ЭЖЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК F04F5/04 F04F5/54 

Настоящее изобретение относится к эжекторному устройству, содержащему корпус, по меньшей мере два эжектора, расположенных в указанном корпусе, при этом каждый эжектор имеет рабочее впускное отверстие, отверстие для всасывания, выпускное отверстие и продольную ось, при этом рабочие впускные отверстия указанных эжекторов соединены с общей рабочей линией.

Такое эжекторное устройство известно из JP 2010-14353 А.

В общих чертах эжектор - это тип насоса, в котором используется эффект Вентури для увеличения энергии давления текучей среды на входе отверстия для всасывания путем подачи рабочей текучей среды через рабочее впускное отверстие. Эжектор может также называться инжектором.

Один эжектор имеет ограниченную мощность относительно количества текучей среды за единицу времени. Если требуется большая мощность, то, как известно, используют более одного эжектора. Однако это усложняет конструкцию эжекторного устройства.

Целью, лежащей в основе изобретения, является обеспечение простой конструкции эжекторного устройства.

Для достижения этой цели в эжекторном устройстве, как упомянуто выше, указанные отверстия для всасывания указанных эжекторов соединены посредством путей для текучей среды с общей линией всасывания.

В этом случае рабочая текучая среда может подаваться к рабочему впускному отверстию по рабочей линии, а текучая среда, подлежащая всасыванию, может подаваться к отверстию для всасывания по линии всасывания, которая является общей для по меньшей мере двух эжекторов.

В этом случае обе текучих среды могут подаваться регулируемым образом. Это упрощает конструкцию эжекторного устройства и предотвращает потери вследствие нерегулируемого пути текучей среды к отверстию для всасывания.

Предпочтительно, указанная рабочая линия и указанная линия всасывания расположены параллельно друг другу. Это дает дополнительную возможность упростить устройство. Рабочая линия и линия всасывания могут быть образованы в виде параллельных трубок или каналов в корпусе. Когда трубки или каналы расположены параллельно, их можно высверлить в корпусе без сложной механической обработки.

Предпочтительно, указанные выпускные отверстия указанных эжекторов соединены с общей выпускной линией, при этом указанная выпускная линия, в частности, расположена параллельно по меньшей мере одной из указанной рабочей линии и указанной линии всасывания. Когда может быть использована общая выпускная линия, текучую среду, которой придан более высокий уровень энергии давления, можно собрать из эжекторов и можно направить в выпускное отверстие корпуса. В предпочтительном варианте расположения указанная выпускная линия расположена параллельно рабочей линии и/или линии всасывания. Это дает те же упомянутые выше преимущества при расположении линии всасывания и рабочей линии. Выпускная линия, которая также может быть образована в виде протока или канала, может быть образована с помощью высверливания отверстия в корпусе, которое проходит параллельно отверстию, высверленному для образования рабочей линии и/или отверстию, образующему линию всасывания.

Предпочтительно, указанная продольная ось расположена перпендикулярно по меньшей мере одной из указанной линии всасывания и указанной выпускной линии. В этом случае множество эжекторов может быть расположено с оптимальной конфигурацией относительно линии всасывания и/или выпускной линии. Путь текучей среды для текучей среды, подлежащей всасыванию, и/или для выпускной текучей среды может оставаться коротким.

Предпочтительно, указанная линия всасывания размещена между указанной рабочей линией и указанной выпускной линией. Результатом такого расположения является относительно компактный корпус.

В предпочтительном варианте осуществления каждый эжектор размещен в картридже, при этом указанный картридж расположен в указанном корпусе. Это упрощает установку эжекторного устройства. В предпочтительном варианте осуществления указанный картридж может содержать эжектор и обратный клапан, и, в случае необходимости, другие компоненты. Эти компоненты могут быть предварительно собраны на отдельной поточной линии. Впоследствии, картриджи могут быть установлены в указанный корпус для сборки эжекторного устройства.

Предпочтительно, указанный картридж содержит регулирующий клапан, который регулирует указанное рабочее впускное отверстие указанного эжектора. Такой клапан может быть, например, двухпозиционным электромагнитным клапаном. В этом случае рабочее впускное отверстие может, например, регулироваться импульсной модуляцией.

В предпочтительном варианте осуществления указанный регулирующий клапан имеет седло клапана, которое выровнено с рабочим соплом указанного эжектора. Такое выравнивание снижает разность давлений во всем инжекторе.

