CN206309666U - 多股射流引射泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种由多孔喷嘴系统、泵体和引射管段筒体组成的多股射流引射泵，旨在提供一种传递能量效率高，能够减小泵体尺寸的射流引射泵。本实用新型通过下述技术方案予以实现：在多孔喷嘴系统中，引射泵的多喷嘴是沿泵体(3)的入口圆柱体(5)的圆周方向圆阵排列的，喷嘴的嘴体头为流线型，且喷嘴是制有台阶圆柱的流线型喷嘴(6)，多孔圆阵喷嘴(1)通过泵体(3)径向进口圆柱体，通过径向进口孔内置密封圈(2)伸入所述泵体(3)的泵腔连通引射管段(4)的引射喉管通道，经渐变喇叭形扩散器吸入室抽吸与排送流体。

Description

多股射流引射泵

技术领域

本实用新型涉及一种依靠一定压力的工作流体通过喷嘴高速喷出带走被输送流体的引射泵，特别是针对通过多股射流实现输送液体燃油的引射泵。

背景技术

随着流体力学和空气动力学的发展,射流泵的广泛应用及高效节能特点显著提高,已被广泛应用于水利、电力、交通、冶金、石油、化工、环境保护、海洋开发、核能利用、航空及航天等部门，并且在人类工农业生产中越来越显示出其重要的作用，尤其是在高温、高压、放射、易燃、易爆、输送含有固体颗粒的介质和水下等特殊工作条件下，更显示出其独特的优越性。随着科学技术的不断发展，人们对射流泵各个方面的性能提出了更高的要求，然而射流泵内部流动结构复杂，整体效率较低，一直制约着射流泵的发展。目前，对射流泵的研究大多集中在单喷嘴方面。由于原始射流泵结构尺寸较大、效率较低不利于射流泵的安装与应用。

射流泵也称水射器，基本结构由喷嘴，吸入室，混合管以及扩散管等部分所组成。构造简单，工作可靠，在给排水工程中经常应用。射流泵是一种利用高速流体做工作动力的流体机械和混合反应设备。射流泵工作的机理是利用湍射流的紊动扩散作用来达到传质、传能的目的。即速度较高的工作流体从喷嘴射出，在喉管内被吸流体相互掺混，彼此流体质点或微团间发生动量、热量和质量交换，从而使二者的质量和动量趋于一致。流体微团或质点间的能量、质量交换过程实质上是紊流中大、小涡体间相互掺混，相互交换的过程。大涡主要通过分解为小涡来传能,混合器小涡则通过粘性切力作用来耗能。这样，当流体粘性很大时，涡体的分解和涡体间相互掺混受到限制，流体质点火微团间的传质、传能过程不能充分进行，从而引起射流泵性能的下降。按照工作流体的种类射流泵可以分为液体射流泵和气体射流泵，其中以水射流泵和蒸汽射流泵最为常用。射流泵主要用于输送液体、气体和固体物。它还能与离心泵组成供水用的深井射流泵装置，由设置在地面上的离心泵供给沉在井下的射流泵以工作流体来抽吸井水。射流泥浆泵用于河道疏浚、水下开挖和井下排泥。射流泵是一种流体动力式泵,它由喷嘴,喉管,扩散器三部分组成，没有运动的工作元件，结构简单，工作可靠，无泄漏，也不需要专门人员看管。因此很适合在水下和危险的特殊场合使用。目前的射流泵传递能量的效率较低，一般不超过30％。多喷嘴液体射流泵的混合距离大，关键是确定射流泵扬程及被吸流体的流量中心。多喷嘴射流泵的工作流体通过多个喷嘴射出,有压液体通过多喷嘴射出多股流体,在喷嘴口处由于射流边界层的紊流扩散作用,与周围被吸流体发生动量交换,工作流体与引射流体相接触的表面比相应的单喷嘴射流泵大，工作流体与引射流体能比较迅速地进行。由于射流泵测量段的边界不是平面,而是圆柱体来说,圆形边壁会产生凸镜效应。

