CN114963606A - 一种气体喷射器的工况调节装置及气体喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及喷射器技术领域，具体是一种气体喷射器的工况调节装置及气体喷射器。工况调节装置包括混合管外壳、四连杆机构、拉杆和第一驱动机构，四连杆机构设置在混合管外壳的内部；四连杆机构的一端通过拉杆与设置在混合管外壳外部的第一驱动机构连接，四连杆机构的另一端与混合管外壳连接；通过第一驱动机构驱动拉杆移动，带动四连杆机构运动，调节混合管外壳内部气体流通的横截面积。气体喷射器包括上述工况调节装置。本发明根据工况调节混合管横截面积，使混合管横截面积变化范围为100～30％，以适应喷射器工况的变化。气体喷射器采用控制装置控制喷咀的喉部面积以及混合管的截面面积，使二者达到最佳的比值，从而提高喷射器的工作效率。

Description

一种气体喷射器的工况调节装置及气体喷射器
技术领域
本发明涉及喷射器技术领域，尤其涉及一种气体喷射器的工况调节装置及气体喷射器。
背景技术
气体喷射器是广泛利用的一种流体机械，优点是结构简单。缺点是工况变化范围小，在偏离设计工况大于30％时，其工作效率急剧下降。
公开号为CN110173914A的中国发明专利，公开了一种针对压缩/喷射制冷系统的反馈式自动调节的喷射器，其通过反馈式自动调节系统来调节喷咀的喉部面积，进而改变喷射器高压工质进口液体的质量流量，改变喷射器的引射系数。现有的改进措施仅适合在气体流量变化时的调节，在气体其他参数变化时则不适用。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种气体喷射器的工况调节装置及气体喷射器，其解决了现有喷射器在气体的参数及流量变化时工作效率急剧下降的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种气体喷射器的工况调节装置，包括混合管外壳、四连杆机构、拉杆和第一驱动机构，所述四连杆机构设置在所述混合管外壳的内部；所述四连杆机构的一端通过所述拉杆与设置在所述混合管外壳外部的所述第一驱动机构连接，所述四连杆机构的另一端与所述混合管外壳连接；通过所述第一驱动机构驱动所述拉杆移动，以带动所述四连杆机构运动，进而调节所述混合管外壳内部气体流通的横截面积。
进一步地，所述四连杆机构包括轴、异形板和端挡板，所述轴沿所述混合管外壳的轴向设置在所述混合管外壳内；每个所述异形板的两侧均沿长度方向套设在两根所述轴上，所述异形板与所述轴转动连接；所述异形板两端的所述轴上还转动设置有端挡板，所述端挡板的内侧面与所述异形板的内侧面位于同一平面，所述端挡板的外侧面滑动设置在所述混合管外壳内。
进一步地，所述轴的数量为四根，其中一根轴固定在所述混合管外壳内，与固定在所述混合管外壳内的轴相对的另一根轴与所述拉杆连接。
进一步地，所述混合管外壳外部还设置有填料压盖，所述填料压盖套设在所述拉杆外部，以限制所述拉杆的移动方向，并减少气流的外漏。
第二方面，本发明实施例提供一种气体喷射器，包括上述的工况调节装置，吸入腔室、扩压管、喷咀、高压进气管、低压进气管和控制装置，所述吸入腔室的一端与所述工况调节装置的一端连接，所述工况调节装置的另一端与所述扩压管的窄端连接；所述喷咀位于所述吸入腔室内，且所述喷咀与所述高压进气管连通；所述低压进气管与所述吸入腔室连通；所述控制装置分别与所述工况调节装置、高压进气管、低压进气管和扩压管连接。
进一步地，所述喷咀与调节阀连接，所述调节阀与所述控制装置连接。
进一步地，所述调节阀包括针形调节阀芯和第二驱动机构，所述针形调节阀芯的一端插入所述喷咀内，以调节所述喷咀的喉部面积；所述针形调节阀芯的另一端与所述第二驱动机构连接，所述第二驱动机构与所述控制装置连接。
进一步地，所述高压进气管上设置有用于采集所述高压进气管内的驱动蒸汽压力和温度的第一压力传感器和第一温度传感器，所述第一压力传感器和所述第一温度传感器均与所述控制装置连接。
进一步地，所述低压进气管上设置有用于采集所述低压进气管内的吸入蒸汽压力和温度的第二压力传感器和第二温度传感器，所述第二压力传感器和所述第二温度传感器均与所述控制装置连接。
