие боковые стенки опоры и ориентированные в направлении движения пассивной среды через внутреннюю полость опор во внутреннее пространство разделителя потока. 22. Эжектор по пп. 1 21, отличающийся тем, что ширина каждой опоры разделителя потока в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока равна расстоянию между крайними точками образующей разделителя потока. 23. Эжектор по пп. 1 21, отличающийся тем, что ширина каждой опоры разделителя потока в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока меньше расстояния между крайними точками образующей разделителя потока. 24. Эжектор по пп. 1 21, отличающийся тем, что ширина каждой опоры разделителя потока в направлении оси эжектора в месте ее жесткого соединения с разделителем потока больше расстояния между крайними точками образующей разделителя потока, при этом каждая опора выступает в направлении к диффузору за выходное сечение разделителя потока. 25. Эжектор по пп. 1 24, отличающийся тем, что кромка каждого отверстия, выполненного на каждом участке разделителя потока, расположенном между смежными опорами, обращенная в сторону выходного сечения сопла, выполнена острой и совпадающей с наружной боковой поверхностью разделителя потока. 26. Эжектор по пп. 1 25, отличающийся тем, что отверстия на каждом участке разделителя потока расположены рядами в направлении движения потока активной среды в шахматном порядке, при этом каждые два смежные отверстия, каждое из которых расположено в одном из смежных друг другу рядах, касаются одной и той же образующей разделителя потока. 27. Эжектор по пп. 1 25, отличающийся тем, что отверстия на каждом участке разделителя потока расположены рядами в направлении движения потока активной среды, в шахматном порядке, при этом каждые два смежные отверстия, одно из которых расположено в одном ряду, а другое в ряду смежном первому ряду, пересекают одну и ту же образующую разделителя потока. 28. Эжектор по пп. 1 27, отличающийся тем, что часть боковой поверхности разделителя потока, примыкающая к кромке по крайней мере каждого отверстия, обращенной в сторону диффузора, вогнута в направлении к оси эжектора. 29. Эжектор по пп. 1 28, отличающийся тем, что часть боковой поверхности разделителя потока, примыкающая к кромке по крайней мере каждого отверстия, обращенной в сторону выходного сечения сопла, вогнута в направлении от оси эжектора. 30. Эжектор по пп. 1 28, отличающийся тем, что часть боковой поверхности разделителя потока, примыкающая к кромке каждого отверстия, обращенной в сторону выходного сечения сопла по меньшей мере двух последних рядов отверстий в направлени движения потока, вогнута в направлении от оси эжектора. 31. Эжектор по пп. 1 30, отличающийся тем, что разделитель потока перемещается в осевом направлении эжектора в ту или иную сторону на величину, зависящую от режима работы эжектора. 32. Эжектор по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что входное отверстие во внутреннюю полость разделителя потока со стороны его меньшего основания выполнено цилиндрической формы, причем кромка торца, обращенного в сторону сопла, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока. 33. Эжектор по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что входное отверстие во внутреннюю полость разделителя потока со стороны его меньшего основания выполнено в форме усеченного конуса с меньшим основанием, обращенным в сторону сопла, причем кромка торца, обращенного в сторону сопла, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока. 34. Эжектор по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что входное отверстие во внутреннюю полость разделителя потока со стороны его меньшего основания выполнено корончатой формы, причем кромка торца, обращенного в сторону сопла, совпадает с наружной поверхностью разделителя потока. 35. Эжектор по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что поверхность входного отверстия во внутреннюю полость разделителя потока со стороны его меньшего основания выполнена гофрированной, при этом направление гофр совпадает с направлением движения потока активной среды. 36. Эжектор по пп. 1 и 5, отличающийся тем, что поверхность входного отверстия во внутреннюю полость разделителя потока со стороны его меньшего основания выполнена гофрированной, при этом направление гофр выполнено под углом к оси эжектора, обеспечивающим закрутку потока активной среды внутри разделителя потока. 37. Эжектор по пп. 1 36, отличающийся тем, что в зоне выхода активной среды из разделителя потока установлено соосно с последним направляющее для активной среды кольцо радиусом входного сечения, превышающим наружный радиус основания разделителя потока, обращенного в сторону диффузора, а наружный радиус в указанном сечении кольца меньше радиуса внутренней цилиндрической поверхности камеры смешения. 38. Эжектор по пп. 1 и 37, отличающийся тем, что кольцо своей частью, обращенной в сторону сопла, охватывает выходной участок разделителя потока. 39. Эжектор по пп. 1 и 37, отличающийся тем, что входное сечение кольца совпадает с выходным сечением разделителя потока. 40. Эжектор по пп. 1 и 37, отличающийся тем, что входное сечение кольца расположено на расстоянии от выходного сечения разделителя потока. 41. Эжектор по пп. 1, 37 40, отличающийся тем, что направляющее кольцо по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону диффузора, входит в цилиндрическую часть камеры смешения. 42. Эжектор по пп. 1, 37 40, отличающийся тем, что цилиндрическая часть камеры смешения установлена за выходным сечением направляющего кольца. 43. Эжектор по пп. 1, 37 42, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца выполнена цилиндрической. 44. Эжектор по пп. 1, 37 42, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца выполнена в форме усеченного конуса, причем внутренний радиус его выходного сечения превышает внутренний радиус входного сечения. 45. Эжектор по пп. 1, 37 44, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца снабжена равномерно расположенными по окружности как минимум двумя разделителями потока, выполненными в виде стержней и направленными к оси эжектора, причем их входной торец выполнен обтекаемой формы, а высота стержней не превышает разности радиусов выходного сечения направляющего кольца и наружного радиуса большего основания разделителя потока. 46. Эжектор по пп. 1, 37 43, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца снабжена равномерно размещенными по ее окружности выступами в форме гребенки, расположенными под острым углом к оси эжектора, направленными к оси последнего и обеспечивающими закрутку потока активной среды. 47. Эжектор по пп. 1, 37 42 и 45, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца выполнена гофрированной, причем направление гофр совпадает с направлением движения потока. 48. Эжектор по пп. 1, 37 42 и 45, отличающийся тем, что внутренняя поверхность направляющего кольца выполнена гофрированной, причем гофры расположены под острым углом к оси указанного кольца. 49. Эжектор по пп. 1, 37 48, отличающийся тем, что месторасположение направляющего кольца на оси эжектора изменяется в зависимости от режима работы эжектора. 50. Эжектор по пп. 1, 37 49, отличающийся тем, что торец направляющего кольца, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен обтекаемой формы. 51. Эжектор по пп. 1, 37 50, отличающийся тем, что образующая боковой поверхности каждого отверстия, обращенной в сторону к оси эжектора, параллельна оси последнего. 52. Эжектор по пп. 1, 37 50, отличающийся тем, что образующая боковой поверхности каждого отверстия, обращенной в сторону к оси эжектора, расположена по меньшей мере в нескольких рядах отверстий под разным углом к оси эжектора, при этом для одного ряда указанный угол сохраняется одинаковым для всех отверстий. 53. Эжектор по пп. 1, 37 50, отличающийся тем, что образующие боковых поверхностей по крайней мере каждых двух смежных отверстий по меньшей мере одного ряда, первые из которых обращены в сторону к оси эжектора, перекрещиваются под острым углом одна с другой. 54. Эжектор по пп. 1, 37 53, отличающийся тем, что боковая поверхность по крайней мере каждого отверстия и по крайней мере в каждом ряду, обращенная в сторону к оси эжектора, выполнена гофрированной, при этом направление гофр совпадает с направлением движения потока активной среды.