CN102465933A - 变声速真空器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种变声速真空器，包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第二外壳和第三外壳具有三通形状，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，所述第三外壳具有三通的外形，该第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口用于提供真空压力，由此能够以低能耗获得高的真空压力。
Description
技术领域
本发明涉及变声速真空器，具体涉及一种用低能耗获得高真空的变声速真空器。
背景技术
真空器(真空发生器)广泛应用在工业自动化中机械，电子，包装，印刷，塑料及机器人等领域。真空器的传统用途是吸盘配合，进行各种物料的吸附，搬运，尤其适合于吸附易碎，柔软，薄的非铁，非金属材料或球型物体。在这类应用中，一个共同特点是所需的抽气量小，真空度要求不高。
射流真空器是目前在工业上广泛应用的真空器的一种，其利用水的高速喷射，在高速水流流过管道道壁上产生负压，来达到抽吸真空的目的。射流真空器通常采用三通形的管道装置，在从流体入口到出口的流体流路的管道侧方形成真空入口，从该入口获得真空。
但随着工况的要求越来越高，所需要的真空压力也越来越大，尤其是在如电厂等特殊要求的情况，因此以往的射流真空器等真空器无法满足这些要求。如何在消耗低的能量的情况下简化抽真空设备并能得到更高的真空压力成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上的以往技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用两相流体原理和流体力学理论研制的变声速真空器，其特征在于，包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第一内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第一外壳与第二外壳之间而被固定，第二内胆喷嘴部件的外缘夹在第二外壳与第三外壳之间而被固定，第三内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第三外壳与第四外壳之间而被固定，第一外壳、第二外壳、第三外壳以及第四外壳的内径相同，并且第二外壳和第三外壳具有三通的外形，第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳以及第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件、第三内胆喷嘴部件的内部空间共同形成一个流体的主流路，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口用于提供真空压力。
在上述变声速真空器中，优选第一内胆喷嘴部件具有内径收缩段，用于将来自蒸汽入口的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压，第二内胆喷嘴部件在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件的蒸汽和来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合，为使来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间留出一个环隙，第三内胆喷嘴部件具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力，第三内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间未接触，而具有一定的间隙。
在上述变声速真空器中，优选在所述主流路的出口获得100～120m/s的高速喷射。
在上述变声速真空器中，优选在所述第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口处获得的真空压力为-0.1～-0.2Mpa。
在上述变声速真空器中，优选在所述主流路的蒸汽入口处的压力浮动范围是0.02Mpa～1.6Mpa。
通过使用上述本发明的技术方案，能够得到以下的技术效果。由于本发明的变声速真空器体积小能耗低，大大的简化了原抽真空方式：多级多次，因此不仅可以节能，还能够利用很低的能耗得到很高的真空压力。
附图说明
图1是表示本发明的变声速真空器的整体结构图。
图2表示第一外壳1的尺寸的一个实例。
图3表示第二外壳2的尺寸的一个实例。
图4表示第三外壳3的尺寸的一个实例。
图5表示第三外壳4的尺寸的一个实例。
图6表示第一内胆喷嘴部件5的尺寸的一个实例。
图7表示第二内胆喷嘴部件6的尺寸的一个实例。
图8表示第三内胆喷嘴部件7的尺寸的一个实例。
(附图标记说明)
100-变声速真空器；
1-第一外壳；
2-第二外壳；
3-第三外壳；
4-第四外壳；
5-第一内胆喷嘴部件；
6-第二内胆喷嘴部件；
7-第三内胆喷嘴部件。
具体实施方式
下面，参照图1至8，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的变声速真空器的整体结构图。如图1所示，变声速真空器由七个部分组成，包括第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3、第四外壳4、第一内胆喷嘴部件5、第二内胆喷嘴部件6以及第三内胆喷嘴部件7。
第一外壳1与第二外壳2之间、第二外壳2与第三外壳3之间、以及第三外壳3与第四外壳4之间由法兰通过螺栓进行连接。
第一内胆喷嘴部件5的一侧外缘夹在第一外壳1与第二外壳2之间而被固定，第二内胆喷嘴部件6的外缘夹在第二外壳2与第三外壳3之间而被固定，第三内胆喷嘴部件7的一侧外缘夹在第三外壳3与第四外壳4之间而被固定。
