Струйный аппарат

 

Струйный аппарат предназначен для перекачки различных сред. Трубопроводы подвода пассивной среды к насадку и в приемную камеру выполнены раздельно. Камера подвода пассивной среды к насадку выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды. Участок насадка, обращенный в сторону диффузора, выполнен гофрированным. Торец каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен закрытым. Торец каждого наружного ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен открытым для прохода внутрь насадка пассивной среды. 33 з.п.ф-лы, 15 ил.

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

Известен струйный аппарат [1], содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и разделители потока активной среды в виде колец, установленных концентрично в камере смешения на радиальных опорах за выходным сечением активного сопла.

Недостатками такого струйного аппарата являются его низкий КПД из-за повышенного гидравлического сопротивления разделителей потока при проходе через них активной среды, а также из-за затрудненного доступа пассивной среды к внутренним разделителям потока, расположенным ближе к оси струйного аппарата.

Известен также эжектор (струйный аппарат) [2] , содержащий активное сопло, приемную камеру пассивной среды, камеру смешения с диффузором и разделитель потока, выполненный в виде полого тела вращения, боковая поверхность которого получена путем вращения образующей вокруг оси эжектора.

Недостатком такого эжектора является низкая эффективность его работы вследствие затрудненного доступа пассивной среды внутрь активного потока среды за разделителем потока.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является струйный аппарат [3] , содержащий активное сопло, приемную камеру пассивной среды, камеру смешения с диффузором и, установленный в приемной камере коаксиально соплу, насадок, при этом внутренний радиус входного сечения насадка больше наружного радиуса активного сопла в его выходном сечении, а активная среда, истекая из сопла, по меньшей мере, на одном из участков насадка поступает в камеру смешения через внутреннюю полость насадка, при этом, по крайней мере, между внутренней поверхностью насадка и наружной поверхностью сопла на стороне выходного сечения сопла образован проход для пассивной среды во внутреннюю полость насадка со стороны его торца, обращенного к соплу.

Недостатком такого струйного аппарата является его низкий КПД из-за отсутствия условий для объемного взаимодействия активной и пассивной сред.

Цель изобретения - повышение КПД.

Указанная цель достигается тем, что в известном струйном аппарате, содержащем активное сопло, приемную камеру пассивной среды, камеру смешения с диффузором и, установленный в приемной камере коаксиально соплу, насадок, при этом внутренний радиус входного сечения насадка больше наружного радиуса активного сопла в его выходном сечении, а активная среда, истекая из сопла, по меньшей мере, на одном из участков насадка поступает в камеру смешения через внутреннюю полость насадка, при этом, по крайней мере, между внутренней поверхностью насадка и наружной поверхностью сопла на стороне выходного сечения сопла образован проход для пассивной среды во внутреннюю полость насадка со стороны его торца, обращенного к соплу, трубопроводы подвода пассивной среды к насадку со стороны торца последнего, обращенного к соплу, и в приемную камеру пассивной среды выполнены раздельно, а камера подвода пассивной среды к насадку с вышеуказанной его стороны при этом выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды и по меньшей мере участок насадка, обращенный в строну диффузора, выполнен гофрированным, при этом торец каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен закрытым, а торец каждого наружного ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен открытым для прохода внутрь насадка пассивной среды.

Анализ известных технических решений - аналогов и прототипа - в исследуемой области, т.е. струйных аппаратов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими заявляемый струйный аппарат, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

В частности, не известны струйные аппараты, в которых трубопроводы подвода пассивной среды к насадку со стороны торца последнего, обращенного к соплу, и в приемную камеру пассивной среды были бы выполнены раздельно, а камера подвода пассивной среды к насадку с вышеуказанной его стороны при этом была бы выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды и по меньшей мере участок насадка, обращенный в сторону диффузора, был бы выполнен гофрированным, при этом торец каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, был бы выполнен закрытым, а торец каждого наружного ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, был бы выполнен открытым для прохода внутрь насадка пассивной среды.

На фиг. 1 представлен продольный разрез струйного аппарата; на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3, 4, 5, 6 - насадок; на фиг.7, 8, 9 - сечение по Б-Б на фиг.5; на фиг.10 - насадок; на фиг.11 - продольный разрез струйного аппарата; на фиг.12, 13, 14, 15 - сечение по А-А на фиг.1.

