RU2147085C1

RU2147085C1 - Swirl jet device

Info

Publication number: RU2147085C1
Application number: RU99104912A
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Андреев; С.Г. Рогачев
Original assignee: Андреев Александр Юрьевич; Рогачев Сергей Григорьевич
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2000-03-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; jet facilities. SUBSTANCE: proposed swirl jet device has passive medium axial inlet, ring chamber with tangential branch pipe or active medium inlet branch pipes and ring nozzle with two shaped edges to direct working medium flow at angle to device axis. One of guide edges is provided with axial displacement mechanism. Ring chamber is separated from axial displacement mechanism, provided with one control outer member, by movable or fixed detachable partition. Cross-section of nozzle is made to profile of longitudinal section of de Laval nozzle. At least one round space or round groove is located behind the nozzle. EFFECT: enhanced efficiency and reliability of jet device. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к химической, нефтехимической, нефтяной, энергетической, металлургической, пищевой и другим отраслям, где возникает необходимость использования струйных аппаратов (эжекторов, инжекторов) для транспорта газовых, парогазовых, жидких или сыпучих веществ или систем создания вакуума путем отсасывания из аппаратов газов и паров и др. The invention relates to the chemical, petrochemical, petroleum, energy, metallurgical, food and other industries, where there is a need to use inkjet devices (ejectors, injectors) for transporting gas, vapor-gas, liquid or granular substances or systems for creating vacuum by aspirating gases and vapors from the apparatus and etc.

Для изменения и регулирования проходного сечения щелевых сопел путем соосного перемещения одной из сторон кругового сопла существует несколько известных конструктивных решений осевого перемещения обечаек, втулок или цилиндрических патрубков и др. (см. авторские свидетельства СССР N 233833, 524013, 545775, 826094, 840503, 914876, 1191682, 1800226 и др.). To change and control the orifice of slotted nozzles by coaxially moving one of the sides of a circular nozzle, there are several well-known design solutions for the axial movement of shells, bushings, or cylindrical tubes, etc. (see USSR author's certificates N 233833, 524013, 545775, 826094, 840503, 914876 , 1191682, 1800226, etc.).

Для перемещения одной из сторон кругового сопла известны различные устройства перемещения в виде болтовых стержней, шестеренчатых, червячных передач и др. При этом эксплуатация рассмотренных струйных аппаратов показала, что при определенных значениях скорости потока в тороидально-подобных камерах (камера типа "труба в трубе") поток рабочей жидкости, взаимодействуя с элементами перемещения, вызывает вибрацию струйного аппарата, что является существенным недостатком известных конструкций. To move one of the sides of the circular nozzle, various moving devices are known in the form of bolt rods, gears, worm gears, etc. Moreover, the operation of the considered jet devices showed that at certain values of the flow velocity in toroidal-like chambers (a tube-in-tube type chamber) ) the flow of the working fluid, interacting with the elements of movement, causes the vibration of the jet apparatus, which is a significant drawback of the known designs.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вихревой струйный аппарат по патенту РФ N 2076250, МПК 7 F 04 F 5/42, 27.03.97, представляющий многосекционный разборный или неразборный цилиндрический струйный аппарат с тороидально - подобной камерой типа камеры "труба в трубе", периферийным активным соплом, причем внутренняя кромка кольцевого активного сопла наклонена к оси корпуса под углом 0-14^o, а длина каждой секции составляет 1-15 внутренних диаметров секции.Closest to the proposed invention is a vortex inkjet apparatus according to the patent of the Russian Federation N 2076250, IPC 7 F 04 F 5/42, 03/27/97, representing a multi-sectional collapsible or non-collapsible cylindrical inkjet apparatus with a toroidal-like peripheral camera-like camera "pipe in pipe" active nozzle, and the inner edge of the annular active nozzle is inclined to the axis of the housing at an angle of 0-14 ^o , and the length of each section is 1-15 of the inner diameters of the section.

