Меню Закрыть

Патент эжектор

Эжектор предназначен для перемещения низконапорного потока с помощью высоконапорного потока среды. Эжектор содержит кольцевое сопло 1 высоконапорного потока и два концентрических кольцевых сопла 2 и 3 низконапорного потока, кольцевую камеру смешения 4 и диффузор 5, образованные наружной обечайкой 6 и центральным телом 7. К внутреннему кольцевому соплу 3 низконапорный поток подводится через пилоны 8, соединяющие обечайку 6 и центральное тело 7. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока 1 установлена цилиндрическая обечайка 9, выступающая за срез наружной стенки 10 сопла высоконапорного потока. Цилиндрическая обечайка 9 установлена с возможностью осевого перемещения относительно среза наружной стенки сопла высоконапорного потока. Наружная стенка 10 сопла высоконапорного потока выполнена конической. Технический результат — создание требуемого поля параметров (температур, концентраций, скоростей) на срезе диффузора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2366840

Изобретение относится к струйным аппаратам и может быть использовано в энергетике и близких к ней областях техники, в автономной энергетике, в авиации и космической технике, в судостроении, в химической промышленности.

Известен эжектор по авторскому свидетельству № 123279, кл. F04F 5/30, принятый за прототип. Этот эжектор содержит сопла высоконапорного и низконапорного газа, камеры смешения и диффузор, причем на начальном участке камеры смешения оси высоконапорного и низконапорного сопел, а также стенка начального участка камеры смешения искривлены.

Недостатком этого эжектора является сложность изготовления криволинейных поверхностей сопел и начального участка камеры смешения, большая длина камеры смешения и невозможность регулирования требуемого поля параметров на срезе диффузора.

Целью изобретения является упрощение формы обтекаемых поверхностей эжектора (сопел и камеры смешения), уменьшение длины камеры смешения и задача регулирования или создания требуемого поля параметров на срезе диффузора.

Для достижения указанной цели предлагаемый эжектор содержит два кольцевых сопла низконапорного потока, расположенные концентрично по обе стороны от кольцевого сопла высоконапорного потока. К внутреннему кольцевому соплу низконапорный поток подводится через пилоны, соединяющие обечайку и центральное тело и расположенные в диффузоре. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока установлена цилиндрическая обечайка, выступающая за срез конической наружной стенки сопла высоконапорного потока на величину а. Для регулирования величины выступа при монтаже цилиндрическая обечайка выполняется с возможностью перемещения вдоль оси эжектора.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого эжектора.

Эжектор содержит кольцевое сопло высоконапорного потока 1, два концентрических кольцевых сопла 2 и 3 низконапорного потока, кольцевую камеру смешения 4 и диффузор 5, образованные наружной обечайкой 6 и центральным телом 7. Кольцевые сопла 2 и 3 низконапорного потока расположены концентрично по обе стороны (изнутри и снаружи) от кольцевого сопла высоконапорного потока 1. Такое расположение сопел низконапорного потока способствует лучшему перемешиванию потоков, что приводит к уменьшению длины камеры смешения. К внутреннему кольцевому соплу 3 низконапорный поток подводится через пилоны 8, соединяющие обечайку 6 и центральное тело 7 и расположенные в диффузоре в области пониженных скоростей смешанного потока, что необходимо для уменьшения сопротивления пилонов. На внутренней стенке сопла высоконапорного потока 1 установлена цилиндрическая обечайка 9, выступающая за срез конической наружной стенки 10 сопла высоконапорного потока на величину а. Величина этого выступа влияет на направление струи высоконапорного потока после сопла и, соответственно, на поле параметров на срезе диффузора. Для регулирования величины выступа при монтаже цилиндрическая обечайка выполнена с возможностью перемещения вдоль оси эжектора.

Предлагаемый эжектор работает следующим образом.

Высоконапорный поток подводится к кольцевому соплу высоконапорного потока 1 и истекает из него в виде кольцевого тела вращения с криволинейными образующими благодаря тому, что цилиндрическая обечайка 9 выступает на величину а относительно среза конической наружной стенки 10. Коническая наружная стенка 10 направляет высоконапорный поток к оси эжектора, этот поток вынужден разворачиваться около среза этой стенки 10 до направления оси эжектора. При этом в высоконапорном потоке получается течение, близкое к свободновихревому. В результате около среза конической наружной стенки 10 скорость в высоконапорной струе имеет большее значение, чем на обечайке 9, что приводит к большей эжекции потока из наружного низконапорного кольцевого сопла 2 по сравнению с эжекцией из внутреннего кольцевого сопла 3. Неравномерность поля скорости в высоконапорной струе позволяет увеличить повышение давления низконапорного потока при заданном коэффициенте эжекции.

Работоспособность предлагаемого эжектора подтверждена экспериментом на модели с диаметром обечайки диффузора Д диф.=427 мм и длиной обечайки L=854 мм. При этом L/Д=2,0.

