RU2156892C1

RU2156892C1 - Multifunction swirling jet blower

Info

Publication number: RU2156892C1
Application number: RU99104323/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Мельниченко
Original assignee: Мельниченко Владимир Акимович
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-27

Abstract

FIELD: swirling jet devices. SUBSTANCE: blower has swirl chamber with tangentially attached nozzle and active medium inlet pipe, side member with hole mounted on swirl chamber, bottom, scroll case with delivery pipe, passive-medium suction pipe incorporating conical and inlet sections and extension piece. Blower also has throttle valve, access hole, gas pipe, and passive-medium distributor with vortex swirler attached to side member. Conical section of passive-medium nozzle is combined with hole in side member to form annular clearance; inlet section of passive-medium nozzle is attached to lead screw provided with supporting nut to form end clearance between inlet section of passive-medium nozzle and supporting nut secured to swirler; suction pipe is tangentially attached to swirler; throttle valve has inlet pipe connected to active-medium inlet pipe and outlet pipe connected to suction pipe; access hole is provided on side member; gas pipe is attached to bottom coaxially to axis of revolution of swirling flow. EFFECT: improved efficiency of blower. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к струйно-вихревым аппаратам и может использоваться для нагнетания текучих сред со смешением или тепловым разделением газовых сред, а также в энергетике. The invention relates to jet-vortex devices and can be used for pumping fluids with mixing or thermal separation of gaseous media, as well as in the energy sector.

Известны струйные аппараты [1], содержащие сопло с патрубком подвода активной среды, патрубком подвода пассивной среды и камеру смешения с диффузорным напорным патрубком. Known inkjet apparatuses [1] containing a nozzle with a nozzle for supplying an active medium, a nozzle for supplying a passive medium and a mixing chamber with a diffuser discharge nozzle.

Известны вихревые трубы [2], содержащие вихревую камеру с тангенциально прикрепленным к ней соплом с патрубком подвода активной среды, патрубок отвода горячего газа и патрубок отвода холодного газа. Known vortex tubes [2], containing a vortex chamber with a nozzle tangentially attached to it with a nozzle for supplying an active medium, a pipe for removing hot gas and a pipe for removing cold gas.

Известны горелки [3], содержащие сопло с патрубком подвода газообразного топлива, патрубок подвода окислителя, камеру смешения, диффузор и камеру горения. Known burners [3], containing a nozzle with a nozzle for supplying gaseous fuel, a nozzle for supplying an oxidizer, a mixing chamber, a diffuser and a combustion chamber.

Известны нагнетатели (насосы, вентиляторы) [4,5], содержащие спиральную камеру с напорным диффузорным патрубком и боковинами, всасывающий конфузорный патрубок с завихрителями, прикрепленными к боковинам, центробежное колесо с закрытыми лопатками и входным отверстием, закрепленное на валу в подшипниковых опорах, прикрепленных к боковинам. Known blowers (pumps, fans) [4,5], containing a spiral chamber with a pressure diffuser nozzle and sidewalls, a suction confuser nozzle with swirls attached to the sidewalls, a centrifugal wheel with closed vanes and an inlet, mounted on a shaft in bearing bearings attached to the sidewalls.

Известны турбины [5], содержащие спиральную камеру с днищем, колесо турбины, закрепленное на валу в подшипниковой опоре, прикрепленной к днищу, и конец вала отбора мощности. Known turbines [5], containing a spiral chamber with a bottom, a turbine wheel mounted on a shaft in a bearing support attached to the bottom, and the end of the power take-off shaft.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вихревой эжектор [6] (нагреватель), содержащий вихревую камеру с тангенциально прикрепленным к ней соплом с патрубком подвода активной среды, боковину с отверстием, закрепленную на вихревой камере, днище, спиральную камеру с напорным диффузорным патрубком, закрепленным между вихревой камерой и днищем, всасывающий, например конфузорный, патрубок и соосно размещенный к вихревой камере насадок-сопло пассивной среды, включающий удлинитель, конический участок и входной участок, а также конфузорный патрубок подвода пассивной среды. The closest to the invention in technical essence is a vortex ejector [6] (heater), containing a vortex chamber with a nozzle tangentially attached to it with a nozzle for supplying an active medium, a sidewall with a hole mounted on a vortex chamber, a bottom, a spiral chamber with a pressure diffuser nozzle, fixed between the vortex chamber and the bottom, a suction pipe, for example confuser, a nozzle and a nozzle-passive medium coaxially placed to the vortex chamber, including an extension cord, a conical section and an inlet section, as well as a confuser pipe for supplying a passive medium.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности функции нагнетателя и выполнение его многофункциональным. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the supercharger function and to make it multifunctional.

