RU2303491C2 - Nozzle device - Google Patents
Nozzle device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2303491C2 RU2303491C2 RU2004132764/12A RU2004132764A RU2303491C2 RU 2303491 C2 RU2303491 C2 RU 2303491C2 RU 2004132764/12 A RU2004132764/12 A RU 2004132764/12A RU 2004132764 A RU2004132764 A RU 2004132764A RU 2303491 C2 RU2303491 C2 RU 2303491C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- gas
- supersonic
- nozzles
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию вакуумного крекинга природных газов и нефти.The invention relates to equipment for vacuum cracking of natural gases and oil.
Предлагаемое изобретение относится к области газоразгонных и газотранспортирующих устройств, а также может быть использовано в качестве диспергатора газожидкостных смесей и газодинамических систем различных компонентов в химических технологиях, устройствах для транспорта жидкостей (газожидкостей) и во многих других отраслях техники, а также может быть использовано в качестве аэрозолеконцентрирующих устройств и в других областях техники, где необходимо разогнать газ, а также в качестве установок, использующих энергию ветра.The present invention relates to the field of gas-dispersing and gas-transporting devices, and can also be used as a dispersant of gas-liquid mixtures and gas-dynamic systems of various components in chemical technologies, devices for transporting liquids (gas-liquid) and in many other industries, and can also be used as aerosol-concentrating devices and in other areas of technology where it is necessary to disperse gas, as well as installations using wind energy.
ПрототипPrototype
Известен способ концентрирования частиц аэрозоля в центральной части разгоняемого газового потока, когда газ принудительно прокачивают через полость, выполненную в виде сверхзвукового эжектора.A known method of concentrating aerosol particles in the Central part of the accelerated gas stream, when the gas is forcibly pumped through a cavity made in the form of a supersonic ejector.
Известно устройство, содержащее сверхзвуковые сопла, герметично соединенные между собой, причем каждое последующее сверхзвуковое сопло имеет критическое сечение не меньше, чем первое сопло по ходу газа.A device is known that contains supersonic nozzles hermetically connected to each other, and each subsequent supersonic nozzle has a critical section no less than the first nozzle along the gas.
(Авторское свидетельство СССР №1426642 под названием "Аэрозолеконцентрирующий насадок" автор Н.А.Шестеренко).(USSR author's certificate No. 1426642 entitled "Aerosol-concentrating nozzles" by N. A. Shesterenko).
Недостатком прототипа является то, что устройство и способ работают в режиме расхода подводимой энергии, а кинетическая энергия, получаемая в результате вакуумирования полостей в эжекторном режиме, расходуется на концентрирование частиц аэрозоля в центральную часть потока внутри устройства. Поэтому эффект использования и извлечения энергии из вакуума проявляется внутри устройства и не используется за пределами устройства и при переводе этой энергии в другие виды энергии.The disadvantage of the prototype is that the device and method operate in the flow mode of the input energy, and the kinetic energy obtained by evacuating the cavities in the ejector mode is used to concentrate aerosol particles in the central part of the stream inside the device. Therefore, the effect of using and extracting energy from the vacuum appears inside the device and is not used outside the device and when converting this energy to other types of energy.
Аналог 1Analog 1
Известен способ концентрирования частиц аэрозоля в центральной части разгоняемого газового потока, когда газ принудительно прокачивают через полость, выполненную в виде сверхзвукового эжектора.A known method of concentrating aerosol particles in the Central part of the accelerated gas stream, when the gas is forcibly pumped through a cavity made in the form of a supersonic ejector.
Известно устройство, содержащее сопла, герметично соединенные между собой, причем каждое последующее сопло имеет критическое сечение не меньше, чем предыдущее сопло.A device is known that contains nozzles hermetically connected to each other, and each subsequent nozzle has a critical section no less than the previous nozzle.
(Авторское свидетельство СССР №1242248 под названием "Аэрозолеконцентрирующий насадок Шестеренко", автор Н.А.Шестеренко).(USSR author's certificate No. 1242248 entitled "Aerosol-concentrating nozzles Shesterenko", author N. A. Shesterenko).
Недостаток аналога 1 тот же самый, что и у прототипа, причем у аналога 1 на фиг.1 изображен вариант когда из резервуара по магистрали источника вакуумирования отводят только часть прогоняемого воздуха, а другая часть воздуха идет в сопло с меньшим критическим сечением, чем у эжектора, причем последнее сопло имеет источник вакуумирования.The disadvantage of
Аналог 2Analog 2
Известен способ концентрирования частиц аэрозоля в центральной части разгоняемого газового потока, когда газ принудительно прокачивают через полости, выполненные в виде сверхзвуковых эжекторов, установленных между собой соосно с зазорами и уменьшающихся в размере по ходу движения потока аэрозоля.A known method of concentrating aerosol particles in the Central part of the accelerated gas stream, when the gas is forcibly pumped through the cavity, made in the form of supersonic ejectors mounted between themselves coaxially with gaps and decreasing in size along the direction of the aerosol stream.
Известно устройство, содержащее сверхзвуковые сопла, герметично соединенные между собой. Эти устройства не менее одного установлены друг за другом с прогрессивным уменьшением с зазором между собой.A device is known comprising supersonic nozzles hermetically connected to each other. These devices of at least one are installed one after another with progressive reduction with a gap between each other.
(Авторское свидетельство СССР №1388097 под названием "Аэрозольный концентратор" автор Н.А.Шестеренко).(USSR author's certificate No. 1388097 entitled "Aerosol concentrator" by N. A. Shesterenko).
Недостатком аналога 2 является то же самое, что и для прототипа, причем прогрессивное уменьшение размера устройств использовано для повышения концентрации аэрозоля.The disadvantage of
Технической задачей является снижение энергетики на режиме запуска и рабочем режиме, а также расширение области применения устройства.The technical task is to reduce energy at startup mode and operating mode, as well as expanding the scope of the device.
Техническая задача выполняется следующим образом.The technical task is performed as follows.
1. Насадок, содержащий сверхзвуковые сопла, герметично соединенные между собой, причем критическое сечение каждого сверхзвукового сопла не меньше критического сечения первого по ходу движения газа сверхзвукового сопла, отличается тем, что не менее чем одно сопло или жестко или с возможностью осевого перемещения введено коаксиально в последующее по ходу движения газа сопло с образованием полости и выполнено в виде или сверхзвукового сопла, или в виде трубки Вентури, или в виде отверстия, или в виде сужающегося сопла, или в виде цилиндра, или в виде их комбинации, или в виде расширяющего сопла, при этом каждая полость (полости), или является автономно-герметичной или не менее чем одна полость сообщена через устройство перекрытия или с окружающей средой, или с источником разрежения, или с труборессивером (емкостями), который сообщен через устройство перекрытия или с источником принудительного прокачивания газа (разрежения), или с окружающей средой, или с тем и другим.1. The nozzle containing supersonic nozzles hermetically connected to each other, and the critical section of each supersonic nozzle is not less than the critical section of the first supersonic nozzle in the direction of gas movement, characterized in that at least one nozzle is rigidly or axially moved coaxially into the subsequent nozzle in the direction of gas movement with the formation of a cavity and is either in the form of a supersonic nozzle, or in the form of a venturi, or in the form of an opening, or in the form of a tapering nozzle, or in the form of a cylinder, silt and in the form of a combination thereof, or in the form of an expanding nozzle, wherein each cavity (s) is either autonomously sealed or at least one cavity is communicated through an overlapping device or with the environment, or with a vacuum source, or with a piperesressor (containers ), which is communicated through a shutdown device or with a source of forced pumping of gas (vacuum), or with the environment, or with both.
2. Насадок по пункту 1, отличается тем, что или входное или выходное или входное и выходное сечение (сечения) насадка установлено (установлены) в резервуаре (резервуарах), который сообщен через устройство перекрытия с источником принудительного прокачивания газа, а резервуар снабжен или отверстием или сужающимся соплом или сверхзвуковым соплом или патрубком, который в свою очередь снабжен устройством перекрытия и имеет критическое сечение не меньше первого по ходу газа сопла насадка, причем устройство перекрытия сообщено либо с окружающей средой, либо с газопроводом закольцовывания газовых потоков установки, или через источник принудительного прокачивания газа, или напрямую, или при их совместной комбинации.2. Nozzles according to
3. Насадок по пункту 2, отличается тем, что магистраль, соединяющая резервуар с источником принудительного прокачивания (разрежения) газа, снабжена не менее чем одним дополнительным насадком, причем каждый последующий по ходу газа дополнительный насадок меньше предыдущего, а первое по ходу газа сопло каждого последующего насадка сообщено с магистралью каждого предыдущего насадка.3. The nozzles according to
4. Насадок по одному из пунктов 1, 2 и 3 отличается тем, что в первом по ходу движения газа сопле негерметично и коаксиально или жестко, или с возможностью осевого передвижения установлено или дозвуковое, или сверхзвуковое возбуждающее сопло, сообщенное с источником повышенного давления, или не менее чем однократно возбуждающее сопло выполнено в виде насадка по пунктам или 1, или 2, или 3, но меньшего размера по сравнению с каждым последующим по ходу движения газа насадком.4. The nozzle according to one of
5. Насадок по одному из пунктов 1, 2 и 3, отличается тем, что не менее чем одно сопло выполнено с возможностью изменения или критического сечения сопла, или угла наклона образующих сопла по отношению к направлению движения потока газа или их сочетания.5. Nozzles according to one of
6. Насадок по пункту 4, отличается тем, что не менее чем одно сопло выполнено с возможностью изменения или критического сечения сопла, или угла наклона образующих сопла по отношению к направлению движения потока газа или их сочетания.6. The nozzles according to
Супернасадок Шестеренко изображен на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21.The supernatant Shesterenko is depicted in figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 and 21.
