ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 1996 года по МПК F04F5/14 

Изобретение относится к струйной технике, конкретно к устройству эжекторов для подачи низконапорной среды за счет энергии потока активной рабочей среды.

Известен двухступенчатый эжектор, содержащий диффузор и снабженный торцевой крышкой корпус с последовательно и соосно расположенными в нем центральным активным соплом первой ступени, камерой смешения (КС) первой ступени и КС второй ступени, при этом последние образуют периферийное кольцевое активное сопло второй ступени, на КС первой ступени установлена скрепленная с ней втулка, смонтированная на разделительной перегородке, посредством которой в корпусе образованы приемная камера и камера активной среды, а последняя сообщена с активным соплом первой ступени, причем наименьший диаметр разделительной перегородки превышает наибольший диаметр наружной поверхности КС второй ступени (см. патент Германии N 392385, 1924 прототип).

Конструкция известного двухступенчатого эжектора такова, что при сборке эжектора большинство деталей монтируется в его корпусе со стороны диффузора, который подсоединяется последним. По этой причине для инспекции или замены деталей эжектора его необходимо демонтировать или отсоединить от расходных магистралей. Это сопряжено с эксплуатационными неудобствами. Кроме того, при переборке эжектора-прототипа трудно соблюсти геометрию периферийного кольцевого сопла первой ступени и, следовательно, трудно гарантировать стабильность характеристик эжектора. Устройство эжектора-прототипа не позволяет легко перенастраивать его для широкого диапазона рабочих условий путем замены функциональных элементов, определяющих газодинамический тракт.

Целью изобретения является создание конструкции эжектора, позволяющей осуществлять в полевых условиях простой и быстрый демонтаж и повторный монтаж деталей эжектора в целях инспекции, чистки, ремонта и перенастройки в широком рабочем диапазоне при соблюдении высокой точности и стабильности характеристик. Реализация изобретения позволит снизить эксплуатационные затраты и стоимость изготовления эжекторных устройств.

Это решается за счет того, что двухступенчатый эжектор содержит диффузор и снабженный торцевой крышкой корпус с последовательно и соосно расположенными в нем центральным активным соплом первой ступени, КС первой ступени и КС второй ступени, при этом последние образуют периферийное кольцевое активное сопло второй ступени, на КС первой ступени установлена скрепленная с ней втулка, смонтированная на разделительный перегородке, посредством которой в корпусе образованы приемная камера и камера активной среды, а последняя сообщена с активным соплом первой ступени, причем наименьший диаметр разделительной перегородки превышает наибольший диаметр наружной поверхности КС второй ступени. Эжектор снабжен съемной со стороны торцевой крышки перфорированной перегородкой, установленной в корпусе перед разделительной перегородкой коаксиально входному участку КС первой ступени и сопряженной с его наружной поверхностью. КС второй ступени установлена в корпусе с образованием вокруг нее кольцевой полости, активное сопло первой ступени установлено в торцевой крышке и сообщено с камерой активной среды посредством наружного перепускного трубопровода, втулка жестко соединена с разделительной перегородкой, и наибольший диаметр втулки меньше наибольшего диаметра перфорированной перегородки для съема втулки со стороны торцевой крышки. Расстояние между перегородками может составлять 0,3-0,8 длины КС первой ступени. Соотношение диаметров КС первой и второй ступеней может составлять 0,3-0,7, а соотношение длин этих камер 0,4-0,9. Кольцевая полость может снабжаться патрубками подвода и отвода теплоносителя.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлен в разрезе общий вид предлагаемого двухступенчатого эжектора. Он содержит скрепленные посредством фланцев диффузор 1 и корпус 2 2а-2б, снабженный съемной, установленной на шпильках (со стороны, противоположной диффузору) торцевой крышкой 3 и внутренней приваренной по периметру кольцевой разделительной перегородкой 4, которая образует в полости корпуса приемную камеру для эжектируемого газа А и камеру активного газа Б; указанные рабочие среды поступают в эжектор по снабженным фланцами патрубкам 5 и 6 соответственно.

В корпусе расположены последовательно и соосно (начиная от крышки 3) центральное активное сопло 7 первой ступени эжектора (ввинчено в крышку), КС первой ступени 8 и КС второй ступени 9; указанные элементы образуют периферийные кольцевые сопла "а" и "б" первой и второй ступеней соответственно. КС 8 смонтирована в корпусе посредством двух элементов: навернутой на внешнюю поверхность КС втулки 10, которая скреплена шпильками с разделительной перегородкой 4, и посредством дополнительной перегородки 11, которая расположена перед разделительной коаксиально входному участку КС 8 и сопряжена (преимущественно по скользящей посадке) с его наружной поверхностью (для этой цели предусмотрен специальный буртик). В отличие от разделительной перегородка 11 является съемной, она устанавливается в корпусе со стороны торцевой крышки 3 и фиксируется проставкой 12 в кольцевой проточке d корпуса. Диаметр последней равен наибольшему диаметру d₁₁ перегородки 11, а он превышает наибольший диаметр d₁₀ втулки 10 для возможности ее установки и съема со стороны крышки 3 (при размере d₁₀ меньше диаметра корпуса со стороны крышки).

