RU2262008C1 - Swirl jet device and method of its cutting in (versions) - Google Patents
Swirl jet device and method of its cutting in (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262008C1 RU2262008C1 RU2004101919/06A RU2004101919A RU2262008C1 RU 2262008 C1 RU2262008 C1 RU 2262008C1 RU 2004101919/06 A RU2004101919/06 A RU 2004101919/06A RU 2004101919 A RU2004101919 A RU 2004101919A RU 2262008 C1 RU2262008 C1 RU 2262008C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- diffuser
- confuser
- axial
- contraction
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической, нефтехимической, нефтяной, энергетической, металлургической, пищевой, фармацевтической и другим отраслям промышленности и может быть использовано для транспорта жидких, газовых, парогазовых сред, суспензий и газопорошковых смесей, а также для систем создания вакуума в технологических аппаратах.The invention relates to chemical, petrochemical, oil, energy, metallurgical, food, pharmaceutical and other industries and can be used for transporting liquid, gas, vapor-gas media, suspensions and gas-powder mixtures, as well as for systems for creating vacuum in technological devices.
Известен струйно-вихревой аппарат (МПК 6 F 04 F 5/02, патент РФ 2138694) двухтрубной конструкции, содержащий внешнюю напорную трубу с тангенциально подключенным патрубком для подачи напорного потока рабочей среды в начале и конфузором в конце, расположенную в ней концентрически с зазором внутреннюю эжектирующую трубу, торец которой образует с конфузором кольцевое сопло, размещенный в межтрубном пространстве винтовой канал для предварительного закручивания напорного потока рабочей среды и примыкающую к вершине конфузора цилиндрическую смесительную камеру с диффузором, причем внутренняя поверхность конфузора снабжена установленными под углом к его оси направляющими лопатками, а эжектирующая труба выполнена со сквозными щелевидными эжектирующими каналами, снабженными козырьками-заборниками. Использование этого изобретения позволяет повысить инжектирующую способность и надежность работы аппарата. К числу его недостатков следует отнести:Known jet-vortex apparatus (IPC 6 F 04 F 5/02, RF patent 2138694) of a two-pipe design containing an external pressure pipe with a tangentially connected pipe for supplying a pressure stream of the working medium at the beginning and a confuser at the end, located inside it concentrically with an internal clearance an ejection pipe, the end of which forms an annular nozzle with a confuser, a helical channel located in the annulus for preliminary swirling of the pressure flow of the working medium and a cylindrical mix adjacent to the top of the confuser battening camera with a diffuser, the inner surface of the converging tube is provided with a defined angle to the axis of the guide vanes, and ejecting the tube is provided with a through-slit-ejecting channels provided with visors-intakes. The use of this invention improves the injecting ability and reliability of the apparatus. Among its shortcomings include:
- высокое гидравлическое сопротивление для напорного потока рабочей среды;- high hydraulic resistance for pressure flow of the working medium;
- высокую сложность изготовления криволинейных щелевидных каналов;- the high complexity of the manufacture of curved slit-like channels;
- склонность этих каналов к засорению частицами твердых включений в потоках;- the tendency of these channels to clog particles of solid inclusions in streams;
- невозможность регулировки и чистки кольцевого зазора между эжектирующей трубой и конфузором;- the inability to adjust and clean the annular gap between the ejection tube and the confuser;
- в этой конструкции также не используется кинетическая энергия вращательного движения активной рабочей среды.- in this design, the kinetic energy of the rotational motion of the active working medium is also not used.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является вихревой струйный аппарат (МПК 7 F 04 F 5/42, патент РФ 2147085), содержащий осевой подвод пассивной среды, кольцевую камеру, имеющую тангенциальный патрубок (патрубки) подвода активной рабочей среды, и кольцевидное сопло, имеющее две профилированные кромки, направляющие поток рабочей среды под углом к оси аппарата, при этом одна из направляющих кромок имеет механизм осевого перемещения, а поперечное сечение сопла имеет профиль продольного сечения сопла Лаваля, и за соплом имеется хотя бы одна круговая полость или круговая проточка. Известный аппарат позволяет исключить вибрации элементов струйного аппарата, в нем предусмотрена регулировка проходного сечения сопла при помощи механизма осевого перемещения, что позволяет повысить надежность и эффективность аппарата. Недостатками известного аппарата являются:Closest to the proposed invention is a vortex jet apparatus (IPC 7 F 04 F 5/42, RF patent 2147085) containing an axial supply of a passive medium, an annular chamber having a tangential nozzle (nozzles) for supplying an active medium, and an annular nozzle having two profiled edges directing the flow of the working medium at an angle to the axis of the apparatus, while one of the guiding edges has an axial movement mechanism, and the nozzle cross section has a longitudinal section profile of the Laval nozzle, and there is at least one circular cavity or circular groove. The known apparatus eliminates the vibration of the elements of the inkjet apparatus, it provides for the adjustment of the nozzle orifice through the axial movement mechanism, which improves the reliability and efficiency of the apparatus. The disadvantages of the known apparatus are:
