UA150601U

UA150601U - Vortex ejector

Info

Publication number: UA150601U
Application number: UAU202107757U
Authority: UA
Inventors: Ігор Петрович Сергеєв
Original assignee: Ігор Петрович Сергеєв
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-03-02

Abstract

A vortex ejector comprises a housing in the form of a pipe, one end of which is muffled, and the other end is made with an inner cone that decreases in the direction opposite to the muffled end of the pipe, with the formation of an outlet channel. A smaller diameter pipe is fixed inside the housing with the formation of an annular space between these pipes, one end of the smaller diameter pipe is open and extended outside the housing from the muffled end, and the opposite end of the smaller diameter pipe is made with an outer cone concentric to the inner cone of the end of the housing and located relative to the inner cone with the formation of a slit gap between these cones. A sleeve, one of the holes of which is connected to the annular space between these pipes, is fixed on the side surface of the housing tangential to it with a shift toward the muffled end of the housing. The outlet channel ends with a sleeve coaxial with the housing, the inner diameter of which is within 30…220 mm, while the inner diameter of the hole of the smaller diameter pipe open end, removed outside the housing from the muffled end, is within 20…130 mm, the inner diameter of the pipe fixed on the side surface of the housing is within 30…150 mm, and the angle of the inner cone is within 5°…30°.

Description

Корисна модель належить до вихрових апаратів і струменевої техніки та може бути використана для ежекції текучого середовища, такого як рідинний потік чи газовий потік, переважно у випадках, коли текуче середовище містить домішки твердих речовин, наприклад, для очищення водойм від мулу та донних осадів та іншого подібного.The utility model belongs to vortex apparatus and jet technology and can be used to eject a fluid medium such as a liquid stream or a gas stream, mainly in cases where the fluid medium contains impurities of solid substances, for example, for cleaning water bodies from silt and bottom sediments and others similar

Відомий аналогічний вихровий ежектор, описаний у патенті 5В815701А, дата публікації 01.07.1959. Такий пристрій використовується переважно для ежекції такого текучого середовища як газ і містить корпус у вигляді труби. Всередині корпусу з одного кінця труби закріплена труба меншого діаметра з утворенням кільцевого простору між зазначеними трубами. Інший кінець корпусу закінчується конусом, який розширюється у напрямку, протилежному входу труби меншого діаметра, з утворенням вихідного каналу. Один кінець труби меншого діаметра відкритий та виведений за межі корпусу з боку, протилежного вихідному каналу, а вихідний отвір протилежного кінця труби меншого діаметра розміщений всередині порожнини корпусу у напрямку вихідного каналу з утворенням щілинного зазору між цим кінцем труби меншого діаметра і стінкою корпусу. На бічній поверхні закріплено патрубок, один з отворів якого сполучений з кільцевим простором між зазначеними трубами за допомогою спірального каналу. Використовують такий вихровий ежектор наступним чином. Вихровий ежектор занурюють у текуче середовище, ежекцію якого потрібно здійснити, наприклад газ.A similar vortex ejector is known, described in patent 5B815701A, publication date 07/01/1959. Such a device is used mainly for the ejection of such a fluid medium as gas and contains a body in the form of a pipe. A pipe of smaller diameter is fixed inside the housing from one end of the pipe with the formation of an annular space between the specified pipes. The other end of the housing ends in a cone, which expands in the direction opposite to the entrance of the smaller diameter pipe, forming an outlet channel. One end of the smaller diameter pipe is open and led outside the casing from the side opposite to the outlet channel, and the outlet of the opposite end of the smaller diameter pipe is placed inside the casing cavity in the direction of the outlet channel with the formation of a gap between this end of the smaller diameter pipe and the casing wall. A nozzle is fixed on the side surface, one of the holes of which is connected to the annular space between the specified pipes by means of a spiral channel. Such a vortex ejector is used as follows. The vortex ejector is immersed in the fluid medium to be ejected, such as gas.