В эксперименте высоконапорный поток имел температуру t1=400°C, а низконапорный — t2=15°С. На срезе диффузора получено: максимальная температура t3max =170°С, средняя температура t3cp=150°С. Эти результаты подтверждают положительные характеристики заявляемого эжектора: поле температур на срезе диффузора (см. чертеж) имеет небольшую неравномерность

что подтверждает хорошее перемешивание потоков в эжекторе с очень малой относительно общей длиной (длина камеры смешения 4 + длина диффузора 5) L/Д=2,0; эжектор отличается простотой формы обтекаемых поверхностей, имеющих прямолинейные образующие. Перемещение цилиндрической обечайки, как показал эксперимент, позволяет регулировать или создавать требуемое поле параметров (температур, концентраций, скоростей) на срезе диффузора.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Эжектор, содержащий кольцевые сопла высоконапорного и низконапорного потоков, кольцевую камеру смешения и диффузор, образованные наружной обечайкой и центральным телом, отличающийся тем, что снабжен вторым кольцевым соплом низконапорного потока, причем кольцевые сопла низконапорного потока расположены концентрично по обе стороны (изнутри и снаружи) от кольцевого сопла высоконапорного потока, пилонами для подвода низконапорного потока к внутреннему соплу низконапорного потока, расположенными в диффузоре эжектора, цилиндрической обечайкой на срезе внутренней стенки сопла высоконапорного потока, выступающей за срез наружной стенки сопла высоконапорного потока.

2. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что цилиндрическая обечайка на срезе внутренней стенки сопла высоконапорного потока установлена с возможностью осевого перемещения относительно среза наружной стенки сопла высоконапорного потока.

3. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что наружная стенка сопла высоконапорного потока выполнена конической.

Эжектор предназначен для подогрева воды паром. Эжектор включает корпус, диффузор и входные патрубки для пара и воды. Имеется съемная перегородка, в которую встроены подвижные трубки с отверстиями. Технический результат — повышение эффективности подогрева. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2384756

Изобретение относится к бумажной промышленности и служит для подогрева воды паром.

Известна конструкция эжектора, состоящая из корпуса, диффузора и входных патрубков для пара и воды. (Ю.А.Степанов, Краткий политехнический словарь, Москва, Советская энциклопедия, 1955, с.571).

Данная конструкция малоэффективна.

Изобретение направлено на устранение данного недостатка.

Это достигается тем, что эжектор имеет корпус, диффузор и входные патрубки для пара и воды, при этом имеется съемная перегородка, в которую встроены подвижные трубки с отверстиями.

На фиг.1 изображен эжектор.

На фиг.2 показан его разрез в сечении А-А.

Эжектор имеет корпус 1, к которому съемно крепится перегородка 5. В перегородку 5 подвижно вставлены трубки с отверстиями 6. К перегородке 5 крепится диффузор 2. К корпусу 1 и диффузору 2 присоединены патрубки пара 3 и воды 4.

Эжектор работает следующим образом.

Смешивание пара и воды производится в диффузоре 2. Для подачи меньшего количества пара нужно переместить трубки с отверстиями 6 вправо, тогда живая площадь со стороны выхода пара в диффузор 2 уменьшится.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эжектор имеет корпус, диффузор и входные патрубки для пара и воды, отличающийся тем, что имеется съемная перегородка, в которую встроены подвижные трубки с отверстиями.

эжектор и способ его работы

Изобретение относится к области процессов и аппаратов, преимущественно к жидкостно-газовым эжекторам, и может быть использовано в процессах, где происходит контакт жидкости с газом. Эжектор содержит цилиндрическую приемную камеру с патрубком подвода газовой среды и установленной по оси камеры трубкой подвода жидкости с многосопловой насадкой на выходе, конфузор, камеру смешения и диффузор. Подобраны оптимальные геометрические и газодинамические параметры. Способ работы эжектора предусматривает подачу жидкости под давлением, обеспечивающим скорость ее подачи, превышающую скорость звука в образовавшейся двухфазной смеси не менее чем на 25%, при этом поддерживают массовое отношение расходов газовой среды к жидкости не более 0,01. Предложенный сверхзвуковой жидкостно-газовый эжектор, позволяет гарантированно обеспечить сверхзвуковое течение смеси газа и жидкости, что приводит к течению смеси через зоны скачков уплотнений и перемешиванию жидкости и газа на субмикронном уровне. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Рисунки к патенту РФ 2209350

Изобретение относится к области процессов и аппаратов, преимущественно к жидкостно-газовым эжекторам, и может быть использовано в процессах, где происходит контакт жидкости с газом, и в частности, для гомогенизации, водоподготовки, мокрой очистки газов, кондиционирования воздуха и для создания компактных диффузионных аппаратов.

В аппаратах рассматриваемого типа (диффузионные аппараты) поверхность фазового контакта многократно возрастает при вихреобразовании, при этом жидкость может растягиваться в очень тонкие пленки с образованием пены, вследствие чего происходит сильное увеличение интенсивности процессов массо- и теплообмена по сравнению с другими аппаратами. Однако в большинстве известных аппаратов эта задача решается за счет увеличения скорости газа или жидкости, что ведет к неоправданным затратам энергии и, самое главное, не обеспечивает гарантированного дробления жидкости до субмикронных размеров и интенсивного перемешивания раздробленной жидкости и газовой фазы.