- существенное гидравлическое сопротивление для активной рабочей среды;- significant hydraulic resistance for an active working environment;
- при выполнении подвижной части сопла с резьбой к ней должны предъявляться высокие требования по точности изготовления, в противном случае кольцевой зазор окажется неравномерным, что приведет к снижению эффективности аппарата;- when performing the movable part of the nozzle with a thread, high requirements for manufacturing accuracy must be imposed on it, otherwise the annular gap will turn out to be uneven, which will lead to a decrease in the efficiency of the apparatus;
- элементы резьбы сопла или червячной передачи подвержены коррозионному и температурному воздействию среды, что снижает надежность аппарата и точность регулировки зазора;- thread elements of the nozzle or worm gear are subject to corrosive and temperature effects of the medium, which reduces the reliability of the apparatus and the accuracy of the adjustment of the gap;
- использование сальникового уплотнения сопряжено с неизбежным риском утечек;- the use of packing is fraught with the inevitable risk of leaks;
- значительная сложность конструкции;- significant design complexity;
- в нем практически не используется кинетическая энергия вращательного движения активной рабочей среды.- it practically does not use the kinetic energy of the rotational motion of the active working medium.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, инжектирующей способности струйного аппарата и его КПД.The objective of the invention is to increase the reliability, injecting ability of the inkjet apparatus and its efficiency.
Поставленная задача достигается тем, что в вихревом струйном аппарате, корпус которого состоит из конфузора цилиндроконической формы, горловины и диффузора, с установленным соосно конфузору соплом в виде цилиндрической трубки, соединенной с осевым патрубком, второй патрубок выполнен тангенциально конфузору в широкой его части, причем конфузор имеет угол раскрытия 10-40°, а диффузор - угол раскрытия 4-30°, наконечник сопла выполнен сужающимся, в конической части конфузора расположена направляющая втулка, прикрепленная к нему при помощи лопаток, загнутых по линиям тока закрученного потока, осевой патрубок присоединен к подвижной плите, которая может перемещаться в осевом направлении при помощи механизма регулировки, сопряжение сопла с крышкой конфузора герметизировано одним или несколькими уплотнительными кольцами, а к подвижной плите и крышке конфузора герметично присоединен сильфон. Кроме того, внутри направляющей втулки находится обойма из антифрикционного материала, механизм регулировки выполнен в виде одной или нескольких резьбовых шпилек с навинченными на ней (них) гайками и контргайками либо в виде одной резьбовой шпильки с навинченными на нее гайкой и контргайкой, а также одной или нескольких гладких направляющих, причем гайки и контргайки снабжены полимерным кольцом, предотвращающим их самораскручивание. Помимо этого, в широкой части диффузора установлен спрямляющий аппарат, состоящий из криволинейных лопаток, передняя часть которых загнута по линиям тока закрученного потока, а задняя часть имеет плоскую форму и расположена вдоль оси диффузора, либо в диффузоре установлено тело обтекаемой формы, а в конической кольцевой щели между телом и диффузором закреплены спрямляющие лопатки.The problem is achieved in that in a vortex jet apparatus, the casing of which consists of a cylinder-shaped confuser, a neck and a diffuser, with a nozzle in the form of a cylindrical tube mounted coaxially to the confuser, connected to an axial nozzle, the second nozzle is tangentially made to the confuser in its wide part, and the confuser has an opening angle of 10–40 °, and the diffuser has an opening angle of 4–30 °, the nozzle tip is made tapering, in the conical part of the confuser there is a guide sleeve attached to it by the current is bent along the flow lines of the swirling flow, the axial nozzle is attached to the movable plate, which can be moved axially by the adjustment mechanism, the interface between the nozzle and the cap of the confuser is sealed with one or more sealing rings, and the bellows is hermetically connected to the movable plate and the cap of the confuser. In addition, inside the guide sleeve there is a holder made of antifriction material, the adjustment mechanism is made in the form of one or more threaded rods with nuts and lock nuts screwed on it (them) or in the form of one threaded rod with a nut and lock nut screwed on it, as well as one or several smooth guides, and the nuts and locknuts are equipped with a polymer ring, preventing their self-unwinding. In addition, in the wide part of the diffuser, a straightening device is installed, consisting of curved blades, the front part of which is bent along the streamlines of the swirling stream, and the rear part is flat and located along the axis of the diffuser, or a streamlined body is installed in the diffuser, and in a conical ring slots between the body and the diffuser are fixed rectifier blades.
