CN104437157B - 可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，在射流喷嘴的射流喷管固装可连续调整射流喷管位置辅助装置，包括固定板、旋转空轴、旋转轮、射流喷管、外接管，固定板上通过转动轴承水平安装有一旋转空轴，在旋转空轴中部外壁同轴安装有一旋转驱动装置；旋转空轴内同轴水平穿装有射流喷管，在旋转空轴的左端与射流喷管之间同轴密封安装有一推动螺母，该推动螺母与旋转空轴同轴固装；该射流喷管左端同轴固装有一外接管。本发明具备最优化的效率，最小化设备体积，最小化水平面积，最小化操作维护和设备维修，最小化安装设备的费用，投资成本低，可以取代斗提机输送固体粉末，且经济环保，具有广阔的应用前景。

Description

可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴

技术领域

本发明涉及射流泵领域，尤其是一种可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴。

背景技术

射流泵是化工中的重要单元操作，它是利用高速射流与被吸流体间强剪切和剧烈紊流扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合输送反应设备。由于其具有结构简单、工艺稳定、安装方便、工艺适应性强、生产成本低等特点使其应用范围越来越广，在某些真空情况下，射流泵可取代水环式、旋片式、往复式真空泵。

射流泵的研究和应用已经有很长的历史，最早于16世纪，人们便发现了射流的混合现象。随着流体力学和空气动力学理论以及应用的发展，射流技术也随之得到很大的提高。射流泵作为一种可以产生巨大经济效益的通用设备，在人类经济生活中其已经显示出越来越重要的作用。多年来射流喷嘴结构作为一种基本而简便的物理输送混合方法，不消耗药剂，无二次污染，运行维护费用低，一直是国内外学者研究的热点，因此，催生出更多高效节能的射流喷嘴发明专利。这些设计成果已经在发达国家的石油、化工领域得到了应用。目前，发达国家通过大量的实验得到了大量的数据并获得了许多专利，这些专利为他们带来了巨大的经济效益。然而，射流泵的设计必须考虑预期的效率机制，这一点在目前研究中还不够充分；既没有深入了解制约射流效率的众多因素以及射流喷射真空形成的机理，也没有掌握最佳效率点形成的条件，因此，很难设计出更为高效节能的装置。射流喷嘴是射流泵的核心部件，它显著地影响射流泵的效率，在过去的射流喷嘴的设计大部分都是液-气、液-液的混合输送，在固体粉末和液体之间的混合输送却很少，其中的原因在于：需要大量的实际应用试验；建立在大量的试验设备耗损基础之上才能得到基础实验数据；固体粉末和液体之间的混合输送对工艺条件的适应性方面显得单一，缺乏多样性；由于试验最佳效率点需要不断更换射流喷嘴，因此，试验成本高，而且有时不能保证最终采用的射流喷嘴是否是最佳效率状态下进行工作运行。

经过检索发现以下已公开的相关的专利文献：

一种喷嘴位置可变式的射流泵(CN102080674B)。目前应用的射流泵结构固定，喷嘴在射流泵中的位置是一成不变的，而射流泵的形状往往是不对称的，为此需要研究不同位置的喷嘴对射流泵性能的影响。而实际试验中就需要不同形状的射流泵，从而造成人力和物力的浪费。本发明中的射流泵可以使喷嘴的位置随意发生改变，其采用的技术方案为：侧盖与泵身通过螺纹连接在一起，喷嘴可以同侧盖上的任意一个螺纹孔进行连接，侧盖上的其余螺纹孔用螺纹圆柱销进行密封连接。通过灵活改变侧盖与泵身的相对连接位置，喷嘴和侧盖上螺纹孔的连接位置，从而改变喷嘴在射流泵中的位置，进而达到实验目的。

一种深井采油外流道正反循环自由起投式射流泵采油方法及装置(CN101769271B)。本发明的采油方法是：通过在井下安装带外置流道的泵筒，正循环时安装正循环泵芯，反循环时安装反循环泵芯，正反循环泵芯内无内置流道；其中，正循环时，动力液通过井口至正循环泵芯内的喷嘴，将地层液经泵筒上的外置流道吸入泵芯内，并与动力液混合后形成混合液上达至地面；反循环时，动力液通过井口至反循环泵芯内的喷嘴，将地层液经泵筒上的外置流道吸入泵芯内，并与动力液混合后形成混合液上达至地面。有益效果是：实现正反循环生产和液力自由起投泵芯，因地层液经泵筒的外置流道至泵芯，流道面积增大，提高油井的理论产量。