Следует особо отметить, что двухфазная газожидкостная смесь является сжимаемой средой со своими специфическими свойствами. В частности, двухфазная скорость звука в такой смеси при изоэнтропическом изменении состояния определяется уравнением aс=(dp/dr)s=const, где s — энтропия. Отсюда следует, что в отличие от идеального газа, скорость звука в двухфазной системе заданного состава зависит от температуры, удельного веса и давления.

Смотрите так же:  Трудовой договор с завхозом в доу

Превращение двух дозвуковых потоков в сверхзвуковой поток двухфазной смеси может происходить в результате резкого уменьшения скорости звука в процессе образования смеси.

Для реализации этого эффекта предпринимаются попытки создать аппараты определенной геометрии.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру, распределительную камеру, камеру смешения, диффузоры, сопла и сбросную камеру, при этом установлена определенная зависимость между площадью наименьшего проходного сечения камеры смешения и параметрами работы сопла эжектора — давлением жидкой среды на вход в сопло и расходом жидкой среды через сопло. При этом был определен расчетный коэффициент, величина которого, в свою очередь, зависит от достигаемого при работе эжектора отношения давления жидкости на входе в сопло к давлению на выходе из камеры смешения [1].

Однако для реализации данного изобретения в режиме сверхзвука необходимы очень высокие давления, а с обычными насосами такой эжектор будет работать только на дозвуковых режимах.

Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий сопло и камеру смешения, кроме того, эжектор снабжен камерой преобразования сверхзвукового потока, подключенной со стороны входа в нее к выходу камеры смешения, при этом камера преобразования сверхзвукового потока выполнена в виде скачкообразно расширяющегося по ходу потока канала, а площадь поперечного сечения камеры преобразования сверхзвукового потока в зоне ее расширения составляет от 1,01 до 28,0 площадей наименьшего проходного сечения камеры смешения [2].

Недостатком известного эжектора является необходимость в расширении проходной площади канала, что ведет к росту потерь давления в системе скачков уплотнений.

Наиболее близким к предложенному является эжектор, содержащий корпус с патрубками подвода жидкости и газа, камеру смешения, конфузор, многосопловую насадку с числом стволов более десяти, диффузор.

Эжектор работает в качестве смесителя с реализацией эффекта образования двухфазной сверхзвуковой смеси и воздействия на нее скачков уплотнения. При этом, перемешивание воды с газом осуществляют при относительной объемной концентрации смеси 0,35-0,65 путем ее разгона до сверхзвуковой скорости и поддержании давления в камере смешения эжектора в диапазоне 0,2-0,4 ата и обеспечении давления на выходе из эжектора меньше 0,14 МПа [3].

Недостатком известного эжектора, как следует из описания, являются ограничения по относительной объемной концентрации смеси, давлению в камере смешения и давлению смеси на выходе из эжектора, связанные с появлением пульсаций давления в камере смешения. Это происходит из-за недостатков конструкции эжектора, заключающихся в том, что камера смешения эжектора имеет недостаточную длину и ее площадь превосходит суммарную площадь жидкостных струй более чем в 6 раз.

Наиболее близким по способу работы можно считать изобретение, предусматривающее подвод жидкой рабочей среды под напором в сопло жидкостно-газового струйного аппарата, формирование в сопле потока рабочей среды с последующим ее истечением из сопла, откачкой за счет этого газообразной среды и образованием в струйном аппарате газожидкостной смеси, при этом газожидкостную смесь из струйного аппарата подают в струйный преобразователь, где сначала поток газожидкостной смеси за счет его расширения преобразуют в сверхзвуковой газожидкостный поток, а затем сверхзвуковой газожидкостный поток тормозят в профилированной проточной части преобразователя с формированием скачка давления и частичным преобразованием в последнем кинетической энергии газожидкостного потока в потенциальную энергию давления, после чего из профилированной проточной части преобразователя газожидкостный поток подают в сепаратор, где газожидкостный поток разделяют на сжатый газ и жидкую рабочую среду [4].

Однако реализация известного способа приводит к потерям в скачке уплотнения и делает расширение потока смеси энергетически невыгодным.

Задачей настоящего изобретения является создание эжектора и разработка способа его работы, позволяющего при невысоких энергозатратах и умеренных давлениях повысить качество гомогенизации двухфазной смеси жидкость-газ, и обеспечить сверхзвуковое течение смеси за счет минимизации значения местной скорости звука в двухфазной смеси, а не за счет повышения ее скорости.

Поставленная задача решается описываемым эжектором, который содержит приемную камеру с патрубком подвода газовой среды и установленной по оси камеры трубкой подвода жидкости с многосопловой насадкой на выходе, конфузор, камеру смешения и диффузор, причем многосопловая насадка установлена так, что сопла равномерно распределены по площади насадки, соответствующей проекции поперечного сечения камеры смешения, при этом соотношение площади поперечного сечения камеры смешения к сумме площадей отверстий сопел составляет (2-6): 1, расстояние между насадкой и камерой смешения составляет (1,0-1,5) диаметра камеры смешения. Предпочтительно, угол раскрытия конфузора составляет 60-120 град.

Предпочтительно, количество сопел в насадке 12-48, а каждое сопло имеет форму усеченного конуса с углом полураскрытия от 30 до 45 град, переходящего в цилиндр, при этом длина цилиндрической части сопла составляет (0,5-2,0) его диаметра.