Устройство, изображенное на фиг.1, состоит из сужающегося сопла 1 с критическим сечением 2, сверхзвукового сопла Лаваля 3 с критическим сечением 4, сверхзвукового сопла Лаваля 5 с критическим сечением 6. Сопло 1 и сопло Лаваля 3 между собою соединены герметичными соединениями при помощи болтов 7 с гайками 8, а сопла Лаваля 3 и 5 соединены герметичным соединением при помощи болтов 9 с гайками 10. Герметизация соединений обеспечивается за счет сжатия болтами 7 и 9 резиновых прокладок 11 и 12.The device depicted in Fig. 1 consists of a tapering
Между сужающимся соплом 1 и сверхзвуковым соплом Лаваля 3 имеется полость 13. Сужающееся сопло 1 имеет входное сечение 14, а сверхзвуковое сопло Лаваля 5 имеет выходное сечение 15.Between the tapering
На фиг.2 изображено устройство, в котором на сужающемся сопле 1 при помощи болтов 16, гаек 17 и резиновой прокладки 18 установлено сужающееся сопло 19, которое имеет критическое сечение 20 и входное сечение 21. Между сужающимися соплами 1 и 19 имеется полость 22.Figure 2 shows a device in which on a tapering
На фиг.3 изображен вариант, когда на сужающемся сопле 1 установлена обечайка 23, на которой в свою очередь установлены сужающиеся сопла 19, 24, 25, 26, которые имеют соответственно критические сечения 20, 27, 28 и 29.Figure 3 shows a variant when a
Сужающееся сопло 26 имеет входное сечение 30. Между соплами имеются полости, соответственно 22, 31, 32 и 33. Герметизация в конструкции осуществлена сваркой как в данном варианте, так и там, где способ герметизации не оговаривается специально.The tapering
На фиг.4 изображен вариант, когда на сверхзвуковом сопле Лаваля 3 установлен цилиндр 34 с критическим сечением 35. А в цилиндре 34 установлена герметично (при помощи сварки) трубка Вентури 36, которая имеет критическое сечение 37, входное сечение 38 и выходное сечение 39. Герметизация между сверхзвуковым соплом Лаваля 3 и цилиндром 34 осуществлена при помощи плоскости 40, болтов и гаек (на фиг. не показаны) и резиновой прокладки 41. Между сверхзвуковым соплом Лаваля 3 и цилиндром 34 имеется полость 42. Между цилиндром 34 и трубкой Вентури 36 имеется полость 43.Figure 4 shows a variant when a
На фиг.1, 2 и 4 между соплами Лаваля 3 и 5 имеется сечение 44 максимального расширения газа в сопле Лаваля 3.In figures 1, 2 and 4 between the Laval
На фиг.5 показан вариант, когда на сужающемся сопле 1 герметично установлено сопло (плоскость) 45 с критическим сечением 46 в виде отверстия. Между соплом (плоскостью) 45 и сужающимся соплом 1 имеется полость 47.Figure 5 shows a variant when the nozzle (plane) 45 with a
На фиг.6 изображен вариант, когда на сужающемся сопле 1 установлены сужающиеся сопла 19, 24, 25 и 45.Figure 6 shows the option when the tapering
На фиг.7 показан еще один вариант установки на сужающемся сопле 1 критического сечения 46 (отверстия). Между ними имеется полость 47. На фиг.8 показан вариант, когда на цилиндре 34 установлен цилиндр 48, а на нем установлен цилиндр 49. Цилиндр 49 имеет критическое сечение по всей своей длине 50. Цилиндр 48 имеет критическое сечение 51. Между цилиндрами 34, 48 и 49 имеются полости соответственно 52 и 53. Герметизация осуществляется при помощи болтов (на фиг. не показано) и резиновых прокладок 54 и 55.Figure 7 shows another installation option on the tapering
На фиг.8 также показан вариант, когда между сверхзвуковыми соплами Лаваля 3 и 5 установлены расширяющиеся сопла 56, 57 и 58, которые образуют между собой полости 59, 60, 61 и 62. Расширяющиеся сопла 56, 57 и 58 имеют соответственно выходные сечения 63, 64 и 65.Fig. 8 also shows a variant when expanding
На фиг.9 изображен вариант, когда на сверхзвуковом сопле Лаваля 3 при помощи направляющих 66 и 67, плоскостей 68 и 69, а также гибкого элемента 70, который герметизирует при помощи болтов 71, 72, гаек 73, 74, резиновых прокладок 75 и 76, установлено сужающееся сопло 77, которое имеет критическое сечение 78, снабженное цилиндром 79 с критическим сечением 80. Сужающееся сопло 77 имеет входное сечение 81. Между сужающимся соплом 77 и сверхзвуковым соплом Лаваля 3 имеется полость 82. Расстояние между критическими сечениями 80 и 4 изменяется при помощи регулировочного болта 83, гайки 84 и распирающей пружины 85, которые установлены на плоскостях 68 и 69.Figure 9 shows a variant when on the Laval
На фиг.10 показан вариант, когда на плоскости 68 установлено вместо сужающегося сопла 77 сверхзвуковое сопло Лаваля 86 с критическим сечением 87 и входным сечением 88. На фиг.10 также показано как сверхзвуковое сопло Лаваля 5 установлено на резервуаре 89, который имеет магистраль 90, соединяющую его с источником принудительного вакуумирования 91 с перекрывающим устройством 92. Резервуар 89 снабжен соплом Лаваля 93 с критическим сечением 94 и выходным сечением 95, которое снабжено устройством перекрытия, состоящим из крышки (створок) 96 и тяги 97 с механизмом закрытия и открытия (на фиг. не показано). Источник принудительного вакуумирования 91 имеет электродвигатель 98. На фиг.10 между сверхзвуковыми соплами Лаваля 3 и 86 имеется полость 99. В резервуаре 89 имеется полость резервуара 100. Вместо сопла Лаваля 93 может быть отверстие или сужающееся сопло (на фиг. не показано) с критическим сечением 94, которое больше критического сечения 87.Figure 10 shows a variant when instead of a tapering nozzle 77, a
На фиг.11 изображен вариант, когда на сопле 1 жестко при помощи кронштейна 101 установлено рассматриваемое нами устройство, но меньшего размера и с обозначением всех элементов значком "а".Figure 11 shows a variant when the device considered by us is rigidly mounted on the
На сужающемся сопле 1а коаксиально установлено с возможностью осевого передвижения возбуждающее сопловое устройство, состоящее из сверхзвукового сопла Лаваля 102 и газопровода 103, сообщенного с источником повышенного давления (на фиг. не показан).On the tapering nozzle 1a, an exciting nozzle device consisting of a
Осевое перемещение осуществляется при помощи регулировочного болта 104, гайки 105, распорной пружины 106, которые установлены на плоскостях 107 и 108, на которых установлены направляющие 109 и 110. При помощи кронштейна 111 на направляющей 110 установлен газопровод 103.Axial movement is carried out using the
На фиг.12 изображен вариант, когда магистраль 90 снабжена дополнительным рассматриваемым нами на фиг.10 устройством, но устройством с обозначениями "б" и меньшего размера.On Fig shows a variant when the
На фиг.13 изображен вариант, когда полость 13 сообщена с источником принудительного прокачивания (вакуумным насосом) 91, трубомагистралью 112, имеющей устройство перекрытия 113.On Fig depicts a variant when the
На фиг.14 изображен вариант, когда на сопло Лаваля 5 герметично установлено сопло Лаваля 114, у которого есть критическое сечение 115 и выходное сечение 116. На фиг.14 сопло Лаваля 3 имеет входное сечение 117. Участок "А" сопла Лаваля 3 соответствует расчетному режиму компрессора при разгоне потока газа в момент запуска. Участок "Б" сопла Лаваля 3 соответствует прирощению энергии за счет увеличения разгона в вакуумируемой части сопла Лаваля 3. Участок "В" соответствует торможению потока газа перед критическим сечением 6. Участок "Г" соответствует участку вторичного разгона до сверхзвуковых скоростей в сопле Лаваля 5. Участок "Д" соответствует прирощению энергии за счет разгона потока газа до гиперзвуковых скоростей в вакуумируемом сопле Лаваля 5. Участок "Е" соответствует торможению гиперзвукового потока перед критическим сечением 115. Участок "ж" соответствует участку вторичного разгона потока газа до гиперзвуковой скорости.On Fig depicted the option when the
На фиг.15 изображен турбореактивный двигатель, который состоит из входного устройства 118, компрессора 119, генератора вакуумной энергии, состоящего из сопла Лаваля 86, полости 99 и сопла Лаваля 3. Турбореактивный двигатель также состоит из турбины 120 и реактивного сопла 121.On Fig depicts a turbojet engine, which consists of an
На фиг.16 изображен вариант, когда закольцовывающий газопровод 122 сообщает все входные и выходные газоводные пути устройства, обеспечивая замкнутый технологический контур, в котором может быть установлена газовая турбина 123 с генератором электроэнергии 124. Колесо 125 турбины 123 снабжено лопатками 126. Вместо генератора электроэнергии 124 может быть установлен любой привод, обеспечивающий движение различных механизмов (на фиг. не показаны). На фиг.16 также изображен электропровод 127, идущий от электрогенератора 124 к потребителю. Стрелками 128 и 1286 изображен ход механизма открытия и закрытия крышек 96 и 966.Fig. 16 shows a variant when the
На фиг.17 изображен вариант, когда дозвуковые сопла (сужающиеся) 1, 19, 24, 25 и 45 установлены (друг на друге) герметично при помощи гибких элементов 129, плоскостей 130, 131, 132, 133, 134 и направляющих 135, 136, 137, 138 и 139. Регулировка расстояния между критическими сечениями осуществляется при помощи болтов 140, пружин 141 и гаек 142.On Fig shows an option when the subsonic nozzle (tapering) 1, 19, 24, 25 and 45 are installed (on top of each other) hermetically using
На фиг.18 изображен вариант, когда лопатки 126 заменены рассматриваемыми нами устройствами, состоящими из сопел Лаваля 86 и 3, которые имеют полость 99. Они установлены на колесе 125 таким образом, чтобы реактивная струя вращала колесо 125 в одну сторону по стрелке 143. Турбина 123 соединена с ротором 144 электрогенератора 124 или приводом другого устройства.Fig. 18 shows a variant when the
На фиг.19 изображен вариант, когда магистраль 90 снабжена не менее чем одним дополнительным перекрывающим устройством 145, которое (или которые) сообщено (сообщены) с ресивером-емкостью (или емкостями) 146. На фиг.19 также показано как на сопле Лаваля 86 установлен раструб (резервуар) 147 с ответвлениями 148 и 149, которые снабжены в свою очередь устройствами перекрытия 150 и 151. Ответвление 148 через устройство перекрытия 150 сообщено с источником принудительного прокачивания газа (компрессором) 152, имеющим электромотор 153. Устройства перекрытия 150 и 151 имеют критическое сечение больше критического сечения 87.On Fig depicts a variant when the
На фиг.19 также показан вариант, когда источник принудительного прокачивания (вакуумный насос) 91 через трубопровод 154 и устройство перекрытия 155 сообщен с ресивером-емкостью 146. При этом ресивер-емкость 146 через трубопровод 156 и устройство перекрытия 157 сообщена с окружающей средой.FIG. 19 also shows an embodiment where a forced pump source (vacuum pump) 91 through a
На всех фигурах уже известные элементы, когда их используют в других компоновках и сочетаниях с другими известными элементами, по тексту вторично не оговариваются.In all the figures, already known elements, when they are used in other layouts and combinations with other known elements, are not specified for the second time in the text.
