СТРУЙНЫЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйным насосам, а именно к эжекторам, и преимущественно предназначается для дооснащения бытовых смесителей и водоразборных кранов при постоянном или временном отсутствии горячего водоснабжения.

Известны струйные насосы промышленного назначения, регулировка коэффициента эжекции (определяемого как отношение объема всасываемой воды к объему рабочей воды) которых осуществляется с помощью арматуры, размещенной вне их корпуса [Соколов Е.Я. и Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергия, 1970].

Однако указанная схема регулировки имеет значительные габариты и сравнительно высокую стоимость.

Известен эжектор, содержащий корпус с размещенным в нем диффузором, приемной камерой с приемным патрубком, камеру смешения, канал рабочей воды с соплом и регулирующей иглой, размещенной внутри канала перед соплом [Ляпаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Л.: Машиностроение, 1988, с. 21].

Однако известная конструкция насоса обеспечивает регулировку только производительности, но не обеспечивает регулировку коэффициента эжекции, в связи с чем не может быть использована для подачи воды необходимой температуры, например в бытовых целях, в душевой распылитель.

Наиболее близким к заявляемому является струйный насос, содержащий корпус с подводящим, приемным и отводящим патрубками, сопло и соосные с ним приемную камеру, камеру смешения и диффузор, а также переточные каналы с расположенными на них клапанами [а.с. СССР 52759, оп. 1937].

Известный струйный насос предназначен для использования энергии пара и также не имеет регулировки коэффициента эжекции, следовательно, не обеспечивает подачу воды необходимой температуры.

Кроме того, использование известных струйных насосов для дооснащения бытовых смесителей потребует их демонтажа при возобновлении горячего водоснабжения (например, в случае временного его отсутствия), чтобы избежать ограничения пропускной способности насоса.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение регулировки коэффициента эжекции струйного насоса от нуля до оптимального значения при постоянной производительности насоса.

Для решения указанной задачи в струйном насосе, содержащем корпус с патрубками подвода и отвода воды и приемным (всасывающим) патрубком, сопло и соосные с ним приемную камеру, а также камеру смешения с выходящими в нее переточными каналами, снабженными клапаном, переточные каналы выполнены с возможностью соединения между собой патрубка подвода воды с приемной камерой, клапан на переточных каналах снабжен приспособлением для принудительного изменения сечения последних (управляющим элементом), а в приемной камере дополнительно установлен невозвратный клапан.

Основным техническим результатом решения задачи является обеспечение возможности принудительного изменения сечения переточного канала, действующего параллельно соплу, и за счет этого изменения объема подсасываемой воды.

Клапан с ручным управлением, установленный на переточном канале, может быть выполнен следующим образом:
1. В виде кольца, охватывающего патрубок подвода воды, при этом в месте примыкания внутренней части кольца к патрубку подвода воды в последнем выполнены одно или несколько радиальных отверстий, напротив которых во внутренней части кольца выполнены каналы, при этом кольцо служит приспособлением для принудительного изменения сечения переточных каналов.

2. В виде конического или цилиндрического стержня, радиально расположенного в корпусе насоса, при этом на его наружной поверхности выполнен канал, соединяющий патрубок подвода воды с приемной камерой, т.е. являющийся частью переточного канала, а на выходящем из корпуса конце закреплена ручка, служащая приспособлением для принудительного изменения сечения переточного канала.

3. В виде радиально установленного в корпусе насоса стержня с резьбой, один конец которого оканчивается уплотнительной поверхностью, перекрывающей радиальный канал в патрубке подвода воды, являющийся частью переточного канала, при этом на втором конце стержня закреплена ручка, служащая приспособлением для принудительного изменения сечения переточного канала.

Конфигурация переточного канала может быть различной и определяется формой выполнения используемого клапана.

Кроме того, камера смешения может иметь диффузор, установленный на выходе этой камеры.

Заявляемое устройство наглядно представлено на чертежах, где на фиг.1-4 представлен струйный насос с клапаном на переточных каналах, выполненном в трех различных вариантах, при этом фиг.3 представляет собой сечение фиг.2.

