Струйный аппарат Г.Н.Ерченко Советский патент 1992 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйной технике, в частности, к конструкции эжекторов и может быть использовано в конденсационных установках паровых турбин и в системах вакуумной деаэрации воды.

Известен струйный аппарат (эжектор), предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума 1. содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смешения, суживающуюся часть канала и диффузор. Сопло служит для преобразования потенциальной энергии давления активной среды, поступающей в сопло из приемной камеры, в кинетическую энергию струи, которая, вытекая из сопла с большой

скоростью, увлекает за собой паровоздушную смесь из камеры, соединенной с паровым пространством конденсатора, в суживающуюся часть канала переменного сечения и далее поступает в диффузор, в котором происходит торможение потока и преобразование кинетической энергии в потенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора.

Недостатком такого аппарата является низкий КПД из-за того, что активная струя захватывает пассивную среду только своей поверхностью,внутренняя же часть струи с пассивной средой не контактирует.

XI

W

Известен также струйный аппарат {2, содержащий жидкостное активное сопло, установленную на выходе последнего цилиндрическую вставку с отверстиями для подвода газовой пассивной среды и продольными пазами, выполненными на внутренней поверхности вставки в зоне отверстий, камеру смешения и диффузор, в котором с целью снижения энергозатрат на прокачку пассивной среды отверстия расположены одним поперечным рядом на выходе активного сопла, пазы со стороны последнего заглушены и имеют ширину и глубину, равные диаметру отверстий, а количество последних равно числу пазов.

Недостатком такого аппарата является его низкий КПД, так как отверстия, выполненные в цилиндрической аставкс для подвода газовой пассивной среды, и продольные пазы, выполненные на ее внут« ренней поверхности в зоне отверстий, расположены под прямым углом, что снижает скорость пассивной среды на входе в продольные пазы, а также из-за недостаточного развития поверхности активной среды .и отсутствия ее закрутки, что ухудшает условия смешения активной и пассивной сред.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является струйный аппарат ВТУЗа-ЛМЗ (3, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и завихри- тель, выполненный в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений труб размещены на окружности вокруг оси сопла, передние кромки перегородок ориентированы перпендикулярно радиусу сопла и размещены в плоскости выходного сечения сопла, а радиус окружности равен радиусу сопла.

Недостатком прототипа является его низкий КПД из-за недостаточного развития поверхности активной среды, что ухудшает условия смешения активной и пассивной сред.

Целью изобретения является повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном струйном аппарате, содержащем активное сопло, камеру смешения с диффузором и ззвихритель, выполненный в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка кромки, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы

завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней и

0 наружной кромок, входное сечение выступающего участка расположено вдоль радиуса трубы и ограничено его крайними точками, а внутренняя и наружная кромки выступающего участка изогнуты в радиаль5 ном направлении в сторону от оси трубы.

При этом выходная кромка выступающего участка перегородок может быть выполнена с разрезами вдоль перегородки с образованием лепестков, причем послед0 ние плавно отогнуты под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора; выходной участок выступающего участка перегородок может быть выполнен с выступами, высота которых плавно увели5 чивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна.

Анализ известных технических решений - аналоги и прототипа - в исследуемой

0 области, т. е, конструкций эжекторов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими заявляемый струйный аппарат, и при5 знать заявляемое решение соответствующим критерию существенные отличия.

В частности не известны струйные аппараты, содержащие активное сопло, камеру смешения с диффузором и завихритель,

0 выполненный в виде цилиндрически труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, а передние кромки перегородок

5 размещены в плоскости выходного сечения сопла, в которых бы передняя кромка каждой перегородки была бы ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная

0 кромка каждой перегородки была бы выполнена ступенчатой с образованием участка кромки, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сече5 нием соответствующей трубы завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок являлся бы продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной коси эжектора с образованием последней внутренней и наружной кромок.

входное сечение выступающего участка было расположено вдоль радиуса трубы и ограничено его крайними точками, а внутренняя и наружная кромки выступающего участка были бы изогнуты в радиаль- ном направлении в-сторону от оси трубы.

На фиг, 1 представлен продольный разрез струйного аппарата; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - цилиндрическая труба с винтообразной перегородкой и ле- пестками на последней; на фиг. 4 - труба с выступающей частью винтообразной перегородки; на фиг. 5 - трубы с выступающей частью перегородки; на фиг. 6 - труба с выступающей частью перегородки; на фиг. 7 - труба с выступающей частью перегородки; на фиг. 8 - труба с выступающей частью перегородки.

Струйный аппарат (фиг. 1, 2) содержит активное сопло 1, камеру смешения 2 с диф- фузором 3 и завихритель 4, выполненный в виде цилиндрических труб 5 с винтообразной перегородкой 6 внутри каждой трубы 5, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла 1, а передние кромки 7 перегородок б размещены в плоскости выходного сечения сопла 1, передняя кромка 7 каждой перегородки 6 ориентирована под острым углом к радиусам сопла 1, проходящим че- рез трубу 5 завихрителя 4. выходная кромка .:-жчой чсрегородки выполнена ступенчатой с образованием участка 8 кромки, расположенного в плоскости выходного сечения трубы 5, и выступающего участка 9, расположенного за выходным сэчением соответствующей трубы 5 завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок 9 является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки 6. обра- щенной к оси эжектора с образованием последней внутренней 10 и наружной 11 кромок, входное сечение выступающего участка 9 расположено вдоль радиуса трубы 5 и ограничено его крайними точками, а внутренняя 10 и наружная 11 кромки высту- naioutero участка 9 изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси тоубы 5.