引射泵是利用工作流体来传递能量和质量的流体输送机械。引射泵是以压力流体作为动力，利用压力流体形成射流后产生的粘滞作用抽送流体。引射泵在管道内产生高速油流，在中央引射油管产生低压，将余油吸走。射流泵的工作原理:传统上采用离心电泵供输燃油，重量大、造价贵，供输燃油中间环节射流泵相对较多。传统的液体射流泵只有一个喷嘴,其喷嘴同一轴线上,吸入管旁置,引射流体即被吸流体在射流泵内要改变流向,也有吸入管与喉管在同一轴心上的射流泵,喷射流体即工作流体在射流泵内改变流向,整体结构较大,占用了大量空间,限制了射流泵的应用范围。工作过程中存在严重的汽蚀现象。常规的引射泵主要有用电机或其它原动件驱动的叶片泵、柱塞泵、齿轮泵等，是通过泵内运动构件使内部空间容积发生变化，容积增大时吸油，容积缩小时排油，由此进行流体的抽送。射流泵本身没有任何运动部件，直接利用高压流体作为工作动力来引射和抽吸低压流体或散装固体及其混合物，并能在进行输送的同时进行混合与化学反应。引射泵的喷嘴结构对于其内流场和外特性有很大影响。单孔喷嘴引射泵中，工作流体处于喷嘴轴心位置。与单孔喷嘴引射泵不同，多孔喷嘴引射泵的喷嘴几何结构相对复杂，喷嘴出口按照特定方式排列，出口射流由多股工作流体组成。引射泵在混合后出口压力pc≈0.1MPa为定值时,混合室截面与喷嘴截面的比值由此二压力所决定。根据试验速度分布图可知喉管在0～200mm长度内未混合完成，前两个侧压点之间的压差大幅缩小，可认为是沿程阻力损失所导致。对于喷嘴数的影响可以从试验数据获知，喷嘴数为8时性能最差，这与国内学者得出的结论是一致的，喷嘴数为6时泵性能只有在工作流体大流量时性能较好，但是不能满足工作要求，这是因为喷嘴个数较多时,从喷嘴中射出的各股工作射流在圆周方向的相互间隔就变小，引射流体往射流与接受室壁面之间的空间的补充就受到阻碍,射流容易附壁流动,引起摩擦损失。由于截面比必须控制在一定范围内才能保证引射泵的工作稳定。所以此二压力是很重要的。试验研究结果表明,喷嘴数和喉嘴距对射流泵工作性能影响较大；在吸入室及喉管入口处湍动能较大。不同的喷嘴个数,喷嘴角度和喉嘴距对多喷嘴射流泵的效率影响中，喷嘴数,喷嘴角度,喉嘴距对多喷嘴射流泵的影响依次增大。当喷嘴个数太多时,从喷嘴中射出的各股工作射流在圆周方向的相互间隔就变小，引射流体往射流与接受室壁面之间的空间的补充就受到阻碍,射流容易附壁流动,引起摩擦损失。常规引射泵由于有运动构件，存在磨损，需要维护。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足之处，提供一种传递能量效率高，能够减小泵体尺寸的多股射流引射泵。

通过多股射流实现射流引射泵输送燃油，提高引射泵输油效率，减小引射泵的尺寸。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种由多孔喷嘴系统、泵体和引射管段筒体组成的多股射流引射泵，其特征在于：在多孔喷嘴系统中，引射泵的多喷嘴是沿泵体3的入口圆柱体5的圆周方向圆阵排列的，喷嘴的嘴体头为流线型，且喷嘴是制有台阶圆柱的流线型喷嘴6，多孔圆阵喷嘴1通过泵体3径向进口圆柱体，通过径向进口孔内置密封圈2伸入所述泵体3的泵腔连通引射管段4的引射喉管通道，经渐变喇叭形扩散器吸入室抽吸与排送流体。

本实用新型相比于现有技术具有如下有益效果。

传递能量效率高。本实用新型采用由多孔喷嘴、泵体和引射管段筒体组成的多股射流引射泵与传统的单孔喷嘴引射泵相比，其结构简单、无运动件、可靠性高，不需要设计冗余系统、不需要进行日常维护、不需为其设计维修通道，利用引射泵进行流体输送能够简化系统设计、降低系统重量，

在同样的面积比下，多孔圆阵喷嘴能增大工作流体和被吸流体的接触面积，从而加快能量交换，减小喉管长度和引射泵泵的尺寸，提高引射泵的工作效率。射流泵传递能量的效率大于30％。在相同的工况下流线型喷嘴的引射系数最大。本实用新型多孔圆阵喷嘴通过泵体3径向进口圆柱体进口压力增加,通过多股高速射流来提升低速被吸液体的能量,使其在短喉管中能迅速均匀混合,从而大幅度地改善了引射泵的汽蚀性能,扬程也明显提高。采用多股射流使工作与被吸流体在较短的喉管内得到充分混合,减少了喉管的摩阻损失,改善了扩散管的入口流速分布,从而减小了扩散损失。沿圆柱体的圆周方向圆阵排列的多孔圆阵喷嘴，工作流体和被吸流体能在吸入室及喉管入口处快速混合，混合均匀位置与单喷嘴射流泵相比明显减少大约一半，说明多喷嘴确实可以缩短射流泵喉管距离。喉管内在距喉管入口处300mm处速度趋于稳定，表明工作流体和被吸流体已经混合均匀。其中采用的流线型喷嘴的引射能力均优于其它型面的喷嘴。引射器中多流体的相互作用形成的回流台阶,最终混合为单一股流体.助于进一步多射流股流体的相互作用。