На фиг.20 изображен вариант, когда щелевое (плоское) сопло Лаваля 158 снабжено патрубком 159, который сообщен с источником принудительного прокачивания газа и в котором установлен электродвигатель 160, приводящий в движение червячную пару 161, которая в свою очередь перемещает в вертикальном направлении конус 162. Увеличение площади критического сечения можно осуществить раздвижением образующих сопла Лаваля 158 (на фиг. не показано).On Fig depicted the option when the slotted (flat)
На фиг.20 также изображен вариант, когда на щелевом или кольцевом сопле Лаваля 158 герметично при помощи стенок 163, 164, 165 и гибких элементов 166 установлено щелевое сужающееся сопло, выполненное из жалюзи 167, которые имеют шарниры 168, 169, а также червячные передачи 170, 170а, снабженные электродвигателями 171 и 171а. На стенке 165 установлено при помощи стенок 172, 173, 174 и гибких элементов 175 сужающееся сопло, выполненное из жалюзи 176, которые имеют шарниры 177, 178, а также червячные передачи 179, 179а, снабженные электродвигателями 180 и 180а. На стенке 174 установлены стенки 181, 182 и 183 с гибкими элементами 184, которые обеспечивают герметичную установку щелевого расширяющего сопла, выполненного в виде жалюзи 185, которые снабжены червячными передачи 186, 186а и электродвигателями 187 и 187а. Все электродвигатели установлены жестко на стенках. Количество червячных передач, электродвигателей и шарниров может быть увеличено. В герметизации участвуют эластичные прокладки 188. Жалюзи 185 имеют также шарниры 189 и 190. Все червячные передачи с жалюзи соединены через шарниры.FIG. 20 also depicts a variant when a slotted tapering nozzle made of
На фиг.20 в кольцевом варианте стенками 163, 164, 165, 172, 173, 174, 181, 182, 183 и жалюзи 167,176 и 185 образованы герметичные полости 191, 192 и 193.In Fig. 20, in an annular embodiment,
Сопло Лаваля 158 имеет критическое сечение 194.The
Сужающиеся сопла, выполненные из жалюзи 167 и 176, имеют критические сечения 195 и 196 соответственно.Tapering nozzles made of
Если мы имеет дело с вариантом щелевых сопел, то жалюзи 167, 176 и 185 имеют также гибкие элементы, соединяющие их по всей длине с торцевыми стенками (которые на фиг. не показаны). В этом случае все стенки герметизируются с торцевыми стенками и сопло Лаваля 158 тоже имеет торцевую стенку (не показано). В этом варианте торцевые стенки участвуют в образовании полостей 191, 192 и 193. Если мы имеем вариант кольцевых сопел, тогда для этого торцевые стенки не нужны. Между соплом Лаваля 158 и жалюзи 167 имеется зазор (на фиг.20 не обозначен), соединяющий газовый тракт с полостью 191. Между жалюзи 167 и 176 имеется зазор (на фиг.20 не обозначен), соединяющий газовый тракт с полостью 192. Между жалюзи 176 и 185 имеется зазор (на фиг.20 не обозначено), соединяющий газовый тракт с полостью 193. Герметизация всех гибких элементов осуществляется при помощи резиновых прокладок и болтов (не показано).If we are dealing with a variant of slotted nozzles, then the
Одновременно следует отметить, что вариант, изображенный на фиг.20, может быть выполнен и в виде кольцевого варианта с вставленными центральными телами, изменяющими критическое сечение как это делается в газотурбинных двигателях.At the same time, it should be noted that the variant depicted in Fig. 20 can also be made in the form of an annular variant with inserted central bodies that change the critical section as is done in gas turbine engines.
На фиг.20 все электродвигатели связаны с пультом управления (на фиг. не показано).In Fig. 20, all electric motors are connected to a control panel (not shown in Fig.).
На фиг.21 первая пара по ходу движения газа сопел и полость между ними выполнены в виде фазового разделителя Шестеренко по авторскому свидетельству СССР №845065 и №920468. При этом варианте первое по ходу движения газа сопло 197 выполнено криволинейным перед критическим сечением 198, а полость выполнена в виде бункера 199 для накопления частиц аэрозоля, от которого очищают газ. На фиг.21 также показан вариант, когда одно из пары сопел в качестве предыдущего по ходу движения газа сопла выполнено в виде сверхзвукового сопла Шестеренко 200 по авторскому свидетельству СССР №899151, когда сверхзвуковой козырек 201, в свою очередь, выполнен в виде поверхности Прантля-Майера. На этой фигуре идущая после козырька 201 полость выполнена в виде накопительного бункера 202, за которым установлены кольцевые сопла Лаваля 203 и 204. Стрелками 205 и 206 показано направление вылета частиц аэрозоля соответственно в накопительных бункерах 199 и 202.In Fig.21, the first pair in the direction of the gas nozzles and the cavity between them is made in the form of a phase separator Shesterenko according to the author's certificate of the USSR No. 845065 and No. 920468. In this embodiment, the
Супернасадок Шестеренко работает следующим образом.Super nozzle Shesterenko works as follows.
За счет перепада давления (фиг.1) поток газа поступает в устройство, проходя сначала сопло 1, а затем последовательно сопла Лаваля 3 и 5.Due to the pressure drop (Fig. 1), the gas flow enters the device, passing first the
Критическое сечение 2 является наименьшим в устройстве и скорость потока газа в этом сечении на режиме запуска наибольшая.
Когда перепад давления достаточен, чтобы на участке между критическими сечениями 2 и 4 разогнанная струя воздуха работала как эжектор, в полости 13 создается сначала небольшое разрежение. Следует отметить, что расстояние между критическими сечениями 2 и 4, а также зазор между стенками сопла 1 и сопла Лаваля 3 подбираются такими, чтобы эффект эжекции был наилучшим.When the pressure drop is sufficient so that in the area between the
В результате чего разрежение в полости 13 создает больший перепад давления в сопле 1, чем он существует на входе и выходе устройства (в сечениях 14 и 15). Следовательно, скорость истечения из критического сечения 2 увеличивается вместе с увеличением расхода газа. Так как критические сечения 4 и 6 не меньше (а лучше чуть больше), критического сечения 2, то запирания струи газа в устройстве не происходит, а разогнанная струя газа в критическом сечении 2 по инерции выходит из критического сечения 6. Увеличение скорости истечения потока в критическом сечении 2 ведет к усилению вакуумирования полости 13. Взаимное увеличение вакуумирования полости 13 и скорости в критическом сечении 2 продолжается до тех пор, пока в критическом сечении 2 не возникнет скорость, равная звуку, после чего увеличение расхода газа как и увеличение скорости через критическое сечение 2 прекратится, а увеличение вакуумирования полости 13 приведет к перерасширению струи газа за критическим сечением 2. В результате возникнет сверхзвуковый поток в виде перерасширенной бочки за критическим сечением 2. Профиль сверхзвукового сопла Лаваля 3 перед критическим сечением 4 обеспечивает угол скачков уплотнения по отношению к набегающему сверхзвуковому потоку, не превышающий 60°, что исключает переход сверхзвуковой скорости в дозвуковую в сопле Лаваля 3. До возникновения сверхзвукового потока во внутреннем пространстве сопел Лаваля 3 и 5 между критическими сечениями 4 и 6 происходит торможение, а затем разгон дозвукового потока.As a result, the vacuum in the
Сверхзвуковое сопло 5 профилировано аналогично сверхзвуковому соплу 3, когда косые скачки уплотнения по отношению к набегающему сверхзвуковому потоку не превышают 60°, что исключает переход сверхзвуковой скорости в дозвуковую в сопле Лаваля 5. Как только между критическими сечениями 2 и 4 возникнет сверхзвуковой поток, в пространстве между критическими сечениями 4 и 6 начнет двигаться сверхзвуковой поток, который в свою очередь за счет эжекции практически мгновенно создает в этом пространстве вакуум, обеспечивая тем самым наибольшее расширение потока в сверхзвуковом сопле Лаваля 3 и разгоняя в нем поток до гиперзвуковой скорости. Следует при этом заметить, что критическое сечение 4 может быть меньше, равным или больше критического сечения 6.The
Если устройство используется в качестве аэрозолеконцентрирующего устройства, то подбор соотношений этих сечений зависит от имеющегося первоначального перепада давления в устройстве, степени запыленности потока аэрозоля, физических свойств газа и размера частиц аэрозоля, которые необходимо сконцентрировать в центре разгоняемого потока.If the device is used as an aerosol-concentrating device, then the selection of the ratios of these sections depends on the initial pressure drop in the device, the degree of dustiness of the aerosol stream, the physical properties of the gas, and the size of the aerosol particles that need to be concentrated in the center of the accelerated stream.
Внутри устройства частички аэрозоля концентрируются около оси потока за счет инерционных сил, а также возникающие скачки уплотнения перед критическими сечениями 4 и 6 в соплах Лаваля 3 и 5 значительно усиливают эффект очищения периферийной части потока воздуха. Отсекателем за счет дополнительного вакуумирования (на фиг. не показано) центральный поток отводится для дальнейшей обработки или на фильтр, или в другое место. Остальная часть воздуха, очищенная от частичек аэрозоля, выходит наружу.Inside the device, aerosol particles are concentrated near the flow axis due to inertial forces, as well as the occurring shock waves in front of
Следует отметить, что сверхзвуковая часть сопла Лаваля 5, которая идет после критического сечения 6 по ходу газа, может быть выполнена в зависимости от технических задач, либо расширяющейся, как у сверхзвукового сопла Лаваля, либо в виде выпуклой поверхности, как у сверхзвукового сопла Шестеренко по авторскому свидетельству СССР №899151, либо полностью отсутствовать и заканчиваться критическим сечением 4, либо быть в виде одностороннего вогнутого козырька (на фиг.1 не показано).It should be noted that the supersonic part of the
Если устройство используется в качестве генератора энергии из вакуума, то вместо отсекателя на пути потока газа находится лопатка рабочего колеса или турбины электрогенератора или привода или используется поток газа для получения реактивной силы.If the device is used as a generator of energy from a vacuum, then instead of a cutoff device, a blade of the impeller or turbine of an electric generator or drive is located in the path of the gas flow, or a gas flow is used to produce reactive force.