В струйном аппарате (фиг.1), содержащем активное сопло 1, приемную камеру пассивной среды 2, камеру смешения 3 с диффузором 4 и, установленный в приемной камере коаксиально соплу 1, насадок 5, при этом внутренний радиус r₁ входного сечения 1-1 насадка 5 больше наружного радиуса r₂ активного сопла 1 в его выходном сечении 2-2, а активная среда, истекая из сопла 1, по меньшей мере, на одном из участков насадка 5 поступает в камеру смешения 3 через внутреннюю полость насадка 5, при этом, по крайней мере, между внутренней поверхностью насадка 5 и наружной поверхностью сопла 1 на стороне выходного сечения 2-2 сопла 1 образован проход 6 для пассивной среды во внутреннюю полость насадка 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1, трубопроводы 8 и 9 подвода пассивной среды к насадку 5 со стороны торца 7 последнего 5, обращенного к соплу 1, и в приемную камеру пассивной среды 2 выполнены раздельно, а камера подвода пассивной среды 10 к насадку 5 с вышеуказанной его стороны при этом выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды 2 и по меньшей мере участок 11 насадка 5, обращенный в сторону диффузора 4, выполнен гофрированным, при этом торец 12 каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5, обращенный в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, выполнен закрытым, а торец 14 каждого наружного ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенный в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, выполнен открытым для прохода внутрь насадка 5 пассивной среды (фиг.1, 2).