Указанная задача решается за счет того, что нагнетатель, содержащий вихревую камеру с тангенциально прикрепленным к ней соплом с патрубком подвода активной среды, боковину с отверстием, закрепленную на вихревой камере, днище, спиральную камеру с напорным, например диффузорным, патрубком, закрепленным между вихревой камерой и днищем, всасывающий, например конфузорный, патрубок и соосно размещенный в вихревой камере насадок пассивной среды, включающий удлинитель, например, цилиндрический, конический и входной участки, при этом нагнетатель содержит дроссельный клапан, смотровой люк, газовый патрубок и распределитель потока пассивной среды с прикрепленным к боковине завихрителем, при этом конический участок насадка пассивной среды совмещен с отверстием в боковине с образованием кольцевого зазора, входной участок насадка пассивной среды прикреплен к ходовому винту с опорной гайкой с образованием торцевого зазора между входным участком насадка пассивной среды и опорной гайкой, прикрепленной к завихрителю, всасывающий патрубок прикреплен тангенциально к завихрителю, дроссельный клапан включает входной патрубок, подключенный, например, к патрубку подвода активной среды, и выходной патрубок, подключенный к всасывающему патрубку, смотровой люк закреплен на боковине, а газовый патрубок прикреплен к днищу соосно оси вращения вихревого потока. This problem is solved due to the fact that a supercharger containing a vortex chamber with a nozzle tangentially attached to it with a nozzle for supplying an active medium, a sidewall with a hole mounted on a vortex chamber, a bottom, a spiral chamber with a pressure chamber, for example a diffuser, a pipe fixed between the vortex chamber and a bottom, a suction, for example confuser, pipe and coaxially placed in the vortex chamber of the nozzles of a passive medium, including an extension cord, for example, a cylindrical, conical and inlet sections, while the supercharger contains a throttle valve, an inspection hatch, a gas pipe and a passive medium flow distributor with a swirl attached to the sidewall, while the conical section of the passive medium nozzle is aligned with the hole in the sidewall to form an annular gap, the inlet section of the passive medium is attached to the lead screw with a support nut with the formation of the end gap between the inlet portion of the nozzle of the passive medium and the supporting nut attached to the swirl, the suction pipe is attached tangentially to the swirl, core the damping valve includes an inlet pipe connected, for example, to a pipe for supplying an active medium, and an output pipe connected to a suction pipe, the inspection hatch is fixed to the sidewall, and the gas pipe is attached to the bottom coaxially with the axis of rotation of the vortex flow.

Нагнетатель может быть снабжен пусковым устройством, содержащим размещенное в напорном патрубке отверстие-седло с патрубком сброса среды, прикрепленным к напорному патрубку и подключенным, например, к всасывающему патрубку, и плоскую пружину-клапан с ограничителем подъема клапана, например, лепестковым, закрепленными в напорном патрубке и совмещенным с отверстием в положении "нормально отрыто". The supercharger can be equipped with a starting device containing a hole-saddle located in the pressure pipe with a medium discharge pipe attached to the pressure pipe and connected, for example, to the suction pipe, and a flat valve spring with a valve lift stopper, for example, flap mounted in the pressure pipe nozzle and combined with the hole in the "normally open" position.

Кроме того, нагнетатель может быть снабжен испарителем жидкого топлива, содержащим закрепленный на вихревой камере резервуар с патрубком подвода жидкого топлива и патрубком отвода газообразного топлива (парообразного), а последний подключен к патрубку подвода активной среды. In addition, the supercharger can be equipped with a liquid fuel evaporator containing a reservoir mounted on the vortex chamber with a liquid fuel supply pipe and a gaseous fuel pipe (vapor), and the latter is connected to an active medium supply pipe.

Нагнетатель также может быть снабжен сепаратором газа, содержащим выполненный в вихревой камере одно, например, щелевидное, или несколько отверстий, патрубок удаления газа с заслонкой, прикрепленной к вихревой камере, и теплообменник, например, поверхностного типа, с патрубками: входа газа, подключенным к патрубку удаления газа, выхода газа, входа и выхода окислителя, при этом последний подключен к всасывающему патрубку. The supercharger can also be equipped with a gas separator containing one, for example, slit-like, or several openings, made in the vortex chamber, a gas removal nozzle with a shutter attached to the vortex chamber, and a heat exchanger, for example, of a surface type, with nozzles: a gas inlet connected to a pipe for removing gas, gas outlet, inlet and outlet of the oxidizing agent, while the latter is connected to the suction pipe.

