СТРУЙНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2006 года по МПК F04F5/30 

Изобретение относится к дросселирующим устройствам, а именно к струйным аппаратам, и может быть использовано в качестве дросселирующего устройства при дросселировании пара высокого давления.

Известен струйный насос, который 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 перпендикулярно оси перемещения активного сопла и жестко соединенных с ним через направляющие поворотные прорези, выполненные в предкамерном канале [1].

Недостатком аналога является изменение скорости потока рабочей среды, выходящего из сопла питания, что, несмотря на автоматическое изменение расстояния от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения, снижает коэффициент полезного действия насоса при расходах рабочей среды, отличных от номинального значения.

Наиболее близким по технической сущности является струйный аппарат, который содержит корпус с камерой смешения и диффузором и установленные в корпусе активное сопло и регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы. Механизм перемещения дроссельной иглы представляет собой червячную или зубчатую пару, размещенную в установленном внутри активного сопла кожухе, обеспечивающем совмещение продольных осей иглы и сопла. Активное сопло выполнено с внутренним конусным участком со стороны камеры смешения и на внутреннем конусном участке активного сопла выполнены, по меньшей мере, три спиральные канавки. Канавки в активном сопле выполнены с уменьшающейся в направлении камеры смешения площадью сечения, на дроссельной игле выполнены спиральные канавки, а углы закручивания канавок, выполненных на активном сопле и дроссельной игле, равны и направление их закручивания совпадает [2].

Недостатком прототипа является снижение коэффициента полезного действия струйного аппарата при изменении расхода рабочей среды значительно ниже номинального значения, в связи с невозможностью изменения расстояния от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение эффективности струйного аппарата за счет автоматического изменения сечения сопла и расстояния от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения в широком диапазоне в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из струйного аппарата.

Поставленная задача решается таким образом, что в заявляемом струйном аппарате, содержащем корпус с конической и цилиндрической камерой смешения с диффузором, установленное в корпусе активное сопло с регулятором расхода активной среды в виде дроссельной иглы. С целью повышения эффективности камера смешения и диффузор выполнены аксиально подвижными и связаны со штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, установленным под углом к цилиндрической камере смешения, и соединяющийся с ней подвижными элементами винт, гайка - ползун. Дроссельная игла снабжена тарелкой клапана и связана с аксиальным штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, снабженного мембранным механизмом осевого перемещения штока с возвратной пружиной. Шток мембраны снабжен гайкой - ограничителем аксиального перемещения штока. На входе пассивной среды с низким давлением в камеру смешения установлен обратный клапан.

Струйный аппарат работает следующим образом. Рабочая среда, например, водяной пар высокого давления, проходит в кольцевой зазор между активным соплом и дроссельной иглой и поступает в коническую камеру смешения, где смешивается с паром низкого давления. Изменяя сечение кольцевого зазора, в результате перемещения штока дроссельной иглы, и амплитуду колебания дроссельной иглы, с помощью гайки - ограничителя аксиального перемещения штока, а также расстояние от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения, с помощью штока, проходящего через уплотнение в корпусе струйного аппарата, установленного под углом к цилиндрической камере смешения и соединяющегося с ней подвижными элементами винт, гайка - ползун, можно регулировать в широком диапазоне производительность струйного аппарата в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из него. С помощью мембранного механизма путем изменения частоты колебания дроссельной иглы создаются пульсации активной среды на выходе из сопла, что повышает КПД аппарата. Изменением частоты пульсаций и амплитудой колебания дроссельной иглы регулируется также производительность струйного аппарата при максимальном его КПД. Таким образом, аппарат может быть использован в системах дросселирования пара. При нулевой производительности пружина мембранного механизма перемещает дроссельную иглу до полного закрытия сечения сопла с помощью седла в суженной части сопла и тарелки клапана у дроссельной иглы. При этом давление в конической и цилиндрической камере смешения с диффузором сравняется с давлением на выходе струйного аппарата, что приводит к закрытию обратного клапана на входе пара низкого давления в приемную камеру с активным соплом и камерой смешения, тем самым, предотвращая поступление пара из струйного аппарата в систему низкого давления.

Устройство струйного аппарата позволяет автоматизировать частоту и амплитуду перемещения дроссельной иглы и перемещение конической и цилиндрической камер смешения с диффузором, в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из струйного аппарата. Все это в совокупности создает новый эффект, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия аппарата в широком диапазоне расходов обрабатываемой среды.

Таким образом достигается задача изобретения, заключающаяся в повышении эффективности струйного аппарата за счет автоматического изменения сечения сопла в широком диапазоне и расстояния от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из струйного аппарата.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Струйный аппарат содержит корпус 1, в котором размещены коническая 2 и цилиндрическая 3 камеры смешения с диффузором 4, установленное в корпусе активное сопло 5, выполненное расширяющимся, снабженное в суженной части седлом 6 с регулятором расхода активной среды в виде дроссельной иглы 7 с тарелкой клапана и завихрителем потока 8, расположенным в камере, перед активным соплом 5, выполненным в виде однозаходного или многозаходного шнека. Камера смешения и диффузор 4 связаны со штоком 9, проходящим через уплотнение 10 в корпусе струйного аппарата, установленным под углом к цилиндрической камере смешения 3, и соединяющийся с ней подвижными элементами винт 11, гайка - ползун 12. Дроссельная игла 7 связана с аксиальным штоком 13, проходящим через уплотнение 10 в корпусе 1 струйного аппарата, снабженного мембранным механизмом 14 осевого перемещения штока 13 с возвратной пружиной 15. Шток 13 мембраны снабжен гайкой - ограничителем 16 аксиального перемещения штока 13. На входе пассивной среды с низким давлением в камеру смешения установлен обратный клапан 17.

