CN112780613A - 水喷射抽气器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水喷射抽气器，包括依次密封连通且同轴设置的吸入筒、扩压外筒和排出管；扩压外筒包括管径不变的混合部、管径逐渐收窄的收缩部、管径逐渐变大的喉管部以及管径逐渐扩大的扩张部；吸入筒固定设置环形喷嘴，环形喷嘴与吸入筒同轴，环形喷嘴朝向排出管的一端设有与其本体同轴的环形喷嘴，所述环形喷嘴为收缩型喷嘴，环形喷嘴的部分喷嘴伸入扩压外筒内；吸入筒上固定设置有连通环形喷嘴和外部环境的高压水入口段；扩压外筒内可拆卸固定设置有扩压锥，在喉管部内的部分扩压锥的外型面与喉管部内壁平行，其结构紧凑易于调节,便于调整引射器面积比，便于加工制造。

Description

水喷射抽气器

技术领域

本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种水喷射抽气器。

背景技术

水喷射抽气器是一种高压工作水流和低压引射流体混合增压的流体机械，具有抽真空、冷凝、排气等多种功能。不同结构的水喷射抽气器，在航空航天、军事国防和国民工业等领域得到广泛应用。以高压水为介质的水喷射抽气器，具有结构简单，体积小，调节方便等优点，应用极为广泛；特别是用于真空与蒸发系统，可进行真空抽水、真空蒸发、真空过滤，真空结晶，干燥，脱臭等工艺，是制糖，制药，化工，食品，制盐，味精，牛奶，发酵，以及一些轻工业、电厂、国防部门广泛需求的设备。

目前市场上的水喷射抽气器都是设计形式单一，其结构固定不能调节，对于水喷射抽气器的性能要求发生变化时，需要重新设计和制造水喷射抽气器的主要结构，例如在某些情况下，只需要更改喉管段流通面积与喷嘴喉道流通面积的面积比这一项参数，但是就需要重新设计和制造喷嘴和喉管段的结构，生产和制造较为麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑易于调节,便于调整引射器面积比，便于加工制造的水喷射抽气器。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水喷射抽气器，包括依次密封连通且同轴设置的吸入筒、扩压外筒和排出管；扩压外筒包括管径不变的混合部、管径逐渐收窄的收缩部、管径逐渐变大的喉管部以及管径逐渐扩大的扩张部；吸入筒固定设置环形喷嘴，环形喷嘴与吸入筒同轴，环形喷嘴朝向排出管的一端设有与其本体同轴的环形喷嘴，所述环形喷嘴为收缩型喷嘴，环形喷嘴的部分喷嘴伸入扩压外筒内；吸入筒上固定设置有连通环形喷嘴和外部环境的高压水入口段；扩压外筒内可拆卸固定设置有扩压锥，在喉管部内的部分扩压锥的外型面与喉管部内壁平行。

较佳的，环形喷嘴包括喷嘴外筒和喷嘴内筒和高压水入口段，喷嘴外筒和喷嘴内筒均为管型，喷嘴外筒套设在喷嘴内筒外，在环形喷嘴朝向引射流体吸入管的一端喷嘴外筒和喷嘴内筒密封连接，在环形喷嘴朝向排出管的一端喷嘴外筒和喷嘴内筒之间留有缝隙形成喷嘴。

较佳的，喷嘴外筒包括锥管形的外分流部、直管形的外连接部和外喷嘴部，外喷嘴部为变径管，外喷嘴部距离外连接部越远直径越小，外分流部、外连接部和外喷嘴部依次连接，喷嘴内筒包括锥管形的内分流部，直管形的内连接部和内喷嘴部，内喷嘴部为变径管，内喷嘴部距离内连接部越远直径越大，内分流部、内连接部和内喷嘴部依次连接；外分流部与内分流部相对设置且远离在连接部的一端相交，外连接部与内连接部相对设置，外喷嘴部和内喷嘴部为流线型结构。

