СПОСОБ РАБОТЫ ЖИДКОСТНО-ГАЗОВОГО СТРУЙНОГО АППАРАТА И АППАРАТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйным аппаратам и может быть использовано для перекачивания различных жидкостей и гидросмесей.

Известен способ работы жидкостно-газового струйного насоса, заключающийся в том, что подают в насос активную рабочую жидкость, создают разрежение в ней с всасыванием пассивной газовой среды, смешивают активную рабочую жидкость и пассивную газовую среду, тормозят полученную жидкостно-газовую смесь с увеличением давления в ней и подают ее потребителю (Б.Ф.Лямаев. Гидроструйные насосы и установки. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988, с. 89-91, рис. 3.1.а.).

Недостатком известного способа является недостаточная скорость рабочей жидкости, приводящая к низкой производительности насоса.

Известен жидкостно-газовый струйный насос, содержащий трубу подвода активной рабочей жидкости, конфузор, камеру смешения, диффузор, сливную трубу и патрубок подвода пассивной газовой среды (Б.Ф.Лямаев "Гидроструйные насосы и установки". - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1988, с. 89-91, рис. 3.1.а.).

Недостатком известного насоса является недостаточно высокая производительность.

Известен способ работы жидкостно-газового струйного насоса, заключающийся в том, что подают в насос активную рабочую жидкость, создают разрежение в ней с всасыванием пассивной газовой среды, смешивают активную рабочую жидкость и пассивную газовую среду, тормозят полученную жидкостно-газовую смесь с увеличением давления в ней и подают ее потребителю (патент РФ, 2016260, F 04 F 5/02, 1994, ближайший аналог).

Недостатком известного способа является недостаточная скорость рабочей жидкости, приводящая к низкой производительности насоса.

Известен жидкостно-газовый струйный насос, содержащий последовательно соединенные трубу подвода активной рабочей жидкости, конфузор, камеру смешения, диффузор и сливную трубу, а также патрубок подвода пассивной газообразной среды (патент РФ, 2015260, F 04 F 5/02, 1994, ближайший аналог).

Недостатком известного насоса является недостаточно высокая производительность насоса.

В основу изобретения поставлена задача создания способа работы жидкостно-газового струйного аппарата, в котором обеспечивается увеличение скорости жидкостно-газового потока.

Задача создания способа работы жидкостно-газового струйного аппарата решается тем, что в способе работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающем подачу в струйный аппарат активной рабочей жидкости, разгон последней с понижением давления ниже атмосферного, подвод пассивной газообразной среды, смешение активной рабочей жидкости и пассивной среды и последующее торможение смеси с ростом давления, причем в качестве пассивной среды использована газообразная топливная смесь, а в процессе торможения смеси активной рабочей жидкости и пассивной среды нагревают путем сжатия пассивную среду до температуры не ниже температуры самовоспламенения пассивной среды с воспламенением газообразной топливной смеси, ее сгоранием и расширением пассивной среды.

Использование в качестве пассивной среды газообразной топливной смеси, торможение полученной жидкостно-газовой смеси в процессе которого последнюю нагревают, путем организации процесса сжатия в диффузоре до температуры не ниже температуры самовоспламенения пассивной среды с последующим воспламенением газообразной топливной смеси и расширением продуктов сгорания топливной смеси, т.е. фактически расширением пассивной среды, обеспечивает подачу в поток активной рабочей жидкости большего по объему количества газообразной среды, что увеличивает общий объем протекающего через струйный аппарат газожидкостного потока с соответствующим увеличением скорости жидкостно-газового потока.

Другой задачей изобретения является создание жидкостно-газового струйного аппарата, в котором достигается увеличение производительности аппарата. Задача выполнения жидкостно-газового струйного аппарата решается тем, что жидкостно-газовый струйный аппарат содержит последовательно соединенные трубу подвода активной рабочей жидкости, конфузор, камеру смешения, диффузор и сливную трубу, а также патрубок подвода пассивной газообразной среды, согласно изобретению он снабжен последовательно соединенными топливным баком, насосом и карбюратором, соединенным с патрубком подвода пассивной газообразной среды, который подключен к камере смешения.

