RU2012828C1

RU2012828C1 - Ejector

Info

Publication number: RU2012828C1
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Ерченко
Original assignee: Ерченко Герман Николаевич
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: fluidic. SUBSTANCE: flow dividers are mounted downstream of outlet section of an active nozzle, are made of rods and arranged symmetrically to the outlet section of the nozzle as beams diverging in the one direction. Both ends of the flow divider project over a periphery described by radius of the outlet section of the nozzle. Flow dividers are mounted for reciprocation and oscillation in the direction which is coincident with axis of symmetry. The flow dividers abut against the outlet section of the nozzle or are placed in a spaced relation to it. Longitudinal section of the flow dividers is triangle. One of the acute angles points to the outlet section of the nozzle. One of the flat sides of each flow dividers is perpendicular to the same plane of lateral section of the ejector. All flat sides point in the same direction. A sharp edge of each flow divider faces the outlet section. EFFECT: improved design. 8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано при перекачивании различных сред. The invention relates to inkjet technology and can be used for pumping various media.

Известен эжектор, предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума, содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смешения, суживающуюся часть канала и диффузор. Сопло служит для преобразования потенциальной энергии давления активной среды, поступающей в сопло из приемной камеры, в кинетическую энергию струи, которая, вытекая из сопла с большой скоростью, увлекаeт за собой паровоздушную смесь из камеры, соединенной с паровым пространством конденсатора, в суживающуюся часть канала переменного сечения и далее поступает в диффузор, в котором происходит торможение потока и преобразование кинетической энергии в потенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора. Known ejector designed to remove the vapor-air mixture from the condenser of the steam turbine plant and maintain the necessary vacuum, containing a receiving chamber, a tapering nozzle, a mixing chamber, a tapering part of the channel and a diffuser. The nozzle is used to convert the potential pressure energy of the active medium entering the nozzle from the receiving chamber into the kinetic energy of the jet, which, flowing out of the nozzle at high speed, entrains the vapor-air mixture from the chamber connected to the vapor space of the condenser into the narrowing part of the variable channel cross sections and then enters the diffuser, in which the flow is decelerated and the kinetic energy is converted into potential energy, as a result of which the pressure at the outlet of the diffuser exceeds atmospheric pressure and Constant removal of the vapor-air mixture from the condenser occurs.

Недостатком такого эжектора является низкий КПД из-за того, что активная струя захватывает пассивную среду только своей поверхностью, внутренняя же часть струи с пассивной средой не контактирует. The disadvantage of such an ejector is its low efficiency due to the fact that the active jet captures the passive medium only by its surface, while the internal part of the jet does not come into contact with the passive medium.

Известен также струйный насос (эжектор), содержащий распределительную камеру, установленное в ней многоствольное активное сопло со стволами, выполненными в виде концентрично размещенных двустенных патрубков с щелевыми выходными отверстиями, расположенных друг относительно друга с образованием кольцевых каналов для подвода пассивной среды, и камеру смешения с горловиной, причем активное сопло имеет диаметр, превышающий диаметр горловины камеры смешения, одна из стенок каждого патрубка выполнена цилиндрической, другая - конической и расположена под острым углом к оси камеры смешения, а каналы для подвода пассивной среды сообщены между собой при помощи радиальных патрубков. Also known is a jet pump (ejector) containing a distribution chamber, a multi-barrel active nozzle installed therein with barrels made in the form of concentrically placed double-walled nozzles with slotted outlet openings located relative to each other with the formation of annular channels for supplying a passive medium, and a mixing chamber with neck, and the active nozzle has a diameter greater than the diameter of the neck of the mixing chamber, one of the walls of each pipe is made cylindrical, the other conical and p found on the rear at an acute angle to the axis of the mixing chamber, and the channels for supplying passive medium are interconnected by means of radial pipes.

Недостатками такого струйного насоса являются низкий КПД из-за большого гидравлического сопротивления в многоствольном активном сопле и больших гидравлических потерь в кольцевых каналах для подвода пассивной среды, сложность конструкции и невысокая надежность его работы при перекачке загрязненных сред. The disadvantages of such a jet pump are low efficiency due to the large hydraulic resistance in the multi-barrel active nozzle and large hydraulic losses in the annular channels for supplying a passive medium, the design complexity and low reliability of its operation when pumping contaminated media.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является эжектор, содержащий активное сопло, камеру смешения и разделители потока активной среды в виде колец, установленных концентрично в камере смешения на радиальных опорах за выходным сечением активного сопла. Structurally, the closest to the proposed one is an ejector containing an active nozzle, a mixing chamber, and active medium flow dividers in the form of rings mounted concentrically in the mixing chamber on radial bearings behind the exit section of the active nozzle.