И наконец, нагнетатель может быть снабжен турбогенератором, содержащим турбину, включающую вентилятор, колесо турбины, размещенное в вихревой камере и закрепленное на валу, введенном в вихревую камеру через газовый патрубок с образованием кольцевого канала между патрубком и валом с концом вала отбора мощности, при этом вал установлен в подшипниковой опоре, прикрепленной к днищу, а вентилятор размещен между днищем и подшипниковой опорой и включает закрепленное на валу колесо вентилятора, например, центробежное с закрытыми лопатками, с входным отверстием, совмещенным с газовым патрубком и прикрепленным к днищу спиральным кожухом с газовой заслонкой и патрубком отвода "холодного газа", подключенным, например, к патрубку входа газа теплообменника. Finally, the supercharger may be equipped with a turbine generator comprising a turbine including a fan, a turbine wheel located in the vortex chamber and mounted on a shaft inserted into the vortex chamber through a gas pipe to form an annular channel between the pipe and the shaft with the end of the power take-off shaft, while the shaft is installed in a bearing support attached to the bottom, and the fan is located between the bottom and the bearing support and includes a fan wheel mounted on the shaft, for example, centrifugal with closed blades, with one hole, combined with a gas pipe and attached to the bottom of the spiral casing with a gas damper and a pipe outlet "cold gas", connected, for example, to the gas inlet pipe of the heat exchanger.

На чертеже представлен разрез нагнетателя, а также вид А и сечение Б-Б по продольному разрезу нагнетателя. The drawing shows a section of a supercharger, as well as view A and a section BB along a longitudinal section of a supercharger.

Нагнетатель содержит вихревую камеру 1, сопло 2 с патрубком подвода активной среды 3, боковину 4 с отверстием 5 и днище 6, спиральную камеру 7 с напорным диффузорным патрубком 8 (на общем виде не показан), насадок 9, включающий удлинитель 10, например, цилиндрический, конический участок 11, входной участок 12 и всасывающий конфузорный патрубок 13 (на общем виде показан условно). Нагнетатель содержит распределитель 14, включающий завихритель 5, образующий кольцевой зазор 16 с насадком 9, ходовой винт 17, опорную гайку 18 и торцевой зазор 19, дроссельный клапан 20 с входным патрубком 21 и выходным патрубком 22, смотровой люк 23 и газовый патрубок 24; пусковое устройство 25, включающее отверстие-седло 26, патрубок сброса среды 27 и пружину-клапан 26 с ограничителем подъема 29; испаритель жидкого топлива 30, включающий резервуар 31, патрубок подвода жидкого 32 и патрубок отвода газообразного топлива 33; сепаратор газа 34, включающий щелевидное отверстие 35, патрубок удаления газа 36 с заслонкой 37, теплообменник 38 с патрубками: входа 39 и выхода газа 40, входа 41 и выхода окислителя 42; турбоагрегат 43, содержащий турбину 44, включающую колесо турбины 45, вал 46, кольцевой канал 47, подшипниковую опору 48 и конец вала отбора мощности 49, а также вентилятор 50, включающий колесо вентилятора 51 с входным отверстием 52, кожух 53, газовую заслонку 54 и патрубок отвода "холодного" газа 55. The supercharger contains a vortex chamber 1, a nozzle 2 with a nozzle for supplying an active medium 3, a sidewall 4 with a hole 5 and a bottom 6, a spiral chamber 7 with a pressure diffuser nozzle 8 (not shown in general view), nozzles 9, including an extension 10, for example, a cylindrical , the conical section 11, the inlet section 12 and the suction confuser pipe 13 (conventionally shown in a general view). The supercharger includes a distributor 14, including a swirl 5, forming an annular gap 16 with a nozzle 9, a threaded spindle 17, a support nut 18 and an end gap 19, a throttle valve 20 with an inlet pipe 21 and an outlet pipe 22, an inspection hatch 23 and a gas pipe 24; a starting device 25, including a hole-saddle 26, a pipe discharge medium 27 and a spring valve 26 with a limit stop 29; a liquid fuel evaporator 30, including a tank 31, a liquid supply port 32 and a gaseous fuel exhaust port 33; a gas separator 34, including a slit-like opening 35, a gas removal pipe 36 with a shutter 37, a heat exchanger 38 with pipes: inlet 39 and gas outlet 40, inlet 41 and oxidizer outlet 42; a turbine assembly 43 comprising a turbine 44 including a turbine wheel 45, a shaft 46, an annular channel 47, a bearing support 48 and an end of a power take-off shaft 49, and a fan 50 including a fan wheel 51 with an inlet 52, a casing 53, a gas shutter 54, and cold gas outlet pipe 55.