Поставленная задача достигается также тем, что способ эксплуатации вихревого струйного аппарата заключается в том, что рабочий поток подают в тангенциальный патрубок, а инжектируемый поток подсасывается через осевой патрубок, соединенный с соплом, причем осевое положение сопла устанавливают так, чтобы его наконечник оказался в зоне наиболее низкого давления (вариант 1), либо рабочий поток подают в осевой патрубок, соединенный с соплом, а инжектируемый поток подсасывается через тангенциальный патрубок (вариант 2).The task is also achieved by the fact that the method of operation of the vortex jet apparatus consists in the fact that the working stream is fed into the tangential nozzle, and the injected stream is sucked through an axial nozzle connected to the nozzle, and the axial position of the nozzle is set so that its tip is in the zone of the most low pressure (option 1), or the working flow is fed into an axial nozzle connected to the nozzle, and the injected flow is sucked through the tangential nozzle (option 2).
На фиг.1 показан продольный разрез вихревого струйного аппарата. Корпус вихревого струйного аппарата состоит из конфузора 1 цилиндроконической формы, горловины 2 и диффузора 3. Сквозь крышку 4 конфузора 1 проходит сопло 5 в виде цилиндрической трубки, наружный конец которой соединен с осевым патрубком 6, который может быть одного диаметра с соплом 5, либо диаметры сопла 5 и патрубка 6 могут отличаться. Наконечник 7 сопла 5 выполнен сужающимся (например, конической формы) с наружной стороны, чтобы сечение канала между конфузором 1 и наконечником 7 изменялось плавно. Второй патрубок - патрубок 8 - выполнен тангенциально конфузору в широкой (цилиндрической) его части. Конфузор имеет угол раскрытия 10-40°, а диффузор - угол раскрытия 4-30°. В конической части конфузора 1 расположена направляющая втулка 9, прикрепленная к нему при помощи лопаток 10, загнутых по линиям тока закрученного потока (одна из линий тока показана штриховой линией). Осевой патрубок 6 присоединен (например, при помощи сварки, пайки, развальцовки или склеивания) к подвижной плите 11, которая может перемещаться в осевом направлении при помощи механизма 12 регулировки зазора между наконечником 7 сопла 5 и конфузором 1. Сопряжение сопла 5 с крышкой 4 конфузора 1 герметизировано одним или несколькими уплотнительными кольцами 13, а к подвижной плите и крышке конфузора герметично присоединен сильфон 14. Внутри направляющей втулки 9 находится обойма 15 из антифрикционного материала, предпочтительно из полимерного, например из фторопласта или капролона. Механизм регулировки 12 выполнен в виде одной или нескольких резьбовых шпилек 16 с навинченными на ней (них) гайками 17 и контргайками 18 либо в виде одной резьбовой шпильки с навинченными на нее гайкой и контргайкой, а также одной или нескольких гладких направляющих 19. Резьбовые шпильки 16 и гладкие направляющие 19 присоединяются к крышке 4 на резьбе и контрятся контргайкой 20 либо присоединяются к крышке 4 при помощи сварки.Figure 1 shows a longitudinal section of a vortex jet apparatus. The body of the vortex inkjet apparatus consists of a cylinder-
На фиг.2 показан вид на вихревой струйный аппарат со стороны осевого патрубка 6, а на фиг.3 - поперечный разрез аппарата, проходящий через ось тангенциального патрубка 8. На фиг.4 представлен вид (совмещенный с разрезом) гайки 17 (или контргайки 18), снабженной полимерным кольцом 21, предотвращающим ее самораскручивание за счет пластического деформирования этого кольца при накручивании на шпильку 16 гайки 17 (контргайки 18).Figure 2 shows a view of the vortex jet apparatus from the side of the
На фиг.5 представлен диффузор 3, в широкой части которого установлен спрямляющий аппарат, состоящий из нескольких криволинейных лопаток 22, передняя часть которых загнута по линиям тока закрученного потока, а задняя часть имеет плоскую форму и расположена вдоль оси диффузора.Figure 5 presents the
На фиг.6 представлен диффузор 3, в котором установлено тело 23 обтекаемой формы, а в конической кольцевой щели между телом 23 и диффузором 3 закреплены спрямляющие лопатки 22. Тело 23 обтекаемой формы в простейшем случае может иметь форму цилиндра 24, к основаниям которого прилегают два конуса - 25 и 26. Носовой конус 25 имеет угол раскрытия, меньший или равный углу раскрытия диффузора, а кормовой конус 26 имеет угол раскрытия в диапазоне 4-30°.Figure 6 shows a
На фиг.7 и 8 представлены разрезы: на фиг.7 - разрез диффузора со спрямляющим аппаратом, изображенным на фиг.5, на фиг.8 - разрез диффузора с коническим телом и спрямляющими лопатками, изображенными на фиг.6.Figures 7 and 8 show sections: in Fig. 7 is a sectional view of a diffuser with a straightening apparatus shown in Fig. 5; Fig. 8 is a sectional view of a diffuser with a conical body and straightening vanes shown in Fig. 6.