Активний потік газу під тиском подають через вхідний отвір патрубка на бічній поверхні, наприклад, за допомогою насоса. За допомогою спірального каналу активний потік закручується у кільцевому просторі навколо труби меншого діаметра і, отримуючи таким чином пришвидшення, надходить до щілинного зазору між цим кінцем труби меншого діаметра і стінкою корпусу. При проходженні активного потоку через щілинний зазор на виході з труби меншого діаметра закручується потужний вихор з активного потоку і створюється тиск, достатній для утворення розрядження (вакууму) усередині труби меншого діаметра. За рахунок утвореного розрідження текуче середовище, наприклад вода, всмоктується у трубу меншого діаметра через отвір її кінця, протилежного вихідному каналу, та виходить з іншого кінця труби меншого діаметра, змішуючись з активним потоком і утворюючи робочий потік, який під тиском виходить через вихідний канал. Недоліком цього аналога є конструкція щілинного зазору між кінцем труби меншого діаметра і стінкою корпусу, яка не дозволяє підвищити тиск текучогоAn active flow of gas under pressure is supplied through the inlet of the nozzle on the side surface, for example, with the help of a pump. With the help of a spiral channel, the active flow is twisted in the annular space around the pipe of smaller diameter and, thus receiving acceleration, enters the gap between this end of the pipe of smaller diameter and the wall of the case. When the active flow passes through the gap at the exit from the pipe of smaller diameter, a powerful vortex from the active flow swirls and creates a pressure sufficient to create a discharge (vacuum) inside the pipe of smaller diameter. Due to the created rarefaction, the fluid medium, for example water, is sucked into the pipe of smaller diameter through the opening of its end, opposite to the outlet channel, and exits from the other end of the pipe of smaller diameter, mixing with the active flow and forming a working flow, which, under pressure, exits through the outlet channel. The disadvantage of this analogue is the construction of a slotted gap between the end of the pipe of smaller diameter and the wall of the case, which does not allow to increase the pressure of the fluid

Зо середовища для створення вакууму всередині труби меншого діаметра, потрібного для переміщення робочого потоку, наприклад, такого як пульпа, як на короткі так і на довгі відстані без втрати тиску або з невеликими втратами у межах допустимого.From the medium to create a vacuum inside a pipe of smaller diameter required to move a work flow, such as pulp, for both short and long distances without loss of pressure or with small losses within the permissible limits.

За найближчий аналог прийнято вихровий ежектор, описаний у патенті КИ 2 452 878 С1, дата публікації - 10.06.2012. Вихровий ежектор згідно з прототипом містить корпус у вигляді труби, один кінець якої заглушений, а інший кінець виконаний з внутрішнім конусом, який зменшується у напрямку, протилежному заглушеному кінцю труби, з утворенням вихідного каналу, всередині корпусу закріплена труба меншого діаметра з утворенням кільцевого простору між зазначеними трубами, один кінець труби меншого діаметра відкритий та виведений за межі корпусу з боку заглушеного кінця, а протилежний кінець труби меншого діаметра виконаний із зовнішнім конусом, концентричним внутрішньому конусу кінця корпусу та розташованим відносно внутрішнього конуса з утворенням щілинного зазору між вказаними конусами, а на бічній поверхні корпусу тангенціально до неї закріплено патрубок, один з отворів якого сполучено з кільцевим простором між зазначеними трубами. Прототип не дозволяє забезпечити раціональні режимні параметри роботи вихрового ежектора.The closest analogue is the vortex ejector described in patent KI 2 452 878 C1, publication date - 06.10.2012. The vortex ejector according to the prototype contains a housing in the form of a pipe, one end of which is blocked, and the other end is made with an internal cone that decreases in the direction opposite to the blocked end of the pipe, forming an outlet channel, a smaller diameter pipe is fixed inside the housing, forming an annular space between specified pipes, one end of the pipe of smaller diameter is open and led outside the body from the side of the blocked end, and the opposite end of the pipe of smaller diameter is made with an outer cone, concentric with the inner cone of the end of the body and located relative to the inner cone with the formation of a slit gap between the specified cones, and on on the side surface of the case, a nozzle is attached tangentially to it, one of the holes of which is connected to the annular space between the specified pipes. The prototype does not allow to provide rational operating parameters of the vortex ejector.