Струйный насос содержит корпус 1 с патрубками подвода воды 2, отвода воды 3 и приемным патрубком 4, сопло 5, приемную камеру 6 и камеру смешения 7, диффузор 8, причем в приемной камере 6 установлен невозвратный клапан 9, выполненный, например, в виде упругой пластины, один конец которой закреплен на стенке камеры 6, а второй перекрывает сечение приемного патрубка 4, переточный канал 10 выполнен с возможностью соединения между собой патрубка подвода воды 2 и приемной камеры 6, при этом на переточном канале 10 установлен клапан 11, который может быть выполнен (фиг.1) в виде кольца, например, ступенчатого, с рифлением на наружной поверхности, охватывающего патрубок подвода воды, причем на его внутренней поверхности, сопрягаемой с патрубком подвода воды, напротив отверстий в патрубке выполнены каналы 12, а на прилегающих к корпусу 1 и к патрубку 2 поверхностях могут быть установлены уплотнительные кольца 13. Кроме того, клапан 11 может быть выполнен (фиг.2) в виде цилиндрического или конического стержня, установленного в корпусе перпендикулярно оси насоса, причем оси насоса и клапана не пересекаются (фиг. 3). На наружной поверхности клапана выполнен канал 14, являющийся частью переточного канала, на выходящем из корпуса 1 конце клапана закреплена плоская ручка 15, служащая для принудительного перекрывания сечения переточного канала, а между корпусом насоса и пробкой могут быть установлены уплотнительные кольца 13. Также клапан 11 может быть выполнен (фиг.4) в виде стержня с резьбой, радиально установленного в корпусе насоса, при этом один конец стержня оканчивается уплотнительной поверхностью, перекрывающей радиальный канал в патрубке подвода воды 2, являющийся частью переточного канала, а на выходящем из корпуса конце стержня закреплена круглая ручка 16 с рифлением по ободу, служащая для принудительного перекрывания сечения переточного канала.

Камера смешения 7 может быть дополнительна снабжена диффузором, установленным на выходе этой камеры.

Струйный насос работает следующим образом.

При подаче под давлением воды в патрубок подвода воды 2 она, проходя сквозь сопло 5, ускоряется и, попадая в приемную камеру 6, создает в последней разрежение. Одновременно в приемную камеру 6 через переточный канал 10 проходит вода из патрубка подвода воды 2 (клапан 11 на фиг.1, 2, 4 установлен в положение "открыто", т.е. не перекрывает сечение каналов), при этом объем воды, проходящей через переточный канал 10, компенсирует созданное разрежение, а невозвратный клапан 9 находится в положении "закрыто" и препятствует вытеканию воды из приемной камеры 6. В дальнейшем вода из сопла 5 и приемной камеры 6 попадает в камеру смешения 7, а затем - к потребителю. При этом насос работает "на проток" с малым гидравлическим сопротивлением.

Диффузор, установленный на выходе камеры смешения, обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления (что играет положительную роль в случае слабого напора в водопроводной системе).

При частичном закрытии клапана 11 (в частном случае осуществления заявляемого струйного насоса, показанном на фиг.1 и 2, это поворот управляющего элемента на 10-80^o, а в частном случае, показанном на фиг.4, несколько оборотов) вода из патрубка подвода воды 2, таким же образом проходя через сопло 5, создает в приемной камере 6 разрежение, но объем воды, проходящей через переточный канал 10, вследствие его частичного перекрытия становится недостаточным для полной компенсации разрежения, поэтому невозвратный клапан 9 открывается и в приемную камеру 6 через приемный патрубок 4 из внешнего источника подсасывается вода, при этом коэффициент эжекции (соотношение: всасываемая из внешнего источника вода/рабочая вода) зависит от положения клапана 11.

При полном закрытии клапана 11 (в частном случае осуществления заявляемого струйного насоса, показанном на фиг.1 и 2, - поворот управляющего элемента от начального положения на 90^o, в частном случае, показанном на фиг. 4 - вращение до упора) подачи воды в приемную камеру 6 из переточного канала 10 не происходит, поэтому струйный насос работает с расчетным (максимальным) коэффициентом эжекции.