Предпочтительно, указанный картридж содержит выпускной канал, при этом указанный выпускной канал пересекается с указанной линией всасывания. Выпускной канал может проходить, например, через трубку, которая направлена через линию всасывания. Это дает возможность расположить линию всасывания и выпускную линию в общей плоскости, сохраняя таким образом небольшие внешние размеры эжекторного устройства.

Предпочтительно, указанный картридж содержит обратный клапан, размещенный в указанном пути для текучей среды. Другими словами, картридж - это автономный блок, содержащий все или по меньшей мере почти все элементы, необходимые для функционирования эжектора.

В предпочтительном варианте осуществления указанный путь для текучей среды от указанной линии всасывания к указанному отверстию для всасывания поворачивает под углом 90° на выходе из указанной линии всасывания и под углом 180° на входе в указанный эжектор. Эжекторы могут быть размещены рядом друг с другом параллельно продольному направлению линии всасывания. Текучая среда, подлежащая всасыванию, может быть легко распределена из линии всасывания между множеством эжекторов.

В предпочтительном варианте осуществления указанный обратный клапан размещен в указанном пути для текучей среды, в частности между указанными поворотами под углом 90° и под углом 180°. Указанный обратный клапан предотвращает увеличение объема текучей среды с повышенным давлением и ее попадание обратно в линию всасывания. В предпочтительном варианте осуществления, в котором обратный клапан расположен между указанными поворотами под углом 90° и под углом 180°, существует достаточно места для размещения клапанного элемента обратного клапана.

Предпочтительно, указанный обратный клапан размещен симметрично относительно указанной продольной оси. В этом случае возможно образовать путь для текучей среды кольцеобразным образом. Это дает достаточное поперечное сечение для текучей среды, подлежащей всасыванию, вследствие чего дроссельное сопротивление может оставаться небольшим. При этом обратный клапан выполнен с возможностью блокирования пути обратно из эжектора в линию всасывания.

В предпочтительном варианте осуществления указанная линия всасывания и указанная выпускная линия соединены друг с другом посредством обводного клапана. Такой обводной клапан может быть обводным клапаном переменного или постоянного дифференциального давления, предпочтительно обводным клапаном для газа. Такой обводной клапан позволяет снизить выпускное давление.

Предпочтительно, указанный обводной клапан имеет то же место контакта с указанным корпусом, что и эжектор. Другими словами, картридж и обводной клапан могут быть установлены в одном и том же месте в корпусе без каких-либо дальнейших изменений.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один эжектор заменен холостым блоком, имеющим то же место контакта с указанным корпусом, что и указанный эжектор. Указанный холостой блок блокирует сообщение между линиями. Таким холостым блоком можно, например, заменить неисправный эжектор, так чтобы эжекторное устройство могло работать с оставшимися эжекторами. Холостой блок можно использовать для изменения мощности эжекторного устройства в соответствии с требованиями пользователя.

В предпочтительном варианте осуществления указанная линия всасывания содержит отверстие для всасывания газа и отдельное отверстие для всасывания жидкости. В этом случае не только газ может всасываться через всасывающий патрубок и достигать более высокого давления, но и жидкость может всасываться с повышением давления.

Предпочтительно, указанная линия всасывания разделена на секцию для газа и секцию для жидкости. Этого легко можно добиться, просто рассоединив линию всасывания между секцией для газа и секцией для жидкости. Альтернативно, указанные газообразная, например пар, и жидкая текучие среды могут смешиваться в одном трубопроводе перед соединением с корпусом, а затем поступать в корпус по двухфазному всасывающему патрубку. Эжекторы, соединенные с указанным двухфазным патрубком, могут опционально быть оснащены подъемами для перекачивания отделенной жидкости в смесительную камеру эжектора.

В предпочтительном варианте осуществления указанный корпус представляет собой цельную конструкцию. Такая цельная конструкция может быть образована из блока материала, который подвергнут машинной обработке для образования каналов и полостей, в которых размещаются эжекторы. Цельная конструкция может быть выполнена достаточно устойчивой к необходимым давлениям.

Предпочтительно, по меньшей мере два из указанных эжекторов имеют разные мощности. Это дает возможность регулировать выходной поток эжекторного устройства с более высокой степенью точности.

