RU2011020C1

RU2011020C1 - Ejector

Info

Publication number: RU2011020C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Ерченко
Original assignee: Ерченко Герман Николаевич
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: fluidic. SUBSTANCE: flow separators are positioned downstream of an outlet section of a nozzle within a mixing chamber having a diffuser. The separators are made of rods which are arranged as divergent beams having one direction. Both ends of each separator project out of a periphery circumscribed by radius of the outlet section of the nozzle. The separators abut upon the outlet section or the separators are spaced from the sections. One acute angle of a triangle at each section of the separators faces the outlet section. One side of each separator having flat surface is perpendicular to the same plane of cross- section of the ejector. All flat sides point in the same direction. Sharp edge of each separator faces the outlet section. The separators have the same profile at each cross-section. The acute angle of cross-section of each separator, which faces the outlet section, increases in the direction of divergence of the separators as beams. Cross-section, at which the separators are positioned, can be turned in both directions about an axis which is located at the cross-section and positioned transverse to the separators on the side of lesser distance between adjacent separators. EFFECT: improved design. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано при перекачивании различных сред. The invention relates to inkjet technology and can be used for pumping various media.

Известен эжектор, предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума, содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смещения, суживающуюся часть канала и диффузор. Сопло служит для преобразования потенциальной энергии давления активной среды, поступающей в сопло из приемной камеры, в кинетическую энергию струи, которая, вытекая из камеры, соединенной с паровым пространством конденсатора, в суживающуюся часть канала переменного сечения и далее поступает в диффузор, в котором происходит торможение потока и преобразование кинетической энергии в потенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора. Known ejector designed to remove the vapor-air mixture from the condenser of the steam turbine installation and maintain the necessary vacuum, containing a receiving chamber, a tapering nozzle, a displacement chamber, a tapering part of the channel and a diffuser. The nozzle is used to convert the potential pressure energy of the active medium entering the nozzle from the receiving chamber into the kinetic energy of the jet, which, flowing out of the chamber connected to the vapor space of the condenser, into the narrowing part of the channel of variable cross section and then into the diffuser, in which braking occurs flow and the conversion of kinetic energy into potential, as a result of which the pressure at the outlet of the diffuser exceeds atmospheric and there is a constant removal of the vapor-air mixture from the condenser .

Недостатком такого эжектора является низкий КПД из-за того, что активная струя захватывает пассивную среду только своей поверхностью, внутренняя же часть струи с пассивной средой не контактирует. The disadvantage of such an ejector is its low efficiency due to the fact that the active jet captures the passive medium only by its surface, while the internal part of the jet does not come into contact with the passive medium.

Известен также струйный насос (эжектор), содержащий распределительную камеру, установленное в ней многоствольное активное сопло со стволами, выполненными в виде концентрично размещенных двустенных патрубков с щелевыми выходными отверстиями, расположенных друг относительно друга с образованием кольцевых каналов для подвода пассивной среды, и камеру смешения с горловиной, причем активное сопло имеет диаметр, превышающий диаметр горловины камеры смещения, одна из стенок каждого патрубка выполнена цилиндрической, другая - конической и расположена под острым углом к оси камеры смешения, а каналы для подвода пассивной среды сообщены между собой при помощи радиальных патрубков. Also known is a jet pump (ejector) containing a distribution chamber, a multi-barrel active nozzle installed therein with barrels made in the form of concentrically placed double-walled nozzles with slotted outlet openings located relative to each other with the formation of annular channels for supplying a passive medium, and a mixing chamber with neck, and the active nozzle has a diameter greater than the diameter of the neck of the displacement chamber, one of the walls of each pipe is cylindrical, the other conical and p found on the rear at an acute angle to the axis of the mixing chamber, and the channels for supplying passive medium are interconnected by means of radial pipes.

Недостатками такого струйного насоса являются низкий КПД из-за большого гидравлического сопротивления в многоствольном активном сопле и больших гидравлических потерь в кольцевых каналах для подвода пассивной среды, сложность конструкции и невысокая надежность при перекачке загрязненных сред. The disadvantages of such a jet pump are low efficiency due to the large hydraulic resistance in the multi-barrel active nozzle and large hydraulic losses in the annular channels for supplying a passive medium, the complexity of the design and the low reliability when pumping contaminated media.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является эжектор, содержащий активное сопло, камеру смещения и разделители потока активной среды в виде колец, установленных концентрично в камере смешения на радиальных опорах за выходным сечением активного сопла. Structurally, the closest to the proposed one is an ejector containing an active nozzle, a bias chamber, and active medium flow dividers in the form of rings mounted concentrically in the mixing chamber on radial bearings behind the exit section of the active nozzle.