进一步地，所述扩压管的气体出口处设置有用于采集输出蒸汽压力的第三压力传感器，所述第三压力传感器与所述控制装置连接。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种气体喷射器的工况调节装置，由于采用四连杆机构，相对于现有技术而言，其可以根据工况情况调节混合管的横截面积，使混合管的横截面积变化范围为100～30％，以适应喷射器工况的变化。
本发明提供的一种气体喷射器，由于采用DCS控制装置控制喷咀的喉部面积以及对应的混合管的截面面积，使二者达到最佳的比值，从而提高喷射器的工作效率。
附图说明
图1为本发明一种气体喷射器的工况调节装置的结构示意图；
图2为本发明一种气体喷射器的工况调节装置的侧视示意图；
图3为本发明工况调节装置的四连杆机构位置变化后的示意图；
图4为本发明工况调节装置的内部透视结构示意图；
图5为本发明异形板的结构示意图；
图6为本发明端挡板的结构示意图；
图7为本发明一种气体喷射器的结构示意图。
图中：1、混合管外壳；2、四连杆机构；21、轴；22、异形板；23、端挡板；3、拉杆；4、第一驱动机构；5、填料压盖；6、吸入腔室；7、扩压管；8、喷咀；9、高压进气管；10、低压进气管；11、控制装置；12、针形调节阀芯；13、第二驱动机构；14、渐缩管；15、第一压力传感器；16、第一温度传感器；17、第二压力传感器；18、第二温度传感器；19、第三压力传感器。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1：
参照图1-图3，本发明实施例提供一种气体喷射器的工况调节装置。该装置包括混合管外壳1、四连杆机构2、拉杆3和第一驱动机构4。四连杆机构2设置在混合管外壳1的内部。四连杆机构2的一端通过拉杆3与第一驱动机构4连接。具体地，拉杆3的一端穿过混合管外壳1与四连杆机构2固定连接，拉杆3的另一端与设置在混合管外壳1外部的第一驱动机构4连接。四连杆机构2的另一端与混合管外壳1固定连接。通过第一驱动机构4驱动拉杆3移动，以带动四连杆机构2运动，进而调节混合管外壳1内部气体流通的横截面积。本实施例中的第一驱动机构4可以为电动执行器或气动执行器。
其中，混合管外壳1外部还固定设置有填料压盖5。填料压盖5套设在拉杆3外部，一方面，可以限制拉杆3的移动方向，进而可以起到对四连杆机构2的导向作用；另一方面，可以减少气流外漏。具体地，填料压盖5内壁设置导向槽，拉杆3的外部设置与导向槽配合的导向条，使拉杆3只能沿着导向槽移动。当然，本发明的填料压盖5内壁也可以设置导向条，拉杆3外部设置与该导向条配合的导向槽。填料压盖5的一端或者两端还可以设置密封圈，以起到密封的作用。
具体地，参照图2-图4，四连杆机构2包括四根轴21、四个异形板22和八个端挡板23。每个异形板22的两侧均沿长度方向设有用于安装轴21的安装孔，每个异形板22分别与两根轴21转动连接，每个异形板22均可相对于其上的轴21转动。异形板22两端的轴21上还转动设置有端挡板23，端挡板23的内侧面与异形板22的内侧面位于同一平面，端挡板23的外侧面滑动设置在混合管外壳1内。端挡板23能够阻挡混合管外壳1的端面漏气，确保气体从四连杆机构2中间的流道通过。四根轴21均沿混合管外壳1的轴向设置在混合管外壳1内，四根轴21的同一端部相连可以形成菱形。其中一根轴21固定在混合管外壳1内，此处称为固定轴；与固定轴相对的另一根轴21与拉杆3连接，此处称为驱动轴；剩余的另外两根轴21为从动轴。通过拉杆3拉动驱动轴沿混合管外壳1的径向移动，以带动与驱动轴转动连接的两个异形板22和四个端挡板23移动，进而带动与上述两个异形板22和四个端挡板23转动连接的两根从动轴移动，最后带动与两根从动轴转动连接的另外两个异形板22和四个端挡板23移动。
参照图5，四连杆机构2的异形板22的整体为长方体结构。参照图6，四连杆机构2的端挡板23的整体为扇形结构，其靠近内侧的两端设置有通孔，用于连接轴21。
本发明通过采用四连杆机构2，在四连杆机构2的形状改变时，使其所包围形成的气体流通面积改变，进而能够有效控制其内部的气体流通面积。
实施例2：