Снабжение жидкостно-газового струйного аппарата последовательно соединенными топливным баком, насосом и карбюратором, соединенным с патрубком подвода пассивной газообразной среды, который подключен к камере смешения, обеспечивает создание газообразной топливной смеси, подачу ее в поток активной рабочей жидкости, последующее ее сжатие, воспламенение и расширение продуктов сгорания, увеличивающее общий объем протекающего жидкостно-газового потока, скорость жидкостно-газового потока и производительность аппарата.

На чертеже изображена схема жидкостно-газового струйного аппарата, в котором реализуется способ его работы.

Жидкостно-газовый струйный аппарат содержит последовательно соединенные трубу 1 подвода активной рабочей жидкости, конфузор 2, камеру 3 смешения, диффузор 4 и сливную трубу 5, а также патрубок 6 подвода пассивной газообразной среды. Аппарат снабжен топливным баком 7 последовательно соединенным трубопроводом 8 с насосом 9 и карбюратором 10, соединенным с патрубком 6 подвода пассивной газообразной среды, который подключен к камере 3 смешения.

Способ работы жидкостно-газового струйного аппарата осуществляется следующим образом.

В аппарат через трубу 1 подвода активной рабочей жидкости подают активную рабочую жидкость, например воду. Поток активной рабочей жидкости, истекая из конфузора 2 с большой скоростью, поступает в камеру 3 смешения с созданием разрежения в активной рабочей жидкости ниже атмосферного давления и всасыванием пассивной газообразной среды по патрубку 6 подвода пассивной газообразной среды. В качестве пассивной газообразной среды используют газообразную топливную смесь, например смесь воздуха и паров бензина или воздуха и природного газа. Топливо подают из топливного бака 7 по трубопроводу 8, например, с помощью насоса 9 или самотеком при расположении топливного бака 7 выше уровня карбюратора 10.

В карбюраторе 10 происходит смешение топливно-воздушной смеси следующим образом: при создании разрежения в активной рабочей жидкости оно передается по патрубку 6 в смесительную камеру карбюратора 10, куда одновременно поступает поток воздуха и капельки топлива, например бензина из распылителя. Происходит смешение топлива с воздухом и образование горючей смеси при соотношении весов воздуха и топлива в пределах 10-15. Далее происходит смешение активной рабочей жидкости и пассивной газообразной среды - газообразной топливной смеси в камере 3 смешения. Полученную жидкостно-газовую смесь тормозят в диффузоре с резким увеличением давления и одновременным нагревом в процессе сжатия топливной газообразной смеси до температуры не ниже температуры самовоспламенения пассивной газообразной среды с последующим воспламенением газообразной топливной смеси.

Как было установлено, выполнение описанного выше способа работы струйного аппарата достигается, когда давление жидкостно-газовой смеси составляет, в процессе сжатия, более 7-15 атм в зависимости от исходной температуры топливной смеси и степени обогащения топливной смеси, т.е. для более богатой топливной смеси достаточно более низкое давление сжатия, для бедных топливных смесей - более высокое давление сжатия.

Пузыри топливной смеси в потоке жидкостно-газовой смеси при увеличении давления за счет роста температуры воспламеняются, что приводит к увеличению температуры и давления внутри пузырька. Под действием этого давления продукты сгорания, содержащиеся в газовых пузырьках, расширяются, что увеличивает общий объем протекающего жидкостно-газового потока и, следовательно, скорость жидкостно-газового потока.

Требуемая степень сжатия, а следовательно, и требуемая температура достигаются путем выбора соответствующего коэффициента увеличения площади поперечного сечения диффузора 4.

Полученный жидкостно-газовый поток подают потребителю.

Пример применения способа.