Аппарат работает следующим образом. По варианту 1 способ эксплуатации вихревого струйного аппарата заключается в том, что рабочий поток подают в тангенциальный патрубок 8, а инжектируемый поток подсасывается через осевой патрубок 6, соединенный с соплом 5, причем осевое положение сопла 5 устанавливают так, чтобы его наконечник 7 оказался в зоне наиболее низкого давления. Рабочий поток, входя в конфузор 1 через тангенциальный патрубок 8, закручивается, приобретая начальную скорость движения w1, тангенциальная составляющая которой равна wt1. Перемещаясь из цилиндрической зоны с радиусом R1 в сужающуюся область конфузора 1, примыкающую к горловине 2 с радиусом R2, рабочий поток ускоряется. Действительно, в случае идеальной жидкости (т.е. без учета потерь на трение) в соответствии с законом сохранения момента количества движенияThe device operates as follows. According to
mwt2R2=mwt1R1,mw t2 R 2 = mw t1 R 1 ,
где m - масса элементарного объема жидкости, тангенциальная составляющая скорости у входа в горловину равнаwhere m is the mass of the elementary volume of the liquid, the tangential component of the velocity at the entrance to the neck is
т.е. wt2>wt1.those. w t2 > w t1 .
Интегрированием уравнения Бернулли для течения жидкости без трения в вихревой трубке получено (Федяевский К.К., Войткунский Я.И., Фаддеев Ю.И. Гидромеханика. - Л.: Судостроение, 1968. - С.177-180; Доманский И.В. Гидравлика и гидравлические машины: Учебное пособие/ЛТИ им. Ленсовета. - Л., 1989. - С.73-75) соотношение для расчета зависимости давления от радиуса rBy integrating the Bernoulli equation for a fluid flow without friction in a vortex tube, we obtained (Fedyaevsky K.K., Voitkunsky Y.I., Faddeev Yu.I. Hydromechanics. - L.: Shipbuilding, 1968. - P.177-180; Domansky I. B. Hydraulics and hydraulic machines: Textbook / LTI named after Lensovet. - L., 1989. - P.73-75) ratio for calculating the dependence of pressure on radius r
где р1 - давление рабочего потока в точке его входа в конфузор, т.е. на радиусе R1;where p 1 is the pressure of the working stream at the point of its entry into the confuser, i.e. on a radius of R 1 ;
ρ - плотность жидкости (газа) в рабочем потоке.ρ is the density of the liquid (gas) in the working stream.
Из формулы (2) следует, что с уменьшением радиуса r давление понижается, и, например, у входа в горловину (r=R2) давление вблизи ее стенок будет составлятьFrom formula (2) it follows that with decreasing radius r, the pressure decreases, and, for example, at the entrance to the neck (r = R 2 ), the pressure near its walls will be
откуда видно, что р2<р1, т.е. давление у входа в горловину (на радиусе R2) существенно ниже (а на оси горловины, т.е. в центре вихря - еще ниже), чем в цилиндрической части конфузора (на радиусе R1).whence it is seen that p 2 <p 1 , i.e. the pressure at the inlet of the neck (at a radius of R 2 ) is significantly lower (and on the axis of the neck, i.e. at the center of the vortex — even lower) than in the cylindrical part of the confuser (at a radius of R 1 ).