Функции нагнетателя разделены на две основные группы (см. таблицу). К первой группе относятся струйно-вихревые аппараты без химического превращения взаимодействующих сред. Здесь два режима работы. Режим смешения сред, где кинетическая энергия струями активной среды тангенциально вводимой через сопло 2 в камеру 1 (см. чертеж) используется для получения вихревого потока (вихря) с пониженным давлением и убывающей к центру окружной скоростью. Пассивная среда, подсасываемая через конфузорный патрубок 13 с повышением скорости и закручиванием в завихрителе 15, вводится в зону вихря через кольцевой зазор 16 с соответствующей скоростью вращения и через насадок 9 с направленной осевой скоростью. Смешение сред и выравнивание поля скоростей по сечению вихревого потока происходит в камерах 1 и 7. Торможение потока с повышением давления и выдача потребителю смешанной среды через напорный диффузорный патрубок 8. The supercharger functions are divided into two main groups (see table). The first group includes jet-vortex devices without chemical transformation of interacting media. There are two modes of operation. The mode of mixing media, where the kinetic energy of the jets of the active medium is tangentially introduced through the nozzle 2 into the chamber 1 (see the drawing) is used to obtain a vortex flow (vortex) with reduced pressure and a peripheral speed decreasing towards the center. Passive medium, sucked in through the confuser pipe 13 with increasing speed and twisting in the swirler 15, is introduced into the vortex zone through the annular gap 16 with the corresponding rotation speed and through the nozzles 9 with the directed axial speed. The media are mixed and the velocity field is aligned over the cross section of the vortex flow in chambers 1 and 7. Inhibition of the flow with increasing pressure and the delivery of mixed media to the consumer through the pressure diffuser pipe 8.

Второй режим используется при тепловом разделении газовых сред. Активной средой, поступающей в камеру 1 через сопло 2, без подмешивания или с подмешиванием пассивной среды, поступающей через патрубок 13, завихритель 15, кольцевой зазор 16 и насадок 9. Смешение сред с последующим тепловым разделением в вихревой камере 1. В вихревом потоке происходит передача (диффузия) тепла от внутренних более горячих слоев к периферийным охлажденным за счет скорости. Контактный теплообмен. Торможение периферийного потока с повышением давления и температуры в диффузоре 8. Выдача "горячего" газа через патрубок 8, "холодного" - через газовый патрубок 24. Здесь аппарат выполняет функции прямоточной вихревой трубы. The second mode is used for thermal separation of gaseous media. The active medium entering the chamber 1 through the nozzle 2, without mixing or with the mixing of the passive medium entering through the pipe 13, the swirler 15, the annular gap 16 and nozzles 9. The medium is mixed with the subsequent thermal separation in the vortex chamber 1. In the vortex stream, (diffusion) of heat from the inner hotter layers to the peripheral cooled due to speed. Contact heat transfer. Inhibition of peripheral flow with increasing pressure and temperature in the diffuser 8. The delivery of “hot” gas through the pipe 8, “cold” - through the gas pipe 24. Here, the device performs the functions of a straight-through vortex tube.

Ко второй группе относятся струйно-вихревые горелки, где активной средой является газо- и парообразное топливо, или окислитель, поступающее в камеру 1 через сопло 2, пассивной, соответственно, окислитель или топливо (пылевидное, жидкое, смеси), поступающее через патрубок 13, завихритель 15, кольцевой зазор 16 и насадок 9. Горючая смесь зажигается через люк 23. Здесь вихревая камера выполняет функции камеры смешения и камеры горения. Выдача топочных газов через диффузорный патрубок 8. Нормальный тепловой режим. К этой группе относятся горелки с тепловым разделением продуктов сгорания (газа). В вихревом потоке происходит смешение топлива с окислителем, горение и тепловое разделение газа. Осуществляется передача тепла от внутренних к периферийным слоям вихревого потока, охлажденным за счет скорости. Контактный и лучевой теплообмен. Торможение периферийного потока с повышением давления и температуры, и выдача потребителю "горячего" газа через диффузорный патрубок 8, выдача внутреннего "холодного" газа через кольцевой канал 47, вентилятор 50 и патрубок 55. Здесь работает турбина 44. Тепловой режим регулируется газовой заслонкой 54. К этой группе относятся также реактивные и турбореактивные двигатели для дозвуковых транспортных средств. Здесь активной средой являются пары жидкого топлива, поступающие через сопло 2, пассивной - воздух, засасываемый через патрубок 13 и завихритель 15. Горение смеси с повышением температуры и объема в вихревой камере 1. Выдача топочных газов через патрубок-сопло 8. Работает турбина 44 с валом отбора мощности 49 для привода генератора тока, топливного насоса (на чертеже не показано), а также испаритель жидкого топлива 30. The second group includes jet-vortex burners, where the active medium is gas and vapor fuel, or an oxidizing agent entering the chamber 1 through the nozzle 2, passive, respectively, an oxidizing agent or fuel (pulverized, liquid, mixtures) entering through the nozzle 13, swirler 15, annular gap 16 and nozzles 9. The combustible mixture is ignited through the hatch 23. Here, the vortex chamber acts as a mixing chamber and a combustion chamber. The issuance of flue gases through the diffuser pipe 8. Normal thermal conditions. This group includes burners with thermal separation of combustion products (gas). In a vortex flow, the fuel mixes with the oxidizer, combustion and thermal separation of the gas. The heat is transferred from the internal to the peripheral layers of the vortex flow, cooled by speed. Contact and radiation heat transfer. Braking the peripheral flow with increasing pressure and temperature, and giving the consumer “hot” gas through the diffuser pipe 8, issuing the internal “cold” gas through the annular channel 47, fan 50 and pipe 55. The turbine 44 is operating here. The thermal mode is regulated by the gas damper 54. Jet engines and turbojet engines for subsonic vehicles also belong to this group. Here, the active medium is the liquid fuel vapor entering through the nozzle 2, the passive one is the air sucked in through the nozzle 13 and the swirler 15. Combustion of the mixture with increasing temperature and volume in the vortex chamber 1. Discharge of flue gases through the nozzle-nozzle 8. The turbine operates 44 s a power take-off shaft 49 for driving a current generator, a fuel pump (not shown in the drawing), and a liquid fuel evaporator 30.