Недостатками такого эжектора 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, расположенным ближе к оси эжектора. The disadvantages of such an ejector are its low efficiency due to the increased hydraulic resistance of the flow separators when the active medium passes through them, and also because of the difficult access of the passive medium to the internal dividers, located closer to the axis of the ejector.

Цель изобретения - повышение КПД. The purpose of the invention is improving efficiency.

Это достигается тем, что в известном эжекторе, содержащее активное сопло и камеру смешения с диффузором и разделителями потока, установленными за выходным срезом сопла, разделители потока выполнены в виде стержней и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла в виде расходящихся в одну сторону лучей, причем оба конца каждого разделителя потока выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла, а разделители потока установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадющем с осью симметрии. This is achieved by the fact that in the known ejector containing an active nozzle and a mixing chamber with a diffuser and flow dividers installed behind the exit section of the nozzle, the flow dividers are made in the form of rods and are arranged symmetrically relative to the exit section of the nozzle in the form of rays diverging in one direction, both of which the end of each flow separator protrudes beyond the circle described by the radius of the nozzle exit cut, and the flow dividers are mounted with the possibility of reciprocating oscillatory motion in the direction and sovpadyuschem with the symmetry axis.

При этом расположение точки - центра колебания на оси симметрии разделителей потока в плоскости их расположения, в направлении которой совершаются колебательные движения последних, может быть смещено в направлении к оси или от оси эжектора. In this case, the location of the point — the center of oscillation on the axis of symmetry of the flow dividers in the plane of their location, in the direction of which the oscillatory movements of the latter occur, can be shifted towards the axis or from the axis of the ejector.

На фиг. 1 представлен предлагаемый эжектор, продольный разрез эжектора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - сечение Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed ejector, a longitudinal section of the ejector; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 and 4 - section BB in FIG. 1.

В эжекторе содержащем активное сопло 1 и камеру 2 смешения с диффузором 3 и разделителями 4 потока, установленными за выходным срезом сопла 1, разделители потока выполнены в виде стержней 5 и размещены симметрично относительно выходного сечения сопла 1 в виде расходящихся в одну сторону лучей (фиг. 2), причем оба конца 6 и 7 каждого разделителя потоков выступают за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла 1, а разделители потока 4 установлены с возможностью возвратно-поступательного колебательного движения в направлении, совпадающем с осью 8 симметрии. In an ejector containing an active nozzle 1 and a mixing chamber 2 with a diffuser 3 and flow dividers 4, installed behind the exit section of the nozzle 1, the flow dividers are made in the form of rods 5 and are placed symmetrically relative to the exit section of the nozzle 1 in the form of diverging rays in one direction (Fig. 2), and both ends 6 and 7 of each flow separator protrude beyond the circle described by the radius of the outlet cut of the nozzle 1, and the flow dividers 4 are mounted with the possibility of reciprocating oscillatory motion in the same direction 8 with the axis of symmetry.

При этом разделители 4 потока могут быть установлены вплотную к выходному срезу сопла 1 и с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (фиг. 1); разделители 4 потока в поперечном сечении могут иметь треугольную форму, при этом одним из острых углов φ указанного треугольника в каждом сечении разделители 4 потока обращены в сторону выходного среза сопла 1, одна из граней 9 каждого разделителя 4 потока, имеющая плоскую поверхность, расположена перпендикулярно одной и той же плоскости поперечного сечения эжектора, при этом все плоские указанные грани 9 направлены в одну сторону, а острая кромка 10 каждого разделителя 4 потока обращена в сторону выходного среза сопла 1 (фиг. 3), разделители 4 потока в каждом поперечном сечении могут иметь одинаковый профиль; острый угол φ поперечного сечения, обращенный в сторону выходного среза сопла 1, каждого разделителя 4 потока может увеличиваться в направлении расхождения разделителей 4 потока в виде лучей; точка - центр колебания может быть расположена на оси симметрии разделителей 4 потока в плоскости их расположения, при этом точка - центр колебания может быть смещена в направлении к оси или от оси эжектора; сечение расположения разделителей потока 4 может быть повернуто на угол вокруг оси, лежащей в выше указанном сечении и перпендикулярной оси симметрии разделителей потока в сечении их расположения. In this case, the flow dividers 4 can be installed close to the outlet cut of the nozzle 1 and with a gap between them and the outlet cut of the nozzle 1 (Fig. 1); the flow dividers 4 in cross section can have a triangular shape, with one of the acute angles φ of the indicated triangle in each section, the flow dividers 4 are turned towards the exit cut of the nozzle 1, one of the faces 9 of each flow separator 4 having a flat surface is perpendicular to one and the same plane of the cross section of the ejector, with all the flat indicated faces 9 directed in one direction, and the sharp edge 10 of each separator 4 of the flow facing the output cut of the nozzle 1 (Fig. 3), the separators 4 otok in each cross section may have the same profile; the acute angle φ of the cross section facing the exit cut of the nozzle 1 of each flow separator 4 may increase in the direction of divergence of the flow dividers 4 in the form of beams; a point - the center of vibration can be located on the axis of symmetry of the flow dividers 4 in the plane of their location, while a point - the center of vibration can be shifted towards the axis or from the axis of the ejector; the cross section of the arrangement of the flow dividers 4 can be rotated by an angle around an axis lying in the above indicated section and perpendicular to the axis of symmetry of the flow dividers in the cross section of their arrangement.