Таким образом, наконечник 7 сопла 5 оказывается в зоне пониженного давления, что способствует подсасыванию инжектируемой среды через осевой патрубок 6 и сопло 5 в горловину 2 струйного аппарата. Тем самым в предлагаемом вихревом струйном аппарате предусмотрено эффективное использование изменения кинетической энергии вращательного движения активной рабочей среды для увеличения создаваемого в нем разрежения.Thus, the tip 7 of the nozzle 5 is in the zone of reduced pressure, which contributes to the suction of the injected medium through the
Исполнение конфузора с углом раскрытия 10-40°, а диффузора с углом раскрытия 4-30° способствует достижению минимального гидравлического сопротивления струйного аппарата, а значит, и увеличению его КПД. Благодаря тому, что наконечник 7 сопла 5 выполнен сужающимся (например, коническим, как показано на фиг.1), зазор между наконечником 7 и конфузором 1 изменяется плавно, что также позволяет снизить гидравлическое сопротивление этого зазора. Использование направляющей втулки 9 позволяет повысить жесткость крепления сопла, так как в этом случае трубка сопла 5 имеет две опоры: одну - в сопряжении с крышкой 4, вторую - в сопряжении с втулкой 9. Повышение жесткости приводит, в свою очередь, к увеличению надежности струйного аппарата, так как, во-первых, позволяет избежать вибраций сопла, во-вторых, способствует более точному радиальному позиционированию наконечника 7. Втулка 9 прикреплена к конфузору при помощи лопаток 10, которые выполняют две функции: первую - конструктивную (прикрепление втулки 9), вторую - аэродинамическую (способствуют дополнительной подкрутке рабочего потока в сужающейся части конфузора). Установленная во втулке 9 обойма 15 из антифрикционного материала, предпочтительно из полимерного, позволяет, во-первых, снизить трение при регулировке осевого положения сопла 5, во-вторых, в случае возникновения вибраций сопла они будут гаситься в материале обоймы благодаря его значительному внутреннему трению.The design of the confuser with an opening angle of 10-40 °, and the diffuser with an opening angle of 4-30 ° helps to achieve the minimum hydraulic resistance of the inkjet apparatus, and hence increase its efficiency. Due to the fact that the tip 7 of the nozzle 5 is made tapering (for example, conical, as shown in FIG. 1), the gap between the tip 7 and the confuser 1 changes smoothly, which also reduces the hydraulic resistance of this gap. Using the guide sleeve 9 can increase the rigidity of the nozzle mounting, since in this case the nozzle tube 5 has two supports: one in conjunction with the cover 4, the second in conjunction with the sleeve 9. The increase in rigidity leads, in turn, to increase the reliability of the inkjet apparatus, since, firstly, it avoids nozzle vibrations, and secondly, it contributes to a more accurate radial positioning of the tip 7. The sleeve 9 is attached to the confuser using blades 10 that perform two functions: the first is constructive (attached sleeve 9), the second - aerodynamic (contribute to additional twisting of the working flow in the tapering part of the confuser). A holder 15 made of an antifriction material, preferably polymer, installed in the sleeve 9 allows, firstly, to reduce friction when adjusting the axial position of the nozzle 5, and secondly, in the event of vibrations of the nozzle, they will be quenched in the material of the holder due to its significant internal friction.
Осевой патрубок 6 присоединен к подвижной плите 11, которая может перемещаться в осевом направлении при помощи механизма регулировки 12, что позволяет легко регулировать зазор между наконечником 7 сопла 5 и конфузором 1, добиваясь необходимого коэффициента инжекции и разрежения всасывания. Сопряжение сопла 5 с крышкой 4 конфузора 1 герметизировано одним или несколькими уплотнительными кольцами 13, а также сильфоном 14, что полностью препятствует утечке рабочей и инжектируемой сред из объема струйного аппарата. Кроме того, элементы механизма регулировки полностью вынесены из объема струйного аппарата, что, с одной стороны, упрощает доступ к ним, с другой - предотвращает эрозионно-коррозионное и термическое воздействие на них рабочей и инжектируемой сред. Все это повышает надежность вихревого струйного аппарата. Могут быть использованы и другие известные варианты механизма регулировки, например механизм параллелограмма (Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочник. - М.: Машиностроение, 1976. - С.89, рис. 2.110).The
