Газовый эжектор Советский патент 1993 года по МПК F04F5/14 

Изобретение относистя к струйной технике и может быть использовано при перекачивании различных сред.

Известен эжектор, предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума, 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 эенргии в потенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора.

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

Конструктивно наиболее близким к предложенному является струйный насос (эжектор), содержащий расп ределительнук камеру, установленное в ней многоствольное активное сопло со стволами, выполнен

Ч

00

4J

го

О

со

ными в виде концентрично размещенных двустенных патрубков с щелевыми выходными отверстиями, расположенных относительно друг друга с образованием кольцевых каналов для подвода пассивной среды, и камеру смешения с горловиной, причем активное сопло имеет диаметр, превышающий диаметр горловины камеры смешения, одна й З стенок патрубка выполнена цилиндрической, другая - конической и расположена под острым углом к оси камеры смешения, а каналы для подвода пассивной среды сообщены между собой при помощи радиальных патрубков.

Недостатками такого струйного насоса являются низкий КПД из-за большого гидравлического сопротивления в многоствольном активном сопле, больших гидравлических потерь в кольцевых каналах для подвода пассивной среды, неэффективных условий взаимодействия двух сред непосредственно за выходным сечением сопл при использовании в качестве активной среды газа, т.е. не капельной жидкости., сложность конструкции и невысокая надежность его работы при перекачке загрязненных жидкостей,

Целью изобретения являются повышение КПД эжектора за счет улучшения условий для смешения активной и пассивной сред при значительном уменьшении гидравлических сопротивлений в активном сопле и при подводе в -камеру смешения пассивной среды, упрощение конструкции и повышение надежности работы.

Цель достигается тем, что в эжекторе (струйном насосе), содержащем активное многоствольное сопло с щелевыми выходными отверстиями, камеру смешения с диффузором, причем щелевые выходные отверстия образованы перегородками, передние кромки которых выполнены ступенчатыми, направленными от оси эжектора, передняя острая кромка ступени меньшего диаметра расположена внутри сопла, а ступень большего диаметра выполнена обтекаемой формы и расположена в камере смешения, задняя грань каждой перегородки расположена в камере смешения, при этом толщина каждой перегородки увеличивается в двух направлениях -.к диффузору и от оси эжектора, периферийная грань каждой перегородки вне сопла расположена за пределами цилиндрической поверхности, описанной радиусом выходного сечения сопла, а внутренняя грань каждой перегородки вплотную примыкает к сплошному и симметричному относительно оси эжектора в каждом продольном его сечении обтекателю, острием обращенному в сторону, противоположную движению,активной среды.

На фиг.1 представлен продольный разрез газового эжектора; на фиг.2 - сечение

А-А на фиг.1;.на фиг.З - сечение А-А, вариант; на фиг.4 - сечение А-А, вариант,

В газовом эжекторе (фиг.1, 2), содержащем многоствольное активное сопло 1 с щелевыми выходными отверстиями 2, камеру 3

0 смешения с диффузором 4, щелевые выходные отверстия 2 образованы перегородками 5, передние кромки 6 которых выполнены ступенчатыми, направленными от оси эжектора, причем передняя острая кромка ступе5 ни меньшего диаметра расположена внутри сопла 1, а ступень большего диаметра выполнена обтекаемой формы и расположена в камере 3 смешения, а задняя грань 7 каждой перегородки 5 расположена в камере 3

0 смешения. При этом толщина каждой перегородки 5 увеличивается в двух направлениях - к диффузору 4 и от оси эжектора, периферийная грань 8 каждой перегородки 5 вне сопла 1 располагается за пределами

5 .цилиндрической поверхности, описанной радиусом г выходного сечения сопла 1, а внутренняя грань каждой перегородки вплотную примыкает к сплошному и симметричному относительно оси эжектора в

0 каждом продольном его сечении обтекателю 9, оастрием обращенному в сторону, противоположную движению активной среды. При этом длина обтекателя 9 может быть равна длине перегородок 5, отсчитываемой

5 по оси эжектора, задняя грань 10 обтекателя может быть расположена в одном сечении с задней гранью 7 каждой перегородки, а длина первого меньше длины перегородки, отсчитываемой по оси эжектора. В каж0 дом сечении оотекателя 9 в направлении диффузора 4 наружный диаметр первого может увеличиваться, на участке, примыкающем к острию обтекателя 9, наружный диаметр последнего может увеличиваться в

5 каждом его сечении в направлении диффузора, а затем оставаться постоянным.

Газовый эжектор работает следующим образом,. . В многоствольное активное сопло 1 с

0 щелевыми выходными отверстиями 2 из приемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи,

5 которая благодаря наличию в сопле 1 перегородок 5 разделяется на ряд струй.

За выходным сечением сопла 1 давление активной среды снижается до давления на всасывании эжектора, вследствие чего за соплом происходит увеличение объема активной среды. Поэтому наличие перегородок 5, расположенных частично в камере 3 смешения, обеспечивает расширение активной среды только в направлении от оси эжектора, что позволяет создать условия для образования пустоты за задними гранями 7 каждой перегородки 5, а также за обтекателем 9, в указанные пустоты втягивается пассивная среда, а поверхность взаимодействия двух сред резко возрастает, что приводит к достижению высоких значенийй КПД эжектора. Наличие обтекателя 9 при этом позволяет более равномерно распределить активную среду в объеме камеры смешения.