对比可知，以上专利文献与本申请所要解决的核心问题以及技术内容均存在较大区别。

发明内容

基于上述情况，本发明提出“可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴”的设计方法和设计理念，目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计科学合理、结构简单、分离效率高、斜板角度可调节的斜板分离器。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，射流喷嘴主体为圆管结构，在射流喷嘴的左端为射流喷嘴输入端，该输入端连接增压室，该增压室内部为左端大右端小的锥形内腔，该增压室右端的射流喷嘴内部为混合室，上方对应的射流喷嘴的上端径向制有固体粉末加料口；射流喷嘴右部的内腔为扩张室，该扩张室右端为射流喷嘴出口,其特征在于：

在射流喷嘴左端同轴固装可连续调整射流喷管位置辅助装置，该可连续调整射流喷管位置辅助装置包括固定板、左轴承支撑架、右轴承支撑架、旋转空轴、旋转轮、射流喷管、外接管、支撑管架以及推动螺母，固定板上端间隔竖直固装有左轴承支撑架和右轴承支撑架，该左轴承支撑架和右轴承支撑架分别通过一个圆锥滚子轴承水平横向安装有一旋转空轴，左轴承支撑架的圆锥滚子轴承外侧同轴顶装固定有一透盖；

在左轴承支撑架和右轴承支撑架之间的旋转空轴中部外壁同轴安装有一旋转驱动装置；

旋转空轴内同轴水平穿装有射流喷管，在旋转空轴的左端与射流喷管之间同轴密封安装有一推动螺母，该推动螺母与旋转空轴同轴固装；该射流喷管左端同轴固装有一外接管，该外接管下端支撑安装有一支撑管架。

而且，所述旋转驱动装置采用旋转轮或齿轮组。

而且，所述旋转驱动装置是通过平键安装一旋转轮，在旋转轮轴向一侧的旋转孔轴外壁同轴顶装有一固定圈，该固定圈通过一字槽紧定螺钉固定。

而且，所述支撑管架以及右轴承支撑架下端与固定板之间固装有大地脚板；左轴承支撑架下端与固定板之间固装有小地脚板，该大地脚板以及小地脚板均通过地脚板螺栓以及地脚板垫圈固定。

而且，所述可连续调整射流喷管位置辅助装置的安装方法为：

(1)将外接管同轴焊接在射流喷管左端的输入端；

(2)固定组件的安装：将密封压盖穿在射流喷管右部，再将射流喷管右端与射流喷嘴24同轴连接，在射流喷管与射流喷嘴之间加装轴密封，然后用沉头螺钉将密封压盖固定在射流喷嘴左端；用螺栓、垫片及螺母将右轴承支撑架固定在射流喷嘴上；

(3)旋转辅助组件的安装：将右圆锥滚子轴承安装在旋转空轴上，然后，依次安装上平键、旋转轮以及固定圈，再用一字槽紧定螺钉将固定圈和旋转轮固定旋转空轴上，再将左圆锥滚子轴承安装安装在旋转空轴上；然后，将上述方法安装后的旋转组件套装在射流喷管上，并将旋转组件中的右圆锥滚子轴承安装在右轴承支撑架中，在左圆锥滚子轴承上安装左轴承支撑架，再用透盖螺栓、透盖垫片将透盖固定在左轴承支撑架上并顶住左圆锥滚子轴承，将推动螺母安装在射流喷管和旋转空轴之间，并用两个一字槽紧定螺钉将推动螺母固定在旋转空轴上；将外接管架安装在外接管上，然后用外螺栓及外垫圈固定外接管，使之不旋转，但沿轴向移动；

(4)固定组件安装：将大地脚板和小地脚板焊接在固定板预设位置上，然后分别用地脚板螺栓、地脚板垫片将外接管架、左轴承支撑架以及右轴承支撑架固定在固定板上，安装完毕。

本发明的优点和积极效果是：

1、本可连续调整射流喷管位置的射流喷嘴填补了过去射流喷嘴设计的不足，它将使操作者能随时地根据工艺条件的改变而实时地调节射流泵系统的工作效率，因此该装置具有工艺适应性强的特点。

