RU2059894C1 - Струйный аппарат - Google Patents

Abstract

Использование: перекачка различных сред. Сущность изобретения: насадок сопла снабжен ребрами, расположенными на боковой наружной поверхности насадка вдоль прорезей с образованием ребрами щелей, причем в радиальном направлении щель продолжает соответствующую ей прорезь насадка, а между щелями ребра со стороны наружной поверхности насадка образуют каналы, сообщенные с камерой смешения со стороны ее боковой поверхности и в направлении к диффузору. 47 з. п. ф-лы, 14 ил.

Description

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано при перекачивании различных сред.

Известен эжектор (струйный аппарат), предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума [1] 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.

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.

Известен также водоструйный насос (эжектор) [2] содержащий сопло питания со звездообразным рабочим сечением, выходная часть сопла питания выполнена, например, в виде гофрированной тонкостенной трубки.

Недостатком такого насоса (эжектора) является низкий КПД при использовании пара в качестве активной среды, так как вследствие внезапного расширения последней (окончательное расширение) за пределами сопла в камере смешения [3] что приводит к незначительному увеличению поверхности взаимодействия двух сред, выполнение выходной части сопла в виде гофрированной тонкостенной трубки оказывает малое влияние на увеличение КПД.

Конструктивно наиболее близким к предлагаемому является газовый эжектор (струйный аппарат) [4] содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла и имеющей одинаковый входной радиус с последним, а в насадке от входного его сечения выполнены симметричные относительно оси эжектора прорези в направлении диффузора.

Недостатком такого струйного аппарата является низкий КПД при использовании пара или газа в качестве активной среды, так как вследствие внезапного расширения последнего за пределами сопла в камере смешения происходит незначительное увеличение поверхности взаимодействия двух сред.

Технической задачей является повышение КПД струйного аппарата.

Указанная техническая задача достигается тем, что в известном струйном аппарате, содержащем активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла, в насадке по крайней мере от входного сечения выполнены симметричные относительно оси струйного аппарата прорези в направлении к диффузору, к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, граничащему с прорезью, вплотную примыкает ребро, в результате чего между каждой парой смежных ребер образуется щель, являющаяся в радиальном направлении аппарата продолжением соответствующей прорези насадка, а с противоположной стороны каждых двух ребер, расположенных на смежных участках боковой наружной поверхности насадка, отделенных друг от друга прорезью, образуется канал, открытый в сторону к боковой поверхности камеры смешения и в направлении к диффузору.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа позволяют сделать вывод о наличии новых отличительных признаков, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных науке и технике решениях нами не обнаружены совокупности отличительных признаков заявляемого решения, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих достичь указанный в цели изобретения результат, следовательно, решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг.1 представлен продольный разрез струйного аппарата; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3, 4 и 5 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.6 9 сечение А-А на фиг.1; на фиг.10 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.11 направляющее кольцо; на фиг. 12 сечение А-А на фиг.1; на фиг.13 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.14 сечение В-В на фиг.13
В струйном аппарате (фиг. 1 и 2), содержащем активное сопло 1, камеру смешения 2 с диффузором 3 и установленный за выходным сечением сопла 1 коаксиально последнему насадок 4, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла 1, в насадке 4 по крайней мере от его входного сечения 5 выполнены симметричные относительно оси струйного аппарата прорези 6 в направлении к диффузору 3, к каждому участку 7 боковой наружной поверхности насадка 4, граничащему с прорезью 6, вплотную примыкает ребро 8, в результате чего между каждой парой смежных ребер 8 образуется щель 9, являющаяся в радиальном направлении аппарата продолжением соответствующей прорези 6 насадка 4, а с противоположной стороны каждых двух ребер 8, расположенных на участках 10 боковой наружной поверхности насадка 4, отделенных друг от друга прорезью 6, образуется канал 11, открытый в сторону к боковой поверхности камеры смешения 2 и в направлении к диффузору 3.