Возможен вариант, когда сопло 1 выполнено в виде огромного конуса с критическим сечением 2. Этот конус установлен напротив потока ветра, где существует роза ветров (например, в ущелье между горами). Если способ и устройство выполняют роль газового прямоточного двигателя, то устройство устанавливается на объект (самолет, ракету), которые двигаются с большой скоростью, которая обеспечивает устройству необходимый первоначальный перепад давления в сопле 1.It is possible that the
Необходимо обратить особое внимание на то, что когда происходит увеличение скорости и расхода газа в сечении 2 за счет вакуумирования полости 13, наступает момент начала работы вакуума с нарастающей степенью и уже источник принудительного прокачивания газа не играет абсолютно никакой роли. То количество газа, которое может проходить через критическое сечение 2 со скоростью звука и дальнейшее его ускорение до гиперзвуковой скорости в сечении 44 требуют многократно большего источника энергии, чем это было в начале запуска устройства, что обеспечивает вакуум, полученный за счет эжекции в устройстве при крекинге газа.It is necessary to pay special attention to the fact that when there is an increase in the speed and flow rate of gas in
Следует отметить, что изображенные на фиг.2 и 3 устройства за счет вакуумирования полостей 13, 22, 31, 32 и 33 создают наиболее устойчивый режим при увеличении скорости на дозвуковом эжекторном режиме.It should be noted that the devices depicted in FIGS. 2 and 3 due to the evacuation of
На фиг.4, 5, 6, 7 и 8 показаны возможные варианты конструкции, когда через самовакуумирование полостей в эжекторном режиме можно обеспечить выход на звуковой и сверхзвуковой режимы.Figures 4, 5, 6, 7 and 8 show possible design options when, through self-evacuation of cavities in the ejector mode, it is possible to provide access to sound and supersonic modes.
На фиг.3, 5, 6 и 7 сверхзвуковые части устройства для упрощения этих фигур не показаны.In figure 3, 5, 6 and 7, the supersonic parts of the device to simplify these figures are not shown.
Вариант, изображенный на фиг.8 за счет вакуумирования полостей 59, 60, 61 и 62 обеспечивает наилучшее расширение потока на сверхзвуковом режиме.The embodiment depicted in FIG. 8 by evacuating the
На фиг.9 изменение расстояния между критическими сечениями 80 и 4 дает возможность максимально их приблизить, обеспечивая при минимальном перепаде давления эффект эжекции в этом пространстве, а после увеличения скорости и расхода дает возможность, увеличив это расстояние, получить наилучший эффект эжекции уже при больших скоростях.In Fig. 9, a change in the distance between
Когда первое сопло имеет внизу расширяющуюся часть (это трубка Вентури, сопло Лаваля; или просто цилиндр с расширением внизу), то эта часть должна иметь небольшое расширение или небольшую длину, чтобы затормозившаяся в ней струя все же создала эффект эжекции. И еще одна особенность заключается в том, что первое и второе сопло по ходу движения газа должны составлять обязательно эжекторную пару.When the first nozzle has an expanding part at the bottom (this is a Venturi tube, a Laval nozzle; or just a cylinder with an expansion at the bottom), then this part must have a small expansion or a short length so that the jet braking in it still creates an ejection effect. And another feature is that the first and second nozzle in the direction of gas flow must necessarily be an ejector pair.
На фиг.10 изображен случай, когда при запуске устройства крышки 96 должны быть закрыты, перекрывающее устройство 92 открыто, электродвигатель 98 включен и источник принудительного вакуумирования 91 через магистраль 90, полость резервуара 100, критические сечения 6, 4 и 87 начинает засасывать в входное сечение 88 окружающий воздух. Так как критическое сечение 87 наименьшее, то в нем возникает наибольшая скорость, которая за счет эжекции образует разрежение в полости 99. Резервуар 100, сопло или патрубок 93 и перекрывающее устройство 97 с крышкой 96 в этот момент играют ту же роль, что и накопительный резервуар 202 на фиг.21. Следует отметить, что конструктивные элементы могут произвольно сочетаться и их изображение на фигурах не является незыблемой истиной - это только варианты, которые для простоты изображения не включают в себя все элементы, изображенные на других фигурах, но они при технологической необходимости могут там и быть. В варианте, изображенном на фиг.11, через газопровод 103 подается сжатый газ в сверхзвуковое сопло Лаваля 102. За счет размещения установки последнего близко к критическому сечению 2а создается эжекция газа из окружающей среды (или из вне). Газ из вне, смешавшись с сверхзвуковым потоком газа, поступает через критическое сечение 2а и 4а дальше сквозь устройство. Постепенно в полости 13а возникает разрежение, которое со временем начинает ускорять поток, проходящий через критическое сечение 2а, а дальше переводит его на скорость звука, а затем разгоняет смешанный газовый поток до сверхзвуковой скорости.Figure 10 shows the case when, when starting up the device, the
В выходном сечении 15а устанавливается гиперзвуковая скорость потока смешанных газов.In the outlet section 15a, a hypersonic mixed gas flow rate is established.
Аналогичное происходит в сужающемся сопле 1 и на выходе из сопла Лаваля 5.A similar occurs in the tapering
Установка запущена.Installation is running.
Таких каскадов можно сделать несколько и тогда для запуска устройства может быть использован достаточно малорасходный источник высокого давления.There are several such cascades, and then a sufficiently low-pressure high-pressure source can be used to start the device.
В варианте, изображенном на фиг.12, в момент запуска крышки 96 и 96б должны быть закрыты, перекрывающие устройства 92 и 92б открыты. Критические сечения 87 и 4, а также 87б и 4б находятся (соответственно) друг от друга на минимальном расстоянии. Включается источник принудительного прокачивания (разрежения) 91 и на входном сечении 88 компрессор (на фиг. не показано). Воздух проходит через входное сечение 88 через все устройство в магистраль 90, затем через критическое сечение 87б, где скорость максимальная. Полость 99б вакуумируется. Между критическими сечениями 87б и 4б создается сверхзвуковой поток, который вакуумирует полость между критическими сечениями 4б и 6б. Возникает устойчивый сверхзвуковой режим.In the embodiment shown in FIG. 12, at the time of starting, the
Затем открывается (или приоткрывается) крышка 96б. Расстояние между критическими сечениями 87б и 4б увеличивается, выводя на оптимальный режим эжектирования при сверхзвуковых скоростях.Then the lid 96b opens (or opens). The distance between the critical sections 87b and 4b increases, bringing to the optimal ejection mode at supersonic speeds.
Между критическими сечениями 87 и 4 за счет эффекта эжектирования и вакуумирования полости 99 возникает сверхзвуковой поток, который вакуумирует полость между критическими сечениями 4 и 6. Затем открывается (или приоткрывается) крышка (створка) 96. Этот вариант может быть применен при подготовке газа к транспортировке по газопроводу (о чем будет подробно рассмотрено ниже).Between
На фиг.13 изображен вариант, когда перекрывающие устройства 113 и 92 в момент запуска открыты. Когда установится сверхзвуковой поток между критическими сечениями 2 и 4, а также 4 и 6, перекрывается устройство 113. Затем открывается (или приоткрывается) крышка 96. Этот вариант аналогичен варианту фиг.12.On Fig depicted the option when the overlapping
На фиг.14 за счет принудительного перепада давления (источник перепада давления на фиг. не показан) создается сверхзвуковой поток в сопле Лаваля 3, идущий со стороны входного сечения 117 в сторону выходного сечения 116. Сверхзвуковым потоком сначала вакуумируется полость между критическими сечениями 4 и 6, а затем полость между критическими сечениями 6 и 115.On Fig due to the forced differential pressure (the source of the differential pressure in Fig. Not shown) creates a supersonic flow in the
За счет смещения по отношению к критическому сечению 4 всех элементарных возмущений в результате крекинга в сторону выходного сечения 116 газ будет постоянно засасываться во входное сечение 117. Объем полости и расстояния между критическими сечениями 4 и 6 меньше объема полости и расстояния между критическими сечениями 6 и 115. Это позволяет гарантированно создавать в первой по ходу движения газа полости минимальный, но достаточный режим приращения объема регулируемого крекинга за счет эжерторного вакуума без срыва и вмешательства в процесс возмущений со стороны выходного сечения 116. Во второй же полости по ходу движения газа реализуется максимальное прирощение объема крекинга также за счет эжекторного вакуума, а в выходном сечении 15 (оно же и максимальное) скорость потока газа достигает своего максимального значения, т.е. гиперзвуковой скорости. Критическое сечение 115 является звуковым барьером для возмущений извне. На фиг.14 прирощение энергии на участке "Б" меньше, чем на участке "Д", но это не обязательно. Можно ограничиться только соплами Лаваля 3 и 5, тогда прирощения энергии на участках "Б" и "Г" объединяются.Due to the displacement with respect to the
В варианте, изображенном на фиг.15, в турбореактивном двигателе на быстро летящем самолете встречная струя воздуха имеет относительно двигателя быструю скорость. Перед поступлением во входное устройство 118 воздух затормаживается, его скорость относительно двигателя уменьшается. Одновременно по мере торможения потока давление в нем увеличивается, при этом чем больше скорость полета, тем больше будет давление воздуха, поступающего в компрессор 119. В компрессоре 119 (турбокомпрессоре) происходит дальнейшее сжатие воздуха. Из компрессора 119 сжатый воздух поступает в генератор вакуумной энергии(или крекинговой энергии), который состоит из сопла Лаваля 86, полости 99 и сопла Лаваля 3. В сопле Лаваля 86 поток разгоняется до сверхзвуковой скорости. Этот поток вакуумирует полость 99 и пространство между критическими сечениями сопел Лаваля 86 и 3. В этом пространстве поток разгоняется до гиперзвуковой скорости и затем заторможенный до сверхзвуковых скоростей поступает на турбину 120, а дальше выходит через реактивное сопло 121. В компрессоре 119 создается достаточное давление, чтобы создать сверхзвуковую скорость, но гиперзвуковая скорость достигается за счет геометрии и, условно говоря, прирощения крекингового объема газа (или, образно говоря, вакуумной энергии).In the embodiment shown in Fig. 15, in a turbojet engine on a fast flying airplane, the oncoming air stream has a fast speed relative to the engine. Before entering the
Таким образом, без подачи топлива на одном вакууме можно бесконечно долго летать (до износа трущихся деталей), хотя этот вариант требует экспериментального подтверждения, но вполне имеет право на жизнь. Если энергию струи газа использовать полностью в турбине, то можно получить электроэнергию или получить другую полезную механическую работу. Когда устройство применяют в качестве устройства для нагрева газа, то количество сверхзвуковых сопел (фиг.14) устанавливается таким, чтобы кинетическая энергия на скачках уплотнения при торможении обеспечивала необходимый нагрев газа. Все перечисленные выше варианты при необходимости могут быть заключены в единый газовый герметичный контур, в котором способ и устройство будут выполнять тот или другой технологический заказы. (Например, заполнение этого герметичного контура газом устраняющую взрывоопасность при получении электроэнергии, если в этом контуре будет заключен и электрогенератор. При увеличении эжектирующих пар сопел Лаваля можно осуществить плавку металла, обжиг керамики и т.д., не загрязняя атмосферу вредными аэрозолями и газами) - такой вариант тоже имеет право на жизнь. Предлагаемое устройство по всем вариантам может быть выполнено щелевым или кольцевым.Thus, without supplying fuel in one vacuum, one can fly an infinitely long time (before wear of the rubbing parts), although this option requires experimental confirmation, but it has the right to life. If you use the energy of a gas jet completely in a turbine, you can get electricity or get other useful mechanical work. When the device is used as a device for heating gas, the number of supersonic nozzles (Fig. 14) is set so that the kinetic energy at the shock waves during braking provides the necessary gas heating. All of the above options, if necessary, can be enclosed in a single gas tight circuit in which the method and device will fulfill one or another process orders. (For example, filling this sealed circuit with gas eliminating the explosion hazard when receiving electricity, if an electric generator is also enclosed in this circuit. With an increase in the ejecting pairs of Laval nozzles, it is possible to melt metal, burn ceramic, etc., without polluting the atmosphere with harmful aerosols and gases) - This option also has the right to life. The proposed device for all options can be made slotted or annular.