В одном из вариантов эжектора, усеченный конус сопла в сопловой насадке переходит в цилиндрическую часть по дуге, при этом радиус дуги сопряжения равен от 0,5 до 1,5 диаметра цилиндрической части сопла.

Преимущественно, диффузор выполнен расширяющимся по ходу движения потока, при этом площадь его выходного сечения составляет не менее 4 площадей сечения камеры смешивания.

В предпочтительном варианте эжектора угол полураскрытия расширяющегося диффузора составляет от 4 до 6 град.

В одном из вариантов эжектора между камерой смешения и расширяющимся диффузором дополнительно установлены друг за другом по ходу потока конфузор с углом сужения не более 4,5 град. и цилиндрическая горловина, длина которой равна (1-3) диаметрам камеры смешения при соотношении площади сечения горловины к площади сечения камеры смешения, равном (0,4-0,8):1.

Поставленная задача решается также предложенным способом работы эжектора, включающим подачу жидкости под давлением к многосопловой насадке, безнапорный подвод газовой среды к патрубку эжектора, смешивание в камере смешения жидкости с газовой средой с образованием равновесной двухфазной смеси и вывод смеси через диффузор, причем подачу жидкости осуществляют под давлением, обеспечивающим скорость ее подачи, превышающую скорость звука в образовавшейся двухфазной смеси не менее, чем на 25%, при этом поддерживают массовое отношение расходов газовой среды к жидкости (коэффициент эжекции) не более 0,01.

Перечень чертежей:
1. Скорость звука в смеси вода-воздух.

2. Скорость звука во влажном насыщенном водяном паре.

3. Схема жидкостно-газового эжектора.

4. Многосопловая насадка (вид сбоку и снизу).

5. Предпочтительный вариант схемы жидкостно-газового эжектора.

Скорость звука в конкретных смесях определяют графически, либо расчетным путем, в том числе, известными способами.

Например: скорость звука в смеси вода-воздух может быть найдена по графику, приведенному на фиг. 1. Здесь aс — скорость звука в двухфазной смеси, Gг и Gж — массовые расходы газа и жидкости соответственно, Рс — давление безнапорного газа и Тс — температура двухфазной смеси. Скорость звука во влажном насыщенном водяном паре может быть найдена по графику, приведенному на фиг. 2. Здесь Х=Мп/(Мж.нп), где Х — паросодержание, Мп и Мж.н — массы пара и воды соответственно, апж — скорость звука во влажном насыщенном паре и t — температура.

Аналогично можно использовать фиг.2 для определения скорости звука в системе вода-пар. Скорость звука в двухфазных смесях можно также рассчитать математически (см., например, [5]).

Из теории расчета эжекторов известно, что с увеличением площади камеры смешения эжектора увеличивается разница в скоростях между скоростью жидкости и скоростью газопаровой смеси на начальном участке камеры смешения. Увеличение этой разницы ведет к неоправданным энергетическим затратам на увеличение скорости жидкости. С другой стороны уменьшение площади камеры смешения ведет к уменьшению расхода безнапорного газа. Поэтому нами выбрано соотношение площади поперечного сечения камеры смешения к сумме площадей отверстий сопел, равный (2-6):1. При таком соотношении площадей отставание газопаровой смеси от скорости жидкости не превышает 25%, откуда следует, что для гарантированной реализации сверхзвукового течения двухфазной смеси скорость жидкости должна превосходить скорость звука в этой смеси не менее чем на 25%.

Вышеизложенная совокупность признаков позволяет реализовать принцип снижения величины местной скорости звука в равновесной двухфазной смеси без повышения скорости самой смеси. Предложенная конструкция эжектора позволяет: варьировать массовым соотношением газа и жидкости в смеси и давлением этой смеси при минимально допустимом давлении жидкости, достаточном для создания сверхзвукового течения со всеми вытекающими последствиями (скачками уплотнений, дроблением жидкости, дегазацией и т.д.).

На фиг.3 приведена схема заявленного эжектора, где 1 — приемная камера; 2 — патрубок подвода газовой среды; 3 — трубка подвода жидкости; 4 — многосопловая насадка; 5 — конфузор; 6 — камера смешения; 7 — диффузор. На фиг.4 приведен вид сбоку и снизу на многосопловую насадку, устанавливаемую на трубке подвода жидкости.