В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення раціональних режимних параметрів роботи вихрового ежектора. Додатковою задачею є збереження надійності роботи ежектора під вказаними параметрами роботи одночасно зі спрощенням його конструкції.The basis of the useful model is the task of ensuring rational operating parameters of the vortex ejector. An additional task is to preserve the reliability of the ejector operation under the specified operating parameters while simplifying its design.

Поставлена задача вирішується таким чином у вихровому ежекторі, який містить корпус у вигляді труби, один кінець якої заглушений, а інший кінець виконаний з внутрішнім конусом, який зменшується у напрямку, протилежному заглушеному кінцю труби, з утворенням вихідного каналу, всередині корпусу закріплена труба меншого діаметра з утворенням кільцевого простору між зазначеними трубами, один кінець труби меншого діаметра відкритий та виведений за межі корпусу з боку заглушеного кінця, а протилежний кінець труби меншого діаметра виконаний із зовнішнім конусом, концентричним внутрішньому конусу кінця корпусу та розташованим відносно внутрішнього конусу з утворенням щілинного зазору між вказаними конусами, а на бічній поверхні корпусу тангенціально до неї зі зміщенням в бік заглушеного кінця корпусу закріплено патрубок, один з отворів якого сполучено з кільцевим простором між зазначеними трубами, згідно з корисною моделлю, вихідний канал закінчується патрубком, співвісним корпусу, внутрішній діаметр якого становить у межах 30...220 мм, при цьому бо внутрішній діаметр отвору відкритого кінця труби меншого діаметра, виведеного за межі корпусу з боку заглушеного кінця, становить у межах 20...130 мм, внутрішній діаметр патрубка, закріпленого на бічній поверхні корпусу, становить у межах 30...150 мм, а кут внутрішнього конусу становить у межах 57...30".The task is solved in this way in a vortex ejector, which contains a housing in the form of a pipe, one end of which is blocked, and the other end is made with an internal cone that decreases in the direction opposite to the blocked end of the pipe, with the formation of an outlet channel, a smaller diameter pipe is fixed inside the housing with the formation of an annular space between said pipes, one end of the pipe of smaller diameter is open and led outside the body from the side of the blocked end, and the opposite end of the pipe of smaller diameter is made with an outer cone concentric with the inner cone of the end of the body and located relative to the inner cone with the formation of a slit gap between specified cones, and on the side surface of the housing, tangentially to it with an offset towards the blocked end of the housing, a nozzle is fixed, one of the holes of which is connected to the annular space between the specified pipes, according to a useful model, the outlet channel ends with a nozzle, coaxial with the housing, internal d the diameter of which is in the range of 30...220 mm, while the inner diameter of the opening of the open end of the pipe of smaller diameter, taken outside the body from the side of the blocked end, is in the range of 20...130 mm, the inner diameter of the nozzle fixed on the side of the body surface, is within 30...150 mm, and the angle of the internal cone is within 57...30".

Обладнання вихідного каналу патрубком, співвісним з корпусом, дозволяє отримати стабільний і достатній тиск для робочого потоку (потоку, змішаного з активного потоку і пасивного потоку, який засмоктується через трубу меншого діаметра) і тим самим забезпечити переміщення робочого потоку (пульпа) як на короткі, так і на довгі відстані без втрати тиску або з невеликими втратами у межах допустимого. При цьому дослідним шляхом було визначено, що запропоновані конструктивні параметри пристрою, а саме внутрішній діаметр патрубка на кінці вихідного каналу, внутрішній діаметр патрубка, закріпленого на бічній поверхні корпусу, внутрішній діаметр отвору відкритого кінця труби меншого діаметра, виведеного за межі корпусу з боку заглушеного кінця, та кут внутрішнього конусу є оптимальними і дозволяють отримати раціональні режимні параметри роботи вихрового ежектора, зокрема стабільний і достатній тиск у кільцевому просторі, ступінь розрідження всередині труби меншого діаметра і тиск у вихідному каналі, що у підсумку дозволяє досягти збільшення коефіцієнта ежекції.Equipping the outlet channel with a nozzle coaxial with the body allows to obtain a stable and sufficient pressure for the working flow (a flow mixed from an active flow and a passive flow that is sucked through a pipe of smaller diameter) and thereby ensure the movement of the working flow (pulp) as short, as well as over long distances without loss of pressure or with small losses within the permissible limits. At the same time, it was experimentally determined that the proposed design parameters of the device, namely the inner diameter of the nozzle at the end of the outlet channel, the inner diameter of the nozzle fixed on the side surface of the housing, the inner diameter of the opening of the open end of the pipe of smaller diameter, brought outside the housing from the side of the blocked end , and the angle of the inner cone are optimal and allow to obtain rational operating parameters of the vortex ejector, in particular, stable and sufficient pressure in the annular space, the degree of rarefaction inside the pipe of a smaller diameter and the pressure in the outlet channel, which ultimately allows to achieve an increase in the ejection coefficient.