Как показано на фиг.16, устройство заключено в закольцовывающий газопровод 122. Он может быть заполнен инертным газом или закольцовывать вредные газы.As shown in FIG. 16, the device is enclosed in a
Запуск устройства по этому варианту аналогичен тому, что мы рассматривали на фиг.12.Starting the device according to this embodiment is similar to what we considered in Fig. 12.
Следует отметить, что в герметичном контуре давление газа можно поддерживать значительно большее (на фиг.16 компрессор не показан), чем атмосферное, чем улучшается эффект эжекторного вакуумирования в первой паре сопел. Электрогенератор 124 по проводу 127 подает электроэнергию потребителю, часть которой может поступать в аккумулятор и через него возвращаться на источник принудительной перекачки газа (компрессор или вакуумный насос), которые включаются при повторных запусках устройства или для поддержания транспортирующего перепада давления в замкнутом контуре 127.It should be noted that in a sealed circuit the gas pressure can be maintained much higher (compressor is not shown in FIG. 16) than atmospheric, which improves the effect of ejector evacuation in the first pair of nozzles. The
Как показано на фиг.17 между несколькими критическими сечениями можно установить минимальное расстояние, обеспечивая на режиме запуска оптимальные условия для создания эффекта эжекции при минимальном перепаде давления сразу в нескольких полостях, а затем, увеличивая эти расстояния, выйти на оптимальный эффект эжекции при больших скоростях и расходах, возникших в результате эжекторного самовакуумирования и разгона газа до сверхзвуковых скоростей.As shown in FIG. 17, a minimum distance can be set between several critical sections, providing the optimal conditions for creating an ejection effect with a minimum pressure drop in several cavities at once in the launch mode, and then, increasing these distances, reach the optimal ejection effect at high speeds and expenses arising as a result of ejector self-vacuum and acceleration of gas to supersonic speeds.
При этом устройство, изображенное на фиг.17, является, условно говоря, сверхзвуковым соплом, только запускаемым при небольшом перепаде давления (не достаточном, чтобы в обычном сопле Лаваля создать сверхзвуковую или звуковую скорости) и выходящим на звуковую и сверхзвуковую скорость только за счет вакуумирования полостей 22, 31, 32 и 47. На фиг.17 каждое последующее по ходу движения сопло имеет критическое сечение больше предыдущего, но может быть вариант, когда одно из сопел будет иметь критическое сечение меньше, чем предыдущее, но оно должно быть всегда не меньше критического сечения первого по ходу движения газа сопла. В последнем случае мы получим торможение сверхзвукового потока перед этим критическим сечением, и затем вторичный сверхзвуковой разгон потока за этим сечением.In this case, the device depicted in Fig. 17 is, conditionally speaking, a supersonic nozzle, only triggered by a small pressure drop (not sufficient to create a supersonic or sonic velocity in a conventional Laval nozzle) and reaching sound and supersonic speeds only by
Вместо лопаток 126 (фиг.18) можно установить рассматриваемое нами устройство, тогда ротор 144 генератора электроэнергии 124 или привод будет вращаться от реактивной струи предлагаемого устройства. Естественно, предварительно необходимо запустить устройства и вывести их на рабочий режим (на фиг.18 не показано). В этом варианте показана работа прямоточного двигателя, который может быть выполнен либо в виде варианта по фиг.14, либо по фиг.1 и т.д.Instead of the blades 126 (Fig. 18), we can install the device under consideration, then the
Вариант, изображенный на фиг.19, позволяет использовать ресивер-емкость 146 в качестве источника принудительного прокачивания (или вакуума) по ранее описанной схеме, причем эту емкость можно вакуумировать предварительно источником вакуума 91 по трубопроводу 154, при открытом перекрывающем устройстве 155 и закрытых перекрывающих устройствах 157, 145 и 92. Ресивер-емкость 146 может вакуумироваться также и во время запуска и рабочего режима устройства, предварительно открыв перекрывающее устройство 145. Размер ресивера-емкости 146 зависит от технологических задач и может быть огромных размеров являясь даже поплавком.The embodiment depicted in FIG. 19 allows the
Возможен вариант запуска устройства (фиг.19) при помощи компрессора 152. Тогда перекрывающие устройства 151, 113 и 92 закрыты. Крышка 96 открыта. Перекрывающее устройство 145 закрыто. Перекрывающее устройство 150 открыто. Включается электромотор 153. Компрессор создает необходимое давление и расход, чтобы в сопле Лаваля 86 возник сверхзвуковой поток, после чего устройство вакуумируется за счет эжекции полости 99 и 100. После установления рабочего режима в рассматриваемом устройстве перекрывающее устройство 151 открывается. Следует отметить, что через каждые перекрывающие устройства 150 и 151 в открытом состоянии проходит большее количество воздуха, чем требуется для критического истечения через сопло Лаваля 86 в критическом режиме.A variant is possible to start the device (Fig. 19) using
Ответвление 149 сообщено с окружающей средой или с закольцовывающим газопроводом 122. Вакуумом полостей 99 и 100 сверхзвуковой и гиперзвуковой поток удерживаются, как описывалось ранее, в рабочем режиме. Объем ресивер-емкости 146 выбирается таким, чтобы обеспечить в момент запуска необходимую скорость и расход отбираемого газа в первом по ходу движения сопле, чтобы обеспечить эффект эжекции в первой паре сопел и успеть создать между этими соплами устойчивое разрежение. Между раструбом (резервуаром) 147 и резервуаром 98 на фиг.19 можно установить любое устройство из перечисленных выше вариантов, режимы запуска которых уже были рассмотрены раньше. Предварительно вакуумируя на рабочем режиме рессивер-емкость 146, можно без дополнительных энергозатрат вторично выводить устройство на рабочий режим, а затем опять вакуумировать его или отводить крекинговый газ.
Следует особо отметить, что ресивер-емкостей 146 может быть несколько. Вакуумироваться они могут поочередно или сразу все вместе. Вакуум ресивер-емкостей 146 может также поочередно использоваться для запуска, а если необходимо, то и во время работы установки или для отбора избытка продуктов (газов) крекинга.It should be specially noted that there may be
Такая необходимость может возникнуть при нарушении в одной из емкостей перекрывающих устройств или при необходимости создать устойчивый режим работы при резко меняющихся внешних факторах воздействия (изменения давления окружающей среды или в процессе крекинга нефти и газов при увеличении объема газов за счет кавитации и интенсивного закипания нефтекомпонентов). Можно периодически в ресивер-емкости 146 замещать вакуум (выработанный) порцией свежего газа, а затем вакуумировать эту полость эжектором или одним из описанных выше способов или вакуумным насосом, если в этом есть необходимость. Ресивер-емкости 146 могут играть роль поплавков: когда они вакуумируются, удельный вес конструкции уменьшается, т.е. можно плавать как в воде, так и на воде, и в воздушном пространстве перенося тяжелые и крупногаборитные конструкции в нужные места и, наконец, поднимать целые города за облака, если людям тесно на земле или необходимо сохранить генофонд во время глобальных потрясений.Such a need may arise in case of violation of overlapping devices in one of the tanks or, if necessary, create a stable operation mode with sharply changing external factors of influence (changes in environmental pressure or in the process of cracking oil and gases with an increase in gas volume due to cavitation and intense boiling of oil components). You can periodically replace the vacuum (generated) with a portion of fresh gas in the
Возможно совмещение нескольких вышерассмотренных вариантов запуска устройства и его работы, создавая широчайший диапозон применения насадка Шестеренко в различных отраслях технологических процессов.It is possible to combine several of the above options for starting the device and its operation, creating the widest range of applications for the Shesterenko nozzle in various branches of technological processes.
Следует отметить вариант, когда в устройстве, изображенном на фиг.14, 15 и 19, источник принудительного прокачивания газа (компрессор) не выключается и создает на входе в установку повышенное давление. При этом энергия, получаемая при вакуумном крекинге газа, значительно превосходит затраты энергии на компрессор. Такой вариант работы также имеет право на существование, например, в газотурбинном двигателе и других случаях при применении в качестве рабочего тела многоатомарный газ.It should be noted that in the device shown in Figs. 14, 15 and 19, the source of forced gas pumping (compressor) does not turn off and creates an increased pressure at the inlet of the installation. In this case, the energy obtained by vacuum cracking of gas significantly exceeds the energy consumption for the compressor. This option also has the right to exist, for example, in a gas turbine engine and other cases when using a polyatomic gas as a working fluid.