Предпочтительный пример изобретения более детально описан ниже со ссылками на графические материалы, на которых:

на фиг. 1 показан вид эжекторного устройства в разрезе,

на фиг. 2 показан вид эжекторного устройства спереди,

на фиг. 3 показан вид эжекторного устройства сверху,

на фиг. 4 показан вид эжекторного устройства сбоку,

на фиг. 5 показан картридж одного эжектора,

на фиг. 6 показан вид картриджа в разрезе согласно фиг. 5, и

на фиг. 7 показан вид закрытого обратного клапана в разрезе согласно фиг. 6,

на фиг. 8 показан вид холостого блока сбоку,

на фиг. 9 показан вид холостого блока в разрезе согласно фиг. 8, и

на фиг. 10 показан вид холостого блока сверху согласно фиг. 8.

Эжекторное устройство 1 содержит множество эжекторов 2, в настоящем примере эжекторное устройство содержит шесть эжекторов 2. Каждый эжектор 2 имеет рабочее впускное отверстие 3, соединенное с рабочей линией 4. Рабочая линия 4 образована каналом, высверленным в корпусе 5, который размещает все эжекторы 2. Показан путь 6 прохождения потока рабочей текучей среды. Рабочая текучая среда подается через впускной патрубок 7 для рабочей текучей среды, предусмотренный в корпусе 5.

Линия 8 всасывания, общая для всех эжекторов 2, также предусмотрена в корпусе 5 и сообщается с эжектором через отверстие 29 для всасывания. Текучая среда, подлежащая всасыванию, подается через впускной патрубок 9 для текучей среды, подлежащей всасыванию. Путь 10 прохождения потока текучей среды, подлежащей всасыванию, обозначен линией. Линия 8 всасывания представляет собой канал или трубку, высверленную в корпусе 5. Линия 8 всасывания проходит параллельно рабочей линии 4 внутри корпуса 5. Рабочая линия 4 и линия 8 всасывания расположены в одной плоскости, по меньшей мере центральные оси двух линий 4, 8 расположены в одной плоскости.

Каждый эжектор 2 имеет выпускное отверстие 11. Выпускные отверстия 11 всех эжекторов 2 соединены с общей выпускной линией 12. В предпочтительном варианте осуществления данная выпускная линия 12 расположена параллельно рабочей линии 4 и линии 8 всасывания. Центральные оси рабочей линии 4, линии 8 всасывания и выпускной линии 12 расположены в одной плоскости.

Выпускная линия 12 соединена с выпускным патрубком 13, расположенным в корпусе.

Путь 10 прохождения потока поворачивает на 90° 14, когда текучая среда, подлежащая всасыванию, покидает линию 8 всасывания, и поворачивает на 180° 15, когда путь прохождения потока входит в эжектор 2, т.е. у отверстия 29 для всасывания.

Клапанный элемент 16 обратного клапана расположен в пути 10 прохождения потока текучей среды, подлежащей всасыванию. Клапанный элемент 16 размещен симметрично относительно продольной оси 17 эжектора 2. Клапанный элемент поднимается с седла 18 клапана вследствие разности давлений, вызванной протеканием текучей среды, подлежащей всасыванию, по пути 10 прохождения потока. Он закрыт, т.е. клапанный элемент 16 прижат к седлу 18 клапана, когда давление ниже по потоку от клапанного элемента 16 больше, чем давление на линии 8 всасывания.

Каждый эжектор 2 регулируется регулирующим клапаном 19. Регулирующий клапан 19 приводится в действие электромагнитом 20. Регулирующий клапан 19 может быть двухпозиционным клапаном, управляемым с помощью импульсной модуляции. Регулирующий клапан 19 открывает и закрывает рабочее впускное отверстие 3. Регулирующий клапан 19 содержит седло 30 клапана, которое выровнено с рабочим соплом 31 эжектора 2 (фиг. 6). Такое выравнивание снижает разность давлений во всем эжекторе 2.

Каждый эжектор 2 установлен в картридж 21. Картридж 21 содержит все элементы эжектора 2, например клапанный элемент 16, и седло 18 обратного клапана, и регулирующий клапан 19, и электромагнит 20, регулирующий рабочее впускное отверстие 3.

На фиг. 6 показан обратный клапан 16, 18 в открытом состоянии, а на фиг. 7 показан обратный клапан 16, 18 в закрытом состоянии, в котором клапанный элемент 16 прижат к седлу 18 клапана.