При этом ребро 8, вплотную примыкающее к каждому участку 7 боковой наружной поверхности насадка 4, граничащему с прорезью, может быть выполнено с увеличивающейся радиальной высотой h (h₂ > h₁) в направлении к диффузору 3 (фиг. 1, 2); канал 11, образованный каждыми двумя ребрами 8, расположенными на участках 10 боковой наружной поверхности насадка 4, отделенных друг от друга прорезью 6, может быть выполнен открытым для прохода пассивной среды со стороны сопла 1 (фиг.1, 2); площадь поперечного сечения каждого ребра 8, вплотную примыкающего к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, может уменьшаться в направлении к диффузору 3 по меньшей мере на участке 12, примыкающем к выходному сечению насадка 4, при этом задняя кромка 13 каждого ребра 8, обращенная к диффузору 3, может быть выполнена острой (фиг.3); участок 14 по крайней мере каждого ребра 8, вплотную примыкающего к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, обращенный в сторону к диффузору 3, может быть выполнен гофрированным, причем гофры 15 (ребра) имеют продольное струйному аппарату направление (фиг.3); прорези 6 могут быть выполнены по крайней мере на всей длине насадка 4, отсчитываемой от выходного сечения сопла 1, в направлении к диффузору 3 (фиг.1,3); прорези 6 могут быть выполнены на части длины насадка 4, отсчитываемой в направлении к диффузору по крайней мере от входного сечения насадка 4, а на оставшейся длине насадка 4 может быть сохранена стенка 16 между ребрами 8, причем наружная поверхность ее образована частью боковой поверхности усеченного конусообразного тела вращения, а острая кромка 17 стенки обращена в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг.4); насадок 4, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла 1, может иметь одинаковый входной радиус r с последним 1 (фиг.3); входной радиус насадка 4, вплотную примыкающего к выходному сечению сопла 1, может превышать выходной радиус последнего 1 (фиг.3); внутренняя поверхность насадка 4 может быть выполнена цилиндрической, радиусом входного сечения первого 4 (насадка) (фиг.2, 3); внутренняя поверхность насадка 4 может быть выполнена в форме усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону к диффузору 3 (фиг.1, 5); внутренняя поверхность насадка 4 может быть выполнена в форме усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг.2, 3); грани 18 насадка 4, обращенные внутрь последнего 4, расположенные между прорезями 6, могут быть выполнены острыми (фиг.6); к внутренней поверхности насадка 4 могут вплотную примыкать ребра 19 с острой кромкой 20, расположенные симметрично относительно оси струйного аппарата и с увеличивающейся площадью поперечного сечения в направлении, совпадающем с осью аппарата, по меньшей мере на участке, примыкающем к острой кромке 20, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг.7); ребра 19, примыкающие к внутренней поверхности насадка 4, могут соединяться друг с другом у оси аппарата (фиг. 7); между внутренними гранями (кромками) 21 ребер 19, примыкающих к внутренней поверхности насадка 4, может быть образован зазор (фиг.8); каждое ребро 19, примыкающее к внутренней поверхности насадка 4, может граничить через стенку насадка 4 с соответствующим каналом 11, расположенным между смежными ребрами 8 каждого участка 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенного между прорезями 6 (фиг.7); к каждому участку внутренней поверхности насадка 4 с сохраненной стенкой между ребрами 8 и расположенному между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, может примыкать внутреннее ребро 19 (фиг.9); прорези 6 насадка 4 могут быть выполнены прямыми относительно оси аппарата (фиг. 2, 3); прорези 6 насадка 4 могут быть выполнены с расходящимися стенками в направлении к диффузору по меньшей мере на участке насадка 4, примыкающем к его выходному сечению (фиг.3); прорези 6 насадка 4 могут быть выполнены винтовыми (фиг. 10; внутренние ребра 19 не показаны); прорези 6 насадка 4 могут быть выполнены винтовыми, при этом ребра 8 и 19 по крайней мере с наружной и внутренней сторон насадка имеют соответственно прорезям 6 винтообразную форму (фиг.10); внутренние ребра 19 могут иметь противоположное наружным ребрам 8 направление закрутки (фиг.7); насадок 4 с по крайней мере ребрами 8 и 19, расположенными на наружной и внутренней боковой поверхности первого 4 и имеющими винтообразную форму, может быть снабжен по крайней мере двумя опорами, позволяющими ему вращаться под воздействием потока активной среды при работе струйного аппарата (фиг.1); каждое ребро 19 может примыкать к внутренней поверхности насадка 4 на длине последнего в направлении оси аппарата, отсчитываемой по крайней мере от его входного сечения до его (4) выходного сечения (фиг.1, 7); каждое ребро 19 может примыкать к внутренней поверхности насадка 4 на части длины последнего в направлении оси аппарата, отсчитываемой по крайней мере от входного сечения насадка 4 (фиг. 1, 7); каждое ребро 19 может примыкать к внутренней поверхности насадка 4 на части длины последнего 4 в направлении оси аппарата, расположенной на стороне выхода из насадка 4 (фиг.1, 7); в направлении, поперечном радиусу выходного сечения сопла 1, каждая прорезь 6 по крайней мере в каждом сечении может иметь одинаковую ширину h₃ (фиг.6); каждая прорезь 6 может иметь ширину, увеличивающуюся по крайней мере в каждом сечении в направлении от оси струйного аппарата, поперечном