CN204828083U - 一种动态强旋流引射器 - Google Patents

Abstract

一种动态强旋流引射器，其属于多种流体射流增压装置。该装置利用双螺旋叶轮或单螺旋叶轮实现强旋流场，变单向动量交换为多向动量交换，完成高效、高增压比引射。该引射器采用立式结构，包括依次固定连接的电机座、轴承箱、筒体、收缩管、喉部管和扩压管构成的外部机体，以及双螺旋叶轮或单螺旋叶轮、主轴机构、主轴支撑装置和主轴密封装置构成的内部机体。主轴支撑装置采用特定跨距轴承支撑的悬臂结构，主轴密封装置采用密封箱内设置机械密封。该装置通过双螺旋叶轮或单螺旋叶轮高速旋转实现强旋流场完成高效动量交换，可显著降低引射器尺寸，提高引射效率，操作稳定，适应性强；该引射器结构简单，易维护，广泛用于多相或单相增压场合。

Description

一种动态强旋流引射器

技术领域

本实用新型涉及一种动态强旋流引射器，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

引射器是一种利用射流紊动扩散作用来传递能量和质量的流体机械和混合反应设备。相比真空机械，引射器设备简单可靠，引射器与设备连接简单，制造也不复杂。近年来，引射器在能源动力、石油化工、国防军工、电力供热、冶金采矿、建筑、制冷、酿酒、制药及太阳能海水淡化等等技术领域得到了广泛的应用。

引射器利用高压流体的射流作用抽吸低压流体进行质量传递和动量交换，进而完成低压气体的增压、增速效果。高压工作流体与低压引射流体均可以是液体或气体。由于引射器尺寸小、结构简单、易加工、无运动部件，故操作故障少、可靠、维护方便、密封性好,可处理和输送易燃易爆气体,且对气液等杂质不敏感。然而，传统引射器仅仅是轴向动量交换，效率低，造成大量内耗，引射增压效率低；且不易调节，工况参数变动时操作不稳定，导致引射器在诸如天然气开采等诸多领域的大规模推广应用受到限制。因此研制一种动态强旋流引射器是很有必要的。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种动态强旋流引射器，其目的在于利用外加动力源以驱动螺旋叶轮加速旋转，并通过调整转速改变流体引射能力，有效改善静态引射器能量传递效率较低、可调性差的问题。

本实用新型采用的技术解决方案是：一种动态强旋流引射器，它包括一个缩放形喷管、一个机械驱动机构和一个机械密封机构，所述缩放形喷管采用扩压管、喉部管和收缩管依次连接；它还包括一个螺旋叶轮，所述缩放形喷管的收缩管依次连接筒体、轴承箱和电机座，所述机械驱动机构采用固定在电机座上的电动机经联轴器连接由轴承箱内的轴承支撑的驱动主轴，所述机械密封机构在轴承箱的下部设置一个机械密封箱，位于机械密封箱内的机械密封与驱动主轴相配合；所述筒体的内侧设有一个封闭夹套，在封闭夹套上部位置的筒体上设有一个低压进口管，在封闭夹套下部位置的筒体上设有一个高压进口管；所述驱动主轴从轴承向下这一段轴设有驱动主轴中心孔，在穿过封闭夹套的驱动主轴上通过连接键和固定螺母设置一个螺旋叶轮；所述机械密封箱上设有多个冷却机械密封的外冷却孔，在靠近封闭夹套的底部设有进口孔，在机械密封内侧的驱动主轴上设有多个冷却机械密封的内冷却孔。

所述螺旋叶轮采用由上螺旋叶轮和下螺旋叶轮构成的双螺旋叶轮，双螺旋叶轮上设有多个与驱动主轴中心孔相通的第一引射孔。

所述螺旋叶轮采用单螺旋叶轮，单螺旋叶轮上设有多个与驱动主轴中心孔相通的第二引射孔。

动态强旋流引射器的工作机理是改变常规引射器加速降压然后单向动量交换完成引射的基本工作机制，本质上是利用轴功产生的旋流动量加速降压从而进行轴向和径向的动量交换完成引射过程，该引射过程由于形成强制旋流涡旋，引射压力稳定，极大提高了装置的抗波动性；旋流强度可控并可方便调节引射压力，增强了装置的适用性；多维动量交换的本质特性有利于降低动量交换段尺寸对于降低装置尺寸有积极意义。该装置属于典型的中心驱动、环周进料结构形式，适用于气体引射气体、液体引射气体、液体引射液体和气体引射液体等多种场合。