Эжектор работает следующим образом. The ejector works as follows.

В сопло 1 из приемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи, которая после выхода из сопла 1 проходит через разделители 4 потока, благодаря чему за указанными разделителями 4 потока образуется ряд струй. При этом возможность для разделителей потока совершать возвратно-поступательные колебательные движения в направлении, совпадающем с осью 8 симметрии (фиг. 2), позволяет достичь наиболее благоприятных условий для смешения двух сред, так как при этом обеспечивается воздействие активной среды на пассивную среду подобно поршню, сжимающему рабочее тело при своем перемещении, вследствие того, что пространственный вход активной среды в камеру 2 смешения постоянно меняется. Место расположения разделителей 4 потока, а именно вплотную к выходному срезу сопла 1 или с зазором а между ними и выходным срезом сопла 1 (фиг. 1), определяется из условия достижения максимального КПД эжектора. An active medium (steam or water) enters the nozzle 1 from the receiving chamber, where the potential pressure energy of the latter is converted to the kinetic energy of the jet, which, after exiting the nozzle 1, passes through the flow dividers 4, due to which a series of jets are formed behind the indicated flow dividers 4 . At the same time, the possibility for the flow separators to perform reciprocating oscillatory movements in the direction coinciding with the axis of symmetry 8 (Fig. 2), allows to achieve the most favorable conditions for mixing the two media, since this ensures the effect of the active medium on the passive medium like a piston, compressing the working fluid during its movement, due to the fact that the spatial entrance of the active medium into the mixing chamber 2 is constantly changing. The location of the flow dividers 4, namely, close to the outlet cut of the nozzle 1 or with a gap between them and the outlet cut of the nozzle 1 (Fig. 1), is determined from the condition of achieving maximum ejector efficiency.

Острая кромка 10 каждого разделителя 4 потока, обращенная в сторону выходного среза сопла 1, разрезают выходящую из сопла 1 сплошную струю (фиг. 3), в результате чего между разделенной струей с помощью разделителей потока 4 образуются зазоры. При этом вследствие уменьшения проходного сечения разделителями потока для активной среды происходит перемещение последней за пределы внешней границы струи, когда указанные разделители потока отсутствуют, что наряду с увеличением поверхности активной среды вследствие разделения потока на ряд струй дополнительно обеспечивает увеличение поверхности взаимодействия двух сред, а соответственно дополнительно повышает КПД эжектора. The sharp edge 10 of each flow separator 4, facing the outlet cut of the nozzle 1, cuts a continuous jet emerging from the nozzle 1 (Fig. 3), as a result of which gaps are formed between the divided stream using the flow dividers 4. In this case, due to a decrease in the flow cross-sectional area by the flow dividers for the active medium, the latter moves outside the outer boundary of the jet when these flow dividers are absent, which, along with the increase in the surface of the active medium due to the separation of the flow into a number of jets, additionally provides an increase in the interaction surface of two media increases the efficiency of the ejector.

Величина выхода концов 6 и 7 разделители 4 потока за окружность, описанную радиусом выходного среза сопла 1, должна быть такой, чтобы не происходило на любом режиме работы эжектора закрытия обеих сторон (торцов) каждого из разделителей 4 потока активной средой. The magnitude of the output of ends 6 and 7 of the flow dividers 4 for the circle described by the radius of the exit cut of the nozzle 1 should be such that the closing of both sides (ends) of each of the flow dividers 4 with the active medium does not occur at any operation mode of the ejector.

Размещение разделителей 4 потока с зазором между ними и выходным срезом сопла 1 обеспечивает надежную работу эжектора при перекачке загрязненных жидкостей. The placement of the separators 4 flow with a gap between them and the outlet cut of the nozzle 1 ensures reliable operation of the ejector when pumping contaminated liquids.

Форма поперечного сечения каждого разделителя 4 потока выбирается таким образом, что обеспечивается максимальный КПД, и она зависит от параметров рабочей среды и других характеристик эжектора. The cross-sectional shape of each flow separator 4 is selected in such a way that maximum efficiency is ensured, and it depends on the parameters of the working medium and other characteristics of the ejector.