В варианте, изображенном на фиг.20, под давлением, необходимым для получения сверхзвуковой скорости, газ поступает в сопло Лаваля 158. Когда за счет эффекта эжекции полости 191, 192 и 193 вакуумированы, при этом первоначально углы жалюзей 167 и 176 и 185 по отношению к набегующему потоку имеют параметры, обеспечивающие при расчетном режиме запуска наибольший эффект эжекции. После получения гиперзвукового истечения из сопла Лаваля 158, при помощи червячных передач 170, 179, 186, 170а, 179а, 186а меняется угол, который меняется в сторону увеличения всех сечений, чтобы исключить запирание гиперзвуковой струи и обеспечить между жалюзи 167, 176 и 185 гиперзвуковую скорость потока газа.In the embodiment shown in Fig. 20, under the pressure necessary to obtain a supersonic speed, the gas enters the
После установления оптимального рабочего режима на первоначальном расходе воздуха возможно постепенное увеличение критического сечения 194 в сопле Лаваля 158 за счет червячной передачи 161, поднятия конуса 162, чем увеличивается расход газа в этом момент. Первоначальный угол жалюзи 167, 176 и 185 червячными передачами, управляемыми электродвигателями 171, 180, 187 и 171a, 180а и 187а, синхронно восстанавливается, но уже с большим критическим сечением между жалюзи, чем обеспечивается оптимальный режим эффекта эжекции при меньших сверхзвуковых скоростях, но с большими расходами воздуха. Затем при сохранении устойчивого вакуума в полостях 191, 192 и 193 жалюзи 167, 176 и 185 червячными передачами увеличивают расстояние между ними и устанавливается оптимальный угол при работе в гиперзвуковом режиме, но уже при большем расходе газа (воздуха) через критическое сечение 194. Затем все можно повторить, причем увеличивая расход газа не выходя на дозвуковой режим, находясь постоянно в поле сверхзвуковых и гиперзвуковых скоростей, каждый раз прибавляя примерно от пяти до десяти процентов расхода газа, можно постепенно удвоить расход газа, затем утроить и т.д.After establishing the optimal operating mode at the initial air flow rate, a
Возможен вариант, когда одновременно с увеличением критического сечения 194 на режиме оптимизации гиперзвукового потока увеличиваются и критические сечения 195 и 196, тогда увеличение расхода газа может быть значительно большим, чем при постепенном увеличении. В этом случае возможен вариант, когда все жалюзи 167, 176 и 185 объединены в одну направляющую сопла Лаваля и при этом их вакуумируемые полости объединены в одну полость или это объединение может быть осуществлено частично.It is possible that, simultaneously with an increase in the
Одновременно следует отметить, что предлагаемое устройство также может быть запущено и при повышенном давлении, когда все полости (фиг.19) имеют избыточное давление (например 20 атм), тогда перекрывающие устройства 151, 113, 145, 92 и 97 закрыты, а 150 открыто и компрессор 152 создает давление во всем устройстве. Затем открывают перекрывающее устройство 96. В соплах Лаваля 93, 3 и 86 сразу же устанавливаются гиперзвуковые потоки. За счет эжекции полости 99 и 100 вакуумируются. Затем перекрывающее устройство 151 открывается, а 150 после этого закрывается. Главную роль в дальнейшем процессе разгона и прокачки газа будет иметь вакуум (разрежение), возникший в результате эжекции в полостях 99 и 100, как и во всех ранее рассмотренных случаях. Подобные режимы запуска могут иметь место в различных конструкциях. В вариантах, изображенных на фиг.9, 10 и 20, при таких режимах запуска следует геометрические параметры устанавливать оптимальными для гиперзвуковых потоков, а только после этого производить запуск устройства. В добавление сказанному следует обратить внимание на то, что количество вакуумируемых полостей и количество сопел во всех случаях определяются задачами, физическими свойствами газа, аэрозолей, др. параметрами и условиями эксплуатации устройства. Еще раз отметим, что вариант, изображенный на фиг.14, может состоять из значительно большего количества сопел с различным чередованием объемов вакуумируемых полостей с различными вариациями критических сечений, определяемых вышеуказанными параметрами.At the same time, it should be noted that the proposed device can also be started at elevated pressure, when all the cavities (Fig. 19) have excess pressure (for example, 20 atm), then the overlapping
На фиг.21 показан вариант, когда первое по ходу движения газа сопло выполнено перед критическим сечением 198 криволинейным, тогда зазор между первой парой сопел превращается в бункер 199 для накопления частиц аэрозоля. Первая пара сопел является фазовым разделителем, предварительно очищая газ.On Fig shows a variant when the first nozzle in the direction of travel of the gas is made curved before the
Разогнанный до скорости звука газ, содержащий частички аэрозоля, перед критическим сечением на дозвуковой скорости резко изменяет направление. Частицы аэрозоля под силой инерции группируются к внешней стороне поворота сопла и на участке сверхзвукового расширения вылетают по направлению стрелки 205 из потока в бункер 199 накопления, который периодически или постоянно очищается (механизм очищения бункера на фиг.21 не показан).Accelerated to the speed of sound, a gas containing aerosol particles, before the critical section at a subsonic speed, sharply changes direction. Aerosol particles under inertia force are grouped to the outer side of the nozzle rotation and, in the direction of the supersonic expansion, fly out in the direction of
Далее газ идет в следующую пару сопел Лаваля 3 и 5. Оставшиеся мелкие частицы аэрозоля концентрируются около оси потока.Then the gas goes to the next pair of
В сверхзвуковом сопле Шестеренко 200 поток газа по козырьку 201, выполненному в виде поверхности Прантля-Майера, резко поворачивает, следя за поверхностью козырька 201, но уже на сверхзвуковом участке расширения газа. При этом еще оставшиеся в газе частички аэрозоля покидают поток газа по направлению стрелок 206, оседая в накопительном бункере 202 (что можно использовать при транспортировке природных газов в нефтедобывающей и газодобывающей промышленности), который также периодически или постоянно очищается от частиц аэрозоля (на фиг. не показано). Окончательно очищенный газ от частиц поступает в следующую пару кольцевых сопел Лаваля 203 и 204, после которой может быть установлена газовая турбина, приводящая в движение любой механизм или энергия давления потока может быть использована по усмотрению потребителя. Следует отметить, что предлагаемые устройства за счет создания эффекта эжекции и вакуумирования полостей схематично повторяют условия зарождения смерчей и торнадо. Жесткие стенки устройства эти условия поддерживают бесконечно долго, а инерционные силы разогнанного потока газа до сверхзвуковых скоростей и за счет удачно подобранной геометрии могут эти инерционные силы удерживать длительное время, как это происходит с грозными явлениями в природе. Что дает право автору утверждать, что если отключить источник принудительного прокачивания газа на какое-то время, то поток газа будет продолжать двигаться некоторое время или постоянно, хотя механизм этих грозных природных явлений людям до конца не известен. Причем число каскадов сопел и их геометрическое сочетание делают устройства более эффективными по сравнению с известными соплами в плане перевода уже имеющегося перепада давления в кинетическую энергию (скорость потока молекул исходного газа). Во всех устройствах, изображенных на фигурах, со сверхзвуковой скоростью двигаются газы, состоящие из разных компонентов, к которым можно отнести разноатомарные газы, пары жидкостей, аэрозоли, газожидкостные дисперсии, различные пены и жидкости, переходящие при кавитации или частично или полностью в газообразное состояние, т.е. имеют газодинамические эквивалентные признаки (сжимаемость газового потока). Если насадок Шестеренко используется в качестве диспергатора жидкостей и газожидкостных систем или в качестве газотранспортируюших и жидкотранспортирующих устройств, то через насадок пропускают под давлением жидкость или газожидкостную смесь, которая за счет кавитации закипают и доводятся в каскадах сопел 19 и 1 или 26, 25, 24 и 19 (на фиг.2 и 3) до газожидкостной или парообразной смеси, которые в свою очередь ведут себя как газодинамическая система. В таком варианте можно использовать насадок Шестеренко для крекинга нефти и так как объемный расход продукта резко увеличивается, то необходимо учитывать это при подборе размера критических сечений в последующих соплах, следующих за первым соплом по ходу движения продукта. На фиг.12 и 19 изображен вариант, когда газообразный по расходу избыток или частично или полностью может отводиться либо в емкости 146 или через насадок Шестеренко меньшего размера с отводом жидкой фракции в одну сторону, а газообразной через вакуумный насос 91 в другую сторону. Понятно что в этих случаях все источники принудительного прокачивания газа и жидкости работают постоянно, а если и есть в этих процессах подвод энергии из вне (из вакуума), то он весь используется внутри насадков для получения более высокого эффекта диспергировакия или крекинга нефти.In the
Изображенный на фиг.11 вариант насадка позволяет как отводить из сопла 1 избыток объема газа возникшего в процессе крекинга, так и подводить дополнительные газожидкие и газообразные компоненты при помощи (естественно!) дополнительной компрессии или вакуумирования (на фиг.11 не показано). Понятно, в насадке Шестеренке можно реализовать огромный диапозон спектра технологических вариантов. Следует отметить, что устройство, изображенное на фиг.11, отличается от любых эжекторов тем, что засасываемый за счет эффекта эжекции газ в сопло 1 сам участвует в разгоне потока до сверхзвуковых скоростей, что также приводит к энергосбережению. Насадок Шестеренко может широко использоваться в качестве преобразователя естественного альтернативного источника энергии (розы ветров) и дополнительных доказательств это не требует.The nozzle shown in FIG. 11 allows both to remove excess gas from the
При равных перепадах давления в предлагаемых устройствах по сравнению с известными соплами в нашем устройстве на выходе всегда будет значительно большая скорость, что очень важно во многих отраслях техники.With equal pressure drops in the proposed devices compared with the known nozzles in our device, the output will always be significantly greater speed, which is very important in many industries.
Следует отметить, что газы друг от друга отличаются химической формулой и физическими параметрами. Рассматривая выше работу насадка Шестеренко, мы говорили об абстрактном и идеальном газе.It should be noted that gases differ from each other in the chemical formula and physical parameters. Considering the work of the Shesterenko nozzle above, we talked about abstract and ideal gas.