При этом на трубопроводе подвода пассивной среды 8 в камеру подвода последней 10 к насадку 5 может быть установлен регулируемый клапан 16 (фиг. 1); камера подвода пассивной среды 10 к насадку 5 со стороны торца 7 последнего 5 может быть соединена трубопроводом 17 с приемной камерой пассивной среды 2, а на вышеуказанном трубопроводе 17 может быть установлен регулируемый клапан 18 (фиг.1); трубопровод подвода пассивной среды 9 в приемную камеру пассивной среды 2 аппарата может быть снабжен запорным устройством 19 (фиг.1); образующая 20 внутренней поверхности насадка 5 может быть выполнена по меньшей мере в форме одной прямой линии, параллельной оси 21 сопла 1 (фиг. 1, 3); образующая 20 внутренней поверхности насадка 5 может быть выполнена на начальном участке 22, обращенном в сторону сопла 1, в форме кривой линии, каждая точка которой в направлении к диффузору 4 отстоит на большем расстоянии от оси 21 сопла 1, а на последующем участке 23, обращенном к диффузору 4, образующая 20 может быть выполнена в форме прямой линии, параллельной оси 21 сопла 1 (фиг.1, 4); образующая 20 внутренней поверхности насадка 5 может быть выполнена в форме кривой линии, по крайней мере, каждая точка которой в направлении к диффузору 4 отстоит на большем расстоянии от оси 21 сопла 1 (фиг.1, 5); усеченная конусообразная внутренняя поверхность насадка 5 на участке 24, обращенная в сторону сопла 1, может быть сопряжена плавным переходом 25 с внутренней поверхностью участка 26 насадка 5, обращенного к диффузору 4 (фиг.6); вершины 27 гофр 15 с наружной стороны насадка 5 в каждом сечении гофрированной поверхности последнего могут быть расположены за пределами поверхности, описанной наружным радиусом r₃ выходного сечения 3-3 участка 28 насадка 5, обращенного к соплу 1 и контактирующего с гофрированным участком 11 насадка 5 (фиг.2, 3); вершина 29 по крайней мере каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 по крайней мере в каждом его сечении в направлении к диффузору 4 может располагаться на увеличивающемся расстоянии от оси 30 аппарата (фиг.1, 7); вершина 29 по крайней мере каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 по крайней мере в каждом его сечении может располагаться на одинаковом расстоянии от оси 30 аппарата (фиг.1, 3); вершина 29 по крайней мере каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 по крайней мере в каждом его сечении в направлении к диффузору 4 может располагаться на уменьшающемся расстоянии от оси 30 аппарата (фиг. 1, 8); каждое ребро 13, 15 гофрированной поверхности насадка 5 может быть вытянуто в продольном аппарату направлении (фиг.1, 3); каждое ребро 13, 15 гофрированной поверхности насадка 5 может быть расположено под углом ϕ к плоскости, совпадающей с осью 30 аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра 13, 15, обеспечивающим закрутку потока среды (фиг.1, 9); закрытый торец 12 каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 может быть выполнен обтекаемой формы (фиг.1, 2); обращенная навстречу потока кромка каждого закрытого торца 12 внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 может быть выполнена острой (фиг.1, 2); к открытому торцу 14 каждого наружного ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенному в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, может примыкать входной для пассивной среды конфузорный участок 31 (фиг. 1, 5); к участку 11 насадка 5 с гофрированной поверхностью со стороны, обращенной к диффузору 4, может примыкать участок 32 насадка 5, внутренняя поверхность которого получена от вращения образующей 33 вокруг оси 30 аппарата, при этом внутренний радиус r₄ указанного участка 32 в его входном сечении 4-4 по меньшей мере равен радиусу r₅ окружности в выходном сечении 5-5 участка 11 насадка 5 с гофрированной поверхностью, касающейся дна 34 каждой канавки 35, расположенной между гофрами 13 с внутренней стороны насадка 5 (фиг. 2, 10); к входному сечению 4-4 участка 32 насадка 5, примыкающего к участку 11 насадка 5 с гофрированной поверхностью со стороны, обращенной к диффузору 4, может примыкать входной для пассивной среды конфузорный участок 36 (фиг.10); открытые торцы 14 наружных ребер 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенные в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, могут быть расположены в камере подвода пассивной среды 10 к входному сечению 1-1 насадка 5 (фиг.2, 11); открытые торцы 14 наружных ребер 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенные в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, могут быть расположены в приемной камере пассивной среды 2 (фиг. 1); насадок 5 с ребрами 13, 15 гофрированной поверхности, расположенными под углом ϕ к плоскости, совпадающей с осью 30 аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра 13, 15 гофрированной поверхности, может быть установлен с возможностью вращения под воздействием потока активной среды при работе аппарата (фиг.1, 9); вершина 29 по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 с ее внутренней стороны может быть жестко соединена с наружной поверхностью по меньшей мере одного кольца 37, установленного каоксиально насадку 5 (фиг. 1, 12); передний торец кольца 37, обращенный в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, может быть выполнен обтекаемой формы (фиг.1, 12); передний торец кольца 37, обращенный в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, может быть выполнен с острой входной кромкой (фиг.1, 12); вершина 29 по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 с ее внутренней стороны может быть жестко соединена с наружной поверхностью обтекателя 38, выполненного в форме тела вращения и установленного соосно насадку 5, при этом обтекатель 37 своим острием 39 обращен в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1 (фиг. 1, 13); вершина 27 по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5 с его наружной стороны может быть жестко соединена с внутренней поверхностью по меньшей мере одного кольца 40, установленного коаксиально насадку 5 (фиг. 1, 14); на боковой поверхности обтекателя 38 в промежутках между вершинами 29 ребер 13 гофрированной поверхности насадка 5, жестко соединенными с указанной поверхностью обтекателя 38, могут быть выполнены в продольном аппарату направлении канавки 41 (фиг.1, 15); выходное сечение насадка 5 может быть расположено на расстоянии а от входного сечения в конфузорную часть камеры смешения 3 (фиг.11); выходное сечение насадка 5 может совпадать с входным сечением в конфузорную часть камеры смешения 3 (фиг.1); выходное сечение насадка 5 может быть расположено внутри конфузорной части камеры смешения 3 (фиг.1); выходное сечение насадка 5 может быть расположено на расстоянии от входного сечения цилиндрической камеры смешения 3 (фиг.1, 11); выходное сечение насадка 5 может совпадать с входным сечением в цилиндрическую камеру смешения 3 (фиг.1); выходное сечение насадка 5 может быть расположено внутри цилиндрической камеры смешения 3 (фиг. 1).

Струйный аппарат (фиг.1) работает следующим образом.

В активное сопло 1 поступает активная среда (например, пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления в кинетическую энергию струи, которая после выхода из сопла 1 проходит через насадок 5, внутренний радиус r₁ входного сечения 1-1 которого больше наружного радиуса r₂ активного сопла 1 в его выходном сечении 2-2.

За выходным сечением 2-2 сопла 1 давление активной среды снижается до давления пассивной среды в камере подвода пассивной среды 10 к насадку 5 со стороны торца 7 последнего, так как трубопроводы 8 и 9 подвода пассивной среды к насадку 5 со стороны вышеуказанного торца 7 насадка 5, обращенного к соплу 1, и в приемную камеру пассивной среды 2 выполнены раздельно, а камера подвода пассивной среды 10 к насадку 5 с вышеуказанной его стороны при этом выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды 2.