При этом выходная кромка 12 выступающего участка 9 перегородок 6 может быть выполнена с разрезами вдоль перегородок с образованием лепестков 13, причем последние плавно отогнуты под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора (фиг. 3); лепестки 13 могут быть отогнуты по крайней мере через один лепесток (фиг. 4); лепестки 13 могут быть изогнуты с образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности (фиг. 5); выходной участок

выступающего участка 9 перегородок 6 может быть выполнен с выступами 14, высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна (фиг. 6): поверхность выступов 14, обращенная в сторону оси эжектора, может быть выполнена вогнутой, в направлении потока (фиг. 7); выступы 14 могут быть выполнены с зазором 15 между ними, а выступы 14 с одинаковой высотой могут чередоваться через один (фиг. 8).

Струйный аппарат (фиг. 1, 2) работает следующим образом.

В сопло 1 неприемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи, которая на выходе из сопла 1 делится на струю, поступающую непосредственно в камеру смешения 2, и другие струи, поступающие в завихритель 4, выполненный в виде цилиндрических труб 5 с винтообразной перегородкой 6 внутри каждой трубы 5, в котором струи получают вращательное движение (завихрение). При этом вследствие того, что передние 7 кромки перегородок 6 ориентированы к радиусу сопла 1 под острым углом, одновременно с активной средой с завихритеяь 4 поступает и пассивная среда, в результате чего при движении указанных сред в завихрителе происходит их смешивание. Выбор угла, под которым передняя кромка 7 перегородок ориентируется к радиусу сопла 1, связан с расположением ступенчатой выходной кромки соответствующей винтообразной перегородки 6, а также с характеристиками струйного аппарата. На выходе из труб 5 завихрителя 4 все струи.актнвной и пассивной сред соединяются в одну струю.

При этом, вследствие того, что выходные кромки перегородки б выполнены ступенчатыми так, что выступающий участок 9 является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки б, обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней 10 и наружной 11 кромок (фиг. 1, 3), входное сечение выступающего участка 9 расположено вдоль радиуса трубы 5 и ограничено его крайними точками, а внутренняя 10 и наружная 11 кромки выступающего участка 9 изогнуты в радиальном направлении в сторону ог оси трубы 5, среда за счет кинетической энергии поступательного движения, а также вращательного движения, получаемого при закрутке ее. и возникающих при этом центробежных сил движется за пределами труб 5 и направлении к задней кромке 12 выступающего участка 9 перетродки б (фиг

3), а затем срывается с нее, продолжая взаимодействовать с пассивной средой.

Выполнение выходной кромки 12 выступающего участка 9 перегородок б с разрезами вдоль последних с образованием лепестков 13 и отгибом последних под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора (фиг. 3) позволяет обеспечить дальнейшее улучшение условий взаимодействия сред за счет более равномерного распределения активной среды в Объеме пассивной среды, а следовательно, повысить КПД струйного аппарата. Улучше-, ние условий для взаимодействия двух сред происходит также при отгибе лепестков 13 по крайней мере через один лепесток (фиг. 4). В отдельных случаях лепестки 13 могут быть изогнуты с образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности (фиг, 5), что определяется из условий достижения максимального КПД струйного аппарата. Роль лепестков 13 могут выполнять выступы 14 (фиг. 6), высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна. Поверхность указанных выступов 14, обращенная в сторону оси эжектора, может быть выполнена вогнутой, о направлении потока (фиг. 7), а также выступы 14 могут быть выполнены с зазором 15 между ними, а выступы 14 с одинаковой высотой могут чередоваться через один (фиг. 8). Характер отгиба лепестков 13 (фиг. 3), высота выступов 14 (фиг. 6), расстояние между соседними выступами (фиг. 8) и другие характеристики выбираются из условия достижения максимального КПД,

Использование заявляемого изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также при перекачке различных сред позволяет уменьшить энергозатраты на обслуживание перекачку за счет повышения КПД струйного аппарата без суще- ств.енных усложнений конструкции аппарата при одновременном уменьшении его габаритов и массы.

Формула изобретения 1. Струйный аппарат, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и завихритель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, завихритель выполнен в виде цилиндрических труб

С винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, а передние кромки перегородок

размещены в плоскости выходного сечения сопла, причем передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка кромки, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы

завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней и

наружной кромок, входное сечение выслг пающегаучастка расположено вдоль радиуса трубы и ограничено его крайними точками, а внутренняя и наружная кромки выступающего участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы

2.Аппарат по п. 1, отличающий

с я тем, что выходная кромка выступающего участка перегородок выполнена с разрезами вдоль перегородки с образованием лепе- стков, Причем последние плавно отогнуты под различными-углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора.

3.Аппарат по пп. 1и2, отличающийся тем, что лепестки отогнуты по крайней

мере через один лепесток.

4.Аппарат по пп. 1 и 2, о т лли ч а ю щ и- й с я тем, что лепестки изогнуты с образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности.

5. Аппарат по п. 1, отличающий - с я тем, что выходной участок выступающего участка перегородок выполнен с выступами, высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна.

6. Аппарат по пп. 1и5, отличающийся тем, что поверхность выступов, обращенная в сторону оси эжектора, выполнена вогнутой в направлении потока.

7. Аппарат по пп. 1и5, отличающийся тем, что выступы выполнены с зазором между ними, а выступы Q одинаковой высотой чередуются через один.

А /

2 5 1б °

1771519

Фиг. I

Сущность изобретения: завихритель выполнен в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой, трубы. Центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения активного сопла. Передние кромки перегородок размещены в плоскости выходного сечения сопла. Передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завих- рителя. Выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы завихрителя по ходу потока. Выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием внутренней и наружной кромок. Входное сечение выступающего участка расположено вдоль радиуса трубы и ограничено крайними точками. Внутренняя и наружная кромки выступающего участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы. 6 з. п, ф-лы, 8 ил.

Фиг.З

Фиг. 4

Фиг. 5

/

-/У