радиусу выходного сечения сопла 1 (фиг.7, 8); каждая прорезь 6 может иметь ширину, уменьшающуюся по крайней мере в каждом сечении в направлении от оси аппарата, поперечном радиусу выходного сечения сопла 1 (фиг.7, 8); ребра 8, вплотную примыкающие к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, по меньшей мере на участках 22, обращенных в сторону к диффузору 3, с торцевых сторон 23, обращенных к боковой поверхности камеры смешения 2, могут быть вплотную к указанным торцевым сторонам 23 охвачены направляющим кольцом 24, соосным струйному аппарату (фиг. 2, 4); направляющее кольцо может охватывать ребра 8, вплотную пpимыкающие к наружной боковой поверхности насадка 4, по крайней мере на всей длине последнего, отсчитываемой от его входного сечения (фиг.3); передний торец 25 направляющего кольца 24, обращенный в сторону сопла 1, может быть выполнен обтекаемой формы (фиг. 11); радиус r₂ наружной цилиндрической поверхности направляющего кольца 24, выполненной по меньшей мере на участке, обращенном к диффузору 3, может быть меньше радиуса цилиндрической части камеры смешения 2 (фиг.14); участки 26 направляющего кольца 24, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенному между прорезями 6, с внутренней стороны по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата могут быть выполнены в форме участков цилиндра (фиг.12); участки 26 направляющего кольца 24, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенному между прорезями 6, с внутренней стороны могут быть выполнены по меньшей мере на части длины кольца 24 в направлении оси аппарата, отсчитываемой от его входного сечения, в форме участков усеченного конусообразного тела вращения, вершина которого обращена в сторону выходного сечения сопла (фиг.12); участки 26 направляющего кольца 24, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенному между прорезями 6, с внутренней стороны по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата могут быть выполнены плоскими и в сечении струйного аппарата, имеющими форму хорды (линии, соединяющей две точки окружности) (фиг. 12); направляющее кольцо 24, охватывающее торцевые стороны ребер 8, обращенные к боковой поверхности камеры смешения 2, может выступать за выходное сечение насадка 4 с ребрами 8 в направлении к диффузору 3 (фиг.1, 13); участки 27 переднего торца 25 направляющего кольца 24, обращенного в сторону сопла 1, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенному между прорезями 6, могут быть выполнены обтекаемой формы (фиг. 12); участок 28 направляющего кольца 24, примыкающий к его торцу 29, обращенному к диффузору 3, может быть выполнен с внутренней и наружной сторон кольца 24 гофрированным, причем направление гофр 30 (ребер) совпадает с продольным направлением аппарата (фиг.11); участки 26 направляющего кольца 24 между каждой парой ребер 8 насадка 4, расположенных на участках 10 наружной боковой поверхности последнего 4, отделенных друг от друга прорезью 6, могут быть срезаны на длине по крайней мере от входного сечения насадка 4 до его выходного торца (кромки), обращенного в сторону к диффузору 3, при этом участки направляющего кольца 24, примыкающие к торцам ребер 8 насадка 4, обращенных в сторону к боковой поверхности камеры смешения 2, жестко и герметично соединены с торцами указанных ребер 8 в продольном аппарату направлении (фиг. 12); на внутренней стороне направляющего кольца 24 по крайней мере по обе стороны от по крайней мере каждой щели 6, образованной смежными ребрами 8 насадка 4, расположенными на его боковой наружной поверхности, за выходным сечением указанных ребер 8 в направлении потока могут быть выполнены направляющие для активной среды ребра 31, вытянутые в продольном струйному аппарату направлении, а в поперечном сечении аппарата каждое сечение указанного ребра 31 направлено к оси аппарата, причем расстояние а между каждой парой смежных направляющих ребер 31 у их основания, расположенных по обе стороны от щели 6, превышает ширину щели 6, замеренную на радиусе r₁ основания направляющих ребер 24, а высота h₄ последних в радиальном направлении аппарата не превышает одной трети от высоты h₅ ребер насадка 4, образующих щель 6, в выходном сечении насадка 4 (фиг.13, 14); направляющие ребра 31 направляющего кольца 24 могут быть выполнены гофрированными, причем направление гофр 32 (ребер) совпадает с направлением оси аппарата (фиг.14); участки 33 боковой поверхности направляющего кольца 24, выступающие за выходное сечение насадка 4 с ребрами 8 в направлении к диффузору 3 и расположенные между по крайней мере каждыми двумя смежными парами ребер 8, каждая пара из которых образует проход для активной среды, сообщенный с щелью, образованной ребрами 8 насадка 4, могут быть срезаны (фиг.13); выходное сечение насадка 4 может быть расположено на расстоянии от входного сечения в конфузорную часть камеры смешения 2 (фиг.1); выходное сечение насадка 4 может совпадать с входным сечением в конфузорную часть камеры смешения 2 (фиг.1); насадок 4 по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону к диффузору 3, может быть расположен внутри конфузорной части камеры смешения 2 (фиг.1); выходное сечение насадка 4 может совпадать с входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения (фиг.1); насадок 4 по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону к диффузору 3, может быть расположен внутри цилиндрической камеры смешения 2 (фиг.1).