Теперь перейдем к реальным газам "которые необходимо транспортировать от местрождения до потребителя или до производства и посмотрим, что будет с ними в нашем случае. Все известные людям вещества имеют четыре фазы состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Для того чтобы по достоинству оценить предлагаемое изобретение, рассмотрим более сложный вариант поведения газа и газов в предлагаемом изобретении, относящийся к устройствам и процессам химической технологии. При постоянно действующем источнике принудительного прокачивания газа берем на входе в Насадок Шестеренко газообразный Цетан. В любом из вариантов, изображенных на фигурах, за первым по ходу движения газа критическим сечением в области первой эжектоной пары, где имеется вакуумируемая полость, происходит вакуумный крекинг, переводя исходный газ в различных пропорциях в газ Октан плюс газ Гексан, плюс газ Этилен. При правильно подобранной геометрии второго и последующих по ходу движения газа сопел резкий прирост объема движущихся газов не запирается. В последующих эжекторных парах при наличии вакуумируемых полостей происходит крекинг, но уже с полученными газами при расщеплении их на более мелкие молекулы. Мы получаем непрерывный вакуумный крекинг от первой эжекторной пары до последней. Точку выкипания прямогонного остатка, т.е. температуру при вакуумном крекинге полного выкипания сырой нефти, до настоящго момента никто точно не смог определить, но она очень низка и нефть закипает за первым же критическим сечением, переходя в газообразное состояние. Поэтому нет необходимости предварительно нагревать нефть, чтобы ее перевести перед нашим устройством (Насадком Шестеренко) в газообразное состояние (но формально или из технологических соображений это можно сделать). Из простой логики вещей газ Цетан при расходе в один галлон в единицу времени в критическом сечении первого сопла Насадока Шестеренко имеет меньшую скорость, чем полностью перешедший в газ Этилен или газ Метан или их смесь на выходе из Насадка Шестеренко, имеющий в ту же единицу времени объемный расход от 1,4 до 2-х и более галлонов. Следует отметить, что при этом через каждое поперечное сечение в единицу времени проходит одно и то же количество в весовом исчислении (т.е. масса или количество атомов остается неизменным). При правильном профилировании Насадка Шестеренко, и организовав вакуумный крекинг внутри него, мы неминуемо получаем прирост скорости потока всех исходных атомов, но с другими молекулярными связями. Это - одно из главных свойств Насадка Шестеренко и предлагаемого способа эжекторного разгона газа! Энергетический баланс вакуумного крекинга не изучен и не соответствует логике примитивной термодинамики, хотя вакуумный крекинг используют на всех нефтеперерабатывающих заводах. Есть еще одна особенность Насадка Шестеренко и способа эжекторного разгона газа в том, что при переходе газа Цетана в газ Этилен или в газ Метан при вакуумном крекинге образуется кокс и липкий остаток, которые за счет скачков уплотенния и других геометрических особенностей концентрируются в центральной части потока газов, являясь по сути дела частичками аэрозоля. Эти частички аэрозоля могут, как это было раньше сказано, вместе с центральной частью потока отсекателем, снабженным вакуумным насосом, отводиться для дальнейшей их обработки (на фигурах не показано), но в качестве такого отсекателя может служить сопло или патрубок 93 с приоткрытым устройством перекрытия 97. Отсекатели могут быть различной конструкции - это не главное. Возможен вариант (фиг.11), когда через сопло Лаваля 102 подается смесь, поступающая из установки риформинга (водородный концентрат) или чистый Водород. В сопло 1а условно извне за счет эффекта эжекции поступает газ Цетан. На выходе из сечения 15а мы в результате крекинга имеем газ Метан. За счет эффекта эжекции в сопло 1 поступает следующая порция газа Цетана, которая в свою очередь подвергнется вакуумному крекингу. Поток, идущий с большой скоростью сначала за соплом Лаваля 102, а затем и за сечением 15а сразу обеспечивает наивысшую концентрацию частиц аэрозоля, возникающих в результате вакуумного крекинга, в центральной части потока. На выходе из сверхзвукового сопла Лаваля 5 мы имеем газ или смесь газов Этилена и Метана. Сопло Лаваля 5 может служить в качестве разгонного сопла наподобие сопел Лаваля 102 или 5а. Таким образом, при неоднократном повторении новых каскадов из Насадков Шестеренко будет достигнута необходимая производительность вакуумного крекинга, а кокс и липкий остаток, коагулируясь при сталкновениях друг с другом, увеличатся в размере и могут быть легко выведены из потока за счет инерционных сил, как описано в варианте фиг.21 или другим способом. Чтобы гибко реагировать на изменение пропорций газов (или сорта нефти и исходного газа) и не останавливать рабочий процесс, можно использовать устройство, изображенное на фиг.20. Как было раньше сказано, запуск и работа устройства могут быть осуществлены в комбинированном режиме, как изображено на фиг.19 с применением компрессора 152 и вакуумного насоса 91. Технологическая необходимость, которая может возникнуть при вакуумном крекинге, может заставить провести срочный отбор (отвод) избытка объема продукта крекинга в емкости 146 или через вакуумный насос 91 или при периодическом отключении компрессора 152 (фиг.19) или компрессора, сообщенного с соплом Лаваля 102, но такие нештатные ситуации лучше регулировать устройством с элементами, изображенными на фиг.20. Все описанное абсолютно точно соответствует процессам, происходящим при вакуумном крекинге. Для усиления эффекта вакуумного крекинга на фиг.2, 3, 4, 6 и 8 изображено большое количество вакуумируемых полостей различных форм. Каждая из этих конфигураций предпочтительна для конкретного случая пропорционального сочетания газов и аэрозоля. Компенсация резкого увеличения объема газа осуществляется за счет увеличения каскадов эжекторных пар и подбора параметров геометрии сопел 3, 5 и 114, как показано на фиг.14. Причем участки Б и Д являются зонами интенсивного крекинга и если таких зон много (много эжекторных пар), то газ Цитан можно полностью превратить в газ Водород и аэрозоль кокса. А крекинговый эффект разности объемов и разности скоростей молекул газа Цетана и газов Метана или Водорода образует в полости Насадка Шестеренко разрыв между этими объемами в виде высокого разрежения (или условно говоря вакуума), которое в свою очередь гарантирует постоянный засос новых порций Цетана и устойчивую работу Насадка Шестеренко в широком диапозоне изменений перепада давления и даже при кратковременных и относительно длительных отключениях источника принудительного прокачивания газа, что очень важно при транспортировке природных газов и нефти по трубам от месторождения до перерабатывающего завода. Как говорилось раньше, аэрозоль кокса и липкого остатка инерционно удаляем из потока полученных газов. Критические сечения всех последующих сопел не меньше критического сечения первого сопла (т.е. может быть равным и большим в неограниченном диапозоне), а эта вилка изменений критических сечений позволяет устанавливать необходимый разрыв в виде вакуумной полости между газом Цетаном и любым газом, полученным в результате управляемого нами крекинга. Причем для идеального газа при правильном профилировании всех сопел первое и последнее критические сечения должны быть равны, но при любом отклонении от идеального газа и при геометрических погрешностях последнее критическое сечение, как и все промежуточные, должно быть больше первого. Следует отметить, что от числа эжекторных пар зависит степень перехода крупных молекул в более мелкие, а вместе с этим и увеличение объема газа и увеличение скорости движущихся молекул и количество кокса на выходе из Насадка Шестеренко. Аналогичным образом ведут себя и другие многоатомарные газы, распадаясь на более мелкие газы в Насадке Шестеренко, при этом также возникает разность объемов и скоростей исходного многоатомарного и полученных малоатомарных газов. Воздух в наш промышленный век является смесью не только идеальных газов, но и смесью многоатомарных газов и жидких аэрозолей, а технический вакуум получаемый за счет эффекта эжекции в Насадке Шестеренко, является, образно говоря, катализатором крекинга. Однако отключение компрессора или вакуумного насоса или их совместная работ диктуются технологическими процессами. Автор же только показывает скромные возможности своего изобретения. Резервуар 100 (фиг.10, 12, 13 и 19) с соплом или патрубком 93 могут играть ту же роль, что и накопительный бункер 202 (фиг.21). Однако при включенных компрессорах на входе Насадка Шестеренко и вакуумного насоса 98 и при открытых (или приоткрытых) перекрывающих устройствах 92 и 97 можно обеспечить непрерывный вывод кокса с частью газового потока.Now let's move on to the real gases "that need to be transported from the field to the consumer or to production and see what happens to them in our case. All substances known to people have four phases of the state: solid, liquid, gaseous and plasma. In order to appreciate the invention, we consider a more complex version of the behavior of gas and gases in the invention, relating to devices and processes of chemical technology. With a constant source of forced pumping gas, we take gaseous Cetane at the inlet of the Nadadok Shesterenko. In any of the variants shown in the figures, behind the first critical section in the direction of the first ejecton pair, where there is a vacuum cavity, vacuum cracking occurs, transferring the source gas in various proportions to Octane gas plus Hexane gas, plus Ethylene gas. With the correct geometry of the second and subsequent nozzles in the direction of gas movement, a sharp increase in the volume of moving gases is not blocked. In subsequent ejector vapors, in the presence of evacuated cavities, cracking occurs, but with the resulting gases when they are split into smaller molecules. We get continuous vacuum cracking from the first ejector pair to the last. The boiling point of a straight run residue, i.e. the temperature during vacuum cracking of the complete boiling off of crude oil, until now no one has been able to determine exactly, but it is very low and the oil begins to boil beyond the first critical section, turning into a gaseous state. Therefore, there is no need to preheat the oil in order to transfer it in front of our device (Shesterenko Nozzle) to a gaseous state (but formally or for technological reasons this can be done). From the simple logic of things, Cetane gas at a flow rate of one gallon per unit time in the critical section of the first nozzle of the Shesterenko nozzle has a lower speed than completely converted to ethylene gas or methane gas or their mixture at the outlet of the Shesterenko nozzle, which has a volumetric volume in the same unit of time consumption from 1.4 to 2 or more gallons. It should be noted that at the same time, the same quantity in weight terms passes through each cross section per unit of time (i.e., the mass or number of atoms remains unchanged). With proper profiling, the Shesterenko nozzle, and having organized vacuum cracking inside it, we will inevitably receive an increase in the flow rate of all the initial atoms, but with other molecular bonds. This is one of the main properties of the Shesterenko nozzle and the proposed method of ejector acceleration of gas! The energy balance of vacuum cracking has not been studied and does not correspond to the logic of primitive thermodynamics, although vacuum cracking is used in all oil refineries. There is another feature of the Shesterenko nozzle and the method of ejector acceleration of gas in that when cetane gas is converted to ethylene gas or methane gas, vacuum coke forms coke and sticky residue, which are concentrated in the central part of the gas flow due to shock waves and other geometric features , being essentially particles of an aerosol. These aerosol particles can, as was previously said, be discharged together with the central part of the flow with a shut-off device equipped with a vacuum pump for further processing (not shown in the figures), but a nozzle or
Суть изобретения заключается в создании в насадке Шестеренко условий, которые позволяют при равных перепадах давления разгонять газ (атомы из которых состоит газ) до больших скоростей по сравнению с известными соплами. В рассмотренном варианте на входе мы имеем исходный газ, а на выходе мы имеем газ с более мелкими молекулами, при этом жидкая аэрозоль переходит в газообразное состояние. Резервуар 100 (фиг.10, 12, 13 и 19) с соплом или патрубком 93 могут играть ту же роль, что и накопительный бункер 202 (фиг.21). Однако при включенных компрессорах на входе Насадка Шестеренко и вакуумного насоса 98 и при открытых (или приоткрытых) перекрывающих устройствах 92 и 97 можно обеспечить непрерывный вывод кокса с частью газового потока.The essence of the invention is to create conditions in the Shesterenko nozzle that, with equal pressure drops, accelerate the gas (the atoms that make up the gas) to high speeds compared to known nozzles. In the considered variant, we have a source gas at the inlet, and at the outlet we have a gas with smaller molecules, while the liquid aerosol passes into a gaseous state. The tank 100 (Fig. 10, 12, 13 and 19) with a nozzle or
Следует отметить, что супернасадок Шестеренко можно в равной степени назвать устройством "зжекторного" или просто "разгона газа":It should be noted that the Shesterenko super-nozzle can equally be called a device of the “injector” or simply “acceleration of gas”:
1. Устройство разгона газа, состоящее из герметично установленных между собой сопел, критическое сечение каждого из которых не меньше критического сечения первого по ходу движения газа сопла, отличающееся тем, что начиная с первого сопла не менее чем одно сопло коаксиально введено в последующее с образованием между ними полости.1. The gas acceleration device, consisting of nozzles hermetically mounted to each other, the critical section of each of which is not less than the critical section of the first nozzle in the direction of gas movement, characterized in that at least one nozzle is coaxially inserted into the next one from the first nozzle with the formation between them cavity.