Недостатками такого эжектора являются его низкий КПД из-за повышенного гидравлического сопротивления разделителей потока при проходе через них активной среды, а также из-за затрудненного доступа пассивной среды к внутренним разделителям потока, расположенным ближе к оси эжектора. The disadvantages of such an ejector are its low efficiency due to the increased hydraulic resistance of the flow separators when an active medium passes through them, as well as due to the difficult access of the passive medium to the internal flow dividers located closer to the axis of the ejector.

Цель изобретения - повышение КПД. The purpose of the invention is improving efficiency.

Указанная цель достигается тем, что в известном эжекторе, содержащем активное сопло, камеру смещения с диффузором и разделители потока, установленные за выходным срезом сопла в камере смещения, разделители потока выполнены в виде стержней и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла. This goal is achieved by the fact that in a known ejector containing an active nozzle, a displacement chamber with a diffuser and flow dividers installed behind the exit section of the nozzle in the displacement chamber, the flow dividers are made in the form of rods and are installed in the form of rays diverging in one direction, both ends each flow splitter protrudes beyond the circle described by the radius of the nozzle exit cut.

При этом разделители потока могут быть в сечении их расположения сдвинуты в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении, а также сечение, в котором расположены разделители потока, может быть повернуто в обоих направлениях относительно оси, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока. In this case, the flow dividers can be shifted in the direction of their divergence in the direction of their divergence in the form of rays, as well as in the direction opposite to the divergence, and the cross section in which the flow dividers are located can be rotated in both directions relative to the axis lying in the specified section and located across the flow dividers on the side of the smaller distance between adjacent flow dividers.

Анализ известных технических решений в исследуемой области, т. е. струйных аппаратов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими предлагаемый эжектор, и признак предлагаемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". An analysis of the known technical solutions in the studied area, ie, inkjet apparatuses, allows us to conclude that they lack features similar to the essential distinguishing features that describe the proposed ejector, and the feature the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

В частности, не известны эжекторы, в которых разделители потока были бы выполнены в виде стержней и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла. In particular, ejectors are not known in which the flow dividers are made in the form of rods and are installed in the form of beams diverging in one direction, with both ends of each flow separator protruding beyond the circle described by the radius of the nozzle exit section.

При этом разделители потока могли бы быть сдвинуты в сечении их расположения в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении, а также сечение, в котором расположены разделители потока, могло бы быть повернуто в обеих направлениях относительно оси, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока. In this case, the flow dividers could be shifted in the section of their arrangement in the direction of their divergence in the form of rays, as well as in the direction opposite to the divergence, and the cross section in which the flow dividers are located could be rotated in both directions relative to the axis lying in the indicated direction. cross-section and located across the flow dividers on the side of the smaller distance between adjacent flow dividers.

На фиг. 1 изображен эжектор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows an ejector, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1.

В эжекторе (см. фиг. 1,2), содержащем активное сопло 1, камеру смещения 2 с диффузором 3 и разделителями потока 4, установленными за выходным срезом сопла 1 в камере смещения 2, разделители потока 4 выполнены в виде стержней 5 и установлены в виде расходящихся в одну сторону лучей (см. фиг. 2), причем оба конца 6 и 7 каждого разделителя потока 4 выступают за окружность, описанную радиусом r выходного среза сопла. In the ejector (see Fig. 1, 2) containing the active nozzle 1, a bias chamber 2 with a diffuser 3 and flow dividers 4 installed behind the outlet cut of the nozzle 1 in the bias chamber 2, the flow dividers 4 are made in the form of rods 5 and installed in in the form of rays diverging in one direction (see Fig. 2), both ends 6 and 7 of each flow separator 4 protruding beyond the circle described by the radius r of the nozzle exit cut.

При этом разделители потока 4 могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1); разделители потока 4 в поперечном сечении могут иметь треугольную форму, при этом один из острых углов φ (см. фиг. 3) указанного треугольника в каждом сечении разделители потока 4 обращены в сторону выходного среза сопла 1, одна из граней 8 каждого разделителя потока 4, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора, при этом все плоские указанные грани 8 направлены в одну сторону, а острая кромка 9 каждого разделителя потока 4 обращена в сторону выходного среза сопла 1; разделители потока в каждом поперечном сечении могут иметь одинаковый профиль; острый угол φ поперечного сечения, обращенный в сторону выходного среза сопла 1, каждого разделители потока 4 может увеличиваться в направлении расхождения разделителей потока 4 в виде лучей; разделители потока 4 могут быть в сечении их расположения сдвинуты в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении (на фиг. 2 направление возможного перемещения указано стрелками); сечение, в котором расположены разделители потока 4, может быть повернуто в обеих направлениях относительно оси 10 (см. фиг. 1, 2), лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока 4 на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока. In this case, the flow dividers 4 can be installed close to the outlet cut of the nozzle 1 or with a gap between them and the outlet cut of the nozzle 1 (see Fig. 1); the flow dividers 4 in the cross section may have a triangular shape, with one of the acute angles φ (see Fig. 3) of the indicated triangle in each section, the flow dividers 4 are turned towards the output cut of the nozzle 1, one of the faces 8 of each flow separator 4, having a flat surface, is perpendicular to the same plane of the cross section of the ejector, with all of these flat faces 8 are directed in the same direction, and the sharp edge 9 of each flow separator 4 is facing the exit cut of the nozzle 1; flow dividers in each cross section may have the same profile; an acute angle φ of the cross section facing the exit cut of the nozzle 1, each of the flow dividers 4 may increase in the direction of the divergence of the flow dividers 4 in the form of rays; the flow dividers 4 can be shifted in the cross section of their arrangement in the direction of their divergence in the form of rays, as well as in the direction opposite to the divergence (in Fig. 2, the direction of possible movement is indicated by arrows); the cross section in which the flow dividers 4 are located can be rotated in both directions relative to the axis 10 (see FIGS. 1, 2) lying in the indicated section and located across the flow dividers 4 on the side of the smaller distance between adjacent flow dividers.

Эжектор работает следующим образом. В сопло 1 из приемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи, которая после выхода из сопла 1 проходит через разделители потока 4, благодаря чему за указанными разделителями потока 4 образуется вместо одной сплошной струи ряд струй. Место расположения разделителей потока 4, а именно, вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором "а" между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1) определяется из условия достижения максимального КПД эжектора. Острая кромка 9 каждого разделителя потока 4, обращенная в сторону выходного среза сопла 1, разделяет выходящую из сопла 1 сплошную струю (см. фиг. 3), в результате чего между разделенной струей образуются зазоры. При этом вследствие загромождения разделителями потока прохода для активной среды происходит перемещение последней за пределы внешней границы струи, когда указанные разделители потока 4 отсутствуют, что наряду с увеличением поверхности активной среды вследствие разделения потока на ряд струй дополнительно обеспечивает увеличение поверхности взаимодействия двух сред, а соответственно, дополнительно повышает КПД эжектора. The ejector works as follows. An active medium (steam or water) enters the nozzle 1 from the receiving chamber, where the potential pressure energy of the latter is converted to the kinetic energy of the jet, which, after exiting the nozzle 1, passes through the flow dividers 4, so that instead of one solid jet row of jets. The location of the flow dividers 4, namely, close to the outlet cut of the nozzle 1 or with a gap “a” between them and the outlet cut of the nozzle 1 (see Fig. 1) is determined from the condition of achieving maximum ejector efficiency. The sharp edge 9 of each flow separator 4, facing the outlet cut of the nozzle 1, separates the continuous stream exiting the nozzle 1 (see Fig. 3), as a result of which gaps are formed between the divided stream. In this case, due to the clogging of the passage flow separators for the active medium, the latter moves outside the outer boundary of the jet when these flow dividers 4 are absent, which, along with the increase in the surface of the active medium due to the separation of the flow into a number of jets, additionally provides an increase in the interaction surface of two media additionally increases the efficiency of the ejector.

Величина выхода концов 6 и 7 разделителей потока 4 за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла 1, должна быть такой, чтобы не происходило на любом режиме работы эжектора закрытия обеих сторон (торцов) каждого из разделителей потока 4 активной средой. The magnitude of the output of the ends 6 and 7 of the separators of the stream 4 for the circle described by the radius of the output cut of the nozzle 1 should be such that the closing of both sides (ends) of each of the separators of the stream 4 with the active medium does not occur at any operation mode of the ejector.

Размещение разделителей потока 4 с зазором между ними и выходным срезом сопла 1 обеспечивает надежную работу эжектора при перекачке загрязненных жидкостей. The placement of the flow dividers 4 with a gap between them and the outlet cut of the nozzle 1 ensures reliable operation of the ejector when pumping contaminated liquids.

Увеличение острого угла φ поперечного сечения, обращенного в сторону выходного среза 1 каждого разделителя потока 4, может осуществляться в направлении расхождения разделителей потока 4 в виде лучей. Последнее обеспечивает улучшение доступа пассивной среды в пространство образующихся зазоров непосредственно за разделителями потока 4, что особенно важно при больших производительностях эжектора, а соответственно при больших диаметрах выходного среза сопла 1. An increase in the acute angle φ of the cross section facing the output cut 1 of each flow separator 4 can be carried out in the direction of the divergence of the flow dividers 4 in the form of rays. The latter provides improved access of the passive medium into the space of the formed gaps directly behind the flow dividers 4, which is especially important for large ejector efficiencies, and, accordingly, for large diameters of the nozzle exit exit 1.

Возможность сдвига разделителей потока 4 в сечении их расположения в направлении их расхождения в виде лучей, а также в противоположном расхождению направлении позволяет в каждом сечении между смежными разделителями потока в зависимости от режима работы эжектора изменять расстояние между последними, и тем самым достичь оптимальных условий работы эжектора на любых режимах его эксплуатации, т. е. обеспечить максимальный его КПД. Достижение оптимальных условий работы эжектора на соответствующем режиме возможно также путем поворота сечения, в котором расположены разделители потока 4, в обеих направлениях относительно оси 10, лежащей в указанном сечении и расположенной поперек разделителей потока 4 на стороне меньшего расстояния между смежными разделителями потока. The possibility of shifting the flow separators 4 in the cross-section of their arrangement in the direction of their divergence in the form of rays, as well as in the direction opposite to the divergence, allows each distance between adjacent flow separators to vary the distance between the latter, depending on the operating mode of the ejector, and thereby achieve optimal working conditions of the ejector at any modes of its operation, i.e. ensure its maximum efficiency. Achieving optimal operating conditions of the ejector in the corresponding mode is also possible by turning the cross section in which the flow dividers 4 are located in both directions relative to the axis 10 lying in the indicated section and located across the flow dividers 4 on the side of the smaller distance between adjacent flow dividers.

Количество разделителей потока, их геометрические параметры зависят от требуемых характеристик эжектора и определяются из условия достижения максимального КПД эжектора с учетом степени жесткости конструкции и надежности ее работы. The number of flow separators, their geometric parameters depend on the required characteristics of the ejector and are determined from the condition of achieving maximum ejector efficiency, taking into account the degree of rigidity of the structure and the reliability of its operation.

Использование предлагаемого изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет уменьшить энергозатраты на работу эжектора за счет значительного повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты. (56) Патент ФРГ N 884066, кл. 27 d, 1, опубл. 1953. The use of the invention in condensing units of steam turbines, as well as in other branches of technology, allows to reduce energy consumption for the operation of the ejector due to a significant increase in efficiency, as well as to reduce weight and dimensions. (56) Patent of Germany N 884066, cl. 27 d, 1, publ. 1953.

Claims

1. EJECTOR containing an active nozzle, a mixing chamber with a diffuser, and flow dividers installed behind the outlet cut of the nozzle in the mixing chamber, characterized in that the flow dividers are made in the form of rods and are installed in the form of beams diverging in one direction, both ends of each separator flow protrude beyond the circle described by the radius of the nozzle exit cut.

2. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers are mounted close to the nozzle exit cut.

3. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers are installed with a gap between them and the nozzle exit cut.

4. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers in the cross section are triangular in shape, with one of the acute angles of the triangle in each section of the flow dividers facing the nozzle exit section, one of the faces of each flow separator having a flat surface , is perpendicular to the same plane of the ejector cross-section, with all flat indicated faces pointing in one direction, and the sharp edge of each flow separator facing the nozzle exit cut.

5. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers in each cross section have the same profile.

6. The ejector according to claim 1, characterized in that the acute angle of the cross section facing the exit section of the nozzle of each flow separator increases in the direction of divergence of the flow dividers in the form of rays.

7. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers can be shifted in the cross section of their arrangement in the direction of their divergence in the form of rays, as well as in the direction opposite to the divergence.

8. The ejector according to claim 1, characterized in that the cross section in which the flow dividers are located can be rotated in both directions relative to the axis lying in the specified section and located across the flow dividers on the side of the smaller distance between adjacent flow dividers.