Примером реализации предлагаемого способа и устройства для его осуществления может служить эжектор для обезжелезивания воды, в котором к воде подмешивают воздух в максимально возможном количестве (до 3-х объемов воздуха к одному объему воды). Максимальный расход воздуха обеспечивается при атмосферном давлении, поэтому с графика фиг.1 определяем минимальное значение скорости звука водовоздушной смеси при атмосферном давлении (Wmin=25 м/c). Скорость воды в многосопловом насадке должна быть на 25% больше этого значения (Wminx1,25 = 31,25 м/с). По требуемому расходу очищаемой воды и найденному значению скорости в многосопловой насадке определяем суммарную площадь отверстий и соответственно проходные размеры каждого сопла (делением суммарной площади на количество сопел, например 19). Камеру смешения эжектора конструируем так, чтобы ее площадь в 5 раз превосходила суммарную площадь отверстий многосоплового насадка и чтобы она располагалась на расстоянии 1,0 диаметра от соплового насадка. Угол раскрытия конфузора выбираем 90 o . Каждое из 19 сопел изготавливаем в форме усеченного конуса с углом полураскрытия 45 o , плавно переходящего в цилиндрический канал длиной, равной диаметру этого канала. Выходную площадь диффузора выбираем равной 6 площадям камеры смешения, а угол полураскрытия 6 o . Изготовленный таким образом эжектор обеспечивает условия для образования сверхзвуковой двухфазной водовоздушной среды при давлении воды, определяемом по известному соотношению
P = W 2 /20,49 МПa,
где Р — перепад давлений; — плотность воды и W — скорость воды.

Смотрите так же:  Ст 80 трудовой кодекс

При работе эжектора в скачках уплотнения происходит резкое изменение скорости движения газовой фазы по величине и направлению, а также резкое изменение давления, что приводит к дроблению капель и изменению их формы. Поверхность контакта жидкости и газа возрастает в тысячи раз, что обеспечивает гарантированное перемешивание компонентов жидкой и газообразной сред на субмикронном уровне, и, как следствие, качественную очистку газов от пыли и аэрозолей субмикронных размеров, снижение энергопотребления, уровня шумов и габаритов, повышение автономности и надежности, расширение диапазона.

Эжектор эффективен при обезжелезивании воды за счет 100% использования кислорода воздуха, что не достигается другими устройствами. Для обезжелезивания (см. фиг. 3) атмосферный воздух с давлением 1 ата и очищаемая вода под давлением подводятся к цилиндрической приемной камере — 1 соответственно к патрубку — 2 и по трубке — 3 к многосопловой насадке — 4. Выходящие из многосопловой насадки струи воды имеют скорость, определяемую перепадом давлений на входе в многосопловой насадке (давление жидкости) и выходе из нее (давление воздуха, равное 1 ата). Эти струи смешиваются с окружающим их воздухом и увлекают его из приемной камеры через конфузор — 5 в камеру смешения — 6, где происходит их окончательное перемешивание с образованием двухфазной смеси воды и воздуха. При этом, изменяют давление жидкости так, чтобы ее скорость не менее чем на 25% превосходила значение местной скорости звука в образовавшейся двухфазной смеси, а соотношение массовых расходов воздуха к воде (коэффициент эжекции) не превышало величину 0,01. Образовавшаяся сверхзвуковая двухфазная смесь из камеры смешения поступает в диффузор — 7, обеспечивающий минимизацию потерь давления при ее торможении. За счет резкого увеличения поверхности воды в зоне скачков уплотнений создаются условия для активного взаимодействия кислорода воздуха с водой. После торможения смеси в диффузоре эжектора происходит интенсивная коагуляция водяных капель и они легко отделяются от воздуха, например в баке, промежуточной емкости и т.д.

На фиг. 5 представлена схема другого, более предпочтительного варианта эжектора, который содержит: 1 — приемную камеру, 2 — патрубок подвода газовой среды, 3 — трубок подвода жидкости, 4 — многосопловую насадку, 5 — конфузор, 6 — камеру смешения, 8 — конфузор, 9 — горловину, 7 — диффузор.

Такой эжектор предпочтительнее, например, при умягчении воды, когда перекрывается подача воздуха к эжектору. При этом в приемной камере эжектора достигается максимально возможное разрежение, начинается вскипание растворенного в воде углекислого газа («холодное кипение») с реакцией образования нерастворимых солей кальция и магния, которые удаляются фильтрованием. В этом случае установка после камеры смешения дополнительного сужающегося участка с горловиной и расширяющимся диффузором (т.н. сверхзвукового диффузора) позволяют достичь более полной минимизации потерь давления при торможении потока (более полного восстановления давления в эжекторе).

Предложенное изобретение может быть реализовано при создании смесителей, сорбционных аппаратов с поверхностью контакта жидкости и газа, образующейся в процессе работы, мокрых очистителей газов от пыли и аэрозолей. Эжекторы можно использовать для гомогенизации, водоподготовки, декарбонизации обезжелезивания и обеззараживания воды, стабилизации смешанных растворов, а также при создании бытовых и промышленных пылесосов, кондиционеров и т.п.

Источники информации
1. Патент RU, 2142070, 1998.

5. Ю. Н. Васильев «Теория двухфазного газожидкостного эжектора с цилиндрической камерой смешения». Лопаточные машины и струйные аппараты. Сб., вып. 5. — М.: Машиностроение, 1971 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Эжектор, содержащий приемную камеру с патрубком подвода газовой среды и установленной по оси камеры трубкой подвода жидкости с многосопловой насадкой на выходе, конфузор, камеру смешения и диффузор, отличающийся тем, что многосопловая насадка установлена таким образом, что ее сопла равномерно распределены по площади насадки, соответствующей проекции поперечного сечения камеры смешения, при этом соотношение площади поперечного сечения камеры смешения к сумме площадей отверстий сопел составляет (2-6):1, расстояние между насадкой и камерой смешения составляет (1,0-1,5) диаметра камеры смешения.

