RU2011021C1

RU2011021C1 - Ejector

Info

Publication number: RU2011021C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Ерченко
Original assignee: Ерченко Герман Николаевич
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: fluidic. SUBSTANCE: flow separators are positioned downstream of an outlet section of a nozzle and made of straight rods with acute angle at each cross- section pointed to the outlet section of the nozzle. The separators are arranged oppositely to the outlet section, uniformly in the same plane, and parallel to each other so that both ends of each separator project out of a periphery circumscribed with the outlet radius of the nozzle. The separators are mounted for rotation and oscillation relatively their middle position. The separators are mounted for rotation and oscillation about an axis located in the same plane with them, parallel to them, and passes trough axis of the ejector. EFFECT: improved design. 4 cl, 4 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 поддеpживания необходимого вакуума, содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смешения, 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 сопла с большой скоростью, увлекает за собой паровоздушную смесь 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 mixing 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 nozzle at high speed, carries the vapor-air mixture from the chamber connected to the vapor space of the condenser into the narrowing part of the variable channel cross sections and then enters the diffuser, in which the flow is decelerated and the kinetic energy is converted into potential energy, as a result of which the pressure at the outlet of the diffuser exceeds atmospheric and roiskhodit continuous removal of vapor 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, другой - 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 made 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 его работы при перекачке загрязненных сред, плохих условий для смещения двух 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 of its operation when pumping contaminated media, poor conditions for displacement of two 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 displacement 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 и камеру смешения с диффузором и разделителями потока, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя потока выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла, при этом разделители потока установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. This goal is achieved by the fact that in a known ejector containing an active nozzle and a mixing chamber with a diffuser and flow dividers installed behind the exit section of the nozzle, the stream dividers are made in the form of straight rods with an acute angle in each section facing the exit section of the nozzle, and placed opposite the nozzle exit section in the same plane uniformly and parallel to each other so that both ends of each flow separator extend beyond the circle described by the nozzle exit radius, with the separator Flow mounted for oscillatory rotational movement relative to its mean position.

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 признать предложенное решение соответствующим критерию "существенные отличия". An analysis of the known technical solutions in the studied area, that is, inkjet apparatuses, allows us to conclude that they lack features similar to the essential distinguishing features that describe the proposed ejector, and recognize the proposed solution as meeting the criterion of "significant differences".

В частности, не известны эжекторы, в которых разделители потока были бы выполнены в виде прямых стержней с острым углом в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца каждого разделителя потока выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом сопла, при этом разделители потока были бы установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. In particular, ejectors are not known in which the flow dividers would be made in the form of straight rods with an acute angle in each section facing the nozzle exit section, and placed opposite the nozzle exit section in the same plane uniformly and parallel to each other so that both the ends of each flow separator extend beyond the circle described by the outlet radius of the nozzle, while the flow dividers would be mounted to rotationally oscillate relative to their middle position.

На фиг. 1 изображен эжектор, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - фрагмент сечения разделителя потока; на фиг. 4 - сечение А-А 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 - a fragment of the cross section of the stream splitter; in FIG. 4 is a section AA in FIG. 1.

В эжекторе (см. фиг. 1, 2), содержащем активное сопло 1 и камеру смешения 2 с диффузором 3 и разделителями потока 4, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока 4 выполнены в виде прямых стержней 5 (см. фиг. 2) с острым углом β в каждом сечении, обращенным в сторону выходного среза сопла 1, и размещены напротив выходного сечения сопла в одной плоскости равномерно и параллельно друг другу так, что оба конца 6 и 7 каждого разделителя потока 4 выступают за пределы окружности, описанной выходным радиусом r сопла 1, при этом разделители потока 4 установлены с возможностью вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. In the ejector (see Fig. 1, 2) containing the active nozzle 1 and the mixing chamber 2 with the diffuser 3 and the flow dividers 4 installed behind the exit cut of the nozzle, the flow dividers 4 are made in the form of straight rods 5 (see Fig. 2) with an acute angle β in each section facing the exit section of the nozzle 1, and placed opposite the exit section of the nozzle in the same plane uniformly and parallel to each other so that both ends 6 and 7 of each flow separator 4 extend beyond the circle described by the exit radius r nozzle 1, while the flow dividers 4 installed with the possibility of rotational vibrational movements relative to its middle position.