По состоянию взаимодействующих активной и пассивной сред (см. таблицу) нагнетатели разделяются на равнофазные, например, водяной пар и воздух, разнофазные - воздух и сыпучие материалы, и с изменяющейся одной из них, например, конденсация пара, испарение воды, горение жидкого или твердого топлива, а также однофазные, например, вихревая труба без подмешивания пассивной среды. According to the state of the interacting active and passive media (see table), the superchargers are divided into equiphase, for example, water vapor and air, different-phase ones - air and bulk materials, and with one of them changing, for example, condensation of steam, evaporation of water, burning of liquid or solid fuel, as well as single-phase, for example, a vortex tube without mixing a passive medium.

В таблице представлены нагнетатели с характерными функциями по аналогии (1-6) и др. и указаны пункты формулы для их осуществления. Первый независимый пункт содержит все нагнетатели (распределитель потока пассивной среды). The table shows the superchargers with characteristic functions by analogy (1-6), etc., and the points of the formula for their implementation are indicated. The first independent item contains all the superchargers (passive medium flow distributor).

Основными потерями в известных струйных аппаратах [1] являются потери на удар при смешении потоков. Активная среда вступает в контакт с пассивной сразу всей массой (прямой удар) в пространстве, ограниченном, например, цилиндрической прямоточной камерой смешения. При этом теряется 50% и более кинетической энергии на вихреобразование от удара и 6-8% на трение в камере. Потери на удар возрастают пропорционально квадрату разности скоростей смешиваемых потоков. Снижение ударных потерь достигается только уменьшением разности скоростей путем повышения скорости пассивной среды за счет понижения давления в зоне контакта сред. The main losses in the known inkjet apparatus [1] are the impact loss when mixing flows. The active medium comes into contact with the passive mass at once (direct impact) in a space limited, for example, by a cylindrical direct-flow mixing chamber. In this case, 50% or more of kinetic energy is lost on vortex formation from impact and 6-8% on friction in the chamber. Losses on impact increase in proportion to the square of the velocity difference of the mixed flows. The reduction of shock losses is achieved only by reducing the speed difference by increasing the speed of the passive medium by lowering the pressure in the medium contact zone.

В вихревых трубах [2] основными являются объемные потери, или обратные токи газа, снижающие эффективность теплоразделения в 2-3 раза. In vortex tubes [2], the main ones are volumetric losses, or reverse currents of gas, which reduce the efficiency of heat separation by a factor of 2–3.

Распределитель потока пассивной среды 14, включающий насадок 9, установленный с кольцевым зазором 16, предназначен для снижения объемных и ударных потерь. Ввод пассивной среды через зазор 16 в зону вихря с соответствующей скоростью вращения, без удара осуществляется за счет снижения давления среды. При одинаковой абсолютной скорости отдельные струйки потока имеют разные осевые и радиальные составляющие, что способствует рассеиванию пассивной среды в камере 1. Дальнейший рост скорости осуществляется за счет сил сцепления, вязкостного трения с набегающим активным потоком без вихреобразования. Абсолютная скорость пассивной среды к моменту непосредственного контакта с активной значительно возрастает, разность скоростей уменьшается. Установившийся активный спирально-вихревой поток имеет ограниченную профилем камеры внешнюю и коническую сужающуюся внутреннюю условную форму поверхности. Подмешивание пассивной среды происходит по всей внутренней поверхности активного потока. Здесь имеет скользящий рассредоточенный в пространстве и растянутый по времени удар. Вихреобразований, а следовательно, и потерь (учитывая квадратную зависимость) значительно меньше, чем от прямого удара. Протяженность активного, затем смешанного потоков в вихревой камере больше, чем в прямоточной. Поэтому потери на трение возрастают и могут достигать 18-20%. Однако увеличение потерь на трение с избытком компенсируется снижением ударных потерь до 18-20%. Очевидно, самый экономичный режим работы устройства наступает при равенстве этих потерь. The passive medium flow distributor 14, including nozzles 9, mounted with an annular gap 16, is designed to reduce volumetric and shock losses. The passive medium is introduced through the gap 16 into the vortex zone with the corresponding rotation speed, without impact, by reducing the pressure of the medium. At the same absolute speed, individual streams of flow have different axial and radial components, which contributes to the dispersion of the passive medium in chamber 1. Further growth of speed is due to adhesion forces, viscous friction with the incident active flow without vortex formation. The absolute velocity of the passive medium by the time of direct contact with the active increases significantly, the speed difference decreases. The steady active spiral-vortex flow has an external and conical tapering inner conditional surface shape, limited by the chamber profile. The mixing of the passive medium occurs along the entire inner surface of the active stream. Here it has a sliding strike distributed in space and extended over time. The vortex formation, and consequently the loss (given the square dependence) is much less than from a direct impact. The length of the active, then mixed flows in the vortex chamber is greater than in the direct flow. Therefore, friction losses increase and can reach 18-20%. However, the increase in friction losses in excess is offset by a decrease in impact losses to 18–20%. Obviously, the most economical mode of operation of the device occurs when these losses are equal.