Струйный аппарат работает следующим образом (фиг.1, 2).

В активное сопло 1 из приемной камеры поступает активная среда (например, пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи.

За выходным сечением сопла 1 давление активной среды вследствие окончательного расширения снижается до давления на всасывании струйного аппарата. Вследствие наличия за выходным сечением сопла 1 коаксиально последнему установленного насадка 4 с прорезями 6, к каждому участку 7 боковой наружной поверхности которого, граничащему с прорезью 6, вплотную примыкает ребро 8, в результате чего между каждой парой смежных ребер 8 образуется щель 9, являющаяся в радиальном направлении аппарата продолжением соответствующей прорези 6 насадка 4, окончательное расширение активной среды происходит от оси аппарата вглубь прорезей 6. При этом длина насадка 4 и радиальная высота ребер 8 должны быть такими, чтобы не происходило выхода активной среды на длине насадка за наружные грани ребер 8 и не происходило дорасширения указанной среды за выходным сечением насадка 4 с ребрами 8, благодаря чему между струями активной среды за выходным сечением насадка 4 образуются пустоты, в которые устремляется пассивная среда. И, таким образом, поверхность взаимодействия активной и пассивной сред резко возрастает, а КПД струйного аппарата при этом увеличивается.

Для обеспечения доступа пассивной среды в вышеуказанные пустоты между струями активной среды, в первую очередь, когда выходное сечение насадка 4 с ребрами 8 расположено внутри конфузорной части камеры смешения 2 или еще больше приближено к диффузору, с противоположной стороны каждых двух ребер 8, расположенных на участках 10 боковой наружной поверхности насадка 4, отделенных друг от друга прорезью 6, выполняется канал 11, открытый в сторону к боковой поверхности камеры смешения 2 и в направлении к диффузору 3.

Ребра 8 насадка 4 могут выполняться с увеличивающейся радиальной высотой h (h₂ > h₁) в направлении к диффузору 3 (фиг.1, 2) в соответствии с внешними контурами движущихся струй активной среды между указанными ребрами 8.

В зависимости от производительности аппарата и соответственно размеров насадка 4 с ребрами 8 канал 11 может быть выполнен открытым для прохода пассивной среды со стороны сопла 1 (фиг.1, 2).

Длина насадка 4 определяется экспериментальным путем при достижении максимального КПД струйного аппарата на номинальном режиме его работы. То же касается и определения геометрических размеров ребер 8.

Для обеспечения эффективного взаимодействия выходящих струй активной и пассивной сред из соответственно щелей и каналов, расположенных между ребрами 8 насадка 4, последние выполняются с уменьшающейся площадью поперечного сечения в направлении к диффузору 3 по меньшей мере на участке 12, примыкающем к выходному сечению насадка 4, а задняя кромка 13 каждого ребра 8, обращенная к диффузору 3, может быть выполнена острой (фиг.3).

Увеличение поверхности взаимодействия двух сред достигается выполнением участка 14 по крайней мере каждого ребра 8, обращенного в сторону к диффузору 3, гофрированным с продольным аппарату расположением гофр (ребер) 15 (фиг.3).

Проpези 6 насадка 4 могут выполняться по крайней мере на всей длине последнего 4, отсчитываемой от выходного сечения сопла 1 (входного сечения насадка) в направлении к диффузору 3 (фиг.1, 3) или могут быть выполнены на части длины насадка 4, отсчитываемой в направлении к диффузору 3 по крайней мере от входного сечения насадка 4, а на оставшейся длине насадка 4 может быть сохранена стенка 15 между ребрами 8. Большерасходные струйные аппараты целесообразно выполнять по второму варианту для обеспечения жесткости конструкции. В этом случае (второй вариант) целесообразно наружную поверхность сохраненной стенки 16 между ребрами 8 выполнять в форме поверхности усеченного конусообразного тела вращения, а кромку 17 стенки, обращенную в сторону выходного сечения сопла 1, выполнять острой (фиг.4). У малорасходных струйных аппаратов, насадок 4, как правило, выполняется с входным радиусом r, равным радиусу входного сечения сопла 1 (фиг.3, а у большерасходных аппаратов входной радиус насадка 4 может превышать выходной радиус сопла 1. При этом внутренняя поверхность насадка 4 может быть выполнена цилиндрической (фиг.2, 3); в форме усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону к диффузору 3 (фиг.1, 5) или в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг. 2, 3). Выбор формы внутренней поверхности насадка 4 зависит от производительности аппарата, а соответственно расходов сред, геометрических размеров сопла и цилиндрической камеры смешения и определяется из условий достижения максимального КПД аппарата.

Для дальнейшего повышения эффективности аппарата грани 18 насадка 4, обращенные внутрь последнего 4, расположенные между прорезями 6, могут выполняться острыми (фиг.6), а также к внутренней поверхности насадка 4 могут вплотную примыкать ребра 19 с острой кромкой 20, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг.7). Последнее приводит к увеличению поверхности взаимодействия двух сред. В зависимости от производительности аппарата, а соответственно его размеров ребра 19, примыкающие к внутренней поверхности насадка 4, могут соединяться друг с другом у оси аппарата (фиг.7) или между внутренними гранями (кромками) 21 ребер 19 может быть образован зазор (фиг. 8). Первый случай выполнения насадка 4 с ребрами 19 может быть применим для большерасходных струйных аппаратов. При этом выполнение ребер 19 на внутренней поверхности насадка 4 может быть различным, а именно каждое ребро 19 через стенку насадка 4 может граничить с соответствующим каналом 11, расположенным между смежными ребрами 8 каждого участка 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенного между прорезями 6 (фиг.7) или внутреннее ребро 19 может примыкать к каждому участку сохраненной стенки между ребрами 8 внутренней поверхности насадка 4 (фиг.9). Последний случай применим для малорасходных аппаратов.