Перегородка 11 перфорирована, в ней выполнены окна в для поступления эжектируемого газа к кольцевому соплу а первой эжекторной ступени; активный газ для нее поступает из камеры Б по наружному перепускному трубопроводу 13, который сообщает указанную камеру с соплом 7. Для крепления трубопровода он снабжен концевыми фланцами 13а и 13б; последний из них сопряжен с угловым патрубком, вваренным в крышку 3. Эти и указанные выше конструктивные признаки позволяют монтировать и демонтировать КС 8 со стороны торцевой крышки. Подобным образом устанавливается и КС 9, которая фиксирована в трубчатом элементе (кожухе) 2б корпуса (соединенном с обечайкой 2 через днище 2а) посредством концевых посадочных колец, образующих кольцевую полость г, и входного фланца, который крепится винтами в посадочном гнезде внутреннего корпусного фланца 14. Диаметр d₉ указанного входного фланца, или наибольший диаметр наружной поверхности КС 9, меньше минимального диаметра d₄ разделительной перегородки 4.

Упомянутая кольцевая полость г снабжена расположенными на кожухе 2б снабженными фланцами патрубками 15 и 16 для подвода теплоносителя и его отвода соответственно.

Приведенное описание предложенного двухступенчатого эжектора дает полное представление о его работе.

При сборке эжектора все его внутренние съемные детали монтируются со стороны торцевой крышки 3; последними устанавливают эту крышку с соплом 7 и угловым патрубком и, наконец, подсоединяют трубопровод 13. Все эти операции могут осуществляться в полевых условиях с эжектором, подсоединенным к расходным магистралям, то есть решается поставленная техническая задача, чем и достигается указанный технический результат, поскольку на базе неизменного силового корпуса легко реализуется целый ряд эжекторных устройств с различными геометрическими характеристиками газодинамического тракта и рабочими параметрами вплоть до того, что двухступенчатый эжектор легко преобразуется в одноступенчатый (для этого достаточно снять сопло 7 и трубопровод 13, заглушив соответствующие корпусные фланцевые патрубки).

Представленный на чертеже вариант конкретной конструкции не исчерпывает все возможные устройства в пределах формулы изобретения: например, перфорированная перегородка 11 может выполняться в виде двух колец с радиальными связующими ребрами и т.д. Наличие перегородки 11 в дополнение к перегородке 4 позволяет гарантировать строгое соблюдение геометрии кольцевых сопел а и б как при сборке и переборках эжектора, так и при его работе (учитывая возможность относительного перемещений деталей из-за вибраций). Как показывает анализ предложенного устройства, по этим и конструктивным соображениям в большинстве реальных применений изобретения желательно ограничить расстояние l между перегородками величиной равной 0,3-0,8 от длины камеры смешения 8. Наиболее целесообразной областью применения изобретения являются газовые эжекторы для утилизации попутного нефтяного газа при использовании в качестве активной среды высоконапорного природного газа с подачей смеси в магистральный трубопровод. Применительно к этой частной области соотношение диаметров камер смешения первой и второй эжекторных ступеней находится в оптимальном диапазоне 0,3-0,7 при соотношении длин камер 0,4-0,9. При работе подобных газовых эжекторов возможно выделение в потоке твердого парафина с отложением его на стенках. Для удаления отложений в частном случае применения изобретения предусмотрены патрубки подвода и отвода теплоносителя (например, горячая вода) для кольцевой полости между камерой смешения второй ступени и корпусом эжектора.

Использование: в струйной технике. Эжектор снабжен съемной со стороны торцевой крышки перфорированной перегородкой, установленной в корпусе перед разделительной перегородкой коаксиально входному участку камеры смешения первой ступени и сопряженной с его наружной поверхностью, камера смешения второй ступени установлена в корпусе с образованием вокруг нее кольцевой полости, активное сопло первой ступени установлено в торцевой крышке и сообщено с камерой активной среды посредством наружного перепускного трубопровода, втулка жестко соединена с разделительной перегородкой, и наибольший диаметр втулки меньше наибольшего диаметра перфорированной перегородки для съема втулки со стороны торцевой крышки. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЖЕКТОР, содержащий диффузор и снабженный торцевой крышкой корпус с последовательно и соосно расположенными в нем центральным активным соплом первой ступени, камерой смешения первой ступени и камерой смешения второй ступени, при этом последние образуют периферийное кольцевое активное сопло второй ступени, на камере смешения первой ступени установлена скрепленная с ней втулка, смонтированная на разделительной перегородке, посредством которой в корпусе образованы приемная камера и камера активной среды, а последняя сообщена с активным соплом первой ступени, причем наименьший диаметр разделительной перегородки превышает наибольший диаметр наружной поверхности камеры смешения второй ступени, отличающийся тем, что эжектор снабжен съемной со стороны торцевой крышки перфорированной перегородкой, установленной в корпусе перед разделительной перегородкой коаксиально входному участку камеры смешения первой ступени и сопряженной с его наружной поверхностью, камера смешения второй ступени установлена в корпусе с образованием вокруг нее кольцевой полости, активное сопло первой ступени установлено в торцевой крышке и сообщено с камерой активной среды посредством наружного перепускного трубопровода, втулка жестко соединена с разделительной перегородкой, и наибольший диаметр втулки меньше наибольшего диаметра перфорированной перегородки для съема втулки со стороны торцевой крышки. 2. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между перегородками составляет 0,3 - 0,8 длины камеры смешения первой ступени. 3. Эжектор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что соотношение диаметров камер смешения первой и второй ступеней составляет 0,3 - 0,7, а соотношение длин этих камер составляет 0,4 - 0,9. 4. Эжектор по пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что кольцевая полость снабжена патрубками подвода и отвода теплоносителя.