第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3以及第四外壳4的内径相同，并且第二外壳2以及第三外壳3具有三通的外形。第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3、第四外壳4以及第一内胆喷嘴部件5、第二内胆喷嘴部件6、第三内胆喷嘴部件7的内部空间共同形成一个流体的主流路。第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口用于将水引入变声速真空器100的主流路中。第三外壳3的除了在主流路之外的另一个开口用于提供真空压力。
如图1所示，第一内胆喷嘴部件5具有内径收缩段，用于将来第一外壳1一侧的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压。第二内胆喷嘴部件6在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件5的蒸汽和来自第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合。为使来自第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件6的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件5与第二内胆喷嘴部件6之间留出一个环隙。
第三内胆喷嘴部件7具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力。第三内胆喷嘴部件7与第二内胆喷嘴部件6之间未接触，而具有一定的间隙。
各个部件的尺寸可以根据情况而定，在本实施方式中，第一外壳1的尺寸如图2所示、第二外壳2的尺寸如图3所示、第三外壳3的尺寸如图4所示、第四外壳4的尺寸如图5所示、第一内胆喷嘴部件5的尺寸如图6所示、第二内胆喷嘴部件6的尺寸如图7所示、第二内胆喷嘴部件7的尺寸如图8所示，长度单位均为mm。
第三外壳3的除在主流路之外的另一个开口用于提供真空压力。在本发明中，所述主流路的出口获得100～120m/s的高速喷射，相应地在所述第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口处获得的真空压力为-0.1～-0.2Mpa。
下面，对两相流体混合的原理进行进一步说明。进入变声速真空器的蒸汽通过喷嘴在混合室(第二内胆喷嘴部件6的内径收缩段)与来水相混合，于是产生了具有一定容积比的汽水混合物，在这种混合物中声速低于该混合物的流速，所以能在收缩段窄的截面内克服音障(音障是指速度接近音速时，会追上自己发出的声波造成震波，进而对加速产生障碍的现象)，继而在不变截面的管道中流动速度完成了向亚声速的转变。
由于压缩系数与液态介质的干扰速度(声速)有直接关系，而单质物质压缩系数要小于同质的两相混合物的压缩系数，在蒸汽-水直接混合中，汽水混合物的可压缩系数(也就是可压缩性)可以大大超过构成汽水混合物的单质蒸汽或水各自分别具有的压缩系数。
在通过该装置两相流室(混合室)在流体动力作用过程中，混合物的声速可以达到异乎寻常的低值，即每秒十几米，只要流体速度大于此值，马赫数M即大于1，也就是说产生了超声速，这样用较小的能量损失即可使马赫数达到10～12，产生高速喷射，从而完成了从低声速→亚声速→超声速的转变，此时在出口可得到每秒100～120米高速喷射，由于喷射效应，在混合室会形成-0.1～-0.2Mpa真空压力，把该混合室的外接口连于需抽真空处，即可得到-0.1～-0.2Mpa真空压力。
以上，对本发明的变声速真空器进行了详细说明，但本发明并不被这些实施方式的所限定，而本领域技术人员能够在不经过创造性劳动就能变更或者替换的所有范围都应包含在本发明的范围之内。
Claims (4)
1.一种变声速真空器，其特征在于，
包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第一内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第一外壳与第二外壳之间而被固定，第二内胆喷嘴部件的外缘夹在第二外壳与第三外壳之间而被固定，第三内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第三外壳与第四外壳之间而被固定，
第一外壳、第二外壳、第三外壳以及第四外壳的内径相同，并且第二外壳和第三外壳具有三通的外形，第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳以及第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件、第三内胆喷嘴部件的内部空间共同形成一个流体的主流路，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口用于提供真空压力。
2.如权利要求1所述的变声速真空器，其特征在于，
第一内胆喷嘴部件具有内径收缩段，用于将来自蒸汽入口的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压，第二内胆喷嘴部件在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件的蒸汽和来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合，为使来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间留出一个环隙，第三内胆喷嘴部件具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力，第三内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间未接触，而具有一定的间隙。
3.如权利要求1或2所述的变声速真空器，其特征在于，
在所述主流路的出口获得100～120m/s的高速喷射。
4.如权利要求1或2所述的变声速真空器，其特征在于，
在所述第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口处获得的真空压力为-0.1～-0.2Mpa。
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