Форма прорезей 6 может быть различной. Прорези 6 насадка 4 могут выполняться прямыми относительно оси аппарата (фиг.2, 3) с расходящимися стенками в направлении к диффузору по меньшей мере на участке насадка 4, примыкающем к его выходному сечению (фиг.3), винтовыми (фиг.10), а также в последнем случае ребра 8 и 19 с по крайней мере наружной и внутренней сторон насадка могут иметь соответственно прорезям 6 винтообразную форму (фиг.10) или внутренние ребра 19 могут иметь противоположное наружным ребрам 8 направление закрутки (фиг.7). Выбор определяется из условия достижения максимального КПД аппарата.

Наибольшая эффективность струйного аппарата достигается за счет вращения при работе струйного аппарата насадка 4 с ребрами под воздействием потока активной среды, проходящей через винтообразные прорези 6 и между ребрами (фиг. 1). В этом случае достигается эффективное взаимодействие сред за счет воздействия отдельных струй активной среды на пассивную подобно поршню, сжимающему среду.

В зависимости от характеристик аппарата каждое ребро 19 может в направлении оси последнего иметь различную длину (фиг.1, 7), отсчитываемую по крайней мере от входного сечения насадка 4. Выбор определяется достигаемым КПД аппарата.

Проpези 6 в зависимости от характеристик струйного аппарата могут иметь различную ширину, которая может в направлении, поперечном радиусу выходного сечения сопла 1, сохраняться постоянной h₃ (фиг.6), может увеличиваться по крайней мере в каждом сечении в направлении от оси струйного аппарата (фиг. 7, 8), а также может иметь ширину, уменьшающуюся по крайней мере в каждом сечении в вышеуказанном направлении, поперечном радиусу выходного сечения сопла 1 (фиг.7, 8).

Для придания выходящим струям активной среды из насадка 4 с ребрами 8 направленного движения в осевом направлении аппарата ребра 8 по меньшей мере на участках 22, обращенных в сторону к диффузору 3, с торцевых сторон 23, обращенных к боковой поверхности камеры смешения 2, могут быть вплотную к указанным торцевым сторонам 23 охвачены направляющим кольцом 24, соосным струйному аппарату (фиг. 2, 4). Внутренний диаметр направляющего кольца 24 должен обеспечивать полное дорасширение струям активной среды, движущейся в каналах между ребрами. При этом направляющее кольцо 24 может охватывать ребра 8 по крайней мере на всей длине насадка 4 (фиг.3) или на части длины последнего, что определяется размерами сопла 1 цилиндрической камеры смешения 2 и насадка 4 с ребрами 8. Для уменьшения гидравлических потерь передний торец 25 направляющего кольца 24, обращенный в сторону сопла 1, выполняется обтекаемой формы, при этом кромка торца может быть острой (фиг.11).

Для эффективного взаимодействия двух сред при наличии направляющего кольца 24 радиус r₂ наружной цилиндрической поверхности первого 24, выполненной по меньшей мере на участке, обращенном в диффузору 3, должен быть меньше радиуса цилиндрической части камеры смешения 2 (фиг. 14). В этом случае на входе в цилиндрическую часть камеры смешения 2 вблизи внутренней поверхности последней втягивается пассивная среда, что обеспечивает благоприятные условия для взаимодействия активной и пассивной сред.

Участки 26 направляющего кольца 24, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, примыкающих к каждому участку 10 боковой наружной поверхности насадка 4, расположенному между прорезями 6, с внутренней стороны по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата могут быть выполнены в форме участков цилиндра (фиг.12) могут быть выполнены по меньшей мере на части длины кольца 24 в том же направлении, отсчитываемой от входного сечения кольца 24, в форме участков усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону выходного сечения сопла 1 (фиг.12); а также по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата могут быть выполнены плоскими и в сечении струйного аппарата, имеющими форму хорды (фиг.12). Выбор формы вышеуказанных участков 26 направляющего кольца 24 определяется характеристиками струйного аппарата и технологичностью конструкции насадка 4 с ребрами 8 и направляющим кольцом 24.

Выход направляющего кольца 24 за выходное сечение насадка 4 с ребрами 8 в направлении к диффузору 3 (фиг. 1, 13) обеспечивает изменение формы выходящих струй активной среды из насадка 4 с ребрами 8, увеличивая поверхность взаимодействия двух сред, а соответственно повышает КПД аппарата.

В основном применим для большерасходных струйных аппаратов. При этом задний участок направляющего кольца 24, обращенный к диффузору 3, может быть выполнен с уменьшающейся площадью поперечного сечения в направлении к последнему, а задняя торцевая кромка кольца 24 при этом может быть острой, что обеспечивает соединение двух встречающихся сред непосредственно за выходным сечением кольца 24.

Участки 27 переднего торца 25 направляющего кольца 24, обращенного в сторону сопла 1, расположенные между каждой парой смежных ребер 8, для уменьшения гидравлических потерь выполняются обтекаемой формы (фиг.12).

