CN108343643B - 一种可调式引射器 - Google Patents
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Abstract
一种可调式引射器，属于多种流体及压力气体射流增压应用技术领域。这种可调式引射器采用行星齿轮调节一对由相对旋转的第一调节瓣、第二调节瓣构成的拉瓦尔喷口，控制第一调节瓣、第二调节瓣的旋转角度，改变拉瓦尔喷口的喉部面积，调节出口和喉部面积比。该引射器结构简单，通过可调轴的转动，改变了喷口截面积，从而调整工作点位置，可调轴结构，无长距离悬臂结构，消除了可能产生的震动问题，增加了设备的可靠性，同时，在增加设备可调性的同时，加工和制造成本低廉，制造工艺简单，特别适合于推广应用，市场前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调式引射器，属于多种流体及压力气体射流增压应用技术领域。
背景技术
引射器也叫喷射泵，它与其他增压设备最显著的特点是，可以提高流体的压力而不直接消耗机械能。由于结构简单，无转动件，所以采用引射器比采用其它机械增压设备如：压缩机、泵等，简单而可靠；此外，引射器与其它设备相连接，其系统比较简单，制造也不复杂。目前引射器在动力、石油化工、制冷、供暖等技术领域得到了越来越多的应用。由于它在工程上的广泛应用，引射器已成为增压技术的一个重要分支。
然而传统静态引射器几何结构固定，在设备工况变化较大，尤其是偏离设计工况较多时设备不能正常工作，且只有在设计工作点时才有最大效率，实际使用过程中要求能够很方便的改变出口流量、压缩比、引射比等特性，固定式引射器难以满足工况变化要求。因此，如何提高引射器对于不同工况的适应能力以及提高引射器效率成为近年来静态引射器研究的内容，可调式引射器成为该领域的发展方向之一。
最早提出和应用可调式引射器的是美国，在20世纪40年代就制造并用作水电站大型装置的供水装备，但是当时的效率非常低，只有30％左右。目前较为流行的可调式方案，是通过在引射器喷嘴内部设置一个调节锥，通过轴向移动调节锥的位置来调节引射器喷嘴出口的流通截面积，从而改变工作流体的流量，如专利号为201110027632.3；或是通过移动喷口与混合室的相对位置，如专利号为201110456686.1。但是当类似方案用于高压、高流速的天然气领域时，对可调锥结构的试验发现高压气超过10MPa时喷针会剧烈振动并产生很大的噪声，效果不理想或无法工作；对于移动喷口相对位置的方案，调节范围有限且效果不理想。因此研制一种结构可靠、效果优秀的可调式引射器是很有必要的。
发明内容
本发明提供一种可调式引射器，用以解决现有技术中，静态引射器偏离设计点工作效率迅速降低，和现有可调锥式引射器在高压、高流速下产生的工作不稳定问题，通过稳定可靠的可调结构，提高运行效果。
本发明采用的技术解决方案是：一种可调式引射器，它包括引射器调节机构壳体，在引射器调节机构壳体的一端焊接有高压气入口的管道，另一端通过设有榫槽结构的法兰连接拆装式的扩散段，在扩散段的端部设有中压出口，它还包括一个调节机构，所述调节机构通过行星齿轮调节一对由相对旋转的第一调节瓣、第二调节瓣构成的拉瓦尔喷口，调节机构控制第一调节瓣、第二调节瓣的旋转角度，改变拉瓦尔喷口的喉部面积，调节出口和喉部面积比；引射器的流道截面为矩形，且长宽比为50：1至1：50；扩压段入口与出口的截面积比为1：1至1：20；所述引射器调节机构壳体的底部为低压气入口，高压气经高压气入口进入引射器调节机构壳体，压力能变为动能并通过抽吸作用将低压气从低压气入口吸入，混合后进入混合段，经过扩压段后由中压出口排出，排出的气体与输气系统相连。
