СТРУЙНЫЙ НАСОС Российский патент 2004 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйной технике и может быть применено в устройствах для перекачивания различных сред или подачи в поток дополнительной среды, например аэрации потоков жидкости.

Известен струйный насос, включающий рабочее сопло, камеру смешения и канал для подвода инжектируемого потока (Соколов Е.Я., Знагер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергоиздат, 1989, с.172). Недостаток данного струйного насоса - отсутствие возможностей регулирования параметров насоса.

Известен струйный насос, включающий рабочее сопло, камеру смешения и канал для подвода инжектируемого потока, в рабочем сопле которого установлена регулирующая игла (авт. св. СССР №1462027, опубл. 28.02.89 г.). Регулирующая игла позволяет изменять скорость истечения пассивной среды, однако данная конструкция сложна и не позволяет производить регулирование непосредственно в процессе работы. Кроме этого, такая конструкция струйного насоса неэффективна при работе в качестве аэратора, т.к. инжектируемый потоком жидкости газ плохо диспергируется.

Известен также струйный насос, включающий рабочее сопло, выполненное в одном из параллельных дисков, образующих зону смешения и канал для подвода инжектируемого потока (авт. св. СССР №338687, опубл. 15.05.72 г.). В этом насосе струя жидкости, сформированная рабочим соплом, ударяется в противолежащий и расположенный перпендикулярно струе диск, что приводит к улучшению дробления пузырьков газа при использовании данного насоса в качестве аэратора и повышению эффективности его работы, в частности, при флотации. Данное устройство наиболее близко к предлагаемому и принято за прототип.

Недостаток данного устройства - низкие гидродинамические характеристики и отсутствие возможности регулирования работы устройства.

Предлагаемым изобретением решается задача улучшения гидродинамических характеристик струйного насоса, в частности высоты всасывания, и достижения возможности регулирования работы насоса непосредственно в процессе работы.

Для достижения этого технического результата в струйном насосе, включающем рабочее сопло, выполненное в одном из параллельных дисков, образующих зону смешения, и канал для подвода инжектируемого потока, выход рабочего сопла в зону смешения выполнен в виде диффузора, повторяющего профиль свободной струи с диаметром, равным диаметру рабочего сопла, при ее отвесном падении на плоскую поверхность, а канал для подвода инжектируемого потока имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен 1,6 диаметра рабочего сопла. По крайней мере один из параллельных дисков может быть выполнен с возможностью перемещения вдоль оси рабочего сопла.

Признаки, отличающие предлагаемый струйный насос от наиболее близкого к нему известного по авторскому свидетельству СССР №338687, а именно: заданный профиль диффузора и канал для подвода инжектируемого потока в форме кольца с внутренним диаметром 1,6 диаметра рабочего сопла, обуславливают высокие гидродинамические характеристики струйного насоса. Это объясняется тем, что профиль диффузора, повторяющий профиль свободной струи с диаметром, равным диаметру рабочего сопла, при ее отвесном падении на плоскую поверхность, вызывает наименьшие пульсации в зоне соударения струи с пластиной, а на расстоянии 1,6 радиуса сопла от оси сопла достигается наибольшая скорость потока после его соударения с пластиной и наилучшие условия для инжектирования потока. В частности, при разделении канала для подвода инжектируемого потока на несколько секторов, каждый из которых имеет свой подвод инжектируемого потока, достигается возможность применения этого струйного насоса как многоканального, например, при подборе несливаемых остатков топлива сразу с нескольких отсеков летательного аппарата. Выполнение одного из параллельных дисков подвижным вдоль оси рабочего сопла позволяет регулировать работу струйного насоса непосредственно в процессе работы, в том числе в автоматическом режиме.

Конструкция предлагаемого струйного насоса представлена на приведенном чертеже.

Зона смешения струйного насоса образована двумя дисками 1 и 2, обращенные друг к другу поверхности которых параллельны. В диске 1 выполнены проточки и сверления для установки рабочего сопла 3 и подвода инжектируемого потока от патрубка 4 к кольцевому каналу 5, образованному между наружной поверхностью рабочего сопла 3 и краями проточки в диске 1. Внутренний диаметр кольцевого канала 5 равен 1,6 диаметра рабочего сопла 3, как показано на чертеже. Выход рабочего сопла 3 выполнен в виде диффузора, повторяющего профиль свободной струи с диаметром, равным диаметру рабочего сопла, при ее падении на плоскую поверхность. Приближенно профиль диффузора в диапазоне 1,6d≥D≥d описывается зависимостью

,

где d - диаметр сопла,

Н - расстояние от поверхности диска 2 до поверхности диффузора при диаметре D.

Для регулирования параметров струйного насоса непосредственно в процессе работы один из параллельных дисков, например диск 2, может быть выполнен с возможностью перемещения вдоль оси рабочего сопла 3. В частности, диск 2 может быть выполнен “плавающим”, как изображено на чертеже, т.е. не иметь направляющих, при этом подвижность диска ограничена упорами 6, установленными на диске 1. При отсутствии необходимости регулирования параметров струйного насоса роль диска 2 может выполнять какой-либо элемент конструкции, например стенка бака.

Струйный насос работает следующим образом. При подаче жидкости в рабочее сопло 3 инжектируемый поток всасывается по кольцевому зазору 5 от патрубка 4 и поступает в зону смешения между параллельными поверхностями дисков 1 и 2. Из-за особенностей гидродинамики данного струйного насоса “плавающий” диск 2 устанавливается параллельно диску 1 автоматически, при этом расстояние между дисками зависит от расходов подаваемых сред. Путем воздействия на диск 2 какой-нибудь внешней силой, например путем установки груза или пружины, изменяются характеристики струйного насоса, т.е. струйный насос легко регулируется.

Экспериментальная отработка образца струйного насоса показала, что параметры насоса регулируются не только путем перемещения или нагружения диска, но и путем осевого перемещения рабочего сопла 3 относительно диска 1 и изменением площади диска 2, при этом глубина всасывания инжектируемого потока достигает 8 м. При подаче к патрубку 4 газа или сообщении его с атмосферой данный струйный насос работает как аэратор и может применяться в устройствах флотации и устройствах насыщения кислородом сточных вод.

Насос предназначен для перекачивания различных рабочих сред. Струйный насос включает рабочее сопло, выполненное в одном из параллельных дисков, образующих зону смешения, и канал для подвода инжектируемого потока, при этом выход рабочего сопла в зону смешения выполнен в виде диффузора, повторяющего профиль свободной струи с диаметром, равным диаметру рабочего сопла, при ее отвесном падении на плоскую поверхность, а канал для подвода инжектируемого потока имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен 1,6 диаметра рабочего сопла. Технический результат - автоматическое регулирование режимов работы струйного насоса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Струйный насос, включающий рабочее сопло, выполненное в одном из параллельных дисков, образующих зону смешения и канал для подвода инжектируемого потока, отличающийся тем, что выход рабочего сопла в зону смешения выполнен в виде диффузора, повторяющего профиль свободной струи с диаметром, равным рабочему соплу при ее отвесном падении на плоскую поверхность, а канал для подвода инжектируемого потока имеет форму кольца, внутренний диаметр которого равен 1,6 диаметра рабочего сопла.2. Струйный насос по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере один из параллельных дисков выполнен с возможностью перемещения вдоль оси рабочего сопла.