Вихревой струйный аппарат по патенту РФ N 2076250 имеет следующие недостатки:
- предусматривает ступенчатое изменение диаметров секций, в то время как при конденсации паров и сжатия газов по пути движения газопарожидкостной смеси происходит непрерывное изменение (уменьшение) объема смеси;
- не позволяет изменять проходное сечение сопла с целью регулирования и оптимизации скорости активного потока в сопле, а также с целью очистки (продувки) сопла от засоряющих твердых включений, попавших в активный поток (по разным причинам);
- не позволяет менять угол вектора скорости активного потока к оси цилиндрического аппарата;
- в конструкции по патенту РФ N 2076250 конфигурация поперечного сечения кольцевого сопла представляет плоскую щель, что обуславливает избыточное сопротивление в щели, что также является недостатком известной конструкции.The vortex inkjet apparatus according to the patent of the Russian Federation N 2076250 has the following disadvantages:
- provides for a stepwise change in the diameters of the sections, while during condensation of vapors and compression of gases along the path of gas-liquid mixture, a continuous change (decrease) in the volume of the mixture occurs;
- does not allow changing the nozzle cross-section for the purpose of regulating and optimizing the speed of the active stream in the nozzle, as well as for the purpose of cleaning (purging) the nozzle from clogging solid inclusions that have fallen into the active stream (for various reasons);
- does not allow changing the angle of the velocity vector of the active flow to the axis of the cylindrical apparatus;
- in the design of RF patent N 2076250, the cross-sectional configuration of the annular nozzle is a flat gap, which causes excess resistance in the gap, which is also a disadvantage of the known design.

Задачей изобретения является исключение рассмотренных недостатков известных конструкций, повышение эффективности и надежности вихревого струйного аппарата. The objective of the invention is the elimination of the considered disadvantages of known designs, increasing the efficiency and reliability of the vortex jet apparatus.

Указанная задача решается за счет того, что вихревой струйный аппарат содержит осевой подвод пассивной флюидной среды (жидкости или газа), кольцевую камеру, имеющую тангенциальные патрубки (патрубок) подвода активной рабочей жидкости или газа, кольцевое сопло, имеющее две профилированные кромки, направляющие поток рабочей жидкости или газа под углом к оси аппарата, при этом одна из направляющих кромок имеет механизм осевого перемещения, кольцевая камера отделена от механизма осевого перемещения, имеющего один управляющий наружный элемент, специальной подвижной или неподвижной съемной перегородкой, причем поперечное сечение кругового сопла имеет профиль продольного сечения сопла Лаваля, а за соплом имеется хотя бы одна круговая полость или проточка. This problem is solved due to the fact that the vortex jet apparatus contains an axial inlet of a passive fluid medium (liquid or gas), an annular chamber having tangential nozzles (nozzle) for supplying an active working fluid or gas, an annular nozzle having two profiled edges directing the flow of the working fluid liquid or gas at an angle to the axis of the apparatus, while one of the guide edges has an axial displacement mechanism, the annular chamber is separated from the axial displacement mechanism having one external control element NT, a special movable or fixed removable partition, and the cross section of the circular nozzle has a longitudinal section profile of the Laval nozzle, and behind the nozzle there is at least one circular cavity or groove.

На фиг. 1 представлена конструкция вихревого струйного аппарата, на фиг. 2 показан другой вариант механизма соосного перемещения подвижной кромки сопла и на фиг. 3 показан вариант внешнего оформления вихревого струйного аппарата с регулируемым проходным сечением сопла и одним наружным управляющим элементом. In FIG. 1 shows the design of a vortex jet apparatus, FIG. 2 shows another embodiment of the mechanism for coaxial movement of the movable edge of the nozzle, and in FIG. Figure 3 shows a variant of the external design of the vortex jet apparatus with an adjustable nozzle passage and one external control element.

