РЕВЕРСИВНАЯ РАБОЧАЯ КАМЕРА ЭЖЕКТОРА Российский патент 2015 года по МПК F04F5/42 

Изобретение относится к классу струйных насосов, его целью является улучшение энергетических характеристик и потребительских свойств указанных устройств.

Известен относящийся к струйной технике ВИХРЕВОЙ ЭЖЕКТОР (авторское свидетельство SU №1 333 866 A1, класс F04F 5/42 от 03.01.86), содержащий камеру завихрения с центральным пассивным и кольцевым активным соплами, камеру смешения и диффузор. В активном сопле расположены закручивающие элементы. С целью повышения коэффициента эжекции на наружной поверхности пассивного сопла выполнена винтовая нарезка, выполняющая функции закручивающих элементов.

Известен предназначенный к использованию в химической, нефтехимической и других отраслях ВИХРЕВОЙ СТРУЙНЫЙ АППАРАТ (патент RU №2076250 C1, класс ⁶F04F 5/42 от 29.04.94), состоящий из нескольких разъемных и/или неразъемных цилиндрических секций, содержащих приемную камеру, кольцевое профилированное активное сопло и тангенциальный вводной штуцер. Активные сопла могут быть снабжены направляющими или проточками, или профилированными лопатками, например лопатками типа паровых и газовых лопаток.

Предлагаемое изобретение относится к наиболее важному рабочему органу струйного насоса, создающему поток активной текучей среды, от параметров которого (величина и направление вектора скорости, температура активной среды и др.) зависит эффективность воздействия на пассивную текучую среду.

Конструкция рабочей камеры схематически изображена на чертеже фиг.1. Тороидальный сосуд 1 имеет два соосных ему профилированных патрубка 4 и 7, выполненных с возможностью создания осевого зазора между ними. Активная текучая среда поступает в сосуд 1 с помощью двух независимых устройств подачи, в состав одного из них входят расположенные равномерно по окружности патрубки подачи 3, каждый патрубок снабжен профилированным активным соплом 2. В состав второго устройства подачи входят расположенные равномерно по окружности патрубки подачи 5, каждый патрубок снабжен профилированным активным соплом 6.

В установившемся режиме работы реверсивной камеры включено только одно из независимых устройств подачи активной текучей среды, второе устройство подачи активной текучей среды выключено. То есть, для перемещения текучей среды от наружного сечения патрубка 7 к осевому зазору между патрубками 7 и 4, а затем к наружному сечению патрубка 4 следует подать в тороидальный сосуд 1 активную текучую среду с помощью патрубка 3 и сопла 2. При этом активная текучая среда с помощью патрубка 5 и сопла 6 в тороидальный сосуд 1 не подается.

Осевая симметрия равномерно расположенных патрубков 3 с активными соплами 2 (как и патрубков 5 с активными соплами 6), а также тороидальная внутренняя поверхность создают условия для возникновения внутри сосуда 1 осесимметричного вихревого потока активной текучей среды. Периферийная часть этого потока попадает в осевой зазор между патрубками 7 и 4, воздействуя на пассивную текучую среду.

Для создания в осевом зазоре между патрубками 7 и 4 осесимметричного двумерного потока активной среды, вектор скорости которого имеет осевую и радиальную составляющие, ось активного сопла 2 располагается в меридианной плоскости камеры по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда 1 этой плоскостью. Ось активного сопла 6 также располагается в меридианной плоскости камеры по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда 1 этой плоскостью. Оси активных сопел 2 и 6 располагаются в разных меридианных плоскостях рабочей камеры.