Раздельное выполнение камеры подвода пассивной среды 10 к насадку 5 и приемной камеры пассивной среды 2 позволяет производить подключение аппарата к независимым объектам с одной и той же откачиваемой средой. Причем давление P₁ в камере подвода пассивной среды 10 к насадку 5 может быть как меньшим, так и большим по сравнению с давлением P₂ в приемной камере пассивной среды 2, а характеристики аппарата для каждого случая определяются исходя из достигаемой эффективности его работы. При давлении P₁>P₂ окончательное расширение активной среды происходит на выходе из насадка 5, при этом истечение активной среды из сопла 1 может быть как сверхзвуковым, так и дозвуковым.

При сверхзвуковом истечении активной среды сопло 1 выполняется специального профиля. При дозвуковом истечении активной среды насадок 5 также, как и при сверхзвуковом истечении, служит для подготовки активной среды к эффективному взаимодействию с пассивной средой.

В случае, когда давление P₁ в камере подвода пассивной среды 10 к насадку 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1, не превышает давление P₂ (P₁≅P₂) в приемной камере пассивной среды 2, за выходным сечением 2-2 сопла 1 происходит окончательное расширение активной среды. Вышеуказанное касается и случая, когда активной средой является жидкость, например, вода. За выходным сечением 2-2 сопла 1 в последнем случае также происходит окончательное расширение воды вследствие выделения из нее растворенного воздуха (газов). Увеличение объема активной среды при этом происходит в направлении к боковой поверхности насадка 5, так как r₁>r₂ (фиг.1), а по крайней мере между внутренней поверхностью насадка 5 и наружной поверхностью сопла 1 на стороне выходного сечения 2-2 сопла 1 образован проход 6 для пассивной среды во внутреннюю полость насадка 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1 (фиг. 1).

Выполнение по меньшей мере участка 11 насадка 5, обращенного к диффузору 4, гофрированным улучшает условия взаимодействия двух сред благодаря значительному увеличению поверхности активной среды, выходящей из насадка 5 и вступающей во взаимодействие с пассивной средой за насадком 5 (фиг.1). Выполнение при этом торца 12 каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5, обращенного в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, закрытым, устраняет выход активной среды за пределы насадка 5 в его промежуточном сечении, устраняя тем самым потерю кинетической энергии части активной среды, которая бы возникала при наличии вышеуказанного выхода активной среды в случае выполнения торца 12 каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 открытым (фиг.1, 2). В свою очередь выполнение торца 14 каждого наружного ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенного в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, открытым для прохода внутрь насадка 5 пассивной среды (фиг.1, 2) в ряде случаев повышает эффективность работы аппарата за счет эжектирующего действия потока активной среды, движущейся в насадке 5, при этом происходит подсос пассивной среды через указанные открытые торцы 14 наружных ребер 15 гофрированной поверхности насадка 5, приводя одновременно к уменьшению гидравлических потерь в насадке 5.

Для улучшения регулировочных качеств струйного аппарата последний может выполняться с возможностью изменения площади проходного сечения прохода 6 для пассивной среды во внутреннюю полость насадка 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1 при переходе с одного режима работы на другой режим (фиг. 1). Изменение площади проходного сечения прохода 6 может достигаться различными путями. Вышеуказанное позволяет при сверхзвуковом истечении активной среды из сопла 1 обеспечить дорасширение активной среды на выходе из сопла 1 до меньшего давления, чем давление в приемной камере пассивной среды 2, за счет соответствующего выбора площади проходного сечения прохода 6 для пассивной среды во внутреннюю полость насадка 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1. Последнее связано с правильным выбором площади проходного сечения насадка 5 по его длине. Наличие возможности изменять площадь проходного сечения прохода 6 (фиг.1) позволяет при изменении режима работы аппарата оптимизировать его работу. Расположение входного сечения 1-1 насадка 5 по отношению к выходному сечению 2-2 сопла 1, а именно, в одной плоскости или по одну из сторон от входного сечения 2-2 сопла 1 (фиг.1, 11) зависит от характеристик струйного аппарата, устанавливается опытным путем при достижении максимального КПД аппарата. Насадок 5 с соплом 1 может соединяться различными способами, например, с помощью наружных ребер.

