ЭЖЕКТОР Российский патент 2009 года по МПК F04F5/30 

Изобретение относится к струйным аппаратам и может быть использовано в энергетике и близких к ней областях техники, в автономной энергетике, в авиации и космической технике, в судостроении, в химической промышленности.

Известен эжектор по авторскому свидетельству №123279, кл. F04F 5/30, принятый за прототип. Этот эжектор содержит сопла высоконапорного и низконапорного газа, камеры смешения и диффузор, причем на начальном участке камеры смешения оси высоконапорного и низконапорного сопел, а также стенка начального участка камеры смешения искривлены.

Недостатком этого эжектора является сложность изготовления криволинейных поверхностей сопел и начального участка камеры смешения, большая длина камеры смешения и невозможность регулирования требуемого поля параметров на срезе диффузора.

Целью изобретения является упрощение формы обтекаемых поверхностей эжектора (сопел и камеры смешения), уменьшение длины камеры смешения и задача регулирования или создания требуемого поля параметров на срезе диффузора.

Для достижения указанной цели предлагаемый эжектор содержит два кольцевых сопла низконапорного потока, расположенные концентрично по обе стороны от кольцевого сопла высоконапорного потока. К внутреннему кольцевому соплу низконапорный поток подводится через пилоны, соединяющие обечайку и центральное тело и расположенные в диффузоре. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока установлена цилиндрическая обечайка, выступающая за срез конической наружной стенки сопла высоконапорного потока на величину а. Для регулирования величины выступа при монтаже цилиндрическая обечайка выполняется с возможностью перемещения вдоль оси эжектора.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого эжектора.

Эжектор содержит кольцевое сопло высоконапорного потока 1, два концентрических кольцевых сопла 2 и 3 низконапорного потока, кольцевую камеру смешения 4 и диффузор 5, образованные наружной обечайкой 6 и центральным телом 7. Кольцевые сопла 2 и 3 низконапорного потока расположены концентрично по обе стороны (изнутри и снаружи) от кольцевого сопла высоконапорного потока 1. Такое расположение сопел низконапорного потока способствует лучшему перемешиванию потоков, что приводит к уменьшению длины камеры смешения. К внутреннему кольцевому соплу 3 низконапорный поток подводится через пилоны 8, соединяющие обечайку 6 и центральное тело 7 и расположенные в диффузоре в области пониженных скоростей смешанного потока, что необходимо для уменьшения сопротивления пилонов. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока 1 установлена цилиндрическая обечайка 9, выступающая за срез конической наружной стенки 10 сопла высоконапорного потока на величину а. Величина этого выступа влияет на направление струи высоконапорного потока после сопла и, соответственно, на поле параметров на срезе диффузора. Для регулирования величины выступа при монтаже цилиндрическая обечайка выполнена с возможностью перемещения вдоль оси эжектора.

Предлагаемый эжектор работает следующим образом.

Высоконапорный поток подводится к кольцевому соплу высоконапорного потока 1 и истекает из него в виде кольцевого тела вращения с криволинейными образующими благодаря тому, что цилиндрическая обечайка 9 выступает на величину а относительно среза конической наружной стенки 10. Коническая наружная стенка 10 направляет высоконапорный поток к оси эжектора, этот поток вынужден разворачиваться около среза этой стенки 10 до направления оси эжектора. При этом в высоконапорном потоке получается течение, близкое к свободновихревому. В результате около среза конической наружной стенки 10 скорость в высоконапорной струе имеет большее значение, чем на обечайке 9, что приводит к большей эжекции потока из наружного низконапорного кольцевого сопла 2 по сравнению с эжекцией из внутреннего кольцевого сопла 3. Неравномерность поля скорости в высоконапорной струе позволяет увеличить повышение давления низконапорного потока при заданном коэффициенте эжекции.

Работоспособность предлагаемого эжектора подтверждена экспериментом на модели с диаметром обечайки диффузора Д_диф.=427 мм и длиной обечайки L=854 мм. При этом L/Д=2,0.

В эксперименте высоконапорный поток имел температуру t₁=400°C, а низконапорный - t₂=15°С. На срезе диффузора получено: максимальная температура t_3max=170°С, средняя температура t_3cp=150°С. Эти результаты подтверждают положительные характеристики заявляемого эжектора: поле температур на срезе диффузора (см. чертеж) имеет небольшую неравномерность

(t_3max-t_3cp)/t_3cp=(170-150)/150=0,13,

что подтверждает хорошее перемешивание потоков в эжекторе с очень малой относительно общей длиной (длина камеры смешения 4 + длина диффузора 5) L/Д=2,0; эжектор отличается простотой формы обтекаемых поверхностей, имеющих прямолинейные образующие. Перемещение цилиндрической обечайки, как показал эксперимент, позволяет регулировать или создавать требуемое поле параметров (температур, концентраций, скоростей) на срезе диффузора.

Эжектор предназначен для перемещения низконапорного потока с помощью высоконапорного потока среды. Эжектор содержит кольцевое сопло 1 высоконапорного потока и два концентрических кольцевых сопла 2 и 3 низконапорного потока, кольцевую камеру смешения 4 и диффузор 5, образованные наружной обечайкой 6 и центральным телом 7. К внутреннему кольцевому соплу 3 низконапорный поток подводится через пилоны 8, соединяющие обечайку 6 и центральное тело 7. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока 1 установлена цилиндрическая обечайка 9, выступающая за срез наружной стенки 10 сопла высоконапорного потока. Цилиндрическая обечайка 9 установлена с возможностью осевого перемещения относительно среза наружной стенки сопла высоконапорного потока. Наружная стенка 10 сопла высоконапорного потока выполнена конической. Технический результат - создание требуемого поля параметров (температур, концентраций, скоростей) на срезе диффузора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Эжектор, содержащий кольцевые сопла высоконапорного и низконапорного потоков, кольцевую камеру смешения и диффузор, образованные наружной обечайкой и центральным телом, отличающийся тем, что снабжен вторым кольцевым соплом низконапорного потока, причем кольцевые сопла низконапорного потока расположены концентрично по обе стороны (изнутри и снаружи) от кольцевого сопла высоконапорного потока, пилонами для подвода низконапорного потока к внутреннему соплу низконапорного потока, расположенными в диффузоре эжектора, цилиндрической обечайкой на срезе внутренней стенки сопла высоконапорного потока, выступающей за срез наружной стенки сопла высоконапорного потока.

2. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая обечайка на срезе внутренней стенки сопла высоконапорного потока установлена с возможностью осевого перемещения относительно среза наружной стенки сопла высоконапорного потока.

3. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что наружная стенка сопла высоконапорного потока выполнена конической.