Згідно з одним із переважних варіантів виконання вихрового ежектора, кінець корпусу заглушений за допомогою заглушки у вигляді кільця прямокутного перерізу, зовнішній діаметр якого дорівнює внутрішньому діаметру корпусу, а внутрішній діаметр дорівнює зовнішньому діаметру труби меншого діаметра. Це дозволяє забезпечити надійність конструкції ежектора при роботі ежектора під вказаними параметрами роботи одночасно зі спрощенням його конструкції.According to one of the preferred versions of the vortex ejector, the end of the casing is blocked by a plug in the form of a ring of rectangular section, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the casing, and the inner diameter is equal to the outer diameter of the pipe of smaller diameter. This makes it possible to ensure the reliability of the ejector design when the ejector is operating under the specified operating parameters, while simplifying its design.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання вихрового ежектора, внутрішній діаметр корпусу становить у межах 60...350 мм, а довжина корпусу становить у межах 150...2000 мм, що додатково забезпечує раціональні режимні параметри роботи вихрового ежектора за рахунок оптимальних геометричних параметрів його частин.According to another of the preferred versions of the vortex ejector, the inner diameter of the body is within 60...350 mm, and the length of the body is within 150...2000 mm, which additionally provides rational operating parameters of the vortex ejector due to optimal geometric parameters of its parts.

Наступним наведено приклад виконання вихрового ежектора згідно з корисною моделлю та приклад його використання, проілюстровані на фіг. 1, де зображено схематичний вигляд збоку у поздовжньому осьовому перерізі вихрового ежектора, та фіг. 2, де зображено переріз А-А на фіг 1. Використані приклади і зображувальні матеріали не обмежують інших можливихThe following is an example of a vortex ejector according to a useful model and an example of its use, illustrated in fig. 1, which shows a schematic side view in longitudinal axial section of the vortex ejector, and fig. 2, which shows the section AA in Fig. 1. The examples and illustrative materials used do not limit other possible

Зо варіантів виконання вихрового ежектора, а тільки пояснюють суть корисної моделі і підтверджують можливість її здійснення. На фіг. 1, 2 використано наступні позначення: АП - активний потік, ПП - пасивний потік, РП - робочий потік.Of the variants of the vortex ejector, they only explain the essence of a useful model and confirm the possibility of its implementation. In fig. 1, 2, the following designations are used: AP - active flow, PP - passive flow, RP - working flow.

Вихровий ежектор містить корпус (1) у вигляді труби. Внутрішній діаметр дк корпусу (1) становить у межах 60...350 мм, наприклад, ак-100 мм, а довжина І корпусу (1) становить у межах 150...2000 мм, наприклад, І К-500 мм.The vortex ejector contains a casing (1) in the form of a pipe. The internal diameter dk of the housing (1) is within 60...350 mm, for example, ak-100 mm, and the length of the I housing (1) is within 150...2000 mm, for example, I K-500 mm.

