ЖИДКОСТНО-ГАЗОВЫЙ СТРУЙНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1998 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к жидкостно-газовым струйным аппаратам для получения вакуума.

Известен жидкостно-газовый струйный аппарат, содержащий установленное в приемной камере и подключенное к источнику активной среды сопло и установленную на выходе из сопла и подключенную к приемной камере камеру смешения [6].

Однако данный струйный аппарат имеет сравнительно низкий КПД, что связано с низкой эффективностью использования энергии жидкостной струи.

Наиболее близким к описываемому является струйный аппарат, содержащий установленное в приемной камере и подключенное к источнику активной среды сопло и установленную за соплом и подключенную к приемной камере камеру смешения, причем сопло снабжено каналами подвода эжектируемой среды в проточную часть сопла, а приемная камера подключена к источнику эжектируемой среды [1] .

В данном струйном аппарате организовано фактически двухступенчатое смешение активной и эжектируемой сред, что позволяет повысить интенсивность откачки среды, однако, энергия активной среды в данном струйном аппарате используется недостаточно эффективно, что связано с недостаточной турбулизацией потока и в силу этого, сравнительно небольшой площадью контакта активной и эжектируемой сред на начальном участке камеры смешения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение КПД жидкостно-газового струйного аппарата путем интенсификации процесса смешения активной и эжектируемой (пассивной) сред.

Указанная задача решается тем, что в жидкостно-газовом струйном аппарате, содержащем установленное в приемной камере и подключенное к источнику активной жидкой среды сопло и установленную за выходным сечением сопла и подключенную к приемной камере камеру смешения, сопло снабжено каналами подвода среды в проточную часть сопла, приемная камера подключена к источнику эжектируемой среды и каналы подвода среды подключены со стороны входа в них к источнику активной среды, а со стороны выхода - к выходному участку боковой поверхности проточной части сопла.

Кроме того, выходные участки каналов подвода среды могут быть расположены радиально относительно оси сопла, могут быть расположены в радиальных плоскостях сопла и наклонены под острым углом к оси сопла, а также могут быть расположены в тангенциальном направлении по отношению к оси сопла. Расход активной среды через каналы подвода среды предпочтительно выбирать в диапазоне 5 - 40% от расхода активной среды через сопло.

В другом варианте выполнения жидкостно-газового струйного аппарата последний дополнительно снабжен распределительным коллектором, расположенным со стороны входа в сопло, и последнее подключено к источнику активной среды через указанный коллектор.

В этом случае источник активной среды может быть подключен к соплу через боковую поверхность распределительного коллектора, может быть подключен к боковой и торцевой поверхностям коллектора, причем со стороны боковой поверхности подвод активной среды может быть осуществлен как радиально, так и тангенциально относительно оси сопла, а также в радиальной плоскости под острым углом к оси сопла, при этом предпочтительно подавать через боковую поверхность распределительного коллектора 5 - 95% расхода активной среды через сопло.

Выполнение жидкостно-газового струйного аппарата указанным образом позволяет интенсивно турбулизировать поток активной среды в проточной части сопла, добиваясь этим того, что в камеру смешения из сопла истекает мелкодисперсный поток состоящий из мельчайших капель, что позволяет в сотни раз увеличить площадь контакта активной (эжектирующей) и эжектируемой сред, что ведет к интенсивной откачке последней из вакуумируемого пространства.

Располагая выходные сечения каналов подвода среды под различными углами и направлениями, можно регулировать как степень и масштаб турбулентности активной среды, так и угол конусности распыла активной среды на выходе из сопла, что позволяет в зависимости от различных условий эксплуатации струйного аппарата разрабатывать аппараты с различной длиной и различным диаметром камеры смешения.

Дополнительные возможности в вопросе турбулизации потока активной среды дает выполнение струйного аппарата с распределительным коллектором, поскольку представляется возможность дополнительно формировать поток активной среды, например задавать необходимую величину степени и масштаба турбулентности, а также закрутки потока перед тем, как поток активной среды выйдет из сопла или встретится в сопле с потоком, выходящим из каналов подвода среды.

Направляя потоки под различными углами и с различной величиной осевой и тангенциальной составляющей скорости потока и формируя активный поток с различной степенью и масштабом турбулентности, можно добиться требуемого в каждом конкретном случае режима истечения активной среды из сопла.

Таким образом, описываемые конструкции жидкостно-газовых струйных аппаратов позволяют решить поставленную задачу, а именно повысить КПД струйного аппарата.

На чертеже схематически представлен описываемый жидкостно-газовый струйный аппарат.

Жидкостно-газовый струйный аппарат содержит установленное в приемной камере 1 и подключенное к источнику активной среды сопло 2 и установленную за срезом сопла 2 и подключенную к приемной камере 1 камеру 3 смешения, причем сопло 2 снабжено каналами 4 подвода среды в проточную часть сопла 2, а приемная камера 1 подключена к источнику 5 эжектируемой среды. Каналы 4 подвода среды подключены со стороны входа в них к источнику активной среды, а со стороны выхода - к выходному участку боковой поверхности проточной части сопла 2.