较佳的，所述扩压锥包括圆锥形的锥段一、圆台型的锥段二和圆台型的锥段三，锥段一、锥段二和锥段三依次同轴连接，扩压锥与扩压外筒同轴设置，锥段一的底与锥段二的上底连接，锥段二的下底与锥段三的下底连接，锥段二的锥度小于锥段一的锥度，锥段一位于收缩部内，锥段二位于喉管部内，锥段三位于扩张部内，锥段二的外型面与喉管部内壁平行。

较佳的，锥段三远离锥段二的一端固定设置有圆柱形的连接台，扩压外筒和排出管的交界处固定设置有多孔板定位座，所述多孔板定位座上开设有与连接台相适配的定位孔，连接台设于定位孔内且与多孔板定位座固定，多孔板定位座上螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓穿透多孔板定位座与连接台抵接。

较佳的，连接台远离扩压锥的一端设置有导流锥，所述导流锥的尖端背向扩压外筒。

较佳的，锥段二的外型面与喉管部内壁之间流体通道的流通面积与环形喷嘴出口面积的比值在2~8之间。

较佳的，多孔板定位座包括圆形的板体和圆柱形的座体，所述座体与板体同轴，座体固定设置在板体的中心，板体固定在扩压外筒与排出管之间，定位孔开设在座体上，板体上设置有多个通过孔，所述通过孔以板体轴线为中心均匀的圆周分布。

较佳的，扩压锥为空心结构。

较佳的，吸入筒与排出管朝向扩压外筒的一端以及扩压外筒的两端分别设置有法兰盘，吸入筒、扩压外筒和排出管通过法兰盘依次连接。

本发明具有以下有益效果：

本发明设置了变径的扩压外筒，并在其中设置了扩压锥，由扩压外筒与扩压锥体之间形成具有收缩段、喉道段和扩张段的流体通道，其结构紧凑，由于只要沿轴向移动扩压锥，就能改流体通道喉管段的尺寸。由于沿轴向移动扩压锥体时，环形喷管喷嘴的尺寸不会发生变化，所以只需要移动调节芯体，就能改变喉道段与喷嘴喉道的面积比，扩压锥可拆卸固定便于对扩压锥的位置进行调节改变面积比，此外在生产加工时可以采用相同的零件，只通过改变扩压锥的安装位置来满足设计要求或者只改变扩压锥体的大小就可以满足设计要求，提高了零件的通用性，更容易保证工作状态接近设计工作点，有助于提高引射器效率；且结构简单，易于加工制造，安装方便。

附图说明

图1为水喷射抽气器的结构示意图；

图2为水喷射抽气器的射流进气管的结构示意图；

图3为水喷射抽气器引射流体吸入嘴的结构示意图；

图4为水喷射抽气器的吸入筒的结构示意图；

图5为超声速水喷射抽气器环形喷嘴的结构示意图；

图6为喷嘴内筒的结构示意图；

图7为喷嘴外筒的结构示意图；

图8为水喷射抽气器扩压外筒的结构示意图；

图9为水喷射抽气器扩压锥的结构示意图；

图10为水喷射抽气器的多孔板定位座的主视图；

图11为水喷射抽气器的多孔板定位座的右视图；

图12为水喷射抽气器排出管的结构示意图。

附图标记说明，1、高压水入口段；2、引射流体入口段；3、吸入筒；4、环形喷嘴；41、喷嘴内筒；411、内分流部；412、内连接部；413、内喷嘴部；42、喷嘴外筒；421、外分流部；422、外连接部；423、外喷嘴部；5、扩压外管；51、连接段；52、收缩段；53、喉管段；54、扩张段；6、扩压锥；61、锥段一；62、锥段二；63、锥段三；64、连接台；65、导流锥；7、多孔板多孔板定位座；71、板体；72、座体；8、排出管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。

一种水喷射抽气器，如图1所示，包括吸入筒3、扩压外筒、排出管8、环形喷嘴4和扩压锥6。吸入筒3、扩压外筒、排出管8依次密封连通且各管同轴设置。环形喷嘴4设置在吸入筒3内且与吸入筒3同轴，结合图2和图5所示，环形喷嘴4上连通有伸出吸入筒3的高压水入口段1，环形喷嘴4朝向排出管8的一端设有与其本体同轴的环形喷嘴4，环形喷嘴4的部分喷嘴伸入扩压外筒内。扩压锥6设置在扩压外筒内，扩压外筒的内壁与扩压锥6的外型面之间形成流体通过的扩压通道。