Как видно на фиг. 5-7, выпускное отверстие 11 расположено в трубе 22. Труба 22 пересекает линию 8 всасывания (фиг. 1), вследствие чего возможно расположить линию 8 всасывания и выпускную линию 12 в одной плоскости.

На фиг. 1 видно, что линия 8 всасывания разделена на секции 8а, 8b, которые разделены частью 23 корпуса 5, образующей стенку между секциями 8а, 8b. Разделение на секции 8а, 8b позволяет выделить одну секцию 8а для всасывания газообразной текучей среды и использовать другую секцию 8b для жидкой текучей среды. Жидкая текучая среда может подаваться по всасывающему патрубку 27 для жидкости. При этом может быть предусмотрено несколько вспомогательных патрубков, т.е. рабочий вспомогательный патрубок 25, вспомогательный патрубок 26 всасывания газа, вспомогательный патрубок 24 всасывания жидкости и вспомогательный выходной патрубок 28. Вспомогательные патрубки могут быть использованы, например, в качестве измерительных патрубков или сервисных патрубков.

Эжектор 2, работающий с жидкой текучей средой, может также работать с газообразной текучей средой. Соответственно, можно подавать газообразную текучую среду не только в секцию 8а, но также и в секцию 8b.

Все картриджи 21 имеют одинаковые внешние размеры, так что место контакта всех картриджей с клапанным блоком одинаковое. Однако мощность эжекторов 2 разных картриджей 21 может различаться.

Линия 8 всасывания и выпускная линия 12 могут быть соединены посредством обводного клапана (не показано на графических материалах). Такой обводной клапан может быть обводным клапаном для газа с переменным или постоянным дифференциальным давлением. Обводной клапан и картриджи 21 имеют одинаковое место контакта с корпусом 2.

По меньшей мере один из эжекторов 2, показанных на фиг. 1, может быть заменен холостым блоком 32, показанным на фиг. 8-10. Холостой блок 32 имеет отверстие 33, так что указанный холостой блок 32 не рассоединяет рабочую линию 4, когда он вставлен в корпус 5. Однако, как видно из фиг. 9, холостой блок 32 не имеет никаких дополнительных каналов, так что рабочая линия 4, линия 8 всасывания и выпускная линия 12 не соединяются посредством холостого блока 32. Однако холостой блок 32 имеет такое же место контакта, как и картридж 21, поэтому эжектор 2 может быть заменен холостым блоком 32 без каких-либо проблем. Холостой блок 32 может быть использован для замены неисправного картриджа 21 при отсутствии другой запасной части. Холостой блок 32 также может быть использован для изменения мощности эжекторного устройства 1 в соответствии с требованиями пользователя.

Как видно на фиг. 6, например, картридж 21 имеет три осевых уплотнения 33, 34, 35. Эти осевые уплотнения упираются в соответствующие уплотнительные поверхности внутри корпуса 5. Однако, когда картридж 21 вставлен в корпус 5, между осевыми уплотнениями 33-35 и корпусом 5 нет фрикционного движения.

Корпус 5 образован в виде цельной конструкции. Корпус 5 может быть изготовлен, например, из блока материала, такого как сталь или латунь, в котором высверлены каналы, образующие линии 4, 8, 12, и в котором высверлены дополнительные отверстия для размещения картриджей 21, указанного холостого блока 32 или любого другого элемента, такого как вышеупомянутый обводной клапан.

В настоящем варианте осуществления было представлено два разных патрубка для всасывания газа и всасывания жидкости. Однако газообразная и жидкая текучие среды, подлежащие всасыванию, могут смешиваться в одном трубопроводе перед соединением с корпусом, а затем поступать по двухфазному всасывающему патрубку.

Эжекторы 2, соединенные с указанным двухфазным всасывающим патрубком, могут опционально быть оснащены подъемами для перекачивания отделенной жидкости в жидкостную камеру инжектора 2.

Эжектор 2 не описан подробно. Как правило, эжектор 2 имеет рабочее впускное отверстие 3 для текучей среды, соединенное с рабочим соплом для текучей среды. Отверстие 29 для всасывания эжектора сообщается с той же областью, что и отверстие рабочего сопла для текучей среды. Комбинированный поток рабочей текучей среды и текучей среды, подлежащей всасыванию, поступает в сужающееся впускное сопло, переходящее в расширяющийся выпускной диффузор. Впускное сопло и выпускной диффузор соединены посредством горла диффузора. Сопло Лаваля ускоряет рабочую текучую среду, что создает зону низкого давления, которая всасывает и увлекает текучую среду, подлежащую всасыванию. После прохождения через горло диффузора эжектора смешанная текучая среда расширяется, и ее скорость падает, что приводит к повторному сжатию смешанной текучей среды.