Для увеличения поверхности взаимодействия двух сред и повышения КПД аппарата участок 28 направляющего кольца 24, примыкающий к его торцу 29, обращенному к диффузору 3, может выполняться с внутренней и наружной сторон кольца 24 гофрированным с продольным аппарату направлением гофр (ребер) 30 (фиг.11).

Дополнительное уменьшение гидравлических потерь пир движении пассивной среды в каналах между каждой парой ребер 8 насадка 4, расположенных на участках 10 наружной боковой поверхности последнего 4, отделенных друг от друга прорезью 6, достигается путем срезания участков 26 кольца 24 между каждой парой вышеуказанных ребер 8 на длине по крайней мере от входного сечения насадка 4 до его выходного торца (кромки), обращенного в сторону к диффузору 3, при этом участки направляющего кольца 24, примыкающие к торцам ребер 8 насадка 4, обращенных в сторону к боковой поверхности камеры смешения 2, должны быть жестко и герметично соединены с торцами указанных ребер 8 в продольном аппарату направлении (фиг.12).

Для предотвращения образования кольцевого схода активной среды с внутренней поверхности направляющего кольца 24 при работе струйного аппарата на внутренней стороне кольца 24 по крайней мере по обе стороны от по крайней мере каждой щели 6 за выходным сечением ребер 8 насадка 4 в направлении потока могут быть выполнены направляющие для активной среды, вытянутые в продольном аппарату направлении, ребра 31 (фиг.13, 14), благодаря чему при любых условиях работы аппарата остается проход между ребрами 31 для пассивной среды, что улучшает условия взаимодействия двух сред и повышает КПД аппарата.

Для увеличения поверхности взаимодействия двух сред направляющие ребра 31 направляющего кольца 24 выполняются гофрированными, направление гофр 32 при этом совпадает с направлением оси аппарата (фиг.14).

Удаление участков 33 боковой поверхности направляющего кольца 24, выступающих за выходное сечение насадка 4 с ребрами 8 в направлении к диффузору 3 и расположенных между по крайней мере каждыми двумя смежными парами ребер 8, каждая пара из которых образует проход для активной среды, сообщенный с щелью, облегчает доступ пассивной среды в образующиеся за насадкой 4 с ребрами 8 пустоты между струями активной среды.

Расположение выходного сечения насадка 4 по отношению к входному сечению конфузорной и цилиндрической частей камеры смешения 2 может быть различным, а именно между первым и входным сечением в конфузорную часть камеры смешения может быть образован зазор (фиг.1), может совпадать с входным сечением в конфузорную часть камеры смешения, может располагаться внутри конфузорной части камеры смешения, может совпадать с входным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения, может быть расположен внутри цилиндрической камеры смешения 2 (фиг.1). Выбор расположения выходного сечения насадка 4 определяется характеристиками струйного аппарата и в первую очередь его геометрическими размерами и должен обеспечивать наивысший КПД аппарата.

Использование изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях техники позволяет значительно уменьшить энергозатраты на работу струйного аппарата за счет повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты по сравнению с прототипом.

Claims (48)

1. СТРУЙНЫЙ АППАРАТ, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и установленный за выходным сечением сопла коаксиально последнему насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла, в насадке по крайней мере от его входного сечения выполнены симметричные относительно оси струйного аппарата прорези в направлении к диффузору, отличающийся тем, что насадок снабжен ребрами, расположенными на боковой наружной поверхности насадка вдоль прорезей с образованием ребрами щелей, причем в радиальном направлении щель продолжает соответствующую ей прорезь насадка, а противоположные прорезям боковые стороны соседних ребер образуют со стороны наружной поверхности канал, открытый к боковой поверхности камеры смешения и в направлении к диффузору.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что ребро, вплотную примыкающее к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, граничащему с прорезью, выполнено с увеличивающейся радиальной высотой в направлении к диффузору.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что канал, образованный каждыми двумя ребрами, расположенными на участках боковой наружной поверхности насадка, отделенных друг от друга прорезью, выполнен открытым для прохода пассивной среды со стороны сопла.

4. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения каждого ребра, вплотную примыкающего к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, уменьшается в направлении к диффузору, по меньшей мере на участке, примыкающем к выходному сечению насадка, при этом задняя кромка каждого ребра, обращенная к диффузору, выполнена острой.

5. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что участок по крайней мере каждого ребра, вплотную примыкающего к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, обращенный в сторону к диффузору, выполнен гофрированным, причем гофры (ребра) имеют продольное струйному аппарату направление.

6. Аппарат по пп.1 5, отличающийся тем, что прорези выполнены по крайней мере на всей длине насадка, отсчитываемой от выходного сечения сопла, в направлении к диффузору.

7. Аппарат по пп.1 5, отличающийся тем, что прорези выполнены на части длины насадка, отсчитываемой в направлении к диффузору, по крайней мере от входного сечения насадка, а на оставшейся длине насадка сохранена стенка между ребрами, причем наружная поверхность ее образована частью боковой поверхности усеченного конусообразного тела вращения, а острая кромка стенки обращена в сторону выходного сечения сопла.