Потери кинетической энергии и торможение потока приводят к возрастанию давления к концу камеры смешения и появлению обратных осевых токов, объемных потерь. Направленный встречный осевой поток пассивной среды через насадок 9 препятствует возникновению обратных токов и снижает объемные потери. Удлинитель 10 предотвращает рассеивание потока. Перемещая по оси насадок 9 с конусом 11 и входным участком 12 вращением винта 17, можно изменять соотношение сечений зазоров 16 и 19 и, соответственно, подачу пассивной среды через насадок 9 и кольцевой зазор 16, добиваясь оптимального режима работы нагнетателя с минимальными потерями. Losses of kinetic energy and drag of the flow lead to an increase in pressure to the end of the mixing chamber and the appearance of reverse axial currents and volumetric losses. The directional counter axial flow of the passive medium through the nozzles 9 prevents the occurrence of reverse currents and reduces volumetric losses. An extension cord 10 prevents flow dispersion. Moving along the axis of the nozzles 9 with the cone 11 and the inlet section 12 by rotating the screw 17, you can change the ratio of the cross sections of the gaps 16 and 19 and, accordingly, the flow of passive medium through the nozzles 9 and the annular gap 16, achieving the optimal mode of operation of the supercharger with minimal losses.

В однофазных вихревых трубах в насадок 9 подается активная среда через дроссельный клапан 20 и патрубок 13. Кольцевой зазор 6 полностью или частично закрывается вращением винта 17. In single-phase vortex tubes, an active medium is supplied to nozzles 9 through a throttle valve 20 and a nozzle 13. The annular gap 6 is completely or partially closed by rotation of the screw 17.

Струйно-вихревые аппараты, работающие с большим противодавлением, например, пароводяной инжектор для подпитки водой паровых котлов [1], снабжены пусковым устройством 25. В момент пуска холодная вода из камер 1, 7 и патрубка 8 через открытый клапан 28, отверстие 26 и патрубок 27 сбрасывается во всасывающий патрубок 13. Происходит циркуляция, предотвращающая перегрев воды в зоне контакта и прекращение конденсации пара. После раскручивания водяного вихря и повышения давления в напорном патрубке 8 клапан 28 прижимается к отверстию 26, циркуляция прекращается, и вода через патрубок 8 направляется к потребителю, в котел. После остановки нагнетателя и падения давления в патрубке 8, пружина-клапан 28 открывается до упора с ограничителем подъема 29, препятствующему полному открыванию клапана, предотвращая вибрации последнего при пуске. Jet-vortex devices operating with high backpressure, for example, a steam-water injector for feeding water to steam boilers [1], are equipped with a starting device 25. At the time of starting, cold water from chambers 1, 7 and pipe 8 through open valve 28, hole 26 and pipe 27 is discharged into the suction pipe 13. A circulation occurs that prevents overheating of the water in the contact zone and the termination of steam condensation. After untwisting the water vortex and increasing the pressure in the pressure pipe 8, the valve 28 is pressed against the hole 26, the circulation stops, and water through the pipe 8 is directed to the consumer, to the boiler. After the supercharger stops and the pressure drops in the nozzle 8, the spring-valve 28 is opened to the stop with a lift stop 29, which prevents the valve from fully opening, preventing the latter from vibrating during start-up.

Струйно-вихревые горелки, реактивные двигатели, работающие на жидком топливе снабжены испарителем 30. Жидкость через патрубок 32 поступает в резервуар 31, испаряется от тепла камеры горения 1, и пар через патрубок 33 подается в сопло 2. Jet-vortex burners, jet engines running on liquid fuel are equipped with an evaporator 30. The liquid through the pipe 32 enters the tank 31, evaporates from the heat of the combustion chamber 1, and steam is supplied through the pipe 33 to the nozzle 2.