Вихревой струйный аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки 2, подвижной обечайки 3 с направляющей профилированной круговой кромкой 4, неподвижной направляющей профилированной кромкой 5, круговой камерой 6, входными тангенциальными патрубками 7 и 8 (на фиг. 1 патрубок 8 показан прерывистыми линиями, т. к. выпал с разрезом). Обечайка 3 имеет внутреннюю резьбу 9, при помощи которой она наворачивается на внутренний патрубок 10 и при вращении вокруг патрубка 10 обечайка 3 перемещается в осевом направлении, при этом кромка 4 может приближаться или отходить от кромки 5, тем самым происходит уменьшение или увеличение проходного сечения кругового сопла 11, имеющего поперечное сечение сопла, соответствующее профилю продольного сечения сопла Лаваля. The vortex jet apparatus consists of a cylindrical body 1, a cover 2, a movable shell 3 with a guide profiled circular edge 4, a fixed guide profiled edge 5, a circular chamber 6, the input tangential nozzles 7 and 8 (in Fig. 1, the nozzle 8 is shown by broken lines, t to. fell out with a cut). The shell 3 has an internal thread 9, by means of which it is screwed onto the inner pipe 10 and, when rotated around the pipe 10, the shell 3 moves axially, while the edge 4 can approach or move away from the edge 5, thereby reducing or increasing the circular cross section a nozzle 11 having a nozzle cross section corresponding to a longitudinal section profile of a Laval nozzle.

За круговым соплом имеется круговая полость 12. Таких полостей может быть несколько. Подвижная обечайка 3 имеет механизм осевого перемещения, состоящий из наружной зубчатой резьбы 13, куда входят винтовые зубья (или зуб) червяка 14, осевой вал 15 (наружный управляющий элемент), который через специальный сальник 16 выходит наружу. На валу могут быть установлены приспособления для непосредственного ручного поворота вала 15 червяка 14 или форма для поворота с помощью гаечного ключа. На фиг. 1 показан также колпачок 19, который крепится на резьбе с прокладкой с целью исключения вытекания жидкости, если сальник 16 будет недостаточно герметичен. Behind the circular nozzle there is a circular cavity 12. There can be several such cavities. The movable shell 3 has an axial movement mechanism, consisting of an external gear thread 13, which includes helical teeth (or tooth) of the worm 14, an axial shaft 15 (external control element), which comes out through a special stuffing box 16. Devices for direct manual rotation of the shaft 15 of the worm 14 or a mold for rotation with a wrench can be installed on the shaft. In FIG. 1 also shows a cap 19, which is mounted on a thread with a gasket in order to prevent leakage of fluid if the seal 16 is not tight enough.

Для того чтобы вращающийся поток не взаимодействовал с механизмом продольного перемещения и сечение круговой камеры 6 было соизмерено с сечением подводящего штуцера 7, на подвижной обечайке 3 сопла устанавливается кольцевая перегородка 17, которая для перемещения на подвижной обечайке 3 устанавливается на резьбе и фиксируется на определенной высоте от верхней части обечайки 3. Эта кольцевая перегородка 17 выполняет несколько ролей:
- отделяет вращающийся поток активного флюидного вещества от механизма осевого перемещения кромки 4;
- устанавливает определенное поперечное сечение круговой камеры 6;
- позволяет облегчить сборку и монтаж механизма осевого перемещения кромки 4;
- совместное перемещение перегородки 17 и подвижной обечайки 3 обуславливают автоматическое поддержание вихревого момента при прохождении активного потока через сужающееся сопло 11: уменьшается проходное сечение сопла 11, уменьшается поперечное сечение круговой камеры 6, т. е. увеличивается вращательная (угловая) скорость в круговой камере.In order for the rotating flow not to interact with the longitudinal movement mechanism and the cross-section of the circular chamber 6 to be commensurate with the cross-section of the inlet fitting 7, an annular partition 17 is mounted on the movable shell 3 of the nozzle, which is mounted on the thread for movement on the movable shell 3 and is fixed at a certain height from the upper part of the shell 3. This annular partition 17 performs several roles:
- separates the rotating flow of the active fluid substance from the axial movement of the edge 4;
- sets a specific cross section of the circular chamber 6;
- allows you to facilitate the assembly and installation of the axial movement of the edge 4;
- the joint movement of the septum 17 and the movable shell 3 determine the automatic maintenance of the vortex moment when the active stream passes through the narrowing nozzle 11: the passage section of the nozzle 11 decreases, the cross section of the circular chamber 6 decreases, i.e., the rotational (angular) speed in the circular chamber increases.