2. Эжектор по п.1, отличающийся тем, что угол раскрытия конфузора составляет 60-120 o .

3. Эжектор по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество сопел в насадке равно 12-48.

4. Эжектор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сопло имеет форму усеченного конуса с углом полураскрытия 30 — 45 o , переходящего в цилиндр, при этом длина цилиндрической части сопла составляет (0,5-2,0) диаметра цилиндрической части.

5. Эжектор по п.4, отличающийся тем, что сопло имеет форму усеченного конуса, сопряженного с цилиндром по дуге, при этом радиус дуги сопряжения равен (0,5-1,5) от диаметра цилиндрической части сопла.

6. Эжектор, по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит диффузор, выполненный расширяющимся по ходу движения потока, при этом площадь его выходного сечения составляет не менее 4 площадей сечения камеры смешения.

7. Эжектор по п.6, отличающийся тем, что угол полураскрытия расширяющегося диффузора составляет 4-6 o .

8. Эжектор по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что между камерой смешения и расширяющимся диффузором дополнительно установлены друг за другом по ходу потока конфузор с углом сужения не более 4,5 o и цилиндрическая горловина, длина которой равна (1-3) диаметрам камеры смешения при соотношении площади сечения горловины к площади сечения камеры смешения, равном (0,4-0,8):1.

9. Способ работы эжектора, включающий подачу жидкости под давлением к многосопловой насадке, безнапорный подвод газовой среды к патрубку эжектора, смешивание в камере смешения жидкости с газовой средой с образованием равновесной двухфазной смеси и вывод смеси через диффузор, отличающийся тем, что подачу жидкости осуществляют под давлением, обеспечивающим скорость ее подачи, превышающую скорость звука в образовавшийся двухфазной смеси не менее чем на 25%, при этом поддерживают массовое соотношение расходов газовой среды к жидкости (коэффициент эжекции) не более 0,01.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что скорость звука в смесях вода-воздух или вода-пар определяют графически либо расчетным путем.

Газовый и водовоздушный эжектор

Газовый эжектор – это смеситель активного газового потока и воздуха из окружающей среды. В эжекторе этого типа помимо криволинейного входного участка используется кольцевая камера смешения, обеспечивающая короткую длину (не более 2,5 диаметров камеры смешения), за счет уменьшения ее поперечного размера, и подвода воздуха через пилоны, установленные в диффузорной части (pис. 1) [1]. На выходе входного участка эжектора происходит перераспределение скорости по закону свободного вихря, которое позволяет эжектировать большее количество пассивного воздуха. Для уменьшения максимальной температуры смеси газов, осуществлен подвод воздуха в камеру смешения через боковые пилоны. Отношение пассивного и активного расходов составляет n=3, которое обеспечивает снижение максимальной температуры с 360 до 160 градусов. Эта компоновка эжектора предназначена для использования в качестве газовыхлопа газотурбинных двигателей, с целью снижения температуры выходящих газов. Кроме того исследования эффективности применения кольцевого эжектора, проведенные на стенде с малогабаритным ТРД – турбореактивным двигатем TJ-100 показали, что данная схема позволяет увеличить тягу в стартовых условиях.

Водовоздушный эжектор – это смеситель жидкости и воздуха в котором активный поток жидкость – пассивный воздух. Он также выполнен по схеме с кольцевой камерой смешения и щелевым кольцевым активным соплом. Воздух в камеру смешения подводится через ряд отверстий, по схеме (рис. 2) [2]. Этот тип эжектора используется в качестве пеногенератора для системы пенного пожаротушения.

На рис. 2. 1-кольцевой канал первичного подвода воздуха; 2-вход в камеру смешения, 3- внутренний кольцевой канал в камеру смешения, 4- камера смешения, 5- диффузор, 6- наружный корпус эжектора, 7- внутренний корпус камеры смешения, 8- зона обратного тока, 9- плохо обтекаемое тело, 10- внутреннее кольцо входного участка подвода жидкости, 11- наружное коническое сопло входного участка подвода жидкости, 12- подвод воздуха.

  1. Патент №2366840, RU, С1, F04F 5/30 (28.01.2008) Эжектор/ Панченко В.И., Сыченков В.А. и др.
  2. Патент №116925, RU, U1, F04F 5/30 (07.12.2011) Эжектор/ Панченко В.И., Сыченков В.А., Халиулин Р.Р. и др.

Эжектор предназначен для перекачивания различных рабочих сред. Эжектор содержит полый корпус с боковым отводом, сопло, имеющее на входе наружную резьбу, связанное с полым корпусом соединением, предотвращающим вращение сопла, и камеру смешения, соосно установленные в полом корпусе, с образованием между ними приемной камеры, диффузор и механизм регулирования, снабженный средством его вращения, жестко связанный с полым корпусом. Сопло установлено в полом корпусе с возможностью осевого перемещения и связано с ним посредством шпоночного соединения. На выходе сопло оснащено насадкой из твердого сплава, закрепленной втулкой. Камера смешения жестко соединена с диффузором и неподвижно закреплена в полом корпусе накидной гайкой. Механизм регулирования состоит из корпуса насыпных подшипников, выполненного в виде ступенчатой втулки с внутренней резьбой, ответной наружной резьбе сопла. Внутри корпуса насыпных подшипников неподвижно установлен патрубок, наружная поверхность которого в средней части выполнена в виде внутренней обоймы под одинарный насыпной подшипник, а выходной конец патрубка расположен во внутренней части сопла. Средство вращения механизма регулирования выполнено в виде рукояток. Технический результат — повышение эффективности работы эжектора. 1 ил.