Струйный аппарат работает следующим образом. Рабочая среда, например, водяной пар высокого давления, проходит в кольцевой зазор между активным соплом 5 и дроссельной иглой 7 и поступает в коническую камеру смешения 2, где смешивается с паром низкого давления. Изменяя сечение кольцевого зазора в результате перемещения штока 13 дроссельной иглы 7 и амплитуду колебания дроссельной иглы 7 с помощью гайки - ограничителя 16 аксиального перемещения штока, а также расстояние от выходного сечения активного сопла 5 до входного сечения конической камеры смешения 2 с помощью штока 9, проходящего через уплотнение 10 в корпусе 1 струйного аппарата, установленного под углом к цилиндрической камере смешения 3, и соединяющийся с ней подвижными элементами винт 11, гайка - ползун 12, можно регулировать в широком диапазоне производительность струйного аппарата в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из него. С помощью мембранного механизма 14 путем изменения частоты колебания дроссельной иглы 7 создаются пульсации активной среды на выходе из сопла 5, что повышает КПД аппарата. Изменением частоты пульсаций и амплитуды колебания дроссельной иглы 7 регулируется также производительность струйного аппарата при максимальном его КПД. Таким образом, аппарат может быть использован в системах дросселирования пара. При нулевой производительности пружина 15 мембранного механизма 14 перемещает дроссельную иглу 7 до полного закрытия сечения сопла 5 с помощью седла 6 в суженной части сопла и тарелки клапана у дроссельной иглы. При этом давление в конической 2 и цилиндрической 3 камерах смешения с диффузором 4 сравняется с давлением на выходе струйного аппарата, что приводит к закрытию обратного клапана 17 на входе пара низкого давления в приемную камеру с активным соплом 5 и камерой смешения, тем самым, предотвращая поступление пара из струйного аппарата в систему низкого давления.

Устройство струйного аппарата позволяет автоматизировать частоту и амплитуду перемещения дроссельной иглы 7 и перемещение конической 2 и цилиндрической 3 камер смешения с диффузором 4, в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из струйного аппарата. Все это в совокупности создает новый эффект, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия аппарата в широком диапазоне расходов обрабатываемой среды.

Таким образом достигается задача изобретения, заключающаяся в повышении эффективности струйного аппарата за счет автоматического изменения сечения сопла в широком диапазоне и расстояния от выходного сечения активного сопла до входного сечения конической камеры смешения в зависимости от расхода рабочей среды, ее давления и давления на выходе из струйного аппарата.

Использование: в качестве дросселирующего устройства при дросселировании пара высокого давления или нагретой воды, а также в качестве компрессора, эжектора, инжектора с расширенным диапазоном регулирования.

Заявляемая конструкция струйного аппарата может быть использована в системе дросселирования пара на ОАО Салаватнефтеоргсинтез, а также на других предприятиях нефтепереработки и нефтехимии.

Источники информации

1. Патент №2180410 РФ, МКИ³ F 04 F 5/46. Струйный насос/ И.В.Бредихин, А.Д.Грига, И.В.Еременко, П.П.Раменский (РФ). - №2000109418/06; Заявлено 14.04.2000; Опубл. Бюл. №7, 2002.

2. Патент №2151918 РФ, МКИ³ F 04 F 5/02. Струйный аппарат/ Ф.Н.Галаничев (РФ). - №98124071/06; Заявлено 25.12.1998; Опубл. Бюл. №7, 2000.

Струйный аппарат предназначен для дросселирования пара высокого давления. Струйный аппарат содержит корпус с конической и цилиндрической камерой смешения с диффузором, установленное в корпусе активное сопло с регулятором расхода активной среды в виде дроссельной иглы, при этом камера смешения и диффузор выполнены аксиально-подвижными и связаны со штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, установленным под углом к цилиндрической камере смешения, и соединяющийся с ней подвижными элементами винт, гайка - ползун, дроссельная игла связана с аксиальным штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, снабженного мембранным механизмом осевого перемещения. Технический результат - расширение диапазона регулирования. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Струйный аппарат, содержащий корпус с конической и цилиндрической камерой смешения с диффузором, установленное в корпусе активное сопло с регулятором расхода активной среды в виде дроссельной иглы, отличающийся тем, что камера смешения и диффузор выполнены аксиально-подвижными и связаны со штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, установленным под углом к цилиндрической камере смешения, и соединяющийся с ней подвижными элементами винт, гайка - ползун, дроссельная игла связана с аксиальным штоком, проходящим через уплотнение в корпусе струйного аппарата, снабженного мембранным механизмом осевого перемещения.2. Струйный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дроссельная игла снабжена завихрителем потока, расположенным в камере, перед активным соплом, выполненным в виде однозаходного или многозаходного шнека.3. Струйный аппарат по п.1, отличающийся тем, что активное сопло выполнено расширяющимся и снабжено в суженной части седлом, а дроссельная игла - тарелкой клапана.4. Струйный аппарат по п.1, отличающийся тем, что шток мембраны снабжен гайкой - ограничителем аксиального перемещения.