2、本喷嘴可作为同类型射流喷嘴的试验机，在找到最佳射流效率后，可以简化设计复杂程度，并可以采用简单射流喷嘴的结构及设计方法以达到节约加工成本的目的。

3、本喷嘴在变工艺条件(如物料条件)时，可以快速找到最大效率点，可以节省大量试验成本；将旋转轮改成齿轮传动即可实现连续自动化控制；射流喷嘴的多效率点。

4、本发明是固—液混合射流泵，它具有固-液混合和输送的双重功能，其最显著特点是固体粉末的输送,如玉米淀粉等的输送，如果采用的射流泵输送具有较稳定的物理和化学性质可溶性盐类，如硫酸钠、碳酸钠、氯化钠等，会获得很高的效率，射流喷嘴是射流泵的核心部件，它显著地影响射流泵的效率。

5、本专利申请的射流喷嘴在大规模工业生产方面还表现出如下特点：最优化的效率，最小化设备体积，最小化水平面积，最小化操作维护和设备维修，最小化安装设备的费用，投资成本低，可以取代斗提机输送固体粉末，且经济环保，可作为指定工艺条件下简易射流喷嘴的试验机，因此，高效的射流喷嘴具有广阔的应用前景，它可以被广泛应用在石油、化工、医药、食品等领域的固—液混合输送。

附图说明

图1为有可连续调整射流喷管位置辅助装置的的射流喷嘴原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的I-I向剖视图。

附图中装置结构说明：1外接管；2支撑管架；3外螺栓；4外垫圈；5射流喷管；6推动螺母；7旋转空轴；8透盖螺栓；9透盖垫圈；10透盖；11左轴承支撑架；12圆锥滚子轴承；13固定圈；14一字槽紧定螺钉；15旋转轮；16平键；17螺栓；18垫圈；19螺母；20右轴承支撑架；21密封压盖；22开槽沉头螺钉；23轴密封(石墨密封填料)；24射流喷嘴；25固定板；26大地脚板；27小地脚板；28地脚板螺栓；29地脚板垫圈；

A室为增压室；B室为真空混合室；C室为扩张室；M室为混合室。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，以附图1所示方向进行说明，射流喷嘴主体为圆管结构，在射流喷嘴的左端为射流喷嘴输入端，该输入端连接增压室A，该增压室A内部为左端大右端小的锥形内腔，该增压室右端的射流喷嘴内部为空间较大的混合室M，上方对应的射流喷嘴的上端径向制有固体粉末加料口；射流喷嘴右部的内腔为扩张室C，该扩张室右端为射流喷嘴出口。

射流喷嘴部分的原理为:通过高压液体输送泵(3-6大气压)将高压液体射入射流喷嘴，进入其增压室A，由于增压室A的截面积逐渐减少，液体的势能减少而动能增加，这样，液体通过增压室A的出口时其喷射速度大幅度增加，形成射流效应。高速流动的液体经由真空混合室B，喷射成扩散状，空间占用体积增大，夹带了部分空气进入扩张室C，液体的空间体积进一步增大，然后进入与C的出口端等径的输送管道。高速流动的液体在经由增压室A到扩张室C的过程中产生真空，将自由滑下的粉状固体吸入混合室，并与连续进入的高速液体混合后进入扩张室C。混合液体经由输送管道返回调浆罐并再次被高压液体输送泵吸入，再打入射流喷嘴，形成一个循环。

本发明的创新点在于：

在射流喷嘴24左端同轴固装可连续调整射流喷管位置辅助装置，参见附图2以及附图3，该可连续调整射流喷管位置辅助装置具体结构，该可连续调整射流喷管位置辅助装置包括固定板25、左轴承支撑架11、右轴承支撑架20、旋转空轴7、旋转轮15、射流喷管5、外接管1、支撑管架2以及推动螺母6，固定板上端间隔竖直固装有左轴承支撑架和右轴承支撑架，该左轴承支撑架和右轴承支撑架分别通过一个圆锥滚子轴承12水平横向安装有一旋转空轴，左轴承支撑架的圆锥滚子轴承外侧同轴顶装固定有一透盖；在左轴承支撑架和右轴承支撑架之间的旋转空轴中部外壁同轴暗转旋转驱动装置，该旋转驱动装置采用手动驱动的旋转轮或采用齿轮组自动化机械传动；本实施例附图所示旋转驱动装置是通过平键16安装有一旋转轮，在旋转轮轴向一侧的旋转孔轴外壁同轴顶装有一固定圈13，该固定圈通过一字槽紧定螺钉14固定。