Предлагается эжекторное устройство (1), содержащее корпус (5), по меньшей мере два эжектора (2), расположенных в указанном корпусе (5), при этом каждый эжектор (2) имеет рабочее впускное отверстие (3), отверстие (29) для всасывания, выпускное отверстие (11) и продольную ось (17). Такое устройство должно иметь простую конструкцию. Поэтому указанные отверстия (29) для всасывания указанных эжекторов (2) соединены посредством путей для текучей среды с общей линией (8) всасывания. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Эжекторное устройство (1), содержащее корпус (5), по меньшей мере два эжектора (2), расположенных в указанном корпусе (5), при этом каждый эжектор (2) имеет рабочее впускное отверстие (3), отверстие (29) для всасывания, выпускное отверстие (11) и продольную ось (17), при этом рабочие впускные отверстия (3) указанных эжекторов (2) соединены с общей рабочей линией (4), причем указанные отверстия (29) для всасывания указанных эжекторов (2) соединены посредством путей для текучей среды с общей линией (8) всасывания, отличающееся тем, что каждый эжектор (2) размещен в картридже (21), при этом указанный картридж (21) расположен в указанном корпусе (5), при этом указанный картридж (21) содержит регулирующий клапан (19), который регулирует указанное рабочее впускное отверстие (3) указанного эжектора (2).

2. Эжекторное устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанная рабочая линия (4) и указанная линия (8) всасывания расположены параллельно друг другу.

3. Эжекторное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что указанные выпускные отверстия (11) указанных эжекторов (2) соединены с общей выпускной линией (12), при этом указанная выпускная линия (12), в частности, расположена параллельно по меньшей мере одной из указанной рабочей линии и указанной линии (8) всасывания.

4. Эжекторное устройство по п. 3, отличающееся тем, что указанная продольная ось (17) расположена перпендикулярно по меньшей мере одной из указанной линии (8) всасывания и указанной выпускной линии (12).

5. Эжекторное устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что указанная линия (8) всасывания расположена между указанной рабочей линией (4) и указанной выпускной линией (12).

6. Эжекторное устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанный регулирующий клапан (19) предпочтительно имеет седло клапана, которое выровнено с рабочим соплом указанного эжектора (2).

7. Эжекторное устройство по п. 1 или 6, отличающееся тем, что указанный картридж (21) содержит выпускной канал (11), при этом указанный выпускной канал (11) пересекает указанную линию (8) всасывания.

8. Эжекторное устройство по любому из пп. 1, 6 или 7, отличающееся тем, что указанный картридж содержит обратный клапан (16, 18), размещенный в указанном пути для текучей среды.

9. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что указанный путь (10) для текучей среды от указанной линии (8) всасывания к указанному отверстию для всасывания поворачивает под углом 90° (14) на выходе из указанной линии всасывания и поворачивает под углом 180° (15) на входе в указанный эжектор, при этом указанный обратный клапан (16, 18) предпочтительно размещен, в частности, между указанными поворотами под углом 90° (14) и под углом 180° (15) и, в частности, предпочтительно симметрично относительно указанной продольной оси (17).

10. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что линия (8) всасывания и указанная выпускная линия (12) соединены друг с другом посредством обводного клапана, при этом указанный обводной клапан имеет предпочтительно такое же место контакта с указанным корпусом (5), как и эжектор (2).

11. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что по меньшей мере один эжектор (2) заменен холостым блоком, имеющим такое же место контакта с указанным корпусом (5), как и указанный эжектор (2).

12. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что указанная линия (8) всасывания содержит отверстие (9) для всасывания газа и отдельное отверстие (27) для всасывания жидкости, при этом указанная линия (8) всасывания предпочтительно разделена на секцию (8а) для газа и секцию (8b) для жидкости.

13. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-12, отличающееся тем, что указанный корпус (5) представляет собой цельную конструкцию.

14. Эжекторное устройство по любому из пп. 1-13, отличающееся тем, что по меньшей мере два из указанных эжекторов (2) имеют различные мощности.