Увеличение острого угла φ поперечного сечения, обращенного в сторону выходного среза сопла 1, каждого разделителя 4 потока обеспечивает улучшение доступа пассивной среды в пространство образующихся зазоров непосредственно за разделителями 4 потока, что особенно важно при больших производительностях эжектора, а соответственно при больших диаметрах выходного среза сопла 1. The increase in the acute angle φ of the cross section facing the exit cut of the nozzle 1 of each flow separator 4 provides improved access of the passive medium into the space of the formed gaps directly behind the flow dividers 4, which is especially important for large ejector productivity and, accordingly, for large nozzle exit cut diameters 1.

Возможность смещения точки - центра колебания b (фиг. 2) разделителей 4 потока в направлении к оси или от оси эжектора позволяет выбирать оптимальные условия для различных режимов работы эжектора. The possibility of shifting the point - the center of oscillation b (Fig. 2) of the flow dividers 4 in the direction to the axis or from the axis of the ejector allows you to choose the optimal conditions for various operating modes of the ejector.

Повышение надежности работы эжектора при перекачке загрязненных жидкостей достигается возможностью поворота сечения расположения разделителей 4 потока на угол вокруг оси, лежащей в вышеуказанном сечении и перпендикулярной оси симметрии разделителей 4 потока в сечении их расположения, при этом в зависимости от характеристик эжектора обеспечивается увеличение его КПД. Угол поворота и место расположения оси определяются условиями достижения максимального КПД. Improving the reliability of the ejector during the pumping of contaminated liquids is achieved by the possibility of rotating the cross-section of the arrangement of the flow separators 4 by an angle around the axis lying in the above section and perpendicular to the axis of symmetry of the flow separators 4 in the cross-section of their location, while depending on the characteristics of the ejector, its efficiency is increased. The angle of rotation and the location of the axis are determined by the conditions for achieving maximum efficiency.

Количество разделителей потока, их геометрические параметры зависят от требуемых характеристик эжектора и определяются из условия достижения максимального КПД эжектора с учетом степени жесткости конструкции и надежности ее работы. The number of flow separators, their geometric parameters depend on the required characteristics of the ejector and are determined from the condition of achieving maximum ejector efficiency, taking into account the degree of rigidity of the structure and the reliability of its operation.

Использование изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также в других отраслях позволяет уменьшить энергозатраты на работу эжектора за счет значительного повышения КПД, а также уменьшить массу и габариты. (56) Патент ФРГ N 884044, кл. 27 d, 1, опублик. 1953. The use of the invention in condensing units of steam turbines, as well as in other industries, allows to reduce the energy consumption for the operation of the ejector due to a significant increase in efficiency, as well as to reduce weight and dimensions. (56) Patent of Germany N 884044, cl. 27 d, 1, published. 1953.

Claims

1. EJECTOR, containing an active nozzle and a mixing chamber with a diffuser and flow dividers installed behind the exit section of the nozzle, characterized in that the flow dividers are made in the form of rods and are placed symmetrically with respect to the exit section of the nozzle in the form of rays diverging in one direction, both ends each flow separator protrudes beyond the circle described by the radius of the nozzle exit cut, and the flow dividers are mounted with the possibility of reciprocating oscillatory motion in the same direction with the symmetry axis.

2. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers are mounted close to the nozzle exit cut.

3. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers are installed with a gap between them and the nozzle exit cut.

4. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers in the cross section are triangular in shape, with one of the acute angles of the triangle in each section of the flow dividers facing the nozzle exit section, one of the faces of each flow separator having a flat surface , is perpendicular to the same plane of the cross section of the ejector, while all flat faces are directed in the same direction, and the sharp edge of each flow separator is directed towards the exit section of the nozzle.

5. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers in each cross section are in the form of an isosceles triangle with a vertex facing the nozzle exit section, and the axis of symmetry in the middle (initial) position of the flow dividers in each section is parallel to the ejector axis .

6. The ejector according to claim 1, characterized in that the flow dividers in each cross section have the same profile.

7. The ejector according to claim 1, characterized in that the acute angle of the cross section facing the exit section of the nozzle of each flow separator increases in the direction of divergence of the flow separators in the form of rays.

8. The ejector according to claim 1, characterized in that the point-center of vibration is located on the axis of symmetry of the flow dividers in the plane of their location, while the point-center of vibration can be shifted towards the axis or from the axis of the ejector.

9. The ejector according to claim 1, characterized in that the cross-section of the arrangement of the flow dividers can be rotated by an angle around an axis lying in the indicated section and perpendicular to the axis of symmetry of the flow dividers in the cross-section of their arrangement.