Улучшение условий входа пассивной среды через проход во внутреннюю полость насадка 5 со стороны его торца 7, обращенного к соплу 1, достигается установкой вплотную к открытому торцу 7 конфузорного входного для пассивной среды участка 42 (фиг. 1, 4), меньший внутренний радиус r₆ которого равен внутреннему радиусу r₁ насадка в его входном сечении 1-1 (фиг.1, 4).

Установка регулируемого клапана 16 на трубопровод подвода пассивной среды 8 в камеру подвода последней 10 к насадку 5 (фиг.1) позволяет осуществлять регулировку работы струйного аппарата. Изменение давления P₁ в камере подвода пассивной среды 10 к насадку 5 в сторону уменьшения по отношению к давлению P₂ в приемной камере пассивной среды 2 можно достигать путем установки на трубопровод 17, соединяющий камеру подвода пассивной среды 10 к насадку 5 с приемной камерой пассивной среды 2, регулируемого клапана 18 (фиг.1).

В целях обеспечения возможности отсоединения струйного аппарата от объекта, из которого откачивается пассивная среда, на трубопроводе подвода пассивной среды 9 в приемную камеру пассивной среды 2 аппарата устанавливается запорное устройство 19 (фиг.1).

Образующая 20 внутренней поверхности насадка 5 может выполняться различной конфигурации, а именно, может быть выполнена по меньшей мере в форме одной прямой линии, параллельной оси 21 сопла 1 (фиг.1, 3); может на начальном участке 22, обращенном в сторону сопла 1, быть выполнена в форме кривой линии, каждая точка которой в направлении к диффузору 4 отстоит на большем расстоянии от оси 21 сопла 1, а на последующем участке 23, обращенном к диффузору 4, может быть выполнена в форме прямой линии, параллельной оси 21 сопла 1 (фиг. 1, 4) может быть выполнена в форме кривой линии, по крайней мере, каждая точка которой в направлении к диффузору 4 отстоит на большем расстоянии от оси 21 сопла 1 (фиг.1, 5); может иметь на участке 24, обращенном в сторону сопла 1, усеченную конусообразную форму и быть сопряженной плавным переходом 25 с внутренней поверхностью участка 26 насадка 5, обращенного к диффузору 4 или на участке 24, обращенном в сторону сопла 1, иметь усеченную конусообразную форму (фиг.1, 6).

Выбор формы насадка 5, его геометрических размеров зависит от рода активной среды, ее параметров на входе в сопло 1, давления в приемной камере пассивной среды 2 и других характеристик струйного аппарата и вышеуказанные характеристики насадка выбираются из условия достижения максимального КПД аппарата.

В большинстве случаев целесообразным является выполнение насадка 5 таким образом, чтобы вершины 27 гофр с наружной стороны насадка 5 в каждом сечении гофрированной поверхности последнего располагались за пределами поверхности, описанной наружным радиусом r₃ выходного сечения 3-3 участка 28 насадка 5, обращенного к соплу 1 и контактирующего с гофрированным участком 11 насадка 5 (фиг.2, 3). При этом вершина 29 по крайней мере каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 по крайней мере в каждом его сечении в направлении к диффузору 4 может располагаться на увеличивающемся расстоянии от оси 30 аппарата (фиг.1, 7), на одинаковом (фиг. 1, 3) или на уменьшающемся расстоянии от оси 30 аппарата (фиг.1, 8), а также во всех вышеприведенных случаях каждое ребро 13, 15 гофрированной поверхности насадка 5 может быть вытянуто в продольном аппарату направлении (фиг.1, 3) или может быть расположена под углом ϕ к плоскости, совпадающей с осью 30 аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра 13, 15, обеспечивающим закрутку потока среды (фиг. 1, 9).

Выбор вариантов выполнения гофрированной поверхности насадка 5 зависит от рода активной и пассивной сред, производительности и других характеристик струйного аппарата и определяется из условия достижения максимального КПД аппарата.

Для уменьшения гидравлических потерь закрытый торец 12 каждого внутреннего ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 может выполняться обтекаемой формы, а его кромка, обращенная навстречу потока, может быть выполнена острой (фиг.1, 2).

Конфузорный участок 31, примыкающий к открытому торцу 14 каждого наружного ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5, улучшает условия входа в насадок пассивной среды (фиг.1, 2, 5).