能够减小泵体尺寸。本实用新型通过径向进口孔内置密封圈2伸入所述泵体3的泵腔连通引射管段4的引射喉管通道，渐变喇叭形扩散器吸入室抽吸与排送流体。从喉管出来的混合液体处于同一高速下并在横截面积增大的扩散器中减速,将剩余的动能变为压力能,该压力能足以将液体举升至地面。高能流体和被引射进来的流速较低的低能流体在喉管中发生动量交抉,高能流体被减速，低能流体被加速，在速度台阶时,多股流体的能量交换结果形成了恰如一股射流的速度剖面。流线型喷嘴以其特殊的型面较其它形状的喷嘴有较强的引射能力,有助于喉管段、出口段的泵体尺寸减小，能够缩短喉管长度，从而减小泵体的整体长度，有效的增加了它的应用范围。而且工艺简单，工作稳定。本实用新型采用圆阵排列的多喷嘴射流泵，工作流体通过多个喷嘴射出，有压液体通过多喷嘴射出多股流体，在喷嘴口处由于射流边界层的紊流扩散作用，与周围被吸流体发生动量交换，工作流体与引射流体相接触的表面比相应的单喷嘴射流泵大,工作流体与引射流体能比较迅速地进行能量和动量交换,使混合流体速度较早均匀。因此,喉管直径一定的多喷嘴射流泵的喉管长度就比相应的中心射流泵的喉管长度短。即多股流体能够在很短的距离内混合均匀，从而减小了喉管的长度，可以节省工作空间，扩大射流泵的应用范围，提高其工程应用价值。与单股射流引射泵相比，多股射流引射泵可以提高输油效率，减小外形尺寸和重量。

本实用新型尤其适合在空间狭小、可达性较差、免维护的环境中使用。

附图说明

下面结合附图对多股射流本引射泵作进一步说明。

图1是实用新型多股射流引射泵的剖视图。

图2是流线型喷嘴的剖视图主视图。

图3图2左视图。

图中：1多孔圆阵喷嘴，2密封圈，3泵体，4引射管段，5入口圆柱体，6流线型喷嘴。

具体实施方式

参阅图1-图3。在以下描述的实施例中，一种由多孔喷嘴系统、泵体和引射管段筒体组成的多股射流引射泵，在多孔喷嘴系统中，引射泵的多喷嘴是沿泵体3的入口圆柱体5的圆周方向圆阵排列的，喷嘴的嘴体头为流线型，且喷嘴是制有台阶圆柱的流线型喷嘴6，该流线型喷嘴6是通过射流泵试验性能曲线设定的。多孔圆阵喷嘴1是由三个等边三角形圆阵排列的，当流线型喷嘴数为3～5个时,喷嘴角度为≤10°,流线型喷嘴距为≤50mm。流线型喷嘴1通过泵体3径向进口圆柱体5入口装配。

多孔圆阵喷嘴1通过泵体3径向进口圆柱体，通过径向进口孔内置密封圈2伸入所述泵体3的泵腔连通引射管段4的引射喉管通道，经渐变喇叭形扩散器吸入室抽吸与排送流体。引射管段4的喉管长度为100～200mm。将射流引射泵安装连接后向射流引射泵上端部吸液口输入引射源时，工作流体从多孔圆阵喷嘴1高速喷出，高能量的工作液经过圆阵排列的多孔圆阵喷嘴1射出后在出口附近产生一低压区，被吸流体通过拉瓦尔原理渐变喇叭形扩散器圆形射流环绕，将液体吸流体环绕吸入，在喉管入口处周围空气被射流卷走而形成真空，被输送的流体即被吸入，多股流体在喉管中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，通过喉管输射到渐变喇叭形扩散管，最后通过渐变喇叭形扩散器引射管段将大部分动能转换为压力能，从喇叭排出口输出。

Claims (5)

1.一种由多孔喷嘴系统、泵体和引射管段筒体组成的多股射流引射泵，其特征在于：在多孔喷嘴系统中，引射泵的多喷嘴是沿泵体(3)的入口圆柱体(5)的圆周方向圆阵排列的，喷嘴的嘴体头为流线型，且喷嘴是制有台阶圆柱的流线型喷嘴(6)，多孔圆阵喷嘴(1)通过泵体(3)径向进口圆柱体，通过径向进口孔内置密封圈(2)伸入所述泵体(3)的泵腔连通引射管段(4)的引射喉管通道，经渐变喇叭形扩散器吸入室抽吸与排送流体。

2.根据权利要求1所述的多股射流引射泵，其特征在于：喷嘴是制有台阶圆柱的流线型喷嘴(6)，该流线型喷嘴(6)是通过射流泵试验性能曲线设定的。

3.根据权利要求1所述的多股射流引射泵，其特征在于：多孔圆阵喷嘴(1)是由三个等边三角形圆阵排列的，当流线型喷嘴数为3～5个时,喷嘴角度为≤10°,流线型喷嘴距为≤50mm。

4.根据权利要求1所述的多股射流引射泵，其特征在于：引射管段(4)的喉管长度为100～200mm。

5.根据权利要求1所述的多股射流引射泵，其特征在于：当射流引射泵的泵体(3)上端部吸液口输入引射源时，工作流体从多孔圆阵喷嘴(1)高速喷出，高能量的工作液经过圆阵排列的多孔圆阵喷嘴(1)射出后在出口附近产生低压区，被吸流体通过拉瓦尔原理渐变喇叭形扩散器圆形射流环绕，将液体吸流体环绕吸入，在喉管入口处周围空气被射流卷走而形成真空，被输送的流体即被吸入，多股流体在喉管中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，通过喉管输射到渐变喇叭形扩散管，最后通过渐变喇叭形扩散器引射管段将大部分动能转换为压力能，从喇叭排出口输出。