При этом разделители потока 4 могут быть установлены с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси 8, лежащей в одной плоскости с разделителями потока 4, параллельно последним и проходящей через ось эжектора (см. фиг. 2); каждый разделитель потока 4 может быть установлен с возможностью вращательного колебательного движения относительно оси 9, совпадающей с острой кромкой 10 каждого разделителя потока 4, обращенной в сторону выходного среза сопла 1 (см. фиг. 4); в поперечном сечении разделители потока 4 могут быть выполнены в форме равнобедренного треугольника с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла 1, при этом в состоянии покоя ось симметрии 11 плоскости поперечного сечения указанного треугольника параллельна оси эжектора (см. фиг. 3). In this case, the flow dividers 4 can be installed with the possibility of rotational oscillatory motion relative to the axis 8, lying in the same plane with the flow dividers 4, parallel to the latter and passing through the axis of the ejector (see Fig. 2); each flow splitter 4 can be mounted with the possibility of rotational oscillatory motion relative to the axis 9, coinciding with the sharp edge 10 of each flow splitter 4, facing the output cut of the nozzle 1 (see Fig. 4); in cross section, the flow dividers 4 can be made in the form of an isosceles triangle with a vertex facing the exit section of the nozzle 1, while at rest the axis of symmetry 11 of the plane of the cross section of the triangle is parallel to the axis of the ejector (see Fig. 3).

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, установленные за выходным срезом сопла 1, благодаря чему за указанными разделителями потока 4 образуется ряд струй. Месторасположение разделителей потока 4, а именно, вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором между ними и выходным срезом сопла 1 (см. фиг. 1) определяется из условия достижения максимального КПД эжектора, а также определяется возможностью осуществления разделителями потока 4 вращательных колебательных движений относительно своего среднего положения. Острые кромки каждого разделителя потока 4, обращенные в сторону выходного среза сопла 1, разрезают выходящую из сопла 1 сплошную струю (см. фиг. 3), в результате чего между разделенной струей с помощью разделителей потока 4 образуются зазоры. При этом вследствие того, что разделители потока 4 уменьшают проходное сечение для активной среды, происходит перемещение активной среды за пределы внешней границы струи при отсутствии указанных разделителей потока 4 в этом же сечении камеры смещения 2, 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. Величина выхода концов 6 и 7 разделителей потока 4 (см. фиг. 2) за кольцо выхода активной среды из выходного среза сопла 1 должна быть такой, чтобы не происходило на любом режиме работы эжектора закрытия обоих концов (торцов) каждого из разделителей потока 4 активной средой. 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 installed behind the exit cut of the nozzle 1, so that the specified stream dividers 4 a series of jets is formed. The location of the flow separators 4, namely, close to the exit section of the nozzle 1 or with a gap between them and the outlet section of the nozzle 1 (see Fig. 1) is determined from the condition of achieving the maximum ejector efficiency, and is also determined by the possibility of the rotary oscillatory movements of the stream 4 separators relative to their middle position. The sharp edges of each flow separator 4, facing the outlet cut of the nozzle 1, cut a continuous stream emerging from the nozzle 1 (see Fig. 3), as a result of which gaps are formed between the divided stream using the flow dividers 4. Moreover, due to the fact that the flow dividers 4 reduce the flow cross section for the active medium, the active medium moves beyond the outer boundary of the jet in the absence of the said flow dividers 4 in the same section of the displacement chamber 2, which, along with the increase in the surface of the active medium due to the separation of the flow a number of jets additionally provides an increase in the interaction surface of two media, and accordingly, additionally increases the efficiency of the ejector. The magnitude of the output of the ends 6 and 7 of the separators of the stream 4 (see Fig. 2) for the ring of the output of the active medium from the output section of the nozzle 1 must be such that the closing of both ends (ends) of each of the separators of the stream 4 active does not occur at any operation mode of the ejector Wednesday.