Низкотемпературные горелки с функциями, например, газовоздушного отопления, снабжены сепаратором 34 для удаления газа с повышенным содержанием вредных веществ (пункт 4 формулы). Через отверстие 35 удаляется газ из зоны вихревого потока с высокой концентрацией тяжелых соединений (CO, SO₂ и др.). После торможения в патрубке 36 и возрастания давления газ направляется в теплообмен 38, охлаждается и удаляется в атмосферу через патрубок 40. Подогретый в теплообменнике приточный воздух с избытком, превышающим в 2-3 раза и более необходимое для горения количество, направляется в горелку через патрубок 42. Горение происходит в периферийной зоне камеры 1 в виде вращающегося кольцевого факела, куда подается необходимое количество воздуха через кольцевой зазор 16. Не участвующий в горении приточный воздух поступающий через насадок 9, заполняет внутреннюю часть камеры, нагревается от тепла факела, расширяется и, раскручиваясь, вытесняет продуты сгорания к стенке камеры. Высокая скорость, разрежение горящего потока способствуют разделению газа по фракциям. Твердые несгоревшие частицы (зола, сажа, пыль), а также тяжелые вредные соединения (оксиды и диоксиды углерода, серы, азота и др.) под действием центробежных сил отделяются из потоков и прижимаются к стенке камеры 1, откуда удаляются через отверстие 35. Степень очистки газа регулируется заслонкой 37. Приточный воздух проходит три ступени подогрева: поверхностный в теплообменнике 38, лучевой в камере 1 и контактный при смешении с газом в камерах 1, 7 и диффузоре 8. Смесь подогретого воздуха с безвредным, очищенным в сепараторе 34 газом выдается через патрубок 8.Low-temperature burners with functions, for example, gas-air heating, are equipped with a separator 34 for removing gas with a high content of harmful substances (paragraph 4 of the formula). Through hole 35, gas is removed from the vortex flow zone with a high concentration of heavy compounds (CO, SO ₂ , etc.). After braking in the nozzle 36 and increasing the pressure, the gas is sent to the heat exchanger 38, cooled and removed to the atmosphere through the nozzle 40. The supply air heated in the heat exchanger with an excess exceeding 2-3 times or more the amount required for combustion is sent to the burner through the nozzle 42 The combustion takes place in the peripheral zone of the chamber 1 in the form of a rotating annular torch, where the required amount of air is supplied through the annular gap 16. The supply air that does not participate in the combustion enters through the nozzles 9, fills in the morning of the chamber is heated by heat plume expands and unwinds, displaces purged to the combustion chamber wall. High speed, rarefaction of the burning stream contribute to the separation of gas into fractions. Solid unburned particles (ash, soot, dust), as well as heavy harmful compounds (oxides and dioxides of carbon, sulfur, nitrogen, etc.) under the action of centrifugal forces are separated from the streams and pressed against the wall of chamber 1, from where they are removed through hole 35. Degree gas purification is regulated by the damper 37. The supply air passes through three heating stages: surface in the heat exchanger 38, radiation in the chamber 1 and contact when mixed with gas in the chambers 1, 7 and the diffuser 8. A mixture of heated air with a harmless gas purified in the separator 34 is discharged through atrubok 8.

Высокотемпературные горелки с тепловым разделением продуктов сгорания снабжены турбоагрегатом 43, включающим турбину 44 с валом отбора мощности 49 и вентилятор 50 для отвода низкотемпературного "холодного" газа с последующим более полным его охлаждением и возвратом тепла в горелку 1 (пункт 5 формулы). Относительно холодный газ из центральной зоны вихря через кольцевой канал 47 вентилятором 50 и патрубок 55 направляется в теплообменник 38, охлаждается и удаляется в атмосферу через патрубок 40. Подогретый в теплообменнике окислитель, например кислород, через патрубок 42 направляется в горелку 1. Горячий газ выдается через патрубок 8. Температурный режим регулируется газовой заслонкой 54. High-temperature burners with thermal separation of the combustion products are equipped with a turbine unit 43, including a turbine 44 with a power take-off shaft 49 and a fan 50 for removing low-temperature “cold” gas with its further more complete cooling and return of heat to burner 1 (paragraph 5 of the formula). Relatively cold gas from the central zone of the vortex through the annular channel 47 by the fan 50 and the pipe 55 is sent to the heat exchanger 38, it is cooled and removed to the atmosphere through the pipe 40. The oxidizing agent, such as oxygen, heated in the heat exchanger, is sent to the burner 1 through the pipe 42. branch pipe 8. The temperature regime is regulated by a gas shutter 54.