Показанный на фиг. 2 другой вариант механизма соосного перемещения подвижной кромки сопла содержит три болта 20, в результате вращения которых обеспечивается указанное выше соосное перемещение. В этом случае нет необходимости иметь резьбовое соединение подвижной обечайки 3 с патрубком 10. Во внутренней части патрубка имеются кольцевая полость 12 и кольцевые проточки, которые создают вихревой режим движения среды движущегося вниз потока. Shown in FIG. 2, another variant of the mechanism of coaxial movement of the movable edge of the nozzle contains three bolts 20, the rotation of which ensures the above coaxial movement. In this case, there is no need to have a threaded connection of the movable shell 3 with the nozzle 10. In the inner part of the nozzle there is an annular cavity 12 and annular grooves, which create a vortex mode of movement of the medium of the downward flow.

Вихревой эжектор работает следующим образом. Vortex ejector works as follows.

Активный поток, в частности рабочей жидкости, по патрубку 7 (и патрубку 8) поступает в круговую камеру 6. В связи с тангенциальным вводом потока в вихревой камере активный поток получает вращательное движение. The active stream, in particular the working fluid, through the pipe 7 (and pipe 8) enters the circular chamber 6. In connection with the tangential entry of the stream in the vortex chamber, the active stream receives a rotational movement.

В силу наличия кругового сопла и направляющих кромок 4 и 5 сопла 11 активный поток поступает под углом к оси сопла во внутреннее цилиндрическое пространство вихревого эжектора, подхватывая пассивный поток 18, поступающий по оси аппарата, и смесь активного и пассивного потоков проходит (проталкивается) по направлению стрелки, осуществляя таким образом транспорт пассивного потока 18 рабочим потоком. Due to the presence of a circular nozzle and guide edges 4 and 5 of the nozzle 11, the active stream enters at an angle to the axis of the nozzle into the inner cylindrical space of the vortex ejector, picking up the passive stream 18 coming along the axis of the apparatus, and the mixture of active and passive flows passes (is pushed) in the direction arrows, thereby transporting the passive stream 18 by the working stream.

Небольшая часть активного потока, выйдя из сопла 11, попадает в кольцевую полость 12, в которой образуется тороидальный вихрь. Этот тороидальный вихрь, взаимодействуя с потоком, выходящим из сопла 11, обуславливает:
- склонение скорости (вектора скорости) в осевом направлении основного потока, выходящего из стояка 11;
- обуславливает микроколебания основного потока, выходящего из сопла 11.A small part of the active stream, leaving the nozzle 11, enters the annular cavity 12, in which a toroidal vortex is formed. This toroidal vortex, interacting with the flow exiting the nozzle 11, determines:
- the declination of speed (velocity vector) in the axial direction of the main stream leaving the riser 11;
- causes micro-oscillations of the main stream exiting the nozzle 11.

Микроколебания и склонение по направлению к оси направления основного потока увеличивают интенсивность взаимодействия активного и пассивных потоков, увеличивая таким образом эффективность работы вихревого струйного аппарата. Microoscillations and declination towards the axis of the main flow direction increase the intensity of interaction between active and passive flows, thereby increasing the efficiency of the vortex jet apparatus.

Claims

1. A vortex jet apparatus comprising an axial inlet of a passive medium, an annular chamber having a tangential nozzle or nozzles for supplying an active medium and an annular nozzle having two profiled edges directing the flow of the medium at an angle to the axis of the apparatus, one of the guide edges having axial movement mechanism, characterized in that the annular chamber is separated from the axial movement mechanism having one external control element, a movable or stationary removable partition, wherein pepper nozzle section has the profile of the longitudinal section of the Laval nozzle, and after the nozzle has at least one circular cavity or a circular groove.

2. The vortex apparatus according to claim 1, characterized in that the circular grooves or cavities have pointed edges.

3. The vortex apparatus according to claim 1, characterized in that the control external element of the mechanism of coaxial movement of the nozzle edge is made in the form of several bolts.