2. Устройство по пункту 1, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло установлено с возможностью осевого перемещения.2. The device according to
3. Устройство по пункту 1 и 2, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло выполнено в виде сужающегося сопла.3. The device according to
4. Устройство по пункту 1 и 2, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло выполнено в виде расширяющегося сопла.4. The device according to
5. Устройство по пункту 1 и 2, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло выполнено в виде цилиндра.5. The device according to
6. Устройство по пункту 1 и 2, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло выполнено в виде трубки Вентури.6. The device according to
7. Устройство по пункту 1 и 2, отличающееся тем, что не менее чем одно сопло выполнено в виде отверстия.7. The device according to
8. Устройство по любому из пунктов от 1 до 7, отличающееся тем, что в первом сопле по ходу движения газа установлено коаксиально сопловое устройство, сообщенное с источником давления.8. The device according to any one of
9. Устройство по пункту 8, отличающееся тем, что сопловое устройство установлено с возможностью осевого перемещения.9. The device according to
10. Устройство по пункту 8, отличающееся тем, что не менее чем однократно сопловое устройство выполнено в виде устройства разгона газа, но меньшего размера.10. The device according to
11. Устройство по пункту 9, отличающееся тем, что не менее чем однократно сопловое устройство выполнено в виде устройства разгона газа, но меньшего размера.11. The device according to
Технический эффект заключается в том, что: 1) при достаточном перепаде давления, когда можно создать только эффект эжекции на дозвуковой скорости, в полостях создаются условия для постепенного нарастания скорости от дозвуковой до сверхзвуковой скорости и перехода работы устройства на устойчивый сверхзвуковой и гиперзвуковой режим за счет создваваемого вакуума в эжектируемых полостях, а также крекинга, что резко расширяет область применения насадка Шестеренко и снижает энергозатраты, а это делает насадок привлекательным для широкого круга технических задач; 2) использование в качестве источника вакуума емкостей, которые предварительно вакуумируются любым способом, а также подсоединение их и вакуумного насоса к вакуумируемым полостям позволяет многократно останавливать и запускать установку, отводить избыточный продукт крекинга и повышает технологические возможности, что расширяет область применения предлагаемого устройства; 3) меняя в рабочем режиме углы наклона и площади критических сечений сопел, а также меняя расстояние между критическими сечениями, расширяются маневренность предлагаемого устройства и область его применения; 4) в результате вакуумного крекинга внутри насадка создаются области разрыва или область разрежения (или вакуума) между многоатомарными и малоатомарными газами (условно названным автором "поршневым эффектом Шестеренко"), что, в свою очередь, обеспечивает устойчивость рабочего режима при большом диапозоне изменения перепада давления вплоть до временного отключения источника принудительного прокачивания газа.The technical effect is that: 1) with a sufficient pressure drop, when you can create only the ejection effect at subsonic speed, conditions are created in the cavities for a gradual increase in speed from subsonic to supersonic speed and the transition of the device to a stable supersonic and hypersonic mode due to created vacuum in ejected cavities, as well as cracking, which dramatically expands the scope of application of the Shesterenko nozzle and reduces energy consumption, and this makes the nozzles attractive for a wide range of applications. CAA technical problems; 2) the use of containers that are pre-evacuated in any way as a vacuum source, as well as connecting them and a vacuum pump to evacuated cavities, allows you to repeatedly stop and start the installation, remove excess cracking product and increases technological capabilities, which expands the scope of the proposed device; 3) changing the operating angles of inclination and the area of the critical sections of the nozzles, as well as changing the distance between the critical sections, expand the maneuverability of the proposed device and its scope; 4) as a result of vacuum cracking inside the nozzle, rupture regions or a rarefaction region (or vacuum) are created between polyatomic and low-atomic gases (the “Shesterenko piston effect” conditionally called by the author), which, in turn, ensures the stability of the operating mode with a large range of pressure differential up to a temporary shutdown of the source of forced pumping of gas.
Технический эффект также заключается в следующем.The technical effect is also as follows.
а) В полостях 13, 13а (фиг.11) за счет эжекции возникает разрежение, которое в равной степени действует на эжектирующий поток. Неизбежно между критическими сечениями 2 и 4 или 2а 4а (как в резонансной камере) возникает резонансно-пульсирующее течение потока, которое обязательно имеет место и в выходных сечениях 15 и 15а. Такое резонансно-пульсирующее течение присуще всем насадкам Шестеренко. Пульсирующая активная струя, идущая из выходного сечения 15, двигается как волнообразная гребенка, затаскивая в следующий за ним насадок Шестеренко в сечение 2 дополнительную массу газа. Из книги O.K.Кудрина «Пульсирующее реактивное сопло с присоединением дополнительной массы» (труды МАИ, 1958 г.), а также из открытия О.И.Кудрина, А.В.Квасникова, В.Н.Челомея, диплом СССР №314 «Явления аномально высокого прироста тяги в газовом эжекторном процессе с пульсирующей активной струей» 1975 г. (приоритет от 1951 г.) известно, что при эжектировании атмосферного воздуха пульсирующей струей был экспериментально получен аномальный прирост реактивной силы до 140% к исходной тяге, т.е. тяга увеличилась в 2,4 раза. Следовательно, вариант, изображенный на фиг.11, является если не вечным двигателем второго рода (т.е. работающий на энергии давления окружающей атмосферы), то наверняка самым высокоэффективным устройством по использованию энергии давления, подаваемого в сопло Лаваля 102 через газовод 103.a) In the
б) Количество насадков Шестеренко на фиг.11 может быть любым, причем в каждом следующем насадке будет происходить аномальный прирост реактивной силы на очередные 140% по отношению к предыдущей пульсирующей активной струе.b) The number of Shesterenko nozzles in Fig. 11 can be any, and in each subsequent nozzle there will be an abnormal increase in reactive force by another 140% with respect to the previous pulsating active jet.
Следовательно, можно получить такую конечную струю на выходе, которая способна компенсировать затраты на получение давления в газоводе 103 и дать энергию для потребителя.Therefore, it is possible to obtain a final stream at the outlet that is able to compensate for the cost of obtaining pressure in the
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132764/12A RU2303491C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Nozzle device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132764/12A RU2303491C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Nozzle device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002102761/06A Division RU2002102761A (en) | 2002-02-04 | Method and device Shesterenko acceleration of gas with energy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004132764A RU2004132764A (en) | 2006-04-20 |
RU2303491C2 true RU2303491C2 (en) | 2007-07-27 |
Family
ID=36607770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004132764/12A RU2303491C2 (en) | 2004-11-11 | 2004-11-11 | Nozzle device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2303491C2 (en) |
-
2004
- 2004-11-11 RU RU2004132764/12A patent/RU2303491C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004132764A (en) | 2006-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2552083C2 (en) | Centrifugal compression of moist gas or expansion with device of protection against liquid piston and/or spray device | |
US8573896B2 (en) | Method of dynamic energy-saving superconductive transporting of medium flow | |
EP2094971A1 (en) | Tandem supersonic ejectors | |
WO2013009639A2 (en) | Supersonic compressor | |
WO2015019294A1 (en) | Method for producing mechanical energy, single-flow turbine and double-flow turbine, and turbo-jet apparatus therefor | |
JP2013525663A (en) | Hydrodynamic cycle generation technology | |
EP3219907A1 (en) | Rotary jet, power generation systems and motors including the same, and methods of using the same | |
RU2303491C2 (en) | Nozzle device | |
US11773736B2 (en) | Segmented augmented turbine assembly | |
US5440886A (en) | Method of gas generation and plant for effecting same | |
WO2014031133A1 (en) | Methods and Systems for Upgrading Hydrocarbon | |
RU2279907C2 (en) | Method and the device for dispersion of the gas-liquid mixture | |
EP3730762A1 (en) | Jet engine and method of operation | |
CN209719968U (en) | Vehicle and gas retro-rocket | |
RU2764312C1 (en) | Method for moving of water transport facility | |
RU2356637C2 (en) | Shesterenko's head piece (versions) | |
EA008458B1 (en) | Shesterenko nozzle | |
RU2277441C2 (en) | Nozzle assembly | |
WO2003025379A1 (en) | Shesterenko method and device for jet acceleration of gas and producing energy from a vacuum | |
US11898469B2 (en) | Reaction turbine operating on condensing vapors | |
RU2796850C1 (en) | Method for separation of flow of a multicomponent medium | |
US20240209755A1 (en) | Reaction turbine operating on condensing vapors | |
RU2766496C2 (en) | Vortex gas compressor device for combined air-jet engine | |
RU207682U1 (en) | WATER JET TURBO ENGINE | |
RU182784U1 (en) | CRYOGENIC LIQUID SUPPLY SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130205 |