ИНЖЕКТОР Российский патент 1998 года по МПК F04F5/42 

Изобретение относится к устройствам типа струйных насосов, в частности к вихревым инжекторам.

Известны инжекторы с регулируемой подачей сопла, содержащие активное сопло, перемещающееся с помощью резьбы в рабочей камере [1]. Последняя снабжается приемной камерой со штуцером. Засасываемый газ из приемной камеры поступает в камеру смешения через радиальные отверстия, выполненные на периферии камеры смешения и соединяющие последнюю с приемной камерой.

Недостаток - степень сжатия инжектируемого газа, а значит, и его количество являются в ряде случае недостаточными.

Известны также вихревые эжекторы [2], содержащие закрытую с торцов цилиндрическую камеру смешения с тангенциальным активным соплом и расположенными по ее оси на противоположных концах пассивным соплом и входным каналом газосборника, в которых повышение степени сжатия эжектируемого потока осуществляется за счет увеличения угловой скорости вращения потока с помощью камеры смешения конической формы, в котором активно сопло и канал расположены в узком сечении камеры, имеющей форму диффузора.

Недостаток - в известном устройстве использован эффект закрученных потоков создавать обратный вращающийся в ту же сторону ток жидкости. С помощью последнего создается пониженное давление в центре вращения потока, куда и засасывается инжектируемый поток. Однако при этом происходят значительные потери энергии закрученного потока, т.к. используется только вторичная энергия закрутки, а именно обратный вихревой ток жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является инжектор [3], содержащий сопло с продольными винтовыми канавками, камеру подвода пассивной среды и патрубки пассивной и активной сред.

Недостаток - низкая степень сжатия инжектируемого потока газа.

Задача изобретения - повышение эффективности работы устройства путем интенсификации процесса за счет повышения степени сжатия инжектируемого потока газа и более полного использования энергии закрутки.

Поставленная задача достигается тем, что инжектор, содержащий камеру подвода пассивной среды, патрубки пассивной и активной сред и сопло с продольными винтовыми канавками, глубина которых составляет не менее 0,05 диаметра цилиндрической части сопла, а угол подачи продукта в камеру смешения определяют соотношение

где
t - шаг винтовой канавки;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.

На фиг. 1 показан общий вид прямоточного вихревого инжектора; на фиг. 2 - сопло с винтовыми каналами для закрутки потока; на фиг. 3 - вид А-А фиг. 1.

Инжектор включает подводящий трубопровод 1 с втулкой 4 и с рабочим активным соплом 6. Сопло 6 выводится в камеру смешения 3 цилиндрической формы. Камера смешения 3 заканчивается конфузором. Камера смешения соединяется с конфузором либо с помощью резьбовой муфты, либо с помощью фланцев. Регулирование зазора между камерой смешения и соплом осуществляется при помощи резьбового соединения 2 втулки с подводящим трубопроводом путем вращения втулки. Для этого втулка снабжается привинченными рукоятками 5. С целью предотвращения выхода рабочего продукта между втулкой и корпусом рабочей камеры установлены уплотнительные кольца. Для закрутки потока внутренняя поверхность соплового наконечника снабжается винтовыми каналами прямоугольной формы, равномерно расположенными по окружности сопла с глубиной канавки не менее 0,05 диаметра сопла в цилиндрической части и сходящими на нет на выходе из сопла. По окружности эти канавки занимают не менее 50% окружности сопла. Для уменьшения сопротивления инжектируемого продукта последний подается в камеру смешения тангенциально под углом α , тангенс которого равен

где
t - шаг винтового канала;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость под давлением через подводящий трубопровод и втулку подается в сопло, где она приобретает вращательное движение за счет передачи энергии вращения из поверхностных слоев к внутренним. Для эффективного закручивания внутренних слоев потока необходима закрутка хотя бы на глубине 0,05 диаметра сопла. В силу такой интенсивной закрутки потока один объем жидкости способен инжектировать несколько объемов газа, что указывает на увеличение степени сжатия инжектируемого потока. Этому же способствует и наклонный тангенциальный ввод в камеру сжатия под углом, равным углу подъема винтового канала.

Конструктивное исполнение внутренней поверхности сопла в виде большого цилиндра, переходящего в конус и далее малый цилиндр, и выполнение на ней винтовых канавок позволяет более эффективно закручивать поток жидкости. Профиль канавок может быть произвольный, например прямоугольный. Смещение винтовой канавки от большого диаметра - основания усеченного конуса - до его малого диаметра составляет π/2. . Глубина канавки при этом равномерно изменяется от максимального значения у большого диаметра основания усеченного конуса.

Для подтверждения вышесказанного были проведены сравнительные лабораторные испытания известного и предлагаемого инжекторов. Эффективность работы устройства оценивалась по разрежающей способности предлагаемой конструкции инжектора. Величина разрежения в камере смешения определялась с помощью U-образного ртутного манометра при давлении жидкости (воды) во входном патрубке рабочего сопла 0,2 МПа. Результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы, увеличение величины разрежения на величину 30-40% происходит за счет выполнения инжектора с соплом с винтовыми канавками глубиной 0,05 диаметра цилиндрической наружной поверхности сопла. Следует ожидать, что при одинаковых параметрах перекачки газов инжекторами в последнем случае объем его возрастет на 30-40%.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно интенсифицировать процесс инжекции газов жидкостью, что позволяет решить ряд важнейших народнохозяйственных задач по перекачке газосодержащих жидкостей, в частности нефти и нефтепродуктов, а значит, сэкономить большие количества попутного газа и довести их до потребителя, не сжигая на факелах, или хотя бы не сжигая наиболее ценные его компоненты.

Использование: в области струйной техники. Сущность: глубина продольных винтовых канавок сопла инжектора составляет не менее 0,05 диаметра цилиндрической части последнего, а угол подачи продукта в камеру смешения определяют соотношением , где t - шаг винтовой канавки, R,r - большой и малый радиусы сопла, β - угол наклона поверхности сопла. 1 табл., 3 ил.

Инжектор, содержащий сопло с продольными винтовыми канавками, камеру подвода пассивной среды и патрубки пассивной и активной сред, отличающийся тем, что глубина продольных винтовых канавок сопла составляет не менее 0,05 диаметра цилиндрической части последнего, а угол подачи продукта в камеру смешения определяют соотношением

где t - шаг винтовой канавки;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.