ВИХРЕВОЙ ЭЖЕКТОР Российский патент 2015 года по МПК F04F5/16 

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к струйным насосам для сжимаемых текучих сред и может быть использовано для создания вихревого эжектора, предназначенного для подачи газовоздушной смеси повышенной температуры во всасывающий трубопровод осевого компрессора газоперекачивающего агрегата перед входным направляющим аппаратом.

Известны пароструйные воздушные эжекторы для отсасывания воздуха паром, выполненные двухступенчатыми в осевом направлении для получения высокого вакуума (см., например, Справочник «HUTTE», т. 3, 1936 г., ОНТИ НКТП СССР, Гл. ред. лит. по маш. и мет. - М.-Л., стр.41, 42, 340, 341).

Известен эжекторный пневматический насос с кольцевым соплом, в котором эжектирующая среда (сжатый газ) подается в камеру смешения по кольцевому соплу, выполненному соосно вокруг отверстия эжектируемой среды (см., например, патент РФ №2002127, опубл. 22.08.1991).

Известен принятый в качестве прототипа вихревой вакуум-насос, в котором сжатый воздух подается через тангенциальное сопло в камеру завихрения и через выходную трубу и диффузорную щель уходящий в «улитку» диффузора, при этом вакуумируемый газ засасывается в приосевую область вихря через входную трубу, расположенную соосно на некотором расстоянии от приемного отверстия диффузора, а на оси задней стенки диффузора установлен регулируемый клапан для обеспечения более устойчивой работы насоса (см., например, книгу А.П. Меркулов. Вихревой эффект и его применение в технике. - М.: Машиностроение, 1969 г., стр.76-82).

Основным недостатком прототипа и других приведенных выше устройств при их применении для подачи газовоздушной смеси повышенной температуры во всасывающий трубопровод осевого компрессора газоперекачивающего агрегата перед входным направляющим аппаратом является низкая эффективность предотвращения обледенения элементов входного тракта газоперекачивающего агрегата.

Задачей заявленного изобретения является создание вихревого эжектора, нивелирующего указанный недостаток прототипа.

Поставленная задача решается тем, что в вихревом эжекторе, содержащем корпус с тангенциальным выходным и входными радиальным и осевым патрубками, согласно изобретению корпус выполнен в виде входной и выходной соосных цилиндрических частей с отношением диаметров 0,5±0,1 и отношением длин 0,75±0,1, внутри входной части соосно установлен внутренний цилиндрический корпус с отношением их диаметров 1,5±0,1 и с осевым входным патрубком, являющимся одновременно глухим осевым патрубком для входной части корпуса, и осевым выходом, совпадающим с выходным торцом входной части корпуса, при этом в кольцевом пространстве между корпусом входной части и внутренним корпусом выполнен двухзаходный спиральный канал с отношением площадей на входе и выходе 2±0,5 и с началом его от радиального входного патрубка, расположенного в непосредственной близости от осевого входного патрубка, и окончанием, на 15±5 мм не доходя до выходного торца внутреннего корпуса, при этом в выходной части корпуса, прилегающей к входной части, выполнен кольцевой диффузор, образованный внутренними обводами корпуса и встроенным соосно корпусу с возможностью изменения положения вдоль оси обтекателем, а выходной патрубок, расположенный тангенциально вблизи дальнего от входной части торца выходной части корпуса, выполнен в виде диффузора с отношением площадей на входе и выходе 0,5±0,1.

Заявленное изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 схематично представлен вариант конструкции вихревого эжектора, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Корпус 1 эжектора выполнен в виде соосно установленных составных цилиндрических входной 2 и выходной 3 частей с отношением диаметров их корпусов 0,5±0,1 и отношением длин 0,75±0,1.

Внутри входной части 2 соосно размещен внутренний цилиндрический (в виде трубы) корпус 4 с отношением их диаметров 1,5±0,1 и с осевым (торцевым) входным патрубком 5, одновременно являющимся глухим патрубком (заглушкой) для входного торца входной части 2. В кольцевом пространстве 6, образованном внутренним диаметром корпуса входной части 2 и наружным диаметром внутреннего корпуса 4, выполнен двухзаходный спиральный канал 7, образованный спиралями 8 и 9, с началом его от кромки входного радиального патрубка 10 и окончанием, на 15±5 мм не доходя до выходного торца 11 внутреннего корпуса 4 (и выходной части 2). Внутренние обводы 12 торца 13 выходной части 3, к которому присоединена входная часть 2 с внутренним корпусом 4, и обтекатель 14, установленный с возможностью перемещения вдоль оси корпуса 1, образуют кольцевой диффузор 15. Возле дальнего от входной части 2 торца выходной части 3 на ее цилиндрическом корпусе выполнен тангенциально в виде диффузора выходной патрубок 16 (фиг. 2) с отношением площадей на входе и выходе 0,5±0,1.

Работает вихревой эжектор следующим образом (см. фиг. 1).

