СТРУЙНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2012 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к струйным аппаратам (элеваторам) систем теплоснабжения и регулирования температуры горячей воды в системе водяного отопления.

Известен струйный аппарат, содержащий корпус с камерой смешения и диффузором, размещенное в корпусе активное сопло и установленную в нем с возможностью осевого перемещения иглу, снабженную механизмом перемещения в виде толкателя, соединенного со штоком, размещенным в патрубке, установленном в корпусе под острым углом к его оси по ходу потока (SU 989164, кл. F04F 5/02, опубл. 15.01.1983 г.).

Эксплуатация известного струйного аппарата характеризуется низким диапазоном регулирования температуры смеси активной и пассивной сред при малых расходах активной среды, поскольку активная среда выходит из сопла не турбулентным (закрученным) потоком, а ламинарным с большой скоростью и поэтому имеет низкое инжектирующее взаимодействие с пассивной средой приемной камеры. Кроме того, размещение в корпусе толкателя и узла соединения его со штоком, не защищенных от воздействия активной среды, приводит к тому, что мелкие твердые частицы и растворенные в активной среде карбонаты осаждаются на элементах узла, ухудшая надежность струйного аппарата.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является струйный аппарат, содержащий корпус с приемной камерой и камерой смешения, патрубками подвода активной и пассивной сред и диффузором, установленное в корпусе активное сопло с конусной частью со стороны приемной камеры, на внутренней стороне которого выполнены, по меньшей мере, три спиральные канавки, размещенный в активном сопле регулятор расхода активной среды, выполненный в виде дроссельной иглы со спиральными канавками, размещенной в установленном внутри активного сопла кожухе с тремя центрирующими его в сопле ребрами, с выполненным в центральном ребре отверстием для зубчатого валика и взаимосвязанной с механизмом перемещения, представляющим собой червячную или зубчатую пару, размещенную в кожухе, обеспечивающим совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения иглы в активном сопле, при этом канавки на внутренней стороне активного сопла и дроссельной игле выполнены с уменьшающейся в направлении камеры смешения площадью сечения, а углы закручивания канавок равны и направление их закручивания совпадает (RU №2151918 C1, кл. F04F 5/02, опубл. 27.06.2000 г.).

Известное устройство не обеспечивает достижения требуемого технического результата на всем диапазоне регулирования расхода активной среды по следующим причинам.

Закручивание струей активной среды, выходящей из сопла, пассивную среду, поступающую из патрубка подвода пассивной среды, происходит только при малых расходах активной среды (до 25%), когда кольцевой зазор между дроссельной иглой и внутренней поверхностью конусного участка активного сопла составляет 1-2 мм, а при большом раскрытии отверстия сопла активная среда до 80% идет ламинарным, а не турбулентным потоком, из-за чего уменьшается его коэффициент инжекции, что ухудшает смесеобразование активной и пассивной сред. При этом надежность работы струйного аппарата снижается.

Кроме того, выполнение канавок на внутренней стороне конусной части активного сопла и дроссельной игле технологически трудно выполнимо.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования струйного аппарата путем оптимизации конструктивных особенностей.

Технический результат - за счет возможности закручивания струи активной среды во всем диапазоне регулирования режимов струйного аппарата - обеспечивается высокая инжекционная способность, улучшающая смесеобразование активной и пассивной сред при любых перепадах давления между ними, что приводит к повышению надежности работы струйного аппарата.

Поставленная задача решается тем, что в струйном аппарате, содержащем корпус с приемной камерой и камерой смешения, патрубками подвода активной и пассивной сред и диффузором, установленное в корпусе активное сопло с конусной частью со стороны приемной камеры, размещенный в активном сопле регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы, размещенной в установленном внутри активного сопла кожухе с тремя центрирующими его в сопле ребрами с выполненным в центральном ребре отверстием для зубчатого валика и взаимосвязанной с механизмом перемещения, представляющим собой червячную или зубчатую пару, размещенную в кожухе, обеспечивающим совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения иглы в активном сопле, по изобретению конфигурация центрального ребра кожуха выполнена так, что его левая по ходу движения активной среды плоскость расположена под углом 6-7° относительно оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости, а правая по ходу движения активной среды плоскость передней части центрального ребра расположена под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости.

Целесообразно, чтобы механизм перемещения был взаимосвязан с с электрическим приводом.

На фиг.1 показан струйный аппарат - водоструйный элеватор, продольный разрез; на фиг.2 - активное сопло с регулятором расхода активной среды; на фиг.3 - кожух с ребрами, вид сверху; на фиг.4 - кожух с ребрами, вид сзади.

Струйный аппарат содержит корпус с приемной камерой 1 и камерой 2 смешения, патрубком 3 подвода активной среды, патрубком 4 подвода пассивной среды и диффузором 5. В корпусе установлено активное сопло 6 с конусной частью 7 со стороны приемной камеры 1. В активном сопле 6 размещен регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы 8, размещенной по скользящей посадке в установленном внутри активного сопла 6 кожухе 9. Кожух 9 выполнен с тремя центрирующими его в сопле ребрами. В центральном ребре 10 имеется отверстие 11 для зубчатого валика 12, ребра 13 и 14 выполнены сплошными. Механизм перемещения размещен в кожухе 9 и состоит из зубчатого валика 12 и взаимосвязанной с ним зубчатой рейки 15, расположенной на заднем по ходу движения активной среды конце дроссельной иглы 8. Механизм перемещения иглы взаимосвязан с электрическим приводом 16 посредством муфтового соединения с ним зубчатого валика 12, размещенного в переходнике 17.