该旋转空轴内同轴水平穿装有射流喷管，该射流喷管左端同轴固装有一外接管，该外接管下端支撑安装有一支撑管架，该支撑管架上端通过外螺栓3和外垫圈4与外接管固装。

为了保证密封性，在旋转空轴的左端与射流喷管之间同轴密封安装有一推动螺母6，该推动螺母与旋转空轴同轴固装。

为了保证支撑稳定，支撑管架以及右轴承支撑架下端与固定板之间固装有大地脚板26，左轴承支撑架下端与固定板之间固装有小地脚板27，该大地脚板以及小地脚板均通过地脚板螺栓28以及地脚板垫圈29固定。

该可连续调整射流喷管位置辅助装置的安装方法：

(1)将外接管同轴焊接在射流喷管左端的输入端；

(2)固定组件的安装：将密封压盖穿在射流喷管右部，再将射流喷管右端与射流喷嘴24同轴连接，在射流喷管与射流喷嘴之间加装轴密封，然后用沉头螺钉将密封压盖固定在射流喷嘴左端；用螺栓17、垫片18及螺母19将右轴承支撑架固定在射流喷嘴上；

(3)旋转辅助组件的安装：将右圆锥滚子轴承安装在旋转空轴上，然后，依次安装上平键、旋转轮以及固定圈，再用一字槽紧定螺钉14将固定圈和旋转轮固定旋转空轴上，再将左圆锥滚子轴承安装安装在旋转空轴上；然后，将上述方法安装后的旋转组件套装在射流喷管上，并将旋转组件中的右圆锥滚子轴承安装在右轴承支撑架中，在左圆锥滚子轴承上安装左轴承支撑架，再用透盖螺栓8、透盖垫片9将透盖10固定在左轴承支撑架上并顶住左圆锥滚子轴承，将推动螺母安装在射流喷管和旋转空轴之间，并用两个一字槽紧定螺钉14将推动螺母固定在旋转空轴上；将外接管架安装在外接管上，然后用外螺栓3及外垫圈4固定外接管1，使之不旋转，但可以沿轴向移动；

(4)固定组件安装：将大地脚板26和小地脚板27焊接在固定板25预设位置上，然后分别用地脚板螺栓28、地脚板垫片29将外接管架、左轴承支撑架以及右轴承支撑架固定在固定板25上，至此，安装完毕。

拆卸顺序：

将地脚板螺栓28、地脚板垫片29拆下，并拆下固定板25。拆下固定外接管1上的外螺栓3、外垫片4，再拆下支撑管架2，拆下固定推动螺母6的两个一字槽紧定螺钉14，并拆下固定推动螺母6。然后，拆下螺栓8、垫片9，并依次拆下透盖10、左轴承支撑架11和左圆锥滚子轴承12。拆下固定圈13处的一字槽紧定螺钉14，然后依次拆下平键16、旋转轮15、固定圈13；拆下旋转空轴7；拆下螺栓17、垫片18和螺母19，并依次拆下右轴承支撑架20和右圆锥滚子轴承12；依次拆下沉头螺钉22、密封压盖21、轴密封23以及射流喷管5。拆卸完毕。

可连续调整射流喷管位置的射流喷嘴的工作原理：

通过高压液体输送泵(3—6大气压)将较低浓度的高压混合液体流压入外接管1，然后进入射流喷管5，液体的势能减少而动能增加，形成射流效应。高速流动的液体经由真空混合室B，喷射成扩散状，空间占用体积增大，夹带了部分空气进入扩张室C，液体的空间体积进一步增大，然后进入与C的出口端等径的输送管道。高速流动的液体在经由增压室A到扩张室C的过程中产生真空，将自由滑下的粉状固体吸入混合室，并与连续进入的高速液体混合后进入扩张室C。混合液体经由输送管道返回调浆罐并再次被高压液体输送泵吸入，再打入射流喷嘴，形成一个循环。当工艺条件发生改变或发现射流喷嘴没有达到最佳工作效率时，此时，可以连续地左旋旋转轮15，它将通过平键16带动旋转空轴7旋转，由于两个一字槽紧定螺钉14将推动螺母6固定在旋转空轴7，因此，推动螺母6也将产生向左旋转，推动螺母6的内螺纹通过与射流喷管5上的外螺纹啮合并推动射流喷管5沿轴线向右移动，射流喷管5沿轴线向右移动导致图2中的高速喷射液体扩散角度发生了相对变大，使得射流喷嘴的处理量增大，效率明显提高，如果继续不断地调节射流喷管5沿轴线向右移动，操作人员将会发现真空度在逐渐地降低，装置的处理量明显地减小，那么，在射流喷嘴的处理量增大和减小之间这一渐变过程中我们就很容易找到最佳效率点。该装置的应用将显著地提高射流泵系统的工作效率。