Возможность осуществления изобретения подтверждена опытным путем. Заявляемый струйный насос был использован для подачи предварительно нагретой воды в душевой распылитель из дополнительной емкости в отсутствие горячего водоснабжения. Для этого струйный насос устанавливают на душевом патрубке смесителя с помощью соответствующего крепления, например, стандартной накидной гайкой 7, а душевой шланг присоединяют к патрубку отвода воды 3. На всасывающий патрубок 4 надевают дополнительный гибкий шланг, который опускают в емкость с горячей водой При подаче холодной воды в патрубок подвода воды 2 (при переточном канале 10, закрытом клапаном 11) в приемную камеру 6 засасывается горячая вода, которая затем смешивается с холодной в камере смешения 7 и подается в душевой распылитель. При этом коэффициент эжекции и, соответственно, температура воды являются максимальными.

Показано, что при температуре горячей воды 95^oС, температуре холодной воды 5^oС (зимний сезон) и коэффициенте эжекции, равном 1, температура смешанной воды равна 50^oС, что соответствует расчетному значению. (Оптимальная температура воды для мытья составляет 30-42^oС в зависимости от сезона). В случае необходимости понижения температуры воды по одному из вариантов с помощью клапана с регулирующим элементом частично приоткрывают сечение переточного канала, и холодная вода из патрубка подвода воды дополнительно поступает в приемную камеру 6, частично заменяя горячую воду. При этом коэффициент эжекции и, соответственно, температура смешанной воды уменьшаются, а общая производительность струйного насоса остается прежней.

В случае возобновления горячего водоснабжения регулирующий клапан по одному из вариантов устанавливают в положение, обеспечивающее полное открытие сечения переточного канала 10 и струйный насос работает "на проток". При этом невозвратный клапан 9 перекрывает сечение всасывающего патрубка 4 и предотвращает вытекание воды из приемной камеры 6.

Опытные образцы, изготовленные в соответствии с предлагаемым изобретением, показали в эксплуатации надежность в регулировке температуры воды в душевой установке при работе в течение свыше одного года.

Насос предназначен для дооснащения бытовых душевых установок при постоянном или временном отсутствии горячей воды. Струйный насос включает корпус, патрубки подвода и отвода воды и всасывающий патрубок, сопло, соосные с ним приемную камеру, камеру смешения, а также переточные каналы с расположенным на них клапаном, при этом переточные каналы выполнены с возможностью соединения между собой патрубка подвода воды и приемной камеры, клапан переточных каналов снабжен приспособлением для принудительного изменения сечения последних, а в приемной камере дополнительно установлен невозвратный клапан. Технический результат - повышения надежности регулировки температуры воды. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Струйный насос, содержащий корпус, патрубки подвода и отвода воды и всасывающий патрубок, сопло, соосные с ним приемную камеру, камеру смешения, а также переточные каналы с расположенным на них клапаном, отличающийся тем, что переточные каналы выполнены с возможностью соединения между собой патрубка подвода воды и приемной камеры, клапан переточных каналов снабжен приспособлением для принудительного изменения сечения последних, а в приемной камере дополнительно установлен невозвратный клапан. 2. Струйный насос по п.1, отличающийся тем, что клапан переточных каналов выполнен в виде кольца, охватывающего патрубок подвода воды, причем в месте примыкания внутренней поверхности кольца к патрубку на последнем выполнено, по крайней мере, одно радиальное отверстие, на внутренней поверхности кольца напротив отверстий выполнены каналы, при этом кольцо служит приспособлением для принудительного изменения сечения переточных каналов. 3. Струйный насос по п.1, отличающийся тем, что клапан переточного канала выполнен в виде конического или цилиндрического стержня, радиально размещенного в корпусе насоса и имеющего на наружной поверхности канал, соединяющий патрубок подвода воды с приемной камерой, при этом на выходящем из корпуса конце стержня закреплена ручка для принудительного изменения сечения этого канала. 4. Струйный насос по п.1, отличающийся тем, что клапан на переточном канале выполнен в виде стержня с резьбой, радиально установленного в корпусе насоса, при этом на одном конце стержень имеет уплотнительную поверхность, перекрывающую радиальный канал в патрубке подвода воды, а на другом конце стержня закреплена ручка, служащая приспособлением для принудительного изменения сечения переточного канала. 5. Струйный насос по пп. 1-4, отличающийся тем, что он дополнительно включает диффузор, установленный на выходе камеры смешения.