Изменение зазора может производиться для регулировки режимных параметров вихревого струйного аппарата и для очистки кольцевого зазора между соплом и конфузором от застрявших твердых частиц. Механизм регулировки 12 может быть выполнен в виде одной или нескольких резьбовых шпилек 16 с навинченными на ней (них) гайками 17 и контргайками 18 либо в виде одной резьбовой шпильки с навинченными на нее гайкой и контргайкой, а также одной или нескольких гладких направляющих 19. Для изменения зазора между наконечником 7 и конфузором 1 одну (или несколько) контргайку 18 ослабляют и затем подкручивают гайку (гайки) 17, добиваясь необходимых режимных параметров струйного аппарата. При этом подвижная плита 11 вместе с соплом 5 и патрубком 6 перемещаются в осевом направлении по шпилькам 16 либо по одной шпильке 16 и направляющим 19, растягивая или сжимая сильфон 14. При достижении заданного зазора вращение гайки (гаек) 17 прекращают, поджимая подвижную плиту 11 контргайкой (контргайками) 18. Использование полимерного кольца 21 препятствует самораскручиванию гаек 17 и контргаек 18. Это также приводит к повышению надежности вихревого струйного аппарата.The gap can be changed to adjust the operating parameters of the vortex jet apparatus and to clean the annular gap between the nozzle and the confuser from stuck solid particles. The adjustment mechanism 12 can be made in the form of one or more threaded rods 16 with nuts 17 screwed on it (them) and locknuts 18 or in the form of one threaded rods with a nut and lock nut screwed on it, as well as one or more smooth guides 19. For changing the gap between the tip 7 and the
Благодаря использованию спрямляющего аппарата, состоящего из лопаток 22 (или тела 23 обтекаемой формы со спрямляющими лопатками 22), в диффузоре кинетическая энергия вращательного движения смеси рабочего и инжектируемого потоков, характеризуемая большой окружной скоростью wt2 и сравнительно малой осевой скоростью wa2, плавно (а значит, с минимальными потерями) преобразуется в потенциальную энергию давления за счет постепенного спрямления потока; это позволяет снизить потери энергии, т. е. повысить КПД аппарата. Кроме того, спрямление потока в широкой части диффузора способствует выравниванию в этой части распределения давлений по сечению, т.е. ликвидации вихревого движения на выходе из диффузора. За счет этого исключается подсос жидкости (газа) из окружающей среды в вихревой струйный аппарат через диффузор 3, что повышает его надежность.Due to the use of a straightening apparatus consisting of blades 22 (or
Угол раскрытия диффузора может составлять от 4 до 30°, т.е. может быть несколько больше, чем рекомендуется для обычных струйных аппаратов (обычно не более 10°, см. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.64). В предлагаемом вихревом струйном аппарате в отличие от обычного струйного аппарата с продольной (осевой или кольцевой) подачей рабочей среды опасность отрыва расширяющегося потока от стенок диффузора и, следовательно, резкого увеличения гидравлического сопротивления диффузора, сводится к минимуму. Это обусловлено тем, что закрученный поток, истекая из горловины 2 в диффузор 3 с большой окружной скоростью wt2, за счет центробежной силы отбрасывается к стенкам диффузора. В случае не слишком больших потерь от трения о стенки диффузора поток по инерции продолжает вращаться вплоть до полного расширения потока до цилиндрической части диффузора, и отрыва от стенок диффузора при этом не происходит. Благодаря этому также повышается надежность струйного аппарата.The opening angle of the diffuser can be from 4 to 30 °, i.e. may be slightly larger than recommended for conventional inkjet devices (usually not more than 10 °, see Lamaev BF Hydrojet pumps and installations. - L .: Mashinostroenie, 1988. - P.64). In the proposed vortex jet apparatus, in contrast to a conventional jet apparatus with longitudinal (axial or annular) supply of the working medium, the danger of separation of the expanding flow from the walls of the diffuser and, therefore, a sharp increase in the hydraulic resistance of the diffuser, is minimized. This is due to the fact that the swirling flow, flowing from the neck 2 into the
Использование тела 23 обтекаемой формы позволяет исключить подсасывание воздуха из атмосферы со стороны открытого конца диффузора, что повышает всасывающую способность вихревого струйного аппарата. Кроме того, при расширении потока в кольцевом зазоре между диффузором 3 и телом 23 обтекаемой формы сечение меняется по линейному закону, тогда как в обычном диффузоре - по квадратичному, т.е. более плавно. Это позволяет снизить гидравлические потери при расширении потока и повысить КПД вихревого струйного аппарата. Спрямляющие лопатки 22, показанные на фиг.6, играют ту же роль, что и лопатки 22 спрямляющего аппарата на фиг.5.The use of a
Инжектирующая способность в предлагаемом вихревом струйном аппарате повышается за счет более полного использования кинетической энергии вращательного движения; возможности точной регулировки положения сопла; дополнительной подкрутки рабочей среды лопатками в конфузоре; более полному восстановлению давления при использовании спрямляющего аппарата или тела обтекаемой формы.The injecting ability in the proposed vortex jet apparatus increases due to a more complete use of the kinetic energy of the rotational motion; the possibility of fine adjustment of the nozzle position; additional twisting of the working medium with blades in the confuser; more complete restoration of pressure when using a straightening device or streamlined body.