结合图1、图3和图4所示，吸入筒3大致为直管状，其进口端设置有引射流体入口段2，引射流体入口段2的端口处设置有法兰盘，用于连接供气设备。吸入筒3的出口端设置有用于与扩压外筒连接的法兰盘。

如图5-图7所示，为了方便加工、提高喷管的加工精度和提高流体接触面的光洁度，将环形喷嘴4设置为分体式，环形喷嘴4包括喷嘴外筒42和喷嘴内筒41和高压水入口段1，喷嘴外筒42和喷嘴内筒41均为管型，喷嘴外筒42套设在喷嘴内筒41外，在环形喷嘴4背向排出管8的一端喷嘴外筒42和喷嘴内筒41通过O型密封圈或者焊接密封连接，在环形喷嘴4朝向排出管8的一端喷嘴外筒42和喷嘴内筒41之间留有缝隙形成喷嘴，由于工作介质是水，为不可压流，喷嘴采用收缩型喷嘴，喷嘴出口截面就是最小截面。具体的，如图7所示，喷嘴外筒42包括依次设置的锥管形的外分流部421、直管形的外连接部422和外喷嘴部423，外喷嘴部423为变径管，外喷嘴部423距离外连接部422越远直径越小，外分流部421、外连接部422和外喷嘴部423依次连接，其中外分流部421直径较大的一端与外连接部422相连。如图6所示，喷嘴内筒41包括锥管形的内分流部411、直管形的内连接部412和内喷嘴部413，内喷嘴部413为变径管，内喷嘴部413距离内连接部412越远直径越大，内分流部411、内连接部412和内喷嘴部413依次连接，其中内分流部411直径较小的一端与内连接部412相连。外分流部421与内分流部411相对设置且远离在连接部的一端相交，形成一个尖端，在引射流经过时可以起到减少阻力的效果。外连接部422与内连接部412相对设置，外连接部422上开设有用于连通高压水入口段1通孔。外喷嘴部423与内喷嘴部413相对设置，形成出口端逐渐收窄的喷嘴结构。喷管进气管与喷嘴外筒42在通孔处密封连接，吸入筒3上开设有供高压水入口段1穿过的通孔，高压水入口段1的外壁与吸入筒3上通孔内壁之间密封连接，与环形喷嘴4和吸入筒3通过高压水入口段1固定连接；为了综合考虑常用进气流量和受力均衡问题，优选高压水入口段1设置2个、3个或4个，在本实施例中设置3个，高压水入口段1以喷嘴外筒42轴线为中心均匀的圆周分布。为了减少引射流经过高压水进口段时所受的阻力，高压水入口段1在吸入筒3内的部分设计成符合流动减阻的形状，可以设为圆形、菱形或扁平椭圆形。