本实用新型的有益效果是：

1、其属于一种动态喷射增压技术装备，故而兼具静态引射器和压缩机械的优点：较其它动态增压设备(如泵、压缩机及风机等)功耗小、尺寸小、效率高，在天然气生产及输运过程中，利用高压气体压缩低压气体，起到增压开采的作用，有很好的发展前景。除用于流体增压机械外，还可作为传质和化学混合反应设备。

2、该引射器结构简单、操作维护简便，承压能力强，可直接利用有压能源作为工作动力，不需要另外增加辅助设备，综合效益显著。

3、引入机械密封和动力装置之后，其引射能力和增压性较静态引射器有很大的提高，引射效率更高、操作更加稳定、适用性更强。

4、空间多维动量交换，有效降低引射器尺寸；设备内漏降低，内耗减少，引射效率提高。

5、动态强旋流引射器动量交换可实现超声速流动,瞬态响应性能好，可实现气体等熵压缩，过程效率高。

以上诸多优点使得动态引射器在天然气采输、放空天然气的回收以及天然气脱水装置等得到了应用,实现良好的经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图１是一种采用双螺旋叶轮的动态强旋流引射器的结构图。

图2是图1中的A放大图。

图3是一种采用单螺旋叶轮（变径、变螺旋角）的动态强旋流引射器的结构图。

图中：1、扩压管，2、喉部管，3、收缩管，4、连接键，4a、固定螺母，5、双螺旋叶轮，5a、上螺旋叶轮，5b、下螺旋叶轮，5c、第一引射孔，6、低压进口管，7、机械密封箱，7a、外冷却孔，8、轴承，9、轴承箱，10、电机座，11、电动机，12、联轴器，13、驱动主轴，13a、进口孔，13b、内冷却孔，13c、高压出口，13d、驱动主轴中心孔，14、机械密封，15、封闭夹套，16、筒体，17、高压进口管，18、单螺旋叶轮，18a、第二引射孔。

具体实施方式

图１、2、3示出了一种具有共同特点动态强旋流引射器的结构图。动态强旋流引射器包括缩放形喷管、机械驱动机构、机械密封机构和螺旋叶轮，缩放形喷管采用扩压管1、喉部管2和收缩管3依次连接。缩放形喷管的收缩管3依次连接筒体16、轴承箱9和电机座10。机械驱动机构采用固定在电机座10上的电动机11经联轴器12连接由轴承箱9内的轴承8支撑的驱动主轴13。机械密封机构在轴承箱9的下部设置一个机械密封箱7，位于机械密封箱7内的机械密封14与驱动主轴13相配合。筒体16的内侧设有一个封闭夹套15，在封闭夹套15上部位置的筒体16上设有一个低压进口管6，在封闭夹套15下部位置的筒体16上设有一个高压进口管17。驱动主轴13从轴承8向下这一段轴设有驱动主轴中心孔13d，在穿过封闭夹套15的驱动主轴13上通过连接键4和固定螺母4a设置一个螺旋叶轮。机械密封箱7上设有多个冷却机械密封14的外冷却孔7a，在靠近封闭夹套15的底部设有进口孔13a，在机械密封14内侧的驱动主轴13上设有多个冷却机械密封14的内冷却孔13b。