Всередині корпусу (1) закріплена труба меншого діаметра (2), ніж труба корпусу (1), з утворенням кільцевого простору (3) між зазначеними трубами. Один кінець корпусу (1) заглушений за допомогою заглушки (4) у вигляді кільця прямокутного перерізу. Зовнішній діаметр заглушки (4) дорівнює внутрішньому діаметру ак корпусу (1), а її внутрішній діаметр дорівнює зовнішньому діаметру Югтр труби меншого діаметра (2). Інший кінець корпусу (1) виконаний з внутрішнім конусом (5), який зменшується у напрямку, протилежному заглушеному кінцю труби, з утворенням вихідного каналу (6). Кут а внутрішнього конусу (5) становить у межах 5...30", наприклад, а-10".Inside the housing (1), a smaller diameter pipe (2) than the housing pipe (1) is fixed, with the formation of an annular space (3) between these pipes. One end of the housing (1) is closed with a plug (4) in the form of a ring of rectangular section. The outer diameter of the plug (4) is equal to the inner diameter of the casing (1), and its inner diameter is equal to the outer diameter of the smaller diameter Yugtr pipe (2). The other end of the housing (1) is made with an internal cone (5), which decreases in the direction opposite to the blocked end of the pipe, forming an outlet channel (6). The angle a of the inner cone (5) is within 5...30", for example, a-10".

Один кінець труби меншого діаметра (2) відкритий та виведений за межі корпусу (1) з боку його заглушеного кінця. Внутрішній діаметр Ол отвору відкритого кінця труби меншого діаметра (2), виведеного за межі корпусу (1) з боку заглушеного кінця (вхід пасивного потоку), становить у межах 20...130 мм, наприклад, дт-60 мм. Протилежний кінець труби меншого діаметра (2) виконаний із зовнішнім конусом (7), концентричним внутрішньому конусу (5) та розташованим відносно внутрішнього конуса (5) з утворенням щілинного зазору 7 між вказаними конусами (5) та (7). Кут зовнішнього конуса (7) є однаковим з кутом « внутрішнього конуса (5) і також становить у межах 57...30", наприклад 10". Величина щілинного зазору 7 може бути, наприклад,One end of the pipe with a smaller diameter (2) is open and led outside the body (1) from the side of its blocked end. The inner diameter OL of the opening of the open end of the pipe of smaller diameter (2), taken outside the body (1) from the side of the blocked end (passive flow inlet), is within 20...130 mm, for example, dt-60 mm. The opposite end of the smaller diameter pipe (2) is made with an outer cone (7) concentric with the inner cone (5) and located relative to the inner cone (5) with the formation of a gap 7 between said cones (5) and (7). The angle of the outer cone (7) is the same as the angle of the inner cone (5) and is also within 57...30", for example 10". The size of the slot gap 7 can be, for example,

З мм. На бічній поверхні корпусу (1) тангенціально до неї зі зміщенням в бік заглушеного кінця корпусу (1) закріплено патрубок (8). Внутрішній діаметр дап патрубка (вхід активного потоку), закріпленого на бічній поверхні корпусу, становить у межах 30...150 мм, наприклад дап-80 мм.With mm. A nozzle (8) is fixed on the side surface of the housing (1) tangentially to it with an offset towards the blocked end of the housing (1). The inner diameter of the dap nozzle (active flow inlet) fixed on the side surface of the case is within 30...150 mm, for example, dap-80 mm.

Один з отворів патрубка (8) сполучено з кільцевим простором (3).One of the openings of the nozzle (8) is connected to the annular space (3).

Вихідний канал (б) закінчується патрубком (9), співвісним з корпусом (1). Це вихід робочого потоку. Внутрішній діаметр дрп патрубка (9) становить у межах 30...220 мм, наприклад дрп-76The output channel (b) ends with a nozzle (9) coaxial with the body (1). This is the workflow output. The inner diameter of the drp nozzle (9) is within 30...220 mm, for example drp-76

ММ.MM.

Використовують описаний вище вихровий ежектор наступним чином. Активний потік (вода, бо повітря, газ) під тиском подають через вхідний отвір патрубка (8) у кільцевий простір (3) корпусуThe vortex ejector described above is used as follows. Active flow (water, air, gas) is fed under pressure through the inlet opening of the nozzle (8) into the annular space (3) of the housing