Длина участка I перегородки, расположенного в камере 3 смешения (фиг.1), определяется экспериментальным путем по достижении максимального КПД на номинальном режиме работы эжектора. При этом периферийная грань 8 каждой перегородки 5 в радиальном направлении должна располагаться на таком расстоянии от оси эжектора, чтобы активная среда при выходе из сопла 1 не закрывала указанные грани 8. В этом случае обеспечивается свободный доступ пассивной среды в образующиеся пустоты за задними граням 7 каждой перегородки 5 и задней гранью 10 обтекателя 9,

Выполнение обтекателя 9 различной длины и с изменяющимся поперечным сечением по его длине определяется размерами эжектора и другими его характеристиками.

Перегородки эжектора могут иметь различную форму, например при малых значениях выходного (размера) радиуса сопла 1 передние кромки 6 каждой перегородки 5 целесообразно выполнять прямыми (фиг.2), а при больших радиусах выходного сечения сопла - дуговой формы (фиг.З), при этом обе кромки 11 и 12 задней грани 7 могут быть выполнены дуговыми (фиг.З, что обеспечивает увеличение поверхности взаимодействия двух сред в камере 3 смешения, другими словами, приводит к увеличению КПД эжектора. Поворот каждой передней кромки б перегородки 5 и обеих кромок 11 и 12 каждой задней грани 7 на угол относительно друг друга вокруг оси эжектора обеспечивает закрутку потока, которая при соблюдении всех условий п.1 формулы приводит к дополнительному увеличению КПД эжектора.

Кроме того, для обеспечения надежной работы эжектора перегородки 5 могут выполняться не связанными жестко с соплом 1, что с помощью специального устройства позволяет выводить перегородки из сопла для их очистки от возможных загрязнений. При этом следует отметить, что конструкция

предложенного эжектора проще конструкции прототипа.

Использование изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет уменьшить энергозатраты на работу эжектора за счет значительного повышения его КПД, а также уменьшить массу и габариты, упростить его конструкцию по сравнению с 0 прототипом и повысить надежность работы.

Формула изобретения

1. Газовый эжектор, содержащий многоствольное активное сопло с щелевыми выходными отверстиями и камеру смешения с

5 диффузором, при этом щелевые выходные отверстия образованы перегородками, направленными от оси эжектора, передняя кромка меньшего диаметра расположена внутри сопла, а большего диаметра распо0 ложена в камере смешения, причем внутренняя грань каждой перегородки вплотную примыкает к сплошному и симметричному относительно оси эжектора в каждом продольном его сечении обтекате5 лю, острием обращенным в сторону, противоположную движению активной среды, о т- личающийся тем, что, задняя грань каждой перегородки расположена в камере смешения, толщина каждой перегородки

0 увеличивается в двух направлениях - к диффузору и от оси эжектора , а периферийная грань каждой перегородки вне сопла расположена за пределами цилиндрической поверхности, описанной радиусом выходного

5 сечения сопла, при этом передние кромки перегородок выполнены с острой кромкой и ступенчатыми, в активном сопле расположены перегородки ступени меньшего диаметра, а в камере смешения - перегородки

0 ступени большего диаметра, причем последние выполнены обтекаемой формы,

2. Эжектор по п.1, otT л и ч а ю щ и йс я тем, что длина обтекателя равна длине перегородок, отсчитываемой по оси эжектора.

5 3. Эжектор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что задняя грань обтекателя расположена в одном сечении с задней гранью каждой перегородки, а длина обтекателя меньше длины перегородки, отсчитываемой

0 по оси эжектора.

4. Эжектор по п. 1,отличающийся, тем, что в каждом сечении обтекателя в направлении диффузора наружний диаметр первого увеличивается.

55, Эжектор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что на участке, примыкающем к острию обтекателя, наружный диаметр последнего увеличивается в каждом его сечении в направлении диффузора, а затем остается постоянным.

Сущность изобретения: щелевые выходные отверстия активного сопла образованы перегородками, направленными от оси эжектора, передняя кромка меньшего диаметра расположена внутри сопла, большего диаметра расположена в камере смешения. Внутренняя грань каждой перегородки вплотную примыкает к сплошному и симметричному относительно оси эжектора в каждом продольном его сечении обтекателю, острием обращенному в сторону, противоположную движению активной среды. Задняя грань каждой перегородки расположена в камере смешения, Толщина перегородки увеличивается в двух направлениях - к диффузору и от оси эжектора. Периферийная грань перегородки вне сопла расположена за пределами цилиндрической поверхности, описанной радиусом выходного сечения сопла. Передние кромки перегородок выполнены с острой кромкой и ступенчатыми. В активном сопле расположены перегородки ступени большего диаметра, выполненные обтекаемой формы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. ел с