本可连续调整射流喷管位置的射流喷嘴辅助部件结构的设计将有效地保证射流喷嘴的轴线始终与流向平行，并具有良好的密封性能。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，射流喷嘴主体为圆管结构，在射流喷嘴的左端为射流喷嘴输入端，该输入端连接增压室，该增压室内部为左端大右端小的锥形内腔，该增压室右端的射流喷嘴内部为混合室，上方对应的射流喷嘴的上端径向制有固体粉末加料口；射流喷嘴右部的内腔为扩张室，该扩张室右端为射流喷嘴出口,其特征在于：

在射流喷嘴的左端同轴固装可连续调整射流喷管位置辅助装置，该可连续调整射流喷管位置辅助装置包括固定板、左轴承支撑架、右轴承支撑架、旋转空轴、旋转轮、射流喷管、外接管、支撑管架以及推动螺母，固定板上端间隔竖直固装有左轴承支撑架和右轴承支撑架，该左轴承支撑架和右轴承支撑架分别通过一个圆锥滚子轴承水平横向安装有一旋转空轴，左轴承支撑架的圆锥滚子轴承外侧同轴顶装固定有一透盖；

在左轴承支撑架和右轴承支撑架之间的旋转空轴中部外壁同轴安装有一旋转驱动装置；

旋转空轴内同轴水平穿装有射流喷管，在旋转空轴的左端与射流喷管之间同轴密封安装有一推动螺母，该推动螺母与旋转空轴同轴固装；该射流喷管左端同轴固装有一外接管，该外接管下端支撑安装有一支撑管架。

2.根据权利要求1所述的可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，其特征在于：所述旋转驱动装置采用旋转轮或齿轮组。

3.根据权利要求2所述的可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，其特征在于：所述旋转驱动装置是通过平键安装一旋转轮，在旋转轮轴向一侧的旋转孔轴外壁同轴顶装有一固定圈，该固定圈通过一字槽紧定螺钉固定。

4.根据权利要求1所述的可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，其特征在于：所述支撑管架以及右轴承支撑架下端与固定板之间固装有大地脚板；左轴承支撑架下端与固定板之间固装有小地脚板，该大地脚板以及小地脚板均通过地脚板螺栓以及地脚板垫圈固定。

5.根据权利要求1所述的可连续调整射流喷管位置的高效射流喷嘴，其特征在于：所述可连续调整射流喷管位置辅助装置的安装方法为：

(1)将外接管同轴焊接在射流喷管左端的输入端；

(2)固定组件的安装：将密封压盖穿在射流喷管右部，再将射流喷管右端与射流喷嘴（24）同轴连接，在射流喷管与射流喷嘴之间加装轴密封，然后用沉头螺钉将密封压盖固定在射流喷嘴左端；用螺栓、垫片及螺母将右轴承支撑架固定在射流喷嘴上；

(3)旋转辅助组件的安装：将右圆锥滚子轴承安装在旋转空轴上，然后，依次安装上平键、旋转轮以及固定圈，再用一字槽紧定螺钉将固定圈和旋转轮固定旋转空轴上，再将左圆锥滚子轴承安装安装在旋转空轴上；然后，将上述方法安装后的旋转组件套装在射流喷管上，并将旋转组件中的右圆锥滚子轴承安装在右轴承支撑架中，在左圆锥滚子轴承上安装左轴承支撑架，再用透盖螺栓、透盖垫片将透盖固定在左轴承支撑架上并顶住左圆锥滚子轴承，将推动螺母安装在射流喷管和旋转空轴之间，并用两个一字槽紧定螺钉将推动螺母固定在旋转空轴上；将外接管架安装在外接管上，然后用外螺栓及外垫圈固定外接管，使之不旋转，但沿轴向移动；

(4)固定组件安装：将大地脚板和小地脚板焊接在固定板预设位置上，然后分别用地脚板螺栓、地脚板垫片将外接管架、左轴承支撑架以及右轴承支撑架固定在固定板上，安装完毕。