参照图7，本发明实施例提供一种气体喷射器。该喷射器包括实施例1中的工况调节装置，吸入腔室6、扩压管7、喷咀8、高压进气管9、低压进气管10和控制装置11。吸入腔室6的一端与工况调节装置的一端通过渐缩管14连接，工况调节装置的另一端与扩压管7的窄端连接。喷咀8位于吸入腔室6内，且喷咀8与高压进气管9连通。喷咀8内设置与其配合的调节阀，通过调节阀调节喷咀8的喉部面积。低压进气管10与吸入腔室6连通。控制装置11分别与工况调节装置、调节阀、高压进气管9、低压进气管10和扩压管7连接。控制装置11接收来自高压进气管9、低压进气管10和扩压管7处采集的流量、压力及温度信号，以控制工况调节装置和调节阀运动，进而调节喷咀8的喉部面积和混合管外壳1内部气体流通的横截面积。本发明的控制装置11为DCS控制系统。工况调节装置的具体结构在实施例1中已经详细描述，此处不再赘述。
具体地，调节阀包括针形调节阀芯12和第二驱动机构13。针形调节阀芯12的一端插入喷咀8内，以调节喷咀8的喉部面积。针形调节阀芯12的另一端与第二驱动机构13连接，第二驱动机构13与控制装置11连接。扩压管7的气体出口处设置有用于采集输出蒸汽压力的第三压力传感器19，第三压力传感器19与控制装置11连接，用于将采集的输出蒸汽压力信号传递给控制装置11。控制装置11通过接收来自第三压力传感器19采集的压力信号来控制第二驱动机构13运动，以驱动针形调节阀芯12沿喷咀8的轴向移动，进而调节喷咀8的喉部面积。本实施例中的第二驱动机构13可以为步进电机。
具体地，高压进气管9上设置有用于采集高压进气管9内的驱动蒸汽压力和温度的第一压力传感器15和第一温度传感器16，第一压力传感器15和第一温度传感器16均与控制装置11连接，用于将采集的驱动蒸汽的压力和温度信号传递给控制装置11。低压进气管10上设置有用于采集低压进气管10内的吸入蒸汽压力和温度的第二压力传感器17和第二温度传感器18，第二压力传感器17和第二温度传感器18均与控制装置11连接，用于将采集的吸入蒸汽的压力和温度信号传递给控制装置11。控制装置11通过接收来自调节阀的调节信号以及来自第一压力传感器15、第一温度传感器16、第二压力传感器17和第二温度传感器18采集的压力和温度信号来控制工况调节装置的第一驱动机构4运动，以驱动四连杆机构2沿混合管外壳1的径向移动，进而调节混合管外壳1内部气体流通的横截面积。使混合管外壳1内部气体流通的横截面积与喷咀8的喉部面积达到最佳的比例，实现喷射器具有最佳的性能。
下面详细介绍本发明的工作流程：
在工况变化时(例如：气体的流量、压力、温度变化时)，喷咀的喉部面积和混合管气体流通的横截面积要保持最佳面积比fp*/f3。而最佳面积比
Figure BDA0003662824740000061
式中，GP为喷咀的驱动蒸汽流量，pc为输出蒸汽压力，pH为吸入蒸汽压力，pp为驱动蒸汽压力，Tp为驱动蒸汽温度，TH为吸入蒸汽温度。从上述公式可以看出，在流量GP，压力pp、pc、pH和温度TH、Tp改变时，fp*/f3要随着GP、pc、pH、pp、TH、Tp的变化而改变。而喷咀的喉部面积根据输出蒸汽压力pc的变化而改变，当输出蒸汽压力pc变化时，通过控制装置调节喷咀喉部的针形调节阀芯的开度，从而可以改变喷咀的喉部面积fp*。混合管气体流通的横截面积f3根据GP，pc/pH、pp/pH、TP/TH的变化而改变，当GP，pc/pH、pp/pH、TP/TH变化时，变化时，通过控制装置调节四连杆机构的移动距离，从而可以改变混合管气体流通的横截面积f3，进而使
Figure BDA0003662824740000071
成立。在喷咀的喉部面积fp*由针形调节阀芯确定以后，混合管气体流通的横截面积f3要由GP、pc/pH、pp/pH、TP/TH决定。
本发明通过采集到的GP、pc/pH、pp/pH、TP/TH的电讯号，传递给控制装置，由控制装置利用PID调节及连接程序决定混合管气体流通的横截面积f3。
