СТРУЙНЫЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04F5/46 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к струйным насосам, компрессорам и эжекторам.

Известна конструкция струйного насоса, содержащего корпус с патрубком подвода активного потока, сообщенным с камерой смешения посредством сферического регулирующего органа, установленного с возможностью поворота в активном сопле и снабженного управляющим винтом (авт.св. СССР 787737, кл. F 04 F 5/46, опубл. 15.12.80, БИ 46). Такая конструкция позволяет быстро заменять съемные сопла, но предусматривает перерывы в работе для смены сопла и не обеспечивает соосности с камерой смешения. Отношение площади поперечного сечения камеры смешения S_к к площади выходного сечения сопла S_с (S_к/S_с) является основным критерием геометрического подобия струйных насосов, и все остальные линейные размеры струйного насоса должны быть функцией от этого отношения. Поэтому изменение одного только отношения S_к/S_с не обеспечивает оптимальной работы струйного насоса при замене сопла. Кроме того, эта конструкция предусматривает дискретное (ступенчатое) регулирование, что не обеспечивает полного диапазона регулирования коэффициента инжекции.

Наиболее близким по техническому результату к заявленному техническому решению является струйный насос, содержащий патрубок подвода активного потока, активное сопло, приемную камеру, патрубок пассивного потока, камеру смешения и диффузор, причем регулирование режима работы осуществляется с помощью "иглы", вводимой в активное сопло (Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М. : Энергоатомиздат, 1989 г., с. 188-192). Эта конструкция применяется для местногоколичественного регулирования отопительной нагрузки при различных наружных температурах, но установка иглы вызывает снижение коэффициента скорости сопла, а также приводит к некоторому увеличению потерь во входном участке камеры смешения, в результате чего, по данным испытаний ВТИ, коэффициент скорости входного участка камеры смешения снижается с 0,925 до 0,9. При такой конструкции не обеспечивается оптимальная работа струйного насоса при изменении поперечного сечения активного сопла и не обеспечивается полный диапазон регулирования коэффициента инжекции.

Задачей данного изобретения является создание конструкции струйного насоса для перекачивания однофазных и разнофазных сред с возможностью плавного регулирования коэффициента инжекции в диапазоне от его максимального значения до минимального значения при неизменном расходе активного потока.

Технический результат - расширение диапазона регулирования коэффициента инжекции от максимального значения до минимального при неизменном расходе активного потока.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном насосе, содержащем патрубок подвода активного потока, активное сопло, приемную камеру, патрубок пассивного потока, камеру смешения и диффузор, между патрубком подвода активного потока и приемной камерой расположен предкамерный канал, в котором установлено активное сопло с возможностью осевого перемещения посредством двух установочных винтов-упоров, расположенных перпендикулярно оси перемещения активного сопла и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези, выполненные в предкамерном канале.

Выполнение предкамерного канала, в котором установлено активное сопло с возможностью осевого перемещения посредством двух установочных винтов-упоров, расположенных перпендикулярно оси перемещения активного сопла и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези, дает возможность изменения положения активного сопла от его крайнего оптимального положения. При увеличении расстояния от камеры смешения до выходного среза активного сопла, от его крайнего оптимального положения, изменяется коэффициент инжекции в сторону его уменьшения, а максимальное удаление выходного среза активного сопла от камеры смешения соответствует минимально возможному значению коэффициента инжекции. Причем изменение коэффициента инжекции реализуется согласно регулировочной характеристике вида
u = -aL_c ²+bL_c+с,
где u - коэффициент инжекции, (u=[u_max; u_min]);
L_c - расстояние от выходного среза активного сопла до камеры смешения (L_c > 0 и изменяется от L_{c.опти мальное} до L_{c.наи большее});
а, b, с - постоянные, зависящие от конструктивных особенностей струйного насоса.

Осевое перемещение активного сопла в предкамерном канале посредством двух установочных винтов-упоров, расположенных перпендикулярно оси перемещения активного сопла? применяется для того, чтобы сильно не усложнять конструкцию струйного насоса в целом.

Соединение двух установочных винтов-упоров с активным соплом через направляющие поворотные прорези в предкамерном канале выполняется с целью устранения возможных перекосов активного сопла в процессе его перемещения, а также при этом устранения явления несоосности активного сопла с камерой смешения.

Таким образом, расположение предкамерного канала между патрубком активного потока и приемной камерой делает возможным осевое перемещение активного сопла посредством двух установочных винтов-упоров, от его оптимального положения в сторону увеличения расстояния до камеры смешения, что в конечном итоге дает возможность плавного искусственного изменения коэффициента инжекции согласно регулировочной характеристике u = -aL_c ²+bL_c+с, от его максимального значения до минимального, при неизменном расходе активного потока.

Проведенный заявителем анализ техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, результаты которого показывают, что заявляемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На фиг. 1 представлена конструкция струйного насоса; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сопряжение предкамерного канала и активного сопла (увеличенное).

Напорный трубопровод 1 (фиг. 1) соединен со струйным насосом, содержащим патрубок 2 подвода активного потока, соединенный с предкамерным каналом 3, в котором расположено активное сопло 4, и далее с приемной камерой 5. Активное сопло 4 выполнено с возможностью осевого перемещения в предкамерном канале 3 посредством двух установочных винтов-упоров 6, расположенных перпендикулярно оси перемещения активного сопла 4 и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези 7 (фиг. 2).