8. Аппарат по пп.1 7, отличающийся тем, что насадок, вплотную примыкающий к выходному сечению сопла, имеет одинаковый входной радиус с последним.

9. Аппарат по пп. 1 7, отличающийся тем, что входной радиус насадка, вплотную примыкающего к выходному сечению сопла, превышает выходной радиус последнего.

10. Аппарат по пп.1 9, отличающийся тем, что внутренняя поверхность насадка выполнена цилиндрической, радиусом -входного сечения первого насадка.

11. Аппарат по пп.1 9, отличающийся тем, что внутренняя поверхность насадка выполнена в форме усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону к диффузору.

12. Аппарат по пп.1 9, отличающийся тем, что внутренняя поверхность насадка выполнена в форме усеченного конусообразного тела вращения с вершиной, обращенной в сторону выходного сечения сопла.

13. Аппарат по пп.1 12, отличающийся тем, что грани насадка, обращенные внутрь последнего, расположенные между прорезями, выполнены острыми.

14. Аппарат по пп.1 13, отличающийся тем, что к внутренней поверхности насадка вплотную примыкают ребра с острой кромкой, расположенные симметрично относительно оси струйного аппарата и с увеличивающейся площадью поперечного сечения в направлении, совпадающем с осью аппарата по меньшей мере на участке, примыкающем к острой кромке, обращенной в сторону выходного сечения сопла.

15. Аппарат по пп. 1 и 14, отличающийся тем, что ребра, примыкающие к внутренней поверхности насадка, соединяются друг с другом у оси аппарата.

16. Аппарат по пп.1 и 14, отличающийся тем, что между внутренними гранями (кромками) ребер, примыкающих к внутренней поверхности насадка, образован зазор.

17. Аппарат по пп.1 и 14 16, отличающийся тем, что каждое ребро, примыкающее к внутренней поверхности насадка, граничит через стенку насадка с соответствующим каналом, расположенным между смежными ребрами каждого участка боковой наружной поверхности насадка, расположенного между прорезями.

18. Аппарат по пп. 1 и 14 16, отличающийся тем, что к каждому участку внутренней поверхности насадка с сохраненной стенкой между ребрами и расположенному между каждой парой смежных ребер, примыкающих к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, примыкает внутреннее ребро.

19. Аппарат по пп.1 18, отличающийся тем, что прорези насадка выполнены прямыми относительно оси аппарата.

20. Аппарат по пп.1 18, отличающийся тем, что прорези насадка выполнены с расходящимися стенками в направлении к диффузору, по меньшей мере на участке насадка, примыкающем к его выходному сечению.

21. Аппарат по пп.1 18, отличающийся тем, что прорези насадка выполнены винтовыми, при этом ребра по крайней мере с наружной и внутренней сторон насадка имеют соответственно прорезям винтообразную форму.

22. Аппарат по пп.1 и 14 19, отличающийся тем, что внутренние ребра имеют противоположное наружным ребрам направление закрутки.

23. Аппарат по пп.1, 14 и 21, отличающийся тем, что насадок с по крайней мере ребрами, расположенными на наружной и внутренней боковой поверхности первого и имеющими винтообразную форму, снабжен по крайней мере двумя опорами, посредством которых насадок установлен с возможностью вращения потоком активной среды.

24. Аппарат по пп.1 и 14 23, отличающийся тем, что каждое ребро примыкает к внутренней поверхности насадка на длине последнего в направлении оси аппарата, отсчитываемой по крайней мере от его входного сечения до его выходного сечения.

25. Аппарат по пп.1 и 14 23, отличающийся тем, что каждое ребро примыкает к внутренней поверхности насадка на части длины последнего в направлении оси аппарата, отсчитываемой по крайней мере от входного сечения насадка.

26. Аппарат по пп.1 и 14 23, отличающийся тем, что каждое ребро примыкает к внутренней поверхности насадка на части длины последнего в направлении оси аппарата, расположенной на стороне выхода из насадка.

27. Аппарат по пп. 1 19 и 21 26, отличающийся тем, что в направлении, поперечном радиусу выходного сечения сопла, каждая прорезь по крайней мере в каждом сечении имеет одинаковую ширину.

28. Аппарат по пп.1 26, отличающийся тем, что каждая прорезь имеет ширину, увеличивающуюся по крайней мере в каждом сечении в направлении от оси струйного аппарата, поперечном радиусу выходного сечения сопла.

29. Аппарат по пп.1 26, отличающийся тем, что каждая прорезь имеет ширину, уменьшающуюся по крайней мере в каждом сечении в направлении от оси аппарата, поперечном радиусу выходного сечения сопла.

30. Аппарат по пп.1 29, отличающийся тем, что ребра, вплотную примыкающие к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, по меньшей мере на участках, обращенных в сторону к диффузору, с торцовых сторон, обращенных к боковой поверхности камеры смешения, вплотную к указанным торцевым сторонам охвачены направляющим кольцом, соосным со струнным аппаратом.

