RU2650913C1 - Газовый эжектор - Google Patents

Abstract

Эжектор предназначен для использования в области авиадвигателестроения. Эжектор состоит из двух кольцевых каналов и кольцевой камеры смешения. На выходе из кольцевых каналов и на выходе из камеры смешения расположены сопловые аппараты. Направления выходных кромок лопаток сопловых аппаратов, расположенных на выходе из кольцевых каналов, совпадают. Технический результат – уменьшение длины камеры смешения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к газовым эжекторам, предназначенным для использования в области авиадвигателестроения.

Известны турбоэжекторные двигатели (патенты: RU 2190772, RU 2386829, RU 2392475), содержащие газовый эжектор с камерой смешения. Недостатком газодинамической схемы турбоэжекторного двигателя является большое удлинение камеры смешения (отношение длины к высоте).

Известен сотовый смеситель, состоящий из двух газовых каналов, разделенных гофрированной поверхностью, и камеры смешения (патент RU 2467791, 27.11.2012). Сотовый смеситель входит в состав турбоэжекторного двигателя.

Известен газовый эжектор, состоящий из двух кольцевых каналов, расположенных один внутри другого, на выходе из которых расположены сопловые аппараты, и камеры смешения (патент US 4014961 А, 29.03.1977).

Целью изобретения является уменьшение удлинения камеры смешения газового эжектора в составе турбоэжекторного двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в газовом эжекторе, состоящем из двух кольцевых каналов, расположенных один внутри другого, на выходе из которых расположены сопловые аппараты, и камеры смешения, на выходе из камеры смешения расположен сопловой аппарат.

Потери давления при смешении газовых потоков уменьшаются, если касательные к средней линии в задней кромке лопаток сопловых аппаратов, расположенных на выходе из кольцевых каналов, параллельны.

Активный газ предпочтительно подавать в камеру смешения по внутреннему каналу.

Сущность изобретения заключается в том, что смешиваемые газы движутся по спиралевидным траекториям, что уменьшает потребную длину камеры смешения: во-первых, при движении по спирали газы проходят меньшее осевое расстояние до их полного смешения, чем при осевом движении, во-вторых, появляются центробежные силы, которые заставляют один газ проникать внутрь другого, что ускоряет процесс их смешения.

На фиг. 1 изображена схема газового эжектора;

на фиг. 2 изображены решетки профилей сопловых аппаратов (цилиндрические сечения);

на фиг. 3 показано изменение относительной длины камеры смешения

в зависимости от угла наклона α касательной к средней линии в задней кромке лопатки и скорости истечения активного газа W.

Газовый эжектор (фиг. 1) состоит из двух кольцевых каналов 1 и 2, расположенных один внутри другого. Кольцевые каналы заканчиваются сопловыми аппаратами 3 и 4, соответственно. Углы наклона α касательной к средней линии в задней кромке лопаток сопловых аппаратов 3 и 4 совпадают (фиг. 2). За сопловыми аппаратами расположена кольцевая камера смешения 5. На выходе из камеры смешения расположен сопловой аппарат 6. По каналу 1 движется активный газ; по каналу 2 - пассивный газ.

Эжектор работает следующим образом. Поток активного газа под действием разницы давлений в канале 1 и камере смешения 5 ускоряется и закручивается в сопловом аппарате 3. Статическое давление газа на выходе из соплового аппарата 3 понижается (становится меньше, чем давление газа в канале 2). Под действием перепада давлений пассивный газ ускоряется и закручивается в сопловом аппарате 4.

Потоки активного и пассивного газов истекают в камеру смешения 5 и далее движутся по спиралевидным траекториям. Скорость активного газа больше скорости пассивного газа. За счет центробежных сил активный газ увеличивает радиус своей траектории (стремится к верхней поверхности камеры 5), выдавливая пассивный газ к нижней поверхности камеры 5. За счет радиально-продольного движений активного и пассивного газов происходит выравнивание их энергий: температур и давлений.

Газовая смесь попадает в сопловой аппарат 6, где еще больше ускоряется и закручивается.

Техническим результатом является перераспределение энергии активного газа на большую массу газа с последующим ее преобразованием в кинетическую энергию высокотемпературной струи, предназначенной для привода турбины туроэжекторного двигателя. Удлинение камеры смешения при этом меньше, чем у эжекторов без закрутки газовых потоков.

На фиг. 3 показана относительная длина камеры смешения

где L_α - длина камеры смешения с закруткой газовых потоков; L - длина камеры смешения без закрутки газовых потоков. Длина

зависит от двух факторов: угла α(фиг. 2) и скорости истечения активного газа W. С уменьшением α и увеличением W длина

уменьшается. Максимальная относительная длина камеры смешения

определяется как

(данная зависимость получена при условии отсутствия радиальных перемещений газов, что соответствует W<10 м/с). В реальных эжекторах W>100 м/с, поэтому

будет меньше

.

Газовый эжектор позволяет уменьшить длину камеры смешения турбоэжекторного двигателя до размеров, при которых двигатель становится работоспособным, а значит, открываются возможности для создания газотурбинных двигателей для сверх- и гиперзвуковых скоростей полета. Освоение гиперзвуковых скоростей полета является важной народнохозяйственной задачей.

Claims (3)

1. Газовый эжектор, состоящий из двух кольцевых каналов, расположенных один внутри другого, на выходе из которых расположены сопловые аппараты, и камеры смешения, отличающийся тем, что на выходе из камеры смешения расположен сопловой аппарат.

2. Газовый эжектор по п. 1, отличающийся тем, что касательные к средней линии в задней кромке лопаток сопловых аппаратов, расположенных на выходе из кольцевых каналов, параллельны.

3. Газовый эжектор по п. 1, отличающийся тем, что активный газ движется по внутреннему каналу.

Images