В ряде случаев, что зависит от геометрических размеров аппарата и параметров его работы, целесообразным является расположение за выходным сечением 5-5 участка 11 насадка 5 с гофрированной поверхностью примыкающего участка 32 насадка 5, внутренняя поверхность которого получена от вращения образующей 33 вокруг оси 30 аппарата, внутренний радиус r₄ которого в его входном сечении 4-4 по меньшей мере равен радиусу r₅ окружности в выходном сечении 5-5 участка 11 насадка 5 с гофрированной поверхностью, касающейся дна 34 каждой канавки 35, расположенной между гофрами 13 с внутренней стороны насадка 5 (фиг. 2, 10). В этом случае за счет эжектирующего действия потока среды, выходящей из участка 11 насадка 5, пассивная среда засасывается через отверстия, образованные выходными кромками каждого наружного ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5 и дном межреберной канавки и входной кромкой участка 32 насадка 5, внутрь последнего участка 32, взаимодействуя с активной средой.

Для улучшения условий входа пассивной среды внутрь вышеуказанных отверстий в участок 32 насадка 5 к входному сечению 4-4 последнего может примыкать входной для пассивной среды конфузорный участок 36 (фиг.10).

Открытые торцы 14 наружных ребер 15 гофрированной поверхности насадка 5, обращенные в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, могут быть расположены в камере подвода пассивной среды 10 к входному сечению 1-1 насадка 5 (фиг.11) или в приемной камере пассивной среды 2 (фиг.1). Выбор расположения вышеуказанных торцев 14 ребер 15 насадка 5 зависит от режимных параметров активной и пассивной сред аппарата и других характеристик последнего и определяется из условия достижения максимального КПД аппарата.

Выполнение насадка 5 с ребрами 13, 15 гофрированной поверхности, расположенными под углом ϕ к плоскости, совпадающей с осью 30 аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра 13, 15 гофрированной поверхности с возможностью приводиться во вращение под воздействием потока активной среды (фиг.1, 9) позволяет дополнительно интенсифицировать процесс взаимодействия двух сред, повышая КПД аппарата.

Для увеличения жесткости конструкции насадка 5, а следовательно, повышения надежности работы струйного аппарата, вершина 29 по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 с ее внутренней стороны может жестко соединяться с наружной поверхностью по меньшей мере одного кольца 37, установленного коаксиально насадку 5 (фиг.1, 12). Геометрические размеры кольца 37, их количество зависят от размеров гофрированной поверхности насадка 5, толщины ее стенки. При этом для уменьшения гидравлических потерь передний торец кольца 37, обращенный в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, выполняется обтекаемой формы, а также вышеуказанный торец кольца 37 может быть выполнен с острой входной кромкой (фиг. 1, 12).

Повышение КПД аппарата в случае наличия у насадка 5 гофрированной поверхности достигается установкой внутри насадка 5 обтекателя 38 соосно последнему 5 с острием 39, обращенным в сторону выходного сечения 2-2 сопла 1, наружная поверхность которого жестко соединяется с вершинами 29 по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра 13 гофрированной поверхности насадка 5 с ее внутренней стороны (фиг. 1, 13).

Жесткость конструкции насадка 5 с гофрированной поверхностью достигается также жестким соединением вершины 27 по крайней мере каждого ребра 15 гофрированной поверхности насадка 5 с его наружной стороны с внутренней поверхностью по меньшей мере одного кольца 40, установленного коаксиально насадку 5 (фиг.1, 14).

Дополнительное улучшение условий взаимодействия двух сред за счет увеличения их поверхности взаимодействия достигается выполнением в продольном аппарату направлении канавок 41 на боковой поверхности обтекателя 38 в промежутках между вершинами 29 ребер 13 гофрированной поверхности насадка 5, жестко соединенными с указанной поверхностью обтекателя 38 (фиг.1, 15).

Расположение выходного сечения насадка 5 по отношению к конфузорной части камеры смешения 3 и цилиндрической камеры смешения 3 (фиг.1, 11) определяется рядом активной и пассивной сред (капельная жидкость, газ), характеристиками аппарата и выбирается из условий обеспечения максимального КПД аппарата.

При этом камера смешения 3 может быть как конфузорноцилиндрической, так и чисто цилиндрической, что также определяется вышеуказанными условиями.