所述调节机构通过手轮输入调节力矩，带动手轮轴旋转，手轮轴的另一端设有行星齿轮系的太阳轮；行星齿轮由行星架支撑，且在周向上均布三个行星齿轮，行星架定位在手轮轴上并自由旋转；每个行星齿轮轴上设有两道行星齿轮，第一道行星齿轮同时与手轮轴上的太阳轮和第一内齿圈啮合，第二道行星齿轮与自由旋转的第二内齿圈啮合；当手轮旋转时，带动手轮轴旋转，手轮轴旋转带动三个行星齿轮旋转，第一道行星齿轮通过与第一内齿圈啮合带动行星架绕手轮轴公转，进而通过行星齿轮轴上的第二道行星齿轮带动第二内齿圈旋转；第二内齿圈通过花键与带有第二调节瓣的调节瓣轴连接，第二调节瓣的调节瓣轴与第一调节瓣的调节瓣轴通过等齿数的齿轮啮合，从而实现第一调节瓣、第二调节瓣等速相向旋转。
所述调节机构的总传动比为1：20至1：200。
所述第一调节瓣与第二调节瓣之间形构成喷口的出口与喉部的截面比为1至2。
本发明的有益效果是：这种可调式引射器采用行星齿轮调节一对由相对旋转的第一调节瓣、第二调节瓣构成的拉瓦尔喷口，控制第一调节瓣、第二调节瓣的旋转角度，改变拉瓦尔喷口的喉部面积，调节出口和喉部面积比。该引射器结构简单，通过可调轴的转动，改变了喷口截面积，从而调整工作点位置，
可调轴结构，无长距离悬臂结构，消除了可能产生的震动问题，增加了设备的可靠性，同时，在增加设备可调性的同时，加工和制造成本低廉，制造工艺简单，特别适合于推广应用，市场前景十分广阔。
附图说明
图1是一种可调式引射器的主视图。
图2是一种可调式引射器的俯视图。
图3是引射器调节机构的原理图；
图中：1、高压气入口，2、引射器调节机构壳体，3、手轮，4、扩压段，5、中压出口，6、低压气入口，7、手轮轴，8、第一内齿圈，9、第一道行星齿轮，9a、第二道行星齿轮，10、行星架，11、第二内齿圈，12、第一调节瓣，13、第二调节瓣。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种可调式引射器的结构图。图中，这种可调式引射器包括引射器调节机构壳体2和一个调节机构。在引射器调节机构壳体2的一端焊接有高压气入口1的管道，另一端通过设有榫槽结构的法兰连接拆装式的扩散段4，在扩散段4的端部设有中压出口5。调节机构通过行星齿轮调节一对由相对旋转的第一调节瓣12、第二调节瓣13构成的拉瓦尔喷口，调节机构控制第一调节瓣12、第二调节瓣13的旋转角度，改变拉瓦尔喷口的喉部面积，调节出口和喉部面积比。引射器的流道截面为矩形，且长宽比为50：1至1：50；扩压段入口与出口的截面积比为1：1至1：20。引射器调节机构壳体2的底部为低压气入口6，高压气经高压气入口1进入引射器调节机构壳体2，压力能变为动能并通过抽吸作用将低压气从低压气入口6吸入，混合后进入混合段，经过扩压段4后由中压出口5排出，排出的气体与输气系统相连。
调节机构通过手轮3输入调节力矩，带动手轮轴7旋转，手轮轴7的另一端设有行星齿轮系的太阳轮；行星齿轮由行星架10支撑，且在周向上均布三个行星齿轮，行星架10定位在手轮轴7上并自由旋转；每个行星齿轮轴上设有两道行星齿轮，第一道行星齿轮9同时与手轮轴7上的太阳轮和第一内齿圈8啮合，第二道行星齿轮9a与自由旋转的第二内齿圈11啮合。当手轮3旋转时，带动手轮轴7旋转，手轮轴7旋转带动三个行星齿轮旋转，第一道行星齿轮9通过与第一内齿圈8啮合带动行星架10绕手轮轴7公转，进而通过行星齿轮轴上的第二道行星齿轮9a带动第二内齿圈11旋转。第二内齿圈11通过花键与带有第二调节瓣13的调节瓣轴连接，第二调节瓣13的调节瓣轴与第一调节瓣12的调节瓣轴通过等齿数的齿轮啮合，从而实现第一调节瓣12、第二调节瓣13等速相向旋转。