По варианту 2 способ эксплуатации вихревого струйного аппарата заключается в том, что рабочий поток подают в осевой патрубок 6, соединенный с соплом 5, а инжектируемый поток подсасывается через тангенциальный патрубок 8. Другими словами, в данном варианте вихревой струйный аппарат работает в "обращенном" (по способу ввода рабочей и инжектируемой сред) режиме. В основном вихревой струйный аппарат работает так же, как и по варианту 1, за исключением следующих отличительных особенностей. Рабочий поток в данном варианте включения не приобретает вращательного движения, и разрежение достигается за счет сужающейся формы конфузора, т.е. по рабочему потоку вихревой струйный аппарат работает как обычный струйный аппарат с коаксиальным (соосным) соплом. При этом в конфузоре 1 вблизи входа в горловину 2 возникает пониженное давление р2(р2<р1). Под действием возникшего перепада давления Δр=р1-р2 в конфузор 1 через тангенциальный патрубок 8 начинает всасываться инжектируемый поток, который, закручиваясь, приобретает тангенциальную (окружную) составляющую скорости: в цилиндрической части конфузора wt1, у входа в горловину wt2, причем эти скорости связаны друг с другом соотношением (1). Их связь с возникшим перепадом давлений может быть в первом приближении выражена из уравнения (3)According to option 2, the operation method of the vortex jet apparatus consists in the fact that the working stream is fed into the
Если принять во внимание, что помимо тангенциальной составляющей претерпевают изменения осевая wa и радиальная wR составляющие скорости, и учесть известное из кинематики жидкости соотношение для полной скоростиIf we take into account that, in addition to the tangential component, the axial w a and radial w R components of the velocity undergo changes, and take into account the relation known for the total velocity from the fluid kinematics
то вместо уравнения (3) следует записать интеграл уравнения Бернулли в видеthen instead of equation (3), we should write the integral of the Bernoulli equation in the form
где w1 - полная скорость потока инжектируемой среды на радиусе R1.where w 1 is the total flow rate of the injected medium at a radius R 1 .
Учитывая, что углы раскрытия конфузора малы, можно считать, что wR≪wa~wt. Кроме того, в силу зависимости wa~R-2 при R1≫R2 справедливо соотношение wa2≫wa1. Тогда вместо уравнения (4) можно записать более точное (но все еще приближенное) выражениеGiven that the opening angles of the confuser are small, we can assume that w R ≪w a ~ w t . In addition, due to the dependence w a ~ R -2 for R 1 ≫R 2 , the relation w a2 ≫w a1 is valid. Then, instead of equation (4), we can write a more accurate (but still approximate) expression
из которого следует, что создаваемый рабочим потоком перепад давления затрачивается на изменение кинетической энергии инжектируемого потока, причем помимо изменения тангенциального движения (составляющая скорости wt2) инжектируемый поток приобретает и осевое (составляющая скорости wa2). В горловине 2 происходит смешение потоков, причем в случае, когда плотность рабочей среды больше плотности инжектируемой, за счет действия центробежной силы происходит лучшее их смешение, так как струя рабочего потока отбрасывается к стенкам горловины, а инжектируемый поток, напротив, стремится к оси. Благодаря этому улучшается обмен импульсом между рабочим потоком и инжектируемой средой, что приводит к повышению КПД предлагаемого устройства.from which it follows that the pressure drop created by the working flow is spent on changing the kinetic energy of the injected flow, and in addition to changing the tangential motion (velocity component w t2 ), the injected flow also acquires axial (velocity component w a2 ). In the neck 2, flows are mixed, and in the case when the density of the working medium is higher than the density of the injected, due to the action of centrifugal force, their best mixing occurs, since the stream of the working stream is rejected to the walls of the neck, and the injected stream, on the contrary, tends to the axis. This improves the exchange of momentum between the workflow and the injected medium, which leads to increased efficiency of the proposed device.
В свою очередь, использование способа включения по варианту 1 предпочтительней, когда плотность рабочей среды меньше плотности инжектируемой среды, так как в этом случае более легкая рабочая среда стремится к оси горловины, а тяжелая инжектируемая отбрасывается центробежной силой к стенкам.In turn, the use of the inclusion method according to
Пример конкретного выполнения. Вихревой струйный аппарат, разрез которого представлен на фиг.1-8, имеет размеры: R1=25 мм, R2=5 мм, угол раскрытия конфузора 30°, а диффузора - 10°, наконечник 7 сопла 5 выполнен сужающимся. В диффузоре установлен спрямляющий аппарат с двумя лопатками 22. При подаче в тангенциальный патрубок 8 рабочего потока (воды с плотностью ρ=1000 кг/м3) со скоростью wt1=3 м/с в соответствии с формулой (3) в вихревом струйном аппарате возникает перепад давленияAn example of a specific implementation. The vortex jet apparatus, the section of which is shown in FIGS. 1-8, has dimensions: R 1 = 25 mm, R 2 = 5 mm, the opening angle of the confuser 30 °, and the diffuser 10 °, the tip 7 of the nozzle 5 is made tapering. A straightening apparatus with two blades is installed in the
р2=р1-Δрр=150000-108000=42000 Па (абс.)=0,42 ат (абс.).p 2 = p 1 -Δ p p = 150000-108000 = 42000 Pa (abs.) = 0.42 at (abs.).