如图8所示，扩压外筒大致为管状，扩压外筒分为依次设置的混合部、收缩部、喉管部和扩张部，其中，混合部为一段管径均匀的直管，收缩部为一段从入口到出口管径逐渐收窄的管，喉管部为一段从入口到出口管径逐渐变大的管，扩张部为一段从入口到出口管径逐渐扩大的管。扩压外筒的两端分别设置有用于连接吸入筒3和排出管8的法兰盘。如图9所示，扩压锥6包括圆锥形的锥段一61、圆台型的锥段二62和圆台型的锥段三63，锥段一61、锥段二62和锥段三63依次同轴连接，扩压锥6与扩压外筒同轴设置，锥段一61的底与锥段二62的上底连接，锥段二62的下底与锥段三63的下底连接，锥段二62的锥度小于锥段一61的锥度。如图1所示，其中锥段一61位于收缩部内，在收缩部内锥段一61直径是逐渐变大的，收缩部的内径是逐渐变小的，因此收缩部道内的流体通道是逐渐收窄的，形成了引射器气体扩压所需的收窄段。锥段二62位于喉管部内，锥段二62的外型面与喉管部内壁平行，因此喉管部内的流体通道的宽度是基本不变的且宽度与收窄段最窄处基本一致，形成了引射器气体扩压所需的喉管段53。锥段三63位于扩张部内，锥段三63直径是逐渐变小的，扩散部的管径逐渐变大，流体通道呈继续扩张状，形成了引射器扩压所需的扩张段54。由于锥段二62的外型面与喉管部内壁平行，因此只要沿轴向移动扩压锥6，就能改流体通道喉喉管段53的尺寸，如图1，当扩压锥6向上移动时，喉管段53的流通面积变小，当改变扩压锥6向下移动时，喉管段53的流通面积变大。由于沿轴向移动扩压锥6时，环形喷嘴4喷嘴的尺寸不会发生变化，所以只需要移动调节芯体，就能改变喉管段53与喷嘴喉道的面积比；这样在生产加工时可以采用相同的零件，只通过改变扩压锥6的安装位置来满足设计要求或者只改变扩压锥6的大小就可以满足设计要求，提高了零件的通用性，且结构简单。为了减轻调节芯体的重量、降低加工难度，最好将调节芯体设置为空心结构。

如图9所示，锥段三63远离锥段二62的一端固定设置有圆柱形的连接台64。如图1所示，扩压外筒和排出管8的交界处固定设置有多孔板定位座，结合图10 和图11所示，多孔板定位座包括圆形的板体71和圆柱形的座体72，座体72上设置有与连接台64相适配的定位孔，连接台64设于定位孔内且与多孔板定位座可拆卸固定，座体72上螺纹连接有紧固螺栓，紧固螺栓的轴线与座体72的轴线垂直，紧固螺栓穿透座体72并与连接台64抵接，拧松紧固螺栓后连接台64可以在定位孔中轴向移动。这样可以通过调整连接台64在多孔板定位座上轴向位置实现扩压锥6与扩压外筒相对位置的调整。座体72固定设置在板体71的中心，板体71固定在扩压外筒与排出管8之间，板体71上设置有多个用于气体通过的通过孔，这些通过孔以板体71轴线为中心均匀的圆周分布，在强度满足要求的前提下，尽可能获得较大的流通面积，本实施例中通过孔开设有8个。连接台64远离扩压锥6的一端设置有导流锥65，导流锥65的尖端背向扩压外筒，用于引导从环形通道中流出的气体汇合。

如图12所示，排出管8是一段变径管道，前部固定设置有用于连接扩压外筒的法兰盘。

使用时，气体由引射流体入口段2进入吸入筒3，在吸入管内整流把气流的速度和压力稳定下来，高压水射流从高压水入口段1进入环形喷嘴4并从其喷嘴喷出，高压水射流与被引射流气体在吸入筒3和扩压外筒的混合段内混合，混合气流进入扩压外筒和扩压锥6之间的流体通道，实现减速增压，再减速扩压，最后从排出管8排出引射器。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，虽然以上已结合附图对按照本发明目的的构思和实例作了详尽说明，但本领域技术人员应当认识到，在没有脱离本发明构思的前提下，任何基于本发明作出的改进和变换仍然属于本发明保护范围内的内容。

Claims (10)

1.一种水喷射抽气器，其特征在于：包括依次密封连通且同轴设置的吸入筒(3)、扩压外筒和排出管(8)；扩压外筒包括管径不变的混合部、管径逐渐收窄的收缩部、管径逐渐变大的喉管部以及管径逐渐扩大的扩张部；吸入筒(3)固定设置环形喷嘴(4)，环形喷嘴(4)与吸入筒(3)同轴，环形喷嘴(4)朝向排出管(8)的一端设有与其本体同轴的环形喷嘴(4)，所述环形喷嘴(4)为收缩型喷嘴，环形喷嘴(4)的部分喷嘴伸入扩压外筒内；吸入筒(3)上固定设置有连通环形喷嘴(4)和外部环境的高压水入口段(1)；扩压外筒内可拆卸固定设置有扩压锥(6)，在喉管部内的部分扩压锥(6)的外型面与喉管部内壁平行。