Выходные участки каналов 4 подвода среды могут быть расположены радиально относительно оси сопла 2, в радиальных плоскостях сопла 2 и наклонены под острым углом к оси сопла 2, в тангенциальном направлении по отношению к оси сопла. Расход через каналы 4 подвода среды предпочтительно 5 - 40% расхода активной среды через сопло.

Жидкостно-газовый струйный аппарат может быть дополнительно снабжен распределительным коллектором 6 расположенным со стороны входа в сопло 2 и соединяющим сопло 2 с источником активной жидкой среды. Источник активной среды может быть подключен к соплу 2 через боковую поверхность 7 распределительного коллектора 6 либо как через боковую поверхность 7, так и через торцевую поверхность 8 коллектора 6, причем в этом случае со стороны боковой поверхности 7 подвод активной среды может быть осуществлен как радиально, так и тангенциально оси сопла 2, а также под некоторым острым углом к этой оси.

Экспериментально установлено, что эффективно подавать через боковую поверхность 7 распределительного коллектора 6 5 - 95/% расхода активной среды через сопло 2, а через каналы 4 подвода среды 5 - 40% расхода активной среды через сопло 2.

Описываемый жидкостно-газовый струйный аппарат работает следующим образом.

Активная жидкая среда подается в сопло 2 как через входное сечение сопла 2, так и через каналы 4. В результате соударения двух потоков, поступающих в сопло 2 под разными углами относительно оси сопла, поток активной жидкой среды турбулизируется, что приводит при истечении жидкой среды из сопла 2 к образованию мелкодисперсного потока, состоящего из большого числа мелких капель. Данный эффект достигается и при использовании распределительного коллектора 6, но с другой степенью и масштабом турбулентности активной жидкой среды в выходном сечении сопла 2. Истекая из сопла 2, активная среда увлекает эжектируемую среду поступающую из источника 5 через приемную камеру 1 в камеру 3 смешения струйного аппарата. Из камеры 3 смешения смесь сред поступает в диффузор 9, где кинетическая энергия потока смеси сред частично преобразуется в потенциальную энергию давления, и далее поток из струйного аппарата поступает по назначению.

Изобретение может быть использовано на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и других отраслей промышленности.

Использование: струйный аппарат предназначен, преимущественно, для получения вакуума. Каналы подвода среды подключены со стороны входа в них к источнику активной среды, а со стороны выхода к выходному участку боковой поверхности проточной части сопла. В другом варианте выполнения каналы подвода среды подключены к выходному участку боковой поверхности сопла и сопло со стороны входа снабжено распределительным коллектором и подключено к источнику активной среды через указанный коллектор. В результате достигается интенсификация процесса смешения активной и эжектируемой сред. 2 с. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Жидкостно-газовый струйный аппарат, содержащий установленное в приемной камере и подключенное к источнику активной среды сопло и установленную за соплом и подключенную к приемной камере камеру смешения, причем сопло снабжено каналами подвода среды в проточную часть сопла, а приемная камера подключена к источнику эжектируемой среды, отличающийся тем, что каналы подвода среды подключены со стороны входа в них к источнику активной среды, а со стороны выхода - к выходному участку боковой поверхности проточной части сопла. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что выходные участки каналов подвода среды расположены радиально относительно оси сопла. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что выходные участки каналов подвода среды расположены в радиальных плоскостях сопла и наклонены под острым углом к оси сопла. 4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что выходные участки каналов подвода среды расположены тангенциально к оси сопла. 5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в каналы подвода среды подают 5 - 40% от расхода активной среды через сопло. 6. Жидкостно-газовый струйный аппарат, содержащий установленное в приемной камере и подключенное к источнику активной среды сопло и установленную за соплом и подключенную к приемной камере камеру смешения, причем сопло снабжено каналами подвода среды в проточную часть сопла, отличающийся тем, что каналы подвода среды подключены со стороны входа в них к источнику активной среды, а со стороны выхода из них - к выходному участку боковой поверхности сопла и сопло со стороны входа снабжено распределительным коллектором и подключено к источнику активной среды через указанный коллектор. 7. Аппарат по п.6, отличающийся тем, что источник активной среды подключен к соплу через боковую поверхность распределительного коллектора. 8. Аппарат по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что подвод активной среды осуществляется тангенциально к оси сопла. 9. Аппарат по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что подвод активной среды осуществляется радиально к оси сопла. 10. Аппарат по пп. 6 и 7, отличающийся тем, что подвод активной среды осуществляется в радиальной плоскости под острым углом к оси сопла. 11. Аппарат по пп.6 и 7, отличающийся тем, что источник активной среды подключен к боковой и торцевой поверхностям распределительного коллектора, при этом через боковую поверхность распределительного коллектора подают 5 - 95% расхода активной среды через сопло.