CN101876329A - 可变喷嘴式喷射泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变喷嘴式喷射泵，是由喷嘴、扩压管和混合室相联而组成；喷嘴由内嘴和外嘴组成，内嘴采用嘴端开岔的弹性薄片结构，外嘴是一固定的嘴套，外嘴套在内嘴外，内嘴和外嘴通过端部的螺纹连接在一起；外嘴上有一蜗轮，蜗杆与蜗轮配合，蜗杆有一旋转手轮；蜗轮蜗杆机构驱动外嘴相对内嘴转动，使外嘴相对内嘴做旋入或旋出运动，进而使内嘴的弹性薄皮收拢或张开，达到调节喷嘴的目的；本发明实现了喷射泵喷嘴的可调性，更好地适应变化的工况，在高速流体流量发生变化的情况下，喷射泵的喷嘴也根据流量进行调整，使喷射泵达到最佳工作状态，在喷射泵工况经常变换的情况下可节约使用能耗。

Description

可变喷嘴式喷射泵

技术领域

本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种利用流体快速流动，将动能与静压能相互转换的喷射泵。

背景技术

喷射泵是由喷嘴(1)和扩压管(2)和混合室(3)相联而组成(参看图1)。其工作原理是具有一定压力的工作流体，通过喷嘴向吸入室高速喷出，将水的压力能变为动能，形成高速射流；吸入室中的气体被高速射流强制携带走，从而使混合室压力降低，形成真空，将低压气体或蒸汽带入高速的流体中，吸入的气体与高速流体混合进入扩压管，速率逐渐降低，静压力因而升高，最后经排出口排出。由于喷射泵结构简单，维护费用低，在工艺生产中得到广泛应用。

但现有喷射泵所存在的问题在于，其喷嘴的尺寸是根据使用的大致需要(即高速流体的量、被抽介质的量、介质的粘度等)而设计的，其尺寸是固定的，当介质特性发生一定变化或需要改变喷射泵的负荷时，只能通过以下两种方法调整：方法一：调整被抽吸介质吸入口的开度来调节其输送能力。这样高速流体流量不变，故能量消耗不便，不适合节约型经济要求；方法二：调整高速流体的流量。这种方式同样也降低了喷射泵的效率。方法二的缺点可由以下5个简化公式可得到证明：

伯诺利方程：

参看图1，对于实际粘性流体在管内作缓变流时，根据伯努力能量方程式，任意断面A与喷嘴处的断面B，流体在这两处动能与势能的转变可表示为：

$Z_1+\frac{P_1}{\mathrm{\γ}}+\frac{{V_1}^2}{2g}=Z_2+\frac{P_2}{\mathrm{\γ}}+\frac{{V_2}^2}{2g}+h_w---\left(2\right)$

h_w＝h_f+h_j              (3)

(1)、(2)式中：

Z——位置水头，单位重量流体从某一基准面算起的势能。

——压力水头，单位重量流体的压力势能。

——速度水头，单位重量流体的动能。

h_w——单位重量流体的总能量损失。

h_f——单位重量流体的沿程阻力损失。

h_j——单位重量流体的局部能量损失。

流量与流速关系：

Q＝A·v    式(4)

式(4)中：Q-高速流体介质的流量；A-喷嘴端面面积；v-高速流体流速；

动能与流速关系：

E_K＝1/2mv² 式(5)

式(5)中：E_K-高速流体离开喷嘴时的动能；m-高速流体的质量；v-高速流体离开喷嘴的流速；

公式(1)(2)(3)是喷射泵的基本原理，体现了流体在流动过程中动能与势能相互转变的过程。

从公式(4)和公式(5)可以得出，由于喷嘴的口径是固定的，若采用降低高速流体的流量来控制喷射泵的负荷，则高速流体的动能随流量的下降呈二次方下降，即喷射泵的效率呈二次方下降。

发明内容

本发明的目的是通过将传统喷射泵的固定口径的喷嘴，改变为喷嘴口径尺寸可调节的可变喷嘴，实现在喷射泵工作中，不管高速流体的流量如何改变，通过对喷嘴直径的调节，都可实现该流速下流体动能的最大值，使喷射泵一直处于高效运行状态。

本发明所述的可变喷嘴式喷射泵是由喷嘴、扩压管和混合室相联而组成；其特征在于：喷嘴由内嘴和外嘴组成，内嘴采用嘴端开岔的弹性薄片结构，外嘴是一固定的嘴套，外嘴套在内嘴外，内嘴和外嘴通过端部的螺纹连接在一起；外嘴上有一蜗轮，蜗杆与蜗轮配合，蜗杆有一旋转手轮。

本发明通过蜗轮、蜗杆机构，实现在喷射泵运行中对喷射泵的喷嘴进行操作。蜗轮蜗杆机构驱动外嘴相对内嘴转动，使外嘴相对内嘴做旋入或旋出运动，使内嘴的弹性薄片收拢或张开，达到调节喷嘴的目的。

在有的场合，可将该蜗轮蜗杆机构上添加自动执行机构，通过采集高速流体的流量信号，实现执行机构对蜗轮蜗杆机构的自动调节，从而调节喷嘴的大小，以达到喷射泵的最佳工作状态。

本发明的有益效果：

本发明实现了喷射泵喷嘴的可调性，使喷射泵能够更好地适应与变化的工况，在高速流体流量发生变化的情况下，喷射泵也能处于高效运行状态，可大大节约喷射泵在使用过程中的能耗，尤其是在喷射泵工况经常变换的情况下。

附图说明

图1是现有喷射泵结构示意图

图2是本发明改进后的喷射泵结构示意图

图3是图2的局部放大图

图4是内嘴的结构示意图

图5是外嘴的结构示意图

图中：1、喷嘴  2、混合室  3、扩压管  4、外嘴  5、内嘴6、蜗杆  7、手轮  8、蜗轮  9、外螺纹  10、内螺纹

具体实施方式

参看图本发明所述的可变喷嘴式喷射泵是由喷嘴1、扩压管3和混合室2相联而组成；其特征在于：喷嘴由内嘴5和外嘴4组成，内嘴5采用嘴端开岔的弹性薄片结构，外嘴4是一固定的嘴套，外嘴4套在内嘴5外，内嘴5和外嘴4通过端部的螺纹9、10连接在一起；外嘴上有一蜗轮8，蜗杆6与蜗轮8配合，蜗杆6有一旋转手轮7。

Claims (2)

1.一种可变喷嘴式喷射泵，是由喷嘴、扩压管和混合室相联而组成；其特征在于：喷嘴由内嘴和外嘴组成，内嘴采用嘴端开岔的弹性薄片结构，外嘴是一固定的嘴套，外嘴套在内嘴外，内嘴和外嘴通过端部的螺纹连接在一起；外嘴上有一蜗轮，蜗杆与蜗轮配合，蜗杆有一旋转手轮。

2.根据权利要求1所述的一种可变喷嘴式喷射泵，其特征在于：将该蜗轮蜗杆机构上添加自动执行机构，通过采集高速流体的流量信号，实现执行机构对蜗轮蜗杆机构的自动调节，从而调节喷嘴的大小，以达到喷射泵的最佳工作状态。

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