Смотрите так же:  Согласие органов опеки на ипотеку

Рисунки к патенту РФ 2353820

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности.

Анализ существующего уровня показал следующее:

— известен эжектор, включающий полый корпус с боковым отводом (патрубок подвода), сопло, связанное с полым корпусом соединением, предотвращающим вращение сопла, и камеру смешения, соосно установленные в полом корпусе, с образованием между ними приемной камеры, диффузор и механизм регулирования (регулирующий клапан), снабженный средством его вращения, жестко связанный с полым корпусом (см. а.с. «Струйный насос» № 775409 от 12.06.78 г. по кл. F04F 5/02, опубл. в ОБ № 40, 1980 г.)

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность работы устройства, обусловленная следующим.

Величина возможного максимального напора эжектора, величина давления нагнетаемого при этом газа и коэффициент эжекции зависят от гидравлической характеристики аппарата, а последняя зависит от геометрической характеристики эжектора и взаиморасположения его основных деталей (сопла, камеры смешения, диффузора и др.). Невозможность изменения расстояния между соплом и камерой смешения в процессе работы не позволяет достигать оптимальных параметров работы эжектора на разных технологических режимах. Изменение же расхода активной и пассивной сред приведет к необходимости изменения геометрических характеристик устройства, что невозможно сделать без остановки технологического процесса и демонтажа основных деталей устройства.

В качестве прототипа взят эжектор, включающий полый корпус с боковым отводом (подсасывающий канал), сопло (струйная трубка), имеющее на входе наружную резьбу, связанное с полым корпусом соединением, предотвращающим вращение сопла, и камеру смешения, соосно установленные в полом корпусе, с образованием между ними приемной камеры, диффузор и механизм регулирования (устройство перемещения), снабженный средством его вращения, жестко связанный с полым корпусом (см. а.с. «Струйный насос переменной производительности» № 251372 от 24.06.68 г. по кл. F04F 5/00, опубл. в ОБ № 27, 1969 г.) В диффузоре выполнена приемная коническая полость и коническая камера смешения. Сопло связано с полым корпусом штифтовым соединением, а средством вращения механизма регулирования является валик.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность работы устройства, что обусловлено следующим.

Устройство перемещения диффузора выполнено в виде зубчатой конической передачи. При движении диффузора вниз сила сопротивления, возникающая в резьбе, будет направлена вверх. Это приведет к образованию зазора между нижней поверхностью гайки-шестерни и горизонтальной опорной поверхностью корпуса. При этом тангенциальная сила, возникающая в конической зубчатой передаче, приложенная в одной линии зацепления, приведет к образованию крутящего момента на гайке-шестерне в вертикальной плоскости, что приведет к перекосу последней и соответственно к возможному заклиниванию передачи винт-гайка.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, обеспечивает повышение эффективности работы устройства за счет:

— возможности изменения гидравлических характеристик эжектора при транспортировке различных сред на разных технологических режимах, без демонтажа из технологической обвязки;

— исключения заклинивания устройства.

Технический результат достигается с помощью известного устройства, содержащего полый корпус с боковым отводом, сопло, имеющее на входе наружную резьбу, связанное с полым корпусом соединением, предотвращающим вращение сопла, и камеру смешения, соосно установленные в полом корпусе, с образованием между ними приемной камеры, диффузор и механизм регулирования, снабженный средством его вращения, жестко связанный с полым корпусом.

Согласно изобретению сопло установлено в полом корпусе с возможностью осевого перемещения и связано с ним посредством шпоночного соединения. На выходе сопло оснащено насадкой из твердого сплава, закрепленной втулкой.

Камера смешения жестко соединена с диффузором и неподвижно закреплена в полом корпусе накидной гайкой.

Механизм регулирования состоит из корпуса насыпных подшипников, выполненного в виде ступенчатой втулки с внутренней резьбой, ответной наружной резьбе сопла, обеспечивающей перемещение последнего в полом корпусе. Вход корпуса насыпных подшипников является наружной обоймой одинарного насыпного подшипника, а выход — наружной обоймой сдвоенного насыпного подшипника, в которой установлена внутренняя обойма сдвоенного насыпного подшипника, жестко связанная с входным концом полого корпуса. Внутри корпуса насыпных подшипников неподвижно установлен патрубок, наружная поверхность которого в средней части выполнена в виде внутренней обоймы под одинарный насыпной подшипник, а выходной конец патрубка расположен во внутренней части сопла.

Средство вращения механизма регулирования выполнено в виде рукояток.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию новизны.