调节机构的总传动比为1：20至1：200。第一调节瓣12与第二调节瓣13之间形构成喷口的出口与喉部的截面比为1至2。
采用上述的技术方案，在初始状态下，第一调节瓣、第二调节瓣之间形成的二维拉瓦尔喷口截面积符合最佳工况的设计要求，是在标准工作参数下工作的引射器，不需要调节第一调节瓣、第二调节瓣的角度，能够获得较高的工作效率；当实际工作中，各项工作参数发生变动，与原设计点发生偏移时，引射器会在非设计点处工作，难以达到最佳工况。此时，通过转动调节手轮，带动手轮轴旋转，手轮轴旋转带动行星齿轮旋转，行星齿轮轴上的第一道行星齿轮通过与第一内齿圈啮合带动行星架绕手轮轴公转，进而通过行星齿轮轴上的第二道行星齿轮带动第二内齿圈旋转。第二内齿圈通过花键与带有第二调节瓣的调节瓣轴连接，第二调节瓣与第一调节瓣通过等齿数的齿轮啮合，从而实现第一调节瓣、第二调节瓣的等速相向旋转，从而调节拉瓦尔喷口的截面积和面积比，使引射器重新适应新的工作点工况。
这种引射器能够实现随时根据需要调整喷口截面积，以适应于各种不同工作参数，防止工作效率的下降。
Claims (3)
1.一种可调式引射器，它包括引射器调节机构壳体（2），在引射器调节机构壳体（2）的一端焊接有高压气入口（1）的管道，另一端通过设有榫槽结构的法兰连接拆装式的扩压段（4），在扩压段（4）的端部设有中压出口（5），其特征是：它还包括一个调节机构，所述调节机构通过行星齿轮调节一对由相对旋转的第一调节瓣（12）、第二调节瓣（13）构成的拉瓦尔喷口，调节机构控制第一调节瓣（12）、第二调节瓣（13）的旋转角度，改变拉瓦尔喷口的喉部面积，调节出口和喉部面积比；引射器的流道截面为矩形，且长宽比为50：1至1：50；扩压段入口与出口的截面积比为1：1至1：20；所述引射器调节机构壳体（2）的底部为低压气入口（6），高压气经高压气入口（1）进入引射器调节机构壳体（2），压力能变为动能并通过抽吸作用将低压气从低压气入口（6）吸入，混合后进入混合段，经过扩压段（4）后由中压出口（5）排出，排出的气体与输气系统相连；
所述调节机构通过手轮（3）输入调节力矩，带动手轮轴（7）旋转，手轮轴（7）的另一端设有行星齿轮系的太阳轮；行星齿轮由行星架（10）支撑，且在周向上均布三个行星齿轮，行星架（10）定位在手轮轴（7）上并自由旋转；每个行星齿轮轴上设有两道行星齿轮，第一道行星齿轮（9）同时与手轮轴（7）上的太阳轮和第一内齿圈（8）啮合，第二道行星齿轮（9a）与自由旋转的第二内齿圈（11）啮合；当手轮（3）旋转时，带动手轮轴（7）旋转，手轮轴（7）旋转带动三个行星齿轮旋转，第一道行星齿轮（9）通过与第一内齿圈（8）啮合带动行星架（10）绕手轮轴（7）公转，进而通过行星齿轮轴上的第二道行星齿轮（9a）带动第二内齿圈（11）旋转；第二内齿圈（11）通过花键与带有第二调节瓣（13）的调节瓣轴连接，第二调节瓣（13）的调节瓣轴与第一调节瓣（12）的调节瓣轴通过等齿数的齿轮啮合，从而实现第一调节瓣（12）、第二调节瓣（13）等速相向旋转。
2.根据权利要求1所述的一种可调式引射器，其特征是：所述调节机构的总传动比为1：20至1：200。
3.根据权利要求1所述的一种可调式引射器，其特征是：所述第一调节瓣（12）与第二调节瓣（13）之间形构成喷口的出口与喉部的截面比为1至2。
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