31. Аппарат по пп.1 и 30, отличающийся тем, что направляющее кольцо охватывает ребра, вплотную примыкающие к наружной боковой поверхности насадка, по крайней мере на всей длине последнего, отсчитываемой от его входного сечения.

32. Аппарат по пп.1, 30 и 31, отличающийся тем, что передний торец направляющего кольца, обращенный в сторону сопла, выполнен обтекаемой формы.

33. Аппарат по пп.1 и 30 32, отличающийся тем, что радиус наружной цилиндрической поверхности направляющего кольца, выполненной по меньшей мере, на участке, обращенном к диффузору, меньше радиуса цилиндрической части камеры смешения.

34. Аппарат по пп.1 и 30 33, отличающийся тем, что участки направляющего кольца, расположенные между каждой парой смежных ребер, примыкающих к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, с внутренней стороны, по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата выполнены в форме участков цилиндра.

35. Аппарат по пп.1 и 30 33, отличающийся тем, что участки направляющего кольца, расположенные между каждой парой смежных ребер, примыкающих к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, с внутренней стороны выполнены по меньшей мере на части длины кольца в направлении оси аппарата, отсчитываемой от его входного сечения, в форме участков усеченного конусообразного тела вращения, вершина которого обращена в сторону выходного сечения сопла.

36. Аппарат по пп.1 и 30 33, отличающийся тем, что участки направляющего кольца, расположеные между каждой парой смежных ребер, примыкающих к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, с внутренней стороны по крайней мере на всей длине в направлении оси аппарата выполнены плоскими и в сечении аппарата, имеющими форму хорды (линии, соединяющей две точки окружности).

37. Аппарат по пп.1 и 30 36, отличающийся тем, что направляющее кольцо, охватывающее торцевые стороны ребер, обращенные к боковой поверхности камеры смешения, выступает за выходное сечение насадка с ребрами в направлении к диффузору.

38. Аппарат по пп. 1 и 30 37, отличающийся тем, что участки переднего торца направляющего кольца, обращенного в сторону сопла, расположенные между каждой парой смежных ребер, примыкающих к каждому участку боковой наружной поверхности насадка, расположенному между прорезями, выполнены обтекаемой формы.

39. Аппарат по пп.1 и 30 38, отличающийся тем, что участок направляющего кольца, примыкающий к его торцу, обращенному к диффузору, выполнен с внутренней и наружной сторон кольца гофрированным, причем направление гофр (ребер) совпадает с продольным направлением аппарата.

40. Аппарат по пп.1 и 30 39, отличающийся тем, что участки направляющего кольца между каждой парой ребер насадка, расположенных на участках наружной боковой поверхности последнего, отделенных друг от друга прорезью, срезаны на длине по крайней мере от входного сечения насадка до его выходного торца (кромки), обращенного в сторону к диффузору, при этом участки направляющего кольца, примыкающие к торцам ребер насадка, обращенных в сторону к боковой поверхности камеры смешения, жестко и герметично соединены с торцами указанных ребер в продольном аппарату направлении.

41. Аппарат по пп. 1 и 30 40, отличающийся тем, что на внутренней стороне направляющего кольца, по крайней мере по обе стороны от по крайней мере каждой щели, образованной смежными ребрами насадка, расположенными на его боковой наружной поверхности, за выходным сечением указанных ребер в направлении потока выполнены направляющие для активной среды ребра, вытянутые в продольном струйному аппарату направлении, а в поперечном сечении аппарата каждое сечение указанного ребра направлено к оси аппарата, причем расстояние между каждой парой смежных направляющих ребер у их основания, расположенных по обе стороны от щели, превышает ширину щели, замеренную на радиусе основания направляющих ребер, а высота последних в радиальном направлении аппарата не превышает одной трети от высоты ребер насадка, образующих щель в выходном сечении насадка.

42. Аппарат по пп.1, 40 и 41, отличающийся тем, что направляющие ребра направляющего кольца выполнены гофрированными, причем гофры (ребра) совпадают с направлением оси аппарата.

43. Аппарат по пп.1 и 39 42, отличающийся тем, что участки боковой поверхности направляющего кольца, выступающие за выходное сечение насадка с ребрами в направлении к диффузору и расположенные между по крайней мере каждыми двумя смежными парами направляющих ребер, каждая пара из которых образует проход для активной среды, сообщенной с щелью, образованной ребрами насадка, срезаны.

44. Аппарат по пп.1 43, отличающийся тем, что выходное сечение насадка расположено на расстоянии от входного сечения в конфузорную часть камеры смешения.

45. Аппарат по пп.1 43, отличающийся тем, что выходное сечение насадка совпадает с входным сечением в конфузорную часть камеры смешения.

46. Аппарат по пп.1 43, отличающийся тем, что насадок по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону к диффузору, расположен внутри конфузорной части камеры смешения.

47. Аппарат по пп.1 43, отличающийся тем, что выходное сечение насадка совпадает с выходным сечением в цилиндрическую часть камеры смешения.

48. Аппарат по пп.1 43, отличающийся тем, что насадок по меньшей мере своей задней частью, обращенной в сторону к диффузору, расположен внутри цилиндрической камеры смешения.

Images