输出蒸汽流量的变化，会引起输出蒸汽压力pc的变化。pc变化的信号传递给控制装置，通过控制装置控制针形调节阀芯的开度，改变喷咀的驱动蒸汽流量Gp。Gp变化的信号传递给控制装置，通过控制装置控制工况调节装置的四连杆机构升降，进而改变混合管气体流通的横截面积，使fp*/f3达到最佳值。在pc/pH、pp/pH、TP/TH改变时，也通过控制装置改变混合管气体流通的横截面积f3，保持fp*/f3为最佳值。

Claims (10)

1.一种气体喷射器的工况调节装置，其特征在于：包括混合管外壳(1)、四连杆机构(2)、拉杆(3)和第一驱动机构(4)，所述四连杆机构(2)设置在所述混合管外壳(1)的内部；所述四连杆机构(2)的一端通过所述拉杆(3)与设置在所述混合管外壳(1)外部的所述第一驱动机构(4)连接，所述四连杆机构(2)的另一端与所述混合管外壳(1)连接；通过所述第一驱动机构(4)驱动所述拉杆(3)移动，以带动所述四连杆机构(2)运动，进而调节所述混合管外壳(1)内部气体流通的横截面积。
2.根据权利要求1所述的一种气体喷射器的工况调节装置，其特征在于：所述四连杆机构(2)包括轴(21)、异形板(22)和端挡板(23)，所述轴(21)沿所述混合管外壳(1)的轴向设置在所述混合管外壳(1)内；每个所述异形板(22)的两侧均沿长度方向套设在两根所述轴(21)上，所述异形板(22)与所述轴(21)转动连接；所述异形板(22)两端的所述轴(21)上还转动设置有端挡板(23)，所述端挡板(23)的内侧面与所述异形板(22)的内侧面位于同一平面，所述端挡板(23)的外侧面滑动设置在所述混合管外壳(1)内。
3.根据权利要求2所述的一种气体喷射器的工况调节装置，其特征在于：所述轴(21)的数量为四根，其中一根轴(21)固定在所述混合管外壳(1)内，与固定在所述混合管外壳(1)内的轴(21)相对的另一根轴(21)与所述拉杆(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种气体喷射器的工况调节装置，其特征在于：所述混合管外壳(1)外部还设置有压盖(5)，所述压盖(5)套设在所述拉杆(3)外部，以限制所述拉杆(3)的移动方向。
5.一种气体喷射器，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的工况调节装置，吸入腔室(6)、扩压管(7)、喷咀(8)、高压进气管(9)、低压进气管(10)和控制装置(11)，所述吸入腔室(6)的一端与所述工况调节装置的一端连接，所述工况调节装置的另一端与所述扩压管(7)的窄端连接；所述喷咀(8)位于所述吸入腔室(6)内，且所述喷咀(8)与所述高压进气管(9)连通；所述低压进气管(10)与所述吸入腔室(6)连通；所述控制装置(11)分别与所述工况调节装置、高压进气管(9)、低压进气管(10)和扩压管(7)连接。
6.根据权利要求5所述的一种气体喷射器，其特征在于：所述喷咀(8)与调节阀连接，所述调节阀与所述控制装置(11)连接。
7.根据权利要求6所述的一种气体喷射器，其特征在于：所述调节阀包括针形调节阀芯(12)和第二驱动机构(13)，所述针形调节阀芯(12)的一端插入所述喷咀(8)内，以调节所述喷咀(8)的喉部面积；所述针形调节阀芯(12)的另一端与所述第二驱动机构(13)连接，所述第二驱动机构(13)与所述控制装置(11)连接。
8.根据权利要求5所述的一种气体喷射器，其特征在于：所述高压进气管(9)上设置有用于采集所述高压进气管(9)内的驱动蒸汽压力和温度的第一压力传感器(15)和第一温度传感器(16)，所述第一压力传感器(15)和所述第一温度传感器(16)均与所述控制装置(11)连接。
9.根据权利要求5所述的一种气体喷射器，其特征在于：所述低压进气管(10)上设置有用于采集所述低压进气管(10)内的吸入蒸汽压力和温度的第二压力传感器(17)和第二温度传感器(18)，所述第二压力传感器(17)和所述第二温度传感器(18)均与所述控制装置(11)连接。
10.根据权利要求5所述的一种气体喷射器，其特征在于：所述扩压管(7)的气体出口处设置有用于采集输出蒸汽压力的第三压力传感器(19)，所述第三压力传感器(19)与所述控制装置(11)连接。
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