Многофункциональный струйно-вихревой нагнетатель предназначен в основном для работы в котельных с паровыми котлами, например, с функциями сетевого насоса и бойлера одновременно. При коэффициенте подмешивания 25-30 и полной конденсации рабочего пара температура нагреваемой воды возрастает на 20-25^oC , что остаточно для систем отопления и горячего водоснабжения. Имея турбину с гидроприводом (гидротурбину) с валом отбора мощности 49, нагнетатель может осуществлять привод других машин, например генератора тока, обеспечивающего котельную электроэнергией.The multifunctional jet-vortex supercharger is designed mainly for working in boiler rooms with steam boilers, for example, with the functions of a network pump and a boiler at the same time. When the mixing factor of 25-30 and the complete condensation of the working steam, the temperature of the heated water increases by 20-25 ^o C, which is residual for heating systems and hot water supply. Having a turbine with a hydraulic drive (hydraulic turbine) with a power take-off shaft 49, the supercharger can drive other machines, for example, a current generator, providing boiler electricity.

Котельные с котлами малой и средней мощности, например теплогенератор "Рязань-2" по патенту 2088856 или "Рязань-3", оснащенные описываемым нагнетателем, могут выдавать перегретый пар, горячую воду и электроэнергию, а потреблять только топливо, воздух и холодную воду. Boiler houses with small and medium-capacity boilers, for example, the Ryazan-2 heat generator according to the patent 2088856 or Ryazan-3 equipped with the described supercharger, can produce superheated steam, hot water and electricity, and consume only fuel, air and cold water.

Источники информации
1. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1989.Sources of information
1. Sokolov E.Ya., Singer N.M. Inkjet apparatus. - M .: Energoatomizdat, 1989.

2. Соколов Е. Я. , Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. - М.: Энергия, 1968. 2. Sokolov E. Ya., Brodyansky V.M. Energy fundamentals of heat transformation and cooling processes. - M.: Energy, 1968.

3. Иссерман А.С. Газовые горелки. - М.: Недра, 1973. 3. Isserman A.S. Gas-burners. - M .: Nedra, 1973.

4. Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергия, 1973. 4. Cherkassky V. M. Pumps, fans, compressors. - M .: Energy, 1973.

5. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - Харьков, 1966. 5. Uginchus A.A. Hydraulics and hydraulic machines. - Kharkov, 1966.

6. Патент РФ 1675589, 07.09.1991. 6. RF patent 1675589, 09/07/1991.

Claims

1. A supercharger comprising a vortex chamber with a nozzle tangentially attached to it with a nozzle for supplying an active medium, a sidewall with a hole mounted on the vortex chamber, a bottom, a spiral chamber with a pressure head, for example, a diffuser pipe, fixed between the vortex chamber and the bottom, suction, for example , confuser, pipe and coaxially placed in the vortex chamber of the nozzles of a passive medium, including a conical and inlet sections and an extension, for example, cylindrical, characterized in that it contains a butterfly valve, inspection a passive hatch, a gas pipe and a passive medium flow distributor with a swirl attached to the sidewall, while the conical section of the passive medium nozzle is aligned with the hole in the sidewall to form an annular gap, the inlet section of the passive medium is attached to the lead screw with a support nut with the formation of an end gap between the inlet nozzle of the passive medium and the support nut attached to the swirl, the suction pipe is attached tangentially to the swirl, the throttle valve includes an inlet felling, connected, for example, to the supply pipe of the active medium, and the output pipe, connected to the suction pipe, the inspection hatch is fixed to the sidewall, and the gas pipe is attached to the bottom coaxially with the axis of rotation of the vortex flow.

2. The supercharger according to claim 1, characterized in that it is equipped with a starting device containing a hole-saddle located in the discharge pipe with a medium discharge pipe attached to the discharge pipe and connected, for example, to the suction pipe, and a flat valve spring with a stopper lifting the valve, for example, flap mounted in the discharge pipe and combined with the hole in the "normally open" position.

3. The supercharger according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with a liquid fuel evaporator, comprising a reservoir fixed to the vortex chamber with a liquid fuel supply pipe and a gaseous fuel pipe (vapor), and the latter is connected to an active medium supply pipe.

4. The supercharger according to claims 1 to 3, characterized in that it is equipped with a gas separator comprising one, for example, a slit-like or several openings, a gas removal pipe with a shutter attached to the vortex chamber, and a heat exchanger, for example, a surface type with gas inlet pipes connected to a gas removal pipe, gas outlet, oxidizer inlet and outlet, the latter being connected to a suction pipe.

5. The supercharger according to claims 1 to 4, characterized in that it is equipped with a turbine unit comprising a turbine including a fan, a turbine wheel located in a vortex chamber and fixed to a shaft inserted into the vortex chamber through a gas pipe to form an annular channel between the pipe and shaft with the end of the power take-off shaft, while the shaft is mounted in a bearing support attached to the bottom, and the fan is located between the bottom and the bearing support and includes a fan wheel mounted on the shaft, for example, a centrifugal with closed air ducts atkami, with the inlet aligned with the gas pipe and attached to the bottom of the spiral casing of the gas valve and the outlet pipe "cold" gas, connected, for example, to the nozzle entrance gas heat exchanger.