Рассматриваемая конструкция рабочей камеры дает также возможность получить в осевом зазоре между патрубками 7 и 4 трехмерный поток активной среды, вектор скорости которого имеет составляющую, перпендикулярную к меридианной плоскости рабочей камеры, то есть тангенциальную составляющую. С этой целью ось активного сопла 2 (либо сопла 6) следует расположить в плоскости, образующей с меридианной плоскостью сосуда 1 острый двугранный угол, ребром которого является линия пересечения плоскости симметрии тороидальной поверхности с меридианной плоскостью сосуда. Как и в случае создания двумерного потока активной среды в осевом зазоре между патрубками 7 и 4, струя активной текучей среды поступает из сопла 2 (либо сопла 6) по касательной к внутренней тороидальной поверхности сосуда 1.

Таким образом, в осевом зазоре между патрубками 7 и 4 в установившемся режиме возникает либо двумерный осесимметричный, либо закрученный пространственный поток активной текучей среды, который передает часть своей кинетической энергии пассивному потоку в процессе смешения в осевом зазоре и во время движения в патрубке 4.

Суммарное приращение кинетической энергии потока пассивной текучей среды можно увеличить путем использования созданной на модульной основе многоступенчатой реверсивной рабочей камеры, представленной на чертеже фиг.2. Она состоит из тех же универсальных компонентов, что и одноступенчатая камера на чертеже фиг.1. Рабочий режим каждого из независимых устройств подачи активной текучей среды в тороидальный сосуд может быть подобран отдельно для каждой ступени в зависимости от потребности.

Одной из возможных областей применения многоступенчатой реверсивной рабочей камеры является создание водометных движителей для маломерных судов.

Камера предназначена для струйных насосов. Камера содержит проточную часть, которая имеет в своем составе соосно расположенные входной патрубок, предназначенный для подвода пассивной текучей среды, тороидальный сосуд, предназначенный для формирования потока активной текучей среды, выходной патрубок, предназначенный для отвода смеси активной и пассивной сред, выполненные с возможностью образования между патрубками осевого зазора, предназначенного для воздействия на пассивную текучую среду потоком активной текучей среды, реверсивное движение которого осуществляется путем поочередного включения одного из двух независимых устройств подачи, содержащих расположенные равномерно по окружности патрубки, каждый из которых имеет сопло, через которое активная текучая среда попадает во внутренний объем тороидального сосуда в виде струи, направленной по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда меридианной плоскостью. Технический результат - расширение области применения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Реверсивная рабочая камера эжектора, проточная часть которой имеет в своем составе соосно расположенные входной патрубок, предназначенный для подвода пассивной текучей среды, тороидальный сосуд, предназначенный для формирования потока активной текучей среды, выходной патрубок, предназначенный для отвода смеси активной и пассивной сред, выполненные с возможностью образования между патрубками осевого зазора, предназначенного для воздействия на пассивную текучую среду потоком активной текучей среды, реверсивное движение которого осуществляется путем поочередного включения одного из двух независимых устройств подачи, содержащих расположенные равномерно по окружности патрубки, каждый из которых имеет сопло, через которое активная текучая среда попадает во внутренний объем тороидального сосуда в виде струи, направленной по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда меридианной плоскостью.

2. Реверсивная рабочая камера эжектора по п.1, отличающаяся тем, что струя активной текучей среды, поступающая из независимого устройства подачи во внутренний объем тороидального сосуда, направлена по касательной к внутреннему контуру сечения тороидального сосуда плоскостью, образующей с меридианной плоскостью сосуда острый двугранный угол, ребром которого является линия пересечения плоскости симметрии тороидальной поверхности с меридианной плоскостью сосуда.

3. Реверсивная рабочая камера эжектора по п.1, выполненная с возможностью сборки многоступенчатой конструкции на модульной основе с применением универсальных компонентов, а также с возможностью задания режима подачи активной текучей среды для каждой отдельной ступени камеры.

4. Реверсивная рабочая камера эжектора по п.2, выполненная с возможностью сборки многоступенчатой конструкции на модульной основе с применением универсальных компонентов, а также с возможностью задания режима подачи активной текучей среды для каждой отдельной ступени камеры.