В случае подсоса инжектируемой среды из атмосферы полезный перепад давления, создаваемый между входным сечением патрубка 6 и выходным сечением сопла 5, равенIn the case of suction of the injected medium from the atmosphere, the useful pressure difference created between the inlet section of the
Δрc=pam-p2=100000-42000=58000 Па=0,58 ат.Δp c = p am -p 2 = 100000-42000 = 58000 Pa = 0.58 at.
Таким образом, в предлагаемом вихревом струйном аппарате при расчетных геометрических и режимных параметрах может достигаться отношение полезного и рабочего перепадов давленийThus, in the proposed vortex jet apparatus with calculated geometric and operational parameters, the ratio of useful and working pressure drops can be achieved
Δрс/Δpp=58000/108000=0,537,Δp s / Δp p = 58000/108000 = 0.537,
что соответствует лучшим показателям для обычных гидроструйных насосов (см. Лямаев Б.Ф.Гидроструйные насосы и установки. - Л.: Машиностроение, 1988. - С.85, рис.2.4, а). При достаточно высокой степени подсасывания инжектируемого потока это будет приводить и к увеличению КПД.which corresponds to the best indicators for conventional hydro-jet pumps (see Lyamaev B.F. Hydro-jet pumps and installations. - L.: Mashinostroenie, 1988. - P.85, Fig. 2.4, a). With a sufficiently high degree of suction of the injected stream, this will also lead to an increase in efficiency.
Повышение надежности достигается благодаря использованию механизма 12 регулирования кольцевого зазора между наконечником 7 сопла и конфузором 1, вынесенного из рабочего объема струйного аппарата. Повышение надежности достигается также в результате применения спрямляющего аппарата, состоящего из лопаток 22 или тела 23 обтекаемой формы со спрямляющими лопатками 22 (так как это препятствует подсосу жидкости или газа из окружающей среды), направляющей втулки 9 с лопатками 10 (повышается точность радиального позиционирования наконечника сопла), применения уплотнительных колец 13, сильфона 14 (повышается герметичность системы) и обоймы 15 из антифрикционного материала (снижается трение и поглощаются вибрации сопла).Improving the reliability is achieved through the use of the mechanism 12 for regulating the annular gap between the nozzle tip 7 and the
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность, инжектирующую способность и КПД вихревого струйного аппарата.Thus, the present invention improves the reliability, injecting ability and efficiency of the vortex jet apparatus.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101919/06A RU2262008C1 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Swirl jet device and method of its cutting in (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004101919/06A RU2262008C1 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Swirl jet device and method of its cutting in (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004101919A RU2004101919A (en) | 2005-07-10 |
| RU2262008C1 true RU2262008C1 (en) | 2005-10-10 |
Family
ID=35837604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004101919/06A RU2262008C1 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Swirl jet device and method of its cutting in (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262008C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310611C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Installation of neutralization of the waste waters |
| RU2452878C1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-06-10 | Валентин Степанович Фетисов | Heterogeneous medium transfer injector pump |
| CN104675760A (en) * | 2015-02-13 | 2015-06-03 | 浙江大学 | Nozzle-adjustable steam ejector |
| RU2643882C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-02-06 | Сергей Анатольевич Паросоченко | Jet pump |
| RU213552U1 (en) * | 2022-04-18 | 2022-09-15 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Air connection |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4773827A (en) * | 1987-07-23 | 1988-09-27 | Hydro-Thermal Corporation | Liquid heating apparatus with temperature control system |
| US4892463A (en) * | 1987-09-10 | 1990-01-09 | Deutsche Gesellschaft Fur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh | Rail mounted ejector |
| SU1687914A1 (en) * | 1988-10-18 | 1991-10-30 | Донецкий политехнический институт | Water-jet pump |
| SU1698494A1 (en) * | 1989-07-24 | 1991-12-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Транспорту Природного Газа "Внипитрансгаз" | Ejector |
| RU2138694C1 (en) * | 1998-05-21 | 1999-09-27 | Дмитриев Геннадий Павлович | Jet-vortex apparatus |
| RU2147085C1 (en) * | 1999-03-04