Выбор геометрических размеров насадка и других характеристик элементов струйного аппарата определяется достигаемой эффективностью его работы.

В случае дозвукового истечения активной среды из сопла 1 конструкция аппарата сохраняется аналогичной вышеприведенной, но при этом меняются геометрические размеры насадка и других элементов аппарата.

В любом случае для повышения эффективности работы струйного аппарата после выхода активной среды из сопла необходима подготовка последней для эффективного взаимодействия с пассивной средой, что и достигается в предложенных решениях выполнения вышеуказанного аппарата.

Использование заявляемого изобретения в конденсационных установках паровых турбин, в установках вакуумирования стали, а также в других отраслях техники позволяет значительно уменьшить энергозатраты на работу струйного аппарата за счет повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты по сравнению с прототипом. Струйный аппарат может быть использован как эжектор, инжектор, компрессор, а также как теплообменник смешивающего типа.

Формула изобретения

1. Струйный аппарат, содержащий активное сопло, приемную камеру пассивной среды, камеру смешения с диффузором и установленный в приемной камере коаксиально соплу насадок, при этом внутренний радиус входного сечения насадка больше наружного радиуса активного сопла в его выходном сечении, а активная среда, истекая из сопла, по меньшей мере на одном из участков насадка поступает в камеру смешения через внутреннюю полость насадка, при этом по крайней мере между внутренней поверхностью насадка и наружной поверхностью сопла на стороне выходного сечения сопла образован проход для пассивной среды во внутреннюю полость насадка со стороны его торца, обращенного к соплу, отличающийся тем, что трубопроводы подвода пассивной среды к насадку со стороны торца последнего, обращенного к соплу, и в приемную камеру пассивной среды выполнены раздельно, а камера подвода пассивной среды к насадку с вышеуказанной его стороны при этом выполнена раздельно от приемной камеры пассивной среды и по меньшей мере участок насадка, обращенный в сторону диффузора, выполнен гофрированным, при этом торец каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен закрытым, а торец каждого наружного ребра гофрированной поверхности насадка, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен открытым для прохода внутрь насадка пассивной среды.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что на трубопроводе подвода пассивной среды в камеру подвода последней к насадку установлен регулируемый клапан.

3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что камера подвода пассивной среды к насадку со стороны торца последнего соединена трубопроводом с приемной камерой пассивной среды, а на вышеуказанном трубопроводе установлен регулируемый клапан.

4. Аппарат по пп. 1 3, отличающийся тем, что трубопровод подвода пассивной среды в приемную камеру пассивной среды аппарата снабжен запорным устройством.

5. Аппарат по пп.1 4, отличающийся тем, что образующая внутренней поверхности насадка выполнена по меньшей мере в форме одной прямой линии, параллельной оси сопла.

6. Аппарат по пп.1 4, отличающийся тем, что образующая внутренней поверхности насадка выполнена на начальном участке, обращенном в сторону сопла, в форме кривой линии, каждая точка которой в направлении к диффузору отстоит на большем расстоянии от оси сопла, а на последующем участке, обращенном к диффузору, образующая выполнена в форме прямой линии, параллельной оси сопла.

7. Аппарат по пп.1 4, отличающийся тем, что образующая внутренней поверхности насадка выполнена в форме кривой линии, по крайней мере каждая точка которой в направлении к диффузору отстоит на большем расстоянии от оси сопла.

8. Аппарат по пп. 1 4, отличающийся тем, что усеченная конусообразная внутренняя поверхность насадка на участке, обращенном в сторону сопла, сопряжена плавным переходом с внутренней поверхностью участка насадка, обращенного к диффузору.

9. Аппарат по пп.1 8, отличающийся тем, что вершины гофр с наружной стороны насадка в каждом сечении гофрированной поверхности последнего расположены за пределами поверхности, описанной наружным радиусом выходного сечения участка насадка, обращенного к соплу и контактирующего с гофрированным участком насадка.

10. Аппарат по пп.1 9, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка по крайней мере в каждом его сечении в направлении к диффузору располагается на увеличивающемся расстоянии от оси аппарата.

11. Аппарат по пп. 1 9, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка по крайней мере в каждом его сечении располагается на одинаковом расстоянии от оси аппарата.

12. Аппарат по пп. 1 9, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка по крайней мере в каждом его сечении в направлении к диффузору располагается на уменьшающемся расстоянии от оси аппарата.