В трубу 1 подвода активной рабочей жидкости подают активную рабочую жидкость (воду). Поток активной рабочей жидкости, истекая из конфузора 2 с большой скоростью поступает в камеру 3 смешения с созданием разрежения в активной рабочей жидкости и всасыванием пассивной газообразной среды, в качестве которой используют топливную смесь воздуха и паров бензина, подаваемой по патрубку 6 пассивной газообразной среды. Бензин подают из топливного бака 7 по трубопроводу 8 с помощью насоса 9. В карбюраторе 10 происходит смешение бензина и воздуха и всасывание за счет разрежения в патрубок 6 подвода пассивной газообразной среды.

Смешение активной рабочей жидкости, в данном случае воды, и пассивной газообразной среды - топливной смеси воздуха и паров бензина - осуществляется в камере 3 смешения. Полученную жидкостно-газовую смесь тормозят в диффузоре 4 с увеличением давления и одновременным нагревом до температуры не ниже температуры самовоспламенения пассивной газообразной среды (для бензина А-76 давление сжатия составляет более чем 10-12 атм). Для данного примера это давление сжатия составляет 14 атм, что вызывает воспламенение газообразной топливной смеси. Продукты сгорания, содержащиеся в газовых пузырьках, расширяются, увеличивая общий объем протекающего жидкостно-газового потока. Полученный жидкостно-газовый поток подают потребителю.

Использование в качестве пассивной газообразной среды топливной газообразной среды, торможение полученной жидкостно-газовой смеси до давления, при котором нагрев превышает температуру самовоспламенения пассивной газообразной среды, с последующим воспламенением газообразной топливной смеси и расширением продуктов сгорания газообразной топливной смеси обеспечивает подачу в поток жидкости газообразной топливной смеси, последующее ее воспламенение и расширение продуктов сгорания, увеличивающее общий объем протекающего жидкостно-газового потока и скорость жидкостно-газового потока.

Карбюратор 10 выполнен по обычной схеме, например так, как он представлен в книге К.С.Шестопалова "Легковые автомобили", М., ДОСААФ СССР, 1982, с. 57-58. рис. 27.

Снабжение жидкостно-газового струйного аппарата последовательно соединенными топливным баком 7, насосом 9 и карбюратором 10, соединенным патрубком 6 подвода пассивной газообразной среды, который подключен к камере 3 смешения, обеспечивает создание газообразной топливной смеси, подачу ее в поток активной рабочей жидкости, последующее ее воспламенение и расширение продуктов сгорания, увеличивающее общий объем протекающего жидкостно-газового потока, скорость жидкостно-газового потока и производительность аппарата.

Предложенный жидкостно-газовый струйный аппарат и способ его работы были успешно проверены.

Способ работы жидкостно-газового струйного аппарата и аппарат для его осуществления предназначены для перекачивания различных жидкостей и гидросмесей. Аппарат содержит трубу подвода активной рабочей жидкости, конфузор, камеру смешения, диффузор, насос и карбюратор. В камере смешения происходит смешение активной рабочей жидкости и топливной газообразной смеси. Газожидкостную смесь тормозят в диффузоре, нагревают за счет этого и воспламеняют. Продукты расширяются с увеличением общего объема протекающего жидкостно-газового потока, скорости этого потока и в результате увеличивается производительность жидкостно-газового струйного аппарата. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы жидкостно-газового струйного аппарата, включающий подачу в струйный аппарат активной рабочей жидкости, разгон последней с понижением давления ниже атмосферного, подвод пассивной газообразной среды, смешение активной рабочей жидкости и пассивной среды и последующее торможение смеси с ростом давления, отличающийся тем, что в качестве пассивной среды использована газообразная топливная смесь, а в процессе торможения смеси активной рабочей жидкости и пассивной среды нагревают путем сжатия пассивную среду до температуры не ниже температуры самовоспламенения пассивной среды с воспламенением газообразной топливной смеси, ее сгоранием и расширением пассивной среды. 2. Жидкостно-газовый струйный аппарат, содержащий последовательно соединенные трубу подвода активной рабочей жидкости, конфузор, камеру смешения, диффузор и сливную трубу, а также патрубок подвода пассивной газообразной среды, отличающийся тем, что он снабжен последовательно соединенными топливным баком, насосом и карбюратором, соединенным с патрубком подвода пассивной газообразной среды, который подключен к камере смешения.