2.根据权利要求1所述的水喷射抽气器，其特征在于：环形喷嘴(4)包括喷嘴外筒(42)和喷嘴内筒(41)和高压水入口段(1)，喷嘴外筒(42)和喷嘴内筒(41)均为管型，喷嘴外筒(42)套设在喷嘴内筒(41)外，在环形喷嘴(4)朝向引射流体吸入管的一端喷嘴外筒(42)和喷嘴内筒(41)密封连接，在环形喷嘴(4)朝向排出管(8)的一端喷嘴外筒(42)和喷嘴内筒(41)之间留有缝隙形成喷嘴。

3.根据权利要求2所述的水喷射抽气器，其特征在于：喷嘴外筒(42)包括锥管形的外分流部(421)、直管形的外连接部(422)和外喷嘴部(423)，外喷嘴部(423)为变径管，外喷嘴部(423)距离外连接部(422)越远直径越小，外分流部(421)、外连接部(422)和外喷嘴部(423)依次连接，喷嘴内筒(41)包括锥管形的内分流部(411)，直管形的内连接部(412)和内喷嘴部(413)，内喷嘴部(413)为变径管，内喷嘴部(413)距离内连接部(412)越远直径越大，内分流部(411)、内连接部(412)和内喷嘴部(413)依次连接；外分流部(421)与内分流部(411)相对设置且远离在连接部的一端相交，外连接部(422)与内连接部(412)相对设置，外喷嘴部(423)和内喷嘴部(413)为流线型结构。

4.根据权利要求2所述的水喷射抽气器，其特征在于：所述扩压锥(6)包括圆锥形的锥段一(61)、圆台型的锥段二(62)和圆台型的锥段三(63)，锥段一(61)、锥段二(62)和锥段三(63)依次同轴连接，扩压锥(6)与扩压外筒同轴设置，锥段一(61)的底与锥段二(62)的上底连接，锥段二(62)的下底与锥段三(63)的下底连接，锥段二(62)的锥度小于锥段一(61)的锥度，锥段一(61)位于收缩部内，锥段二(62)位于喉管部内，锥段三(63)位于扩张部内，锥段二(62)的外型面与喉管部内壁平行。

5.根据权利要求4所述的水喷射抽气器，其特征在于：锥段三(63)远离锥段二(62)的一端固定设置有圆柱形的连接台(64)，扩压外筒和排出管(8)的交界处固定设置有多孔板定位座，所述多孔板定位座上开设有与连接台(64)相适配的定位孔，连接台(64)设于定位孔内且与多孔板定位座固定，多孔板定位座上螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓穿透多孔板定位座与连接台(64)抵接。

6.根据权利要求5所述的水喷射抽气器，其特征在于：连接台(64)远离扩压锥(6)的一端设置有导流锥(65)，所述导流锥(65)的尖端背向扩压外筒。

7.根据权利要求4所述的水喷射抽气器，其特征在于：锥段二(62)的外型面与喉管部内壁之间流体通道的流通面积与环形喷嘴(4)出口面积的比值在2~8之间。

8.根据权利要求4所述的水喷射抽气器，其特征在于：多孔板定位座包括圆形的板体(71)和圆柱形的座体(72)，所述座体(72)与板体(71)同轴，座体(72)固定设置在板体(71)的中心，板体(71)固定在扩压外筒与排出管(8)之间，定位孔开设在座体(72)上，板体(71)上设置有多个通过孔，所述通过孔以板体(71)轴线为中心均匀的圆周分布。

9.根据权利要求1所述的水喷射抽气器，其特征在于：扩压锥(6)为空心结构。

10.根据权利要求1所述的水喷射抽气器，其特征在于：吸入筒(3)与排出管(8)朝向扩压外筒的一端以及扩压外筒的两端分别设置有法兰盘，吸入筒(3)、扩压外筒和排出管(8)通过法兰盘依次连接。

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