Значительное влияние на увеличение КПД эжектора оказывает возможность разделителями потока 4 совершать вращательные колебательные движения относительно своего среднего положения на угол ± φ . При этом разделители потока 4 могут совершать вращательные колебательные движения относительно оси 8, лежащей в одной плоскости с разделителями потока 4 (см. фиг. 2) или каждый разделитель потока 4 может совершать вращательное колебательное движение относительно оси 9, совпадающей с острой кромкой каждого разделителя потока 4, обращенной в сторону выходного среза сопла 1 (см. фиг. 4). Величина угла φ зависит от расстояния между смежными разделителями потока 4 и определяется из условия достижения максимального КПД. Возможность разделителями потока совершать вращательные колебательные движения обеспечивает наиболее благоприятные условия для смещения двух сред, так как при этом обеспечивается воздействие активной среды на пассивную среду подобно поршню, сжимающему рабочее тело при своем перемещении. Частота колебаний зависит от режима работы эжектора и определяется из условия обеспечения наивысшего КПД. Наибольшая эффективность взаимодействия двух сред достигается во втором случае (см. фиг. 4), так как при этом пространственное положение всех разделителей потока 4 при их колебаниях сохраняется постоянным, тем самым обеспечиваются оптимальные (одинаковые) условия для взаимодействия двух сред. И, кроме того, разделители потока 4 в этом случае могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1. A significant influence on the increase in the efficiency of the ejector is provided by the ability of the flow dividers 4 to perform rotational oscillatory movements with respect to their average position by an angle ± φ. In this case, the flow dividers 4 can perform rotational vibrational movements relative to the axis 8 lying in the same plane with the flow dividers 4 (see Fig. 2) or each flow separator 4 can perform rotational vibrational movements relative to the axis 9, which coincides with the sharp edge of each flow separator 4 facing the exit cut of nozzle 1 (see FIG. 4). The value of the angle φ depends on the distance between adjacent separators of the stream 4 and is determined from the condition of achieving maximum efficiency. The ability of the flow dividers to perform rotational oscillatory movements provides the most favorable conditions for the displacement of two media, since this ensures the effect of the active medium on the passive medium like a piston compressing the working fluid during its movement. The oscillation frequency depends on the operating mode of the ejector and is determined from the conditions for ensuring the highest efficiency. The highest efficiency of the interaction of the two media is achieved in the second case (see Fig. 4), since the spatial position of all flow dividers 4 remains constant during their oscillations, thereby providing optimal (identical) conditions for the interaction of the two media. And, in addition, the flow dividers 4 in this case can be installed close to the output cut of the nozzle 1.

Выполнением разделителей потока 4 в форме равнобедренного треугольника в поперечном сечении с вершиной, обращенной в сторону выходного среза сопла 1, причем так, что в состоянии покоя ось симметрии 11 плоскости поперечного сечения указанного треугольника параллельна оси эжектора (см. фиг. 3), обеспечиваются одинаковые условия для взаимодействия двух сред при наличии вращательных колебательных движений у разделителей потока 4 по обе стороны от последних, что повышает КПД эжектора. The execution of the flow dividers 4 in the form of an isosceles triangle in cross section with a vertex facing the exit section of the nozzle 1, and so that, at rest, the axis of symmetry 11 of the plane of the cross section of the triangle is parallel to the axis of the ejector (see Fig. 3), the same conditions for the interaction of two media in the presence of rotational vibrational movements of the flow dividers 4 on both sides of the latter, which increases the efficiency of the ejector.

Таким образом, предложенное техническое решение при его использовании в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет повысить КПД, уменьшить массу и габариты эжектора за счет обеспечения оптимальных условий для взаимодействия двух сред. (56) Патент ФРГ N 884066, кл. 27 d 1, опублик. 1953. Thus, the proposed technical solution when it is used in condensing units of steam turbines, as well as in other branches of technology, can increase the efficiency, reduce the mass and dimensions of the ejector by providing optimal conditions for the interaction of two media. (56) Patent of Germany N 884066, cl. 27 d 1, published. 1953.

Claims

1. EJECTOR containing an active nozzle and a mixing chamber with a diffuser and flow dividers installed behind the outlet nozzle exit, characterized in that the flow dividers are made in the form of straight rods with an acute angle in each section facing the exit nozzle exit and opposite the nozzle exit section in the same plane uniformly and parallel to each other so that both ends of each flow separator protrude beyond the circle described by the nozzle exit radius, while the flow dividers are mounted with the possibility of rotational vibrational movements relative to its middle position.

2. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers are mounted with the possibility of rotational vibrational motion relative to an axis lying in the same plane with the flow dividers parallel to the last and passing through the axis of the ejector.

3. The ejector according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that each flow splitter is mounted with the possibility of rotational oscillatory motion about an axis coinciding with the sharp edge of each flow splitter facing the nozzle exit cut.

4. The ejector according to paragraphs. 1 - 3, characterized in that in the cross section the flow dividers are made in the form of an isosceles triangle with a vertex facing the nozzle exit cut, while at rest the axis of symmetry of the plane of the cross section of the triangle is parallel to the ejector axis.