Сжатый воздух поступает через входной радиальный патрубок 10, выполненный во входной части 2 корпуса 1, в кольцевое пространство 6 между наружным диаметром внутреннего корпуса 4 и внутренним диаметром входной части 2, в котором сжатый воздух, расширяясь, поступает в образованный спиралями 8 и 9 двухзаходный спиральный канал 7, где поток воздуха закручивается и выходит в горловину диффузора 15 на выходном торце 11 осевого выхода внутреннего корпуса 4 в виде вихря с высокими скоростями потока в нем. Вблизи кромки выходного торца 11 внутреннего корпуса (в месте схода с него вихревого потока воздуха) зарождается область смешения вихревого потока воздуха и эжектируемой среды (например, выхлопных газов). В области смешения происходит интенсивная турбулизация, в результате воздействия которой вихревой поток увлекает медленно движущиеся слои эжектируемого газа из полости внутреннего корпуса. Далее перемешивающийся вихревой поток газовоздушной смеси продолжает движение по кольцевому диффузору 15, в котором наибольшие скорости в потоке газа наблюдаются у поверхности обводов 12 торцевой части 13. В диффузоре 15 и далее в кольцевой цилиндрической части выходной части 3 происходит преобразование части кинетической энергии потока газа в потенциальную. Далее вихревой поток газовоздушной смеси выходит через выполненный тангенциально в виде диффузора выходной патрубок 16, в котором происходит дальнейшее восстановление потенциальной энергии потока газа (соответственно, повышение давления). Изменение положения вдоль оси эжектора обтекателя 14 позволяет получать оптимальную форму диффузора 15. Чрезмерное приближение обтекателя 14 к выходному торцу 11 существенно снижает количество эжектируемой среды.

Опытный образец вихревого эжектора, созданный с использованием заявленного изобретения, был испытан на одной из компрессорных станций 000 «Газпром трансгаз Сургут».

Во входной радиальный патрубок осуществлялась подача горячего сжатого воздуха давлением ~3 кгс/см² (эжектирующая среда) в количестве ~0,6 кг/сек. Эжектировался (подсасывался) газ из выхлопной трубы газоперекачивающего агрегата ГТК-10-4 с давлением ~1 кгс/см² и температурой 320-350°С. Коэффициент эжекции составил 3,2-3,5. При этом обледенения входного тракта указанного агрегата не наблюдалось.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к струйным насосам для сжимаемых текучих сред, и может быть использовано для создания вихревого эжектора, предназначенного для подачи газовоздушной смеси повышенной температуры во всасывающий трубопровод осевого компрессора газоперекачивающего агрегата перед входным направляющим аппаратом. Вихревой эжектор содержит корпус с тангенциальным выходным и входными радиальным и осевым патрубками. Корпус выполнен в виде входной и выходной соосных цилиндрических частей. Внутри входной части соосно установлен внутренний цилиндрический корпус с осевым входным патрубком, являющимся одновременно глухим осевым патрубком для входной части корпуса, и осевым выходом, совпадающим с выходным торцом входной части корпуса. В кольцевом пространстве между корпусом входной части и внутренним корпусом выполнен двухзаходный спиральный канал с началом его от радиального входного патрубка, расположенного в непосредственной близости от осевого входного патрубка, и окончанием, на 15±5 мм не доходя до выходного торца внутреннего корпуса. В выходной части корпуса, прилегающей к входной части, выполнен кольцевой диффузор, образованный внутренними обводами корпуса и встроенным соосно корпусу обтекателем. Выходной патрубок, расположенный тангенциально вблизи дальнего от входной части торца выходной части корпуса, выполнен в виде диффузора. Технический результат заключается в повышении эффективности предотвращения обледенения элементов входного тракта газоперекачивающего агрегата. 2 ил.

Вихревой эжектор, содержащий корпус с тангенциальным выходным и входными радиальным и осевым патрубками, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде соосно установленных составных цилиндрических входной и выходной частей с отношением диаметров 0,5±0,1 и отношением длин 0,75±0,1, внутри входной части соосно установлен внутренний цилиндрический корпус в виде трубы с отношением их диаметров 1,5±0,1 и с образованием осевого входного патрубка, являющегося одновременно заглушкой для торца входной части корпуса, и образованием осевого выходного патрубка, совпадающего с выходом в торце входной части корпуса, при этом в кольцевом пространстве между входной частью корпуса и внутренним цилиндрическим корпусом выполнен двухзаходный спиральный канал от радиального входного патрубка, расположенного в непосредственной близости от осевого входного патрубка, и оканчивающийся на 15±5 мм до выходного торца внутреннего корпуса с отношением площадей его на входе и выходе 2±0,5, при этом в выходной части корпуса, прилегающей к входной части, выполнен кольцевой диффузор, образованный внутренними обводами корпуса и встроенным соосно корпусу с возможностью изменения положения вдоль оси корпуса обтекателем, а выходной тангенциальный патрубок расположен вблизи дальнего от входной части торца выходной части корпуса и выполнен в виде диффузора с отношением площадей на входе и выходе 0,5±0,1.