(1), який виконує роль камери завихрення. Подачу активного потоку можуть здійснювати насосом або балоном під тиском. Патрубок (8) закріплений зі зміщенням в бік заглушеного кінця корпусу (1), завдяки чому забезпечують більш сильне закручування активного потоку навколо труби меншого діаметра (2). За рахунок кільцевих рухів активного потоку у кільцевому просторі (3) навколо труби меншого діаметра (2) отримують завихрення активного потоку і з великою швидкістю руху направляють у щілинний зазор 7 між вказаними конусами (5) та (7). При проходженні через щілинний зазор 7, активний потік створює на виході ще більший тиск, закручуючись в потужний вихор, який створює розрядження усередині труби меншого діаметра (2). Розрядження утворює вакуумну тягу для всмоктування пасивного потоку з текучого середовища для ежекції (це може бути вода, мул, пісок, каміння, повітря, газ, стічні та каналізаційні води) всередину труби меншого діаметра (2) через відкритий отвір кінця цієї труби, виведений за межі корпусу (1) з боку його заглушеного кінця. Після виходу пасивного потоку з труби меншого діаметра (2) отримують його змішування з активним потоком у вихідному каналі (б). Змішані два потоки перетворюються на один робочий потік, який під тиском надходить у патрубок (9) та під напором виходить з вихрового ежектора. Для посилення тягового ефекту вихрового ежектора на виході патрубка (9) може бути встановлений конічний розтруб більшого діаметра.(1), which acts as a vortex chamber. Active flow can be supplied by a pump or a pressure cylinder. The nozzle (8) is fixed with an offset towards the blocked end of the housing (1), thanks to which a stronger twisting of the active flow around the smaller diameter pipe (2) is provided. Due to the annular movements of the active flow in the annular space (3) around the pipe of smaller diameter (2), the vortex of the active flow is obtained and directed at a high speed into the gap 7 between the indicated cones (5) and (7). When passing through the slit gap 7, the active flow creates an even greater pressure at the exit, twisting into a powerful vortex, which creates a discharge inside the pipe of a smaller diameter (2). The discharge creates a vacuum draft to draw a passive flow from the fluid medium for ejection (this can be water, mud, sand, stones, air, gas, sewage and sewage) into the smaller diameter pipe (2) through the open hole at the end of this pipe, brought out the edges of the case (1) from the side of its blocked end. After the exit of the passive flow from the pipe of smaller diameter (2), its mixing with the active flow in the outlet channel (b) is obtained. The mixed two flows are transformed into one working flow, which under pressure enters the nozzle (9) and under pressure leaves the vortex ejector. To increase the traction effect of the vortex ejector, a conical bell of a larger diameter can be installed at the outlet of the nozzle (9).

Таким чином, завдяки корисної моделі досягають раціональних режимних параметрів роботи вихрового ежектора, зі збереженням надійності його роботи під вказаними параметрами роботи одночасно зі спрощенням його конструкції.Thus, thanks to the useful model, rational operating parameters of the vortex ejector are achieved, while maintaining the reliability of its operation under the specified operating parameters, while simplifying its design.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. Vortex ejector, which contains a housing in the form of a pipe, one end of which is blocked, and the other end is made with an internal cone that decreases in the direction opposite to the blocked end of the pipe, forming an exit channel, a smaller diameter pipe is fixed inside the housing, forming an annular space between said pipes, one end of the pipe of smaller diameter is open and led outside the body from the side of the blocked end, and the opposite end of the pipe of smaller diameter is made with an outer cone, concentric with the inner cone of the end of the body and located relative to the inner cone with the formation of a slit gap between said cones, and on the side surface of the housing, tangentially to it with an offset towards the blocked end of the housing, a nozzle is fixed, one of the holes of which is connected to the annular space between the specified pipes, which differs in that the outlet channel ends with a nozzle coaxial with the housing, the inner diameter of which is within 30...2 20 mm, while the inner diameter of the opening of the open end of the pipe of smaller diameter, brought outside the body from the side of the blocked end, is within

20...130 mm, the inner diameter of the nozzle fixed on the side surface of the case is within 30...150 mm, and the angle of the internal cone is within 57...307.

2. A vortex ejector according to claim 1, which is characterized by the fact that the end of the housing is blocked by a plug in the form of a ring of rectangular section, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the housing, and the inner diameter is equal to the outer diameter of the smaller diameter pipe.

3. Vortex ejector according to claim 1, which differs in that the internal diameter of the case is within 60...350 mm, and the length of the case is within 150...2000 mm.