实施例1

图１示出了一种采用双螺旋叶轮的动态强旋流引射器的结构图。螺旋叶轮采用双螺旋叶轮5，机器主体以立式结构为主，包括由筒体16、电机座10、轴承箱9、收缩管3、扩压管1和喉部管2构成的外部机体，它们依次固定连接在一起，在机体内部设置有双螺旋叶轮5、主轴机构、主轴支撑装置和主轴密封装置。主轴机构由电动机11通过联轴器12连接驱动主轴13构成，驱动主轴13工作转速可调节。主轴支撑装置采用在轴承箱9内安装一对特定跨距的轴承8作为支撑，结合与轴承箱9相连的机械密封箱7，构成驱动主轴13的悬臂结构，用于安装不同形式双螺旋叶轮5。在轴承箱9的下部法兰与筒体16上法兰之间设置一靠O型圈密封的封闭夹套15，用于避免自低压进口管6进入的流体介质与高压进口管17进入的高压流体混合。主轴密封装置采用设置于机械密封箱7内的双端面机械密封14以阻止流体泄漏。机械密封箱7用于安装机械密封14的静环，机械密封14的弹性元件和动环浸没在低压进口介质中完成机械密封14的冷却。低压进口介质横向穿过机械密封14后通过驱动主轴13的孔道进入驱动主轴13的空心部分，最后在旋流速度最高、压力最低处被引射进入喉部管2中完成高低压介质的动量交换。

螺旋叶轮采用由上螺旋叶轮5a和下螺旋叶轮5b构成的双螺旋叶轮5，双螺旋叶轮5上设有多个与驱动主轴中心孔13d相通的第一引射孔5c。双螺旋叶轮5的两种叶轮（上螺旋叶轮5a、下螺旋叶轮5b）及轴径都有其特定的形状尺寸，并且两种叶片之间由特殊角度关系。轴流叶片叶轮的轴套与驱动主轴13的空心轴段之间采用连接键4和固定螺母4a连接，并开有多个与驱动主轴中心孔13d相通、横截面为圆形的第一引射孔5c。

实施例2

图3示出了一种采用单螺旋叶轮（变径、变螺旋角）的动态强旋流引射器的结构图。螺旋叶轮采用单螺旋叶轮18。单螺旋叶轮18的叶径、螺距、轴径、螺旋角等都由特定工况确定。单螺旋叶轮18的轴套与驱动主轴13的空心轴段之间采用连接键4和固定螺母4a连接，并开有多个与驱动主轴中心孔13d相通、横截面为方型的第二引射孔18a。

Claims (3)

1.一种动态强旋流引射器，它包括一个缩放形喷管、一个机械驱动机构和一个机械密封机构，所述缩放形喷管采用扩压管（1）、喉部管（2）和收缩管（3）依次连接；其特征是：它还包括一个螺旋叶轮，所述缩放形喷管的收缩管（3）依次连接筒体（16）、轴承箱（9）和电机座（10），所述机械驱动机构采用固定在电机座（10）上的电动机（11）经联轴器（12）连接由轴承箱（9）内的轴承（8）支撑的驱动主轴（13），所述机械密封机构在轴承箱（9）的下部设置一个机械密封箱（7），位于机械密封箱（7）内的机械密封（14）与驱动主轴（13）相配合；所述筒体（16）的内侧设有一个封闭夹套（15），在封闭夹套（15）上部位置的筒体（16）上设有一个低压进口管（6），在封闭夹套（15）下部位置的筒体（16）上设有一个高压进口管（17）；所述驱动主轴（13）从轴承（8）向下这一段轴设有驱动主轴中心孔（13d），在穿过封闭夹套（15）的驱动主轴（13）上通过连接键（4）和固定螺母（4a）设置一个螺旋叶轮；所述机械密封箱（7）上设有多个冷却机械密封（14）的外冷却孔（7a），在靠近封闭夹套（15）

的底部设有进口孔（13a），在机械密封（14）内侧的驱动主轴（13）上设有多个冷却机械密封（14）的内冷却孔（13b）。

2.根据权利要求1所述的一种动态强旋流引射器，其特征是：所述螺旋叶轮采用由上螺旋叶轮（5a）和下螺旋叶轮（5b）构成的双螺旋叶轮（5），双螺旋叶轮（5）上设有多个与驱动主轴中心孔（13d）相通的第一引射孔（5c）。

3.根据权利要求1所述的一种动态强旋流引射器，其特征是：所述螺旋叶轮采用单螺旋叶轮（18），单螺旋叶轮（18）上设有多个与驱动主轴中心孔（13d）相通的第二引射孔（18a）。