Конфигурация центрального ребра 10 выполнена так, что его левая по ходу движения активной среды плоскость 18 расположена под углом 6-7° относительно продольной оси дроссельной иглы 8, лежащей в горизонтальной плоскости, а правая по ходу движения активной среды плоскость 19 передней части центрального ребра расположена под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы 8, лежащей в горизонтальной плоскости.

Струйный аппарат - водоструйный элеватор работает следующим образом.

Поступающая из теплосети по прямому трубопроводу активная жидкотекучая среда, например вода с температурой до 150°C, подается через патрубок 3 подвода активной среды единым ламинарным потоком в полость задней части активного сопла 6. Далее единый поток активной среды разбивается ребрами 10, 13, 14 кожуха 9 на три самостоятельных потока, которые закручиваются за счет экспериментально подобранных углов конструкции центрального ребра 10; левой по ходу движения активной среды плоскостью 18 под углом 6-7° относительно продольной оси дроссельной иглы 8, лежащей в горизонтальной плоскости, и правой по ходу движения активной среды плоскостью 19 передней части центрального ребра 10 под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы 8, лежащей в горизонтальной плоскости.

Закрученные потоки входят в полость конусной части 7 активного сопла 6 и, истекая из кольцевого зазора, образованного внутренней поверхностью конусной части активного сопла и конусной поверхностью дроссельной иглы, единым закрученным потоком входят в приемную камеру 1 корпуса и далее в камеру смешения 2, а затем в диффузор 5, и далее в систему отопления. Активная среда, проходя через сопло 6 в приемную камеру 1, наряду с поступательным приобретает еще и вращательное движение, намного эффективнее инжектируя пассивную среду и создавая за счет этого надежный подсос из патрубка 4 подвода пассивной среды. Этим обеспечивается высокая инжекционная способность работы аппарата на всех режимах регулирования подачи активной среды и, как следствие, повышается надежность и эффективность системы отопления в целом.

Изменение температуры смеси в системе отопления производится путем регулирования количества подаваемой активной среды в камеру 2 смешения. Это осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения дроссельной иглы 8. При ручном или автоматическом вращении зубчатого валика 12, установленного в отверстии 11 от электрического привода 16 посредством его зубчатого зацепления с зубчатой рейки 15, дроссельная игла 8 перемещается в продольном направлении сопла 6, изменяя за счет этого регулируемую площадь выходного отверстия сопла, благодаря чему изменение расхода активной среды эффективно производится при любых температурах наружного воздуха.

Струйный аппарат стабильно работает в диапазоне перепадов давления системы отопления здания от 0,5 до 4 кг/см², что намного шире, чем у нерегулируемых элеваторов.

Технический результат аппарата обеспечивается тем, что струя из активного сопла 6 на всех режимах отопления входит закрученной сначала в приемную камеру 1, а затем в камеру 2 смешения со скоростью до 15 м/с, обеспечивая этим высокую инжекционную способность во всем диапазоне регулирования расхода активной среды.

При условии установки предлагаемого струйного аппарата в системе центрального теплоснабжения обеспечивается эффективная способность регулирования температуры воды в системе отопления зданий, что позволяет при любых изменениях температуры наружного воздуха поддерживать комфортный температурный режим внутри помещений.

Аппарат предназначен для систем теплоснабжения и регулирования температуры горячей воды в системе водяного отопления. Аппарат содержит корпус с приемной камерой и камерой смешения, патрубками подвода активной и пассивной среды и диффузором, установленное в корпусе активное сопло с конусной частью со стороны приемной камеры, размещенный в активном сопле регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы, размещенной в установленном внутри активного сопла кожухе с тремя центрирующими его в сопле ребрами с выполненным в центральном ребре отверстием для зубчатого валика и взаимосвязанной с механизмом перемещения, представляющим собой червячную или зубчатую пару, размещенную в кожухе, обеспечивающим совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения иглы в активном сопле, при этом конфигурация центрального ребра кожуха выполнена так, что его левая по ходу движения активной среды плоскость расположена под углом 6-7° относительно оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости, а правая по ходу движения активной среды плоскость передней части центрального ребра расположена под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости. Технический результат - повышение надежности работы струйного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Струйный аппарат, содержащий корпус с приемной камерой и камерой смешения, патрубками подвода активной и пассивной среды и диффузором, установленное в корпусе активное сопло с конусной частью со стороны приемной камеры, размещенный в активном сопле регулятор расхода активной среды в виде дроссельной иглы, размещенной в установленном внутри активного сопла кожухе с тремя центрирующими его в сопле ребрами, с выполненным в центральном ребре отверстием для зубчатого валика и взаимосвязанной с механизмом перемещения, представляющим собой червячную или зубчатую пару, размещенную в кожухе, обеспечивающим совмещение продольных осей иглы и сопла и возможность возвратно-поступательного перемещения иглы в активном сопле, отличающийся тем, что конфигурация центрального ребра кожуха выполнена так, что его левая по ходу движения активной среды плоскость расположена под углом 6-7° относительно оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости, а правая по ходу движения активной среды плоскость передней части центрального ребра расположена под углом 26-28° относительно продольной оси дроссельной иглы, лежащей в горизонтальной плоскости.

2. Струйный аппарат по п.1, отличающийся тем, что механизм перемещения дроссельной иглы взаимосвязан с электрическим приводом.