Активное сопло 4 контактирует с предкамерным каналом 3 через два уплотнительных кольца 8 (фиг. 3). Уплотнительные кольца 8 установлены для того, чтобы предотвратить прорыв активного потока в пространство между предкамерным каналом 3 и активным соплом 4.

На каждом из двух установочных винтов-упоров 6 имеются крепежные замки 9 (фиг. 1 и 2), служащие для фиксации активного сопла 4. Фиксация активного сопла 4 крепежными замками 9 необходима для того, чтобы не происходило самопроизвольного перемещения активного сопла 4 в сторону приемной камеры 5 под действием силы давления активного потока, действующего со стороны напорного трубопровода 1.

В приемную камеру 5 (фиг. 1) пассивный поток 10 подводится посредством патрубка 11 пассивного потока. Приемная камера 5 соединена с входным участком 12 камеры смешения и далее непосредственно с камерой смешения 13. Камера смешения 13 соединена с диффузором 14, а диффузор 14 - с нагнетательным трубопроводом 15.

Устройство работает следующим образом. По напорному трубопроводу 1 и патрубку 2 подвода активного потока через активное сопло 4, установленное в предкамерном канале 3 с возможностью осевого перемещения, под давлением выше атмосферного подводится активный поток в виде струи 16 (фиг.1). Эта струя 16, двигаясь в приемной камере 5 с большой скоростью, сначала увлекает имеющийся в приемной камере 5 воздух и создает в ней разрежение. Приемная камера 5 соединена с пассивным потоком 10 посредством патрубка 11 пассивного потока. Вследствие образования в приемной камере 5 разрежения соединенный с ней пассивный поток 10 под влиянием атмосферного давления засасывается в приемную камеру 5. Перемешивание струи 16 активного потока с пассивным потоком 10 начинается в приемной камере 5, продолжается во входном участке 12 камеры смешения, где смешанный поток обладает наибольшей кинетической энергией. Из камеры смешения 13 смешанный поток поступает в диффузор 14, где происходит преобразование кинетической энергии смешанного потока в потенциальную. В конце диффузора 14, что соответствует началу нагнетательного трубопровода 15, полное давление смешанного потока должно быть достаточным для преодоления геодезической высоты подъема, всех сопротивлений, связанных с его движением по нагнетательному трубопроводу 15, и создания скоростного напора при истечении в атмосферу.

Для изменения режима работы (изменения коэффициента инжекции от его максимального значения u_max до минимального u_min при неизменном расходе активного потока) необходимо переместить активное сопло 4 вдоль предкамерного канала 3 от его крайнего оптимального положения L_c.опт. (что соответствует максимальному значению коэффициента инжекции u_max) посредством двух установочных винтов-упоров 6, расположенных перпендикулярно оси перемещения активного сопла 4 и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези 7, выполненные в предкамерном канале 3 (фиг. 2), в сторону увеличения расстояния до камеры смешения 13 (фиг. 1).

При увеличении расстояния от выходного среза активного сопла 4 до камеры смешения 13 уменьшается коэффициент инжекции струйного насоса согласно регулировочной характеристике u = -aL_c ²+bL_c+с. Наибольшее расстояние L_c.наиб. от выходного среза активного сопла 4 до камеры смешения 13 соответствует минимальному значению коэффициента инжекции u_min.

При нахождении активного сопла 4 в любом из промежуточных положений его необходимо фиксировать с помощью крепежных замков 9, находящихся на установочных винтах-упорах 6, для того чтобы не происходило самопроизвольного перемещения активного сопла 4 под действием силы давления активного потока, действующего со стороны нагнетательного трубопровода 1.

Таким образом, предлагаемый струйный насос для перекачивания однофазных и разнофазных сред дает возможность плавного искусственного изменения коэффициента инжекции согласно регулировочной характеристике u = -аL_c ²+bL_c+с, от его максимального значения до минимального при неизменном расходе активного потока, не изменяя формы активного сопла, при этом сохраняя высокую степень соосности активного сопла с камерой смешения. Предлагаемая конструкция также позволяет сохранить неизменным основной критерий геометрического подобия струйных насосов - отношение площади поперечного сечения камеры смешения S_к к площади выходного сечения активного сопла S_c.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:
- предлагаемый струйный насос предназначен для использования на различные нужды в цехах ТЭС, как вспомогательное оборудование на предприятиях и в агропромышленном комплексе, как агрегат транспортных средств;
- для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- способ, воплощающий заявленное изобретение при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Струйный насос предназначен для перекачивания однофазных и разнофазных сред. Струйный насос содержит патрубок подвода активного потока, активное сопло, приемную камеру, патрубок пассивного потока, камеру смешения и диффузор, при этом между патрубком подвода активного потока и приемной камерой расположен предкамерный канал, в котором установлено активное сопло с возможностью осевого перемещения посредством двух установочных винтов-упоров, расположенных перепендикулярно оси перемещения активного сопла и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези, выполненные в предкамерном канале. Технический результат - расширение диапазона регулирования. 3 ил.

Струйный насос, содержащий патрубок подвода активного потока, активное сопло, приемную камеру, патрубок пассивного потока, камеру смешения и диффузор, отличающийся тем, что между патрубком подвода активного потока и приемной камерой расположен предкамерный канал, в котором установлено активное сопло с возможностью осевого перемещения посредством двух установочных винтов-упоров, расположенных перепендикулярно оси перемещения активного сопла и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези, выполненные в предкамерном канале.