13. Аппарат по пп.1 12, отличающийся тем, что каждое ребро гофрированной поверхности насадка вытянуто в продольном аппарату направлении.

14. Аппарат по пп.1 12, отличающийся тем, что каждое ребро гофрированной поверхности насадка расположено под углом к плоскости, совпадающей с осью аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра, обеспечивающим закрутку потока среды.

15. Аппарат по пп. 1 14, отличающийся тем, что закрытый торец каждого внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка выполнен обтекаемой формы.

16. Аппарат по пп. 1 14, отличающийся тем, что обращенная навстречу потока кромка каждого закрытого торца внутреннего ребра гофрированной поверхности насадка выполнена острой.

17. Аппарат по пп.1 16, отличающийся тем, что к открытому торцу каждого наружного ребра гофрированной поверхности насадка, обращенному в сторону выходного сечения сопла, примыкает входной для пассивной среды конфузорный участок.

18. Аппарат по пп.1 16, отличающийся тем, что к участку насадка с гофрированной поверхностью со стороны, обращенной к диффузору, примыкает участок насадка, внутренняя поверхность которого получена от вращения образующей вокруг оси аппарата, при этом внутренний радиус указанного участка в его входном сечении по меньшей мере равен радиусу окружности в выходном сечении участка насадка с гофрированной поверхностью, касающейся дна каждой канавки, расположенной между гофрами с внутренней стороны насадка.

19. Аппарат по пп. 1 и 18, отличающийся тем, что к входному сечению участка насадка, примыкающего к участку насадка с гофрированной поверхностью со стороны, обращенной к диффузору, примыкает входной для пассивной среды конфузорный участок.

20. Аппарат по пп.1 19, отличающийся тем, что открытые торцы наружных ребер гофрированной поверхности насадка, обращенные в сторону выходного сечения сопла, расположены в камере подвода пассивной среды к входному сечению насадка.

21. Аппарат по пп.1 19, отличающийся тем, что открытые торцы наружных ребер гофрированной поверхности насадка, обращенные в сторону выходного сечения сопла, расположены в приемной камере пассивной среды.

22. Аппарат по пп.1, 14 21, отличающийся тем, что насадок с ребрами гофрированной поверхности, расположенными под углом к плоскости, совпадающей с осью аппарата и с вершиной одного из сечений соответствующего ребра гофрированной поверхности, установлен с возможностью вращения под воздействием потока активной среды при работе аппарата.

23. Аппарат по пп.1 21, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра гофрированной поверхности насадка с ее внутренней стороны жестко соединена с наружной поверхностью по меньшей мере одного кольца, установленного коаксиально насадку.

24. Аппарат по пп.1 и 23, отличающийся тем, что передний торец кольца, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен обтекаемой формы.

25. Аппарат по пп. 1 23, отличающийся тем, что передний торец кольца, обращенный в сторону выходного сечения сопла, выполнен с острой входной кромкой.

26. Аппарат по пп.1 21, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра гофрированной поверхности насадка с ее внутренней стороны жестко соединена с наружной поверхностью обтекателя, выполненного в форме тела вращения и установленного соосно насадку, при этом обтекатель своим острием обращен в сторону выходного сечения сопла.

27. Аппарат по пп.1 26, отличающийся тем, что вершина по крайней мере каждого сечения по крайней мере каждого ребра гофрированной поверхности насадка с его наружной стороны жестко соединена с внутренней поверхностью по меньшей мере одного кольца, установленного коаксиально насадку.

28. Аппарат по пп.1, 26 и 27, отличающийся тем, что на боковой поверхности обтекателя в промежутках между вершинами ребер гофрированной поверхности насадка, жестко соединенных с указанной поверхностью обтекателя, выполнены в продольном аппарату направлении канавки.

29. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка расположено на расстоянии от входного сечения в конфузорную часть камеры смешения.

30. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка совпадает с входным сечением в конфузорную часть камеры смешения.

31. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка расположено внутри конфузорной части камеры смешения.

32. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка расположено на расстоянии от входного сечения цилиндрической камеры смешения.

33. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка совпадает с входным сечением в цилиндрическую камеру смешения.

34. Аппарат по пп.1 28, отличающийся тем, что выходное сечение насадка расположено внутри цилиндрической камеры смешения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15