Анализ изобретательского уровня показал следующее: из источников патентной документации и научно-технической литературы нами не выявлены технические решения, имеющие в своей основе признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения. Достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами конструктивных элементов и связями между ними, обеспечивающими возможность изменения гидравлических характеристик эжектора при транспортировке различных сред на разных технологических режимах, без демонтажа из технологической обвязки и исключения заклинивания устройства.

Таким образом, заявляемые нами существенные признаки не следуют явным образом из проанализированного уровня техники, т.е. соответствуют условию изобретательского уровня.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства.

Эжектор содержит полый корпус 1 с боковым отводом 2. Концы полого корпуса 1 и бокового отвода 2 имеют присоединительную резьбу 3. В полом корпусе 1 соосно установлены сопло 4 и камера смешения 5, с возможностью образования между ними приемной камеры 6. Сопло 4 установлено с возможностью осевого перемещения в полом корпусе 1 и связано с последним шпоночным соединением 7, предотвращающим вращение сопла 4. На входе сопло 4 имеет наружную резьбу, а на выходе оснащено насадкой 8 из твердого сплава, закрепленной втулкой 9. Камера смешения 5 жестко соединена с диффузором 10 в единый узел и жестко закреплена в полом корпусе 1 накидной гайкой 11. Полый корпус 1 жестко связан с механизмом регулирования. Механизм регулирования содержит корпус насыпных подшипников 12, выполненный в виде ступенчатой втулки с внутренней резьбой. Внутренняя резьба корпуса насыпных подшипников 12 соответствует наружной резьбе сопла 4, обеспечивая перемещение последнего в полом корпусе 1. Вход корпуса насыпных подшипников 12 является наружной обоймой 13 одинарного насыпного подшипника 14, а выход — наружной обоймой 15 сдвоенного насыпного подшипника 16. Во внутренней части наружной обоймы 15 сдвоенного насыпного подшипника 16 установлена внутренняя обойма 17 сдвоенного насыпного подшипника 16, жестко связанная с входным концом полого корпуса 1. Внутри корпуса насыпных подшипников 12 неподвижно установлен патрубок 18, наружная поверхность которого в средней части выполнена в виде внутренней обоймы 19 одинарного насыпного подшипника 14. Выходной конец патрубка 18 расположен во внутренней части сопла 4. Механизм регулирования снабжен средством его вращения, выполненным в виде рукояток 20.

Устройство работает следующим образом.

Эжектор включают в технологическую обвязку. Через патрубок 18 в эжектор подают рабочую жидкость с высоким давлением. Струя жидкости, истекая из сопла 4 с большой скоростью, создает в приемной камере 6 разряжение и эжектирует из бокового отвода 2 транспортируемую среду. Далее струя рабочей жидкости с транспортируемой средой поступают в камеру смешения 5, где происходит смешение потоков, выравнивание их скоростей, а также частичное преобразование кинетической энергии смешанного потока в энергию напора. В диффузоре 10 происходит окончательное восстановление напора смешанного потока до давления — напора эжектора.

Изменение гидравлических характеристик эжектора в процессе работы на разных технологических режимах происходит за счет изменения расстояния между насадкой 8 и камерой смешения 5, которое осуществляется механизмом регулирования без демонтажа эжектора из технологической обвязки. При вращении механизма регулирования резьбовой конец сопла 4 перемещается по резьбе корпуса насыпных подшипников 12, плавность хода и предотвращение заклинивания сопла 4 обеспечено конструктивным выполнением корпуса насыпных подшипников 12 и насыпными подшипниками 14, 16. Шпоночное соединение 7 предотвращает сопло от вращения в полом корпусе 1. Полное перекрытие соплом 4 бокового отвода 2 полого корпуса 1 позволяет использовать эжектор в качестве обычного трубопровода.

Таким образом, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.

Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности, так как является новым, имеет изобретательский уровень и промышленную применимость.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Эжектор, содержащий полый корпус с боковым отводом, сопло, имеющее на входе наружную резьбу, связанное с полым корпусом соединением, предотвращающим вращение сопла, и камеру смешения, соосно установленные в полом корпусе, с образованием между ними приемной камеры, диффузор и механизм регулирования, снабженный средством его вращения, жестко связанный с полым корпусом, отличающийся тем, что сопло установлено в полом корпусе с возможностью осевого перемещения и связано с ним посредством шпоночного соединения, при этом сопло на выходе оснащено насадкой из твердого сплава, закрепленной втулкой, а камера смешения жестко соединена с диффузором и неподвижно закреплена в полом корпусе накидной гайкой, причем механизм регулирования состоит из корпуса насыпных подшипников, выполненного в виде ступенчатой втулки с внутренней резьбой, ответной наружной резьбе сопла, обеспечивающей перемещение последнего в полом корпусе, при этом вход корпуса насыпных подшипников является наружной обоймой одинарного насыпного подшипника, а выход — наружной обоймой сдвоенного насыпного подшипника, в которой установлена внутренняя обойма сдвоенного насыпного подшипника, жестко связанная с входным концом полого корпуса, при этом внутри корпуса насыпных подшипников неподвижно установлен патрубок, наружная поверхность которого в средней части выполнена в виде внутренней обоймы одинарного насыпного подшипника, а выходной конец патрубка расположен во внутренней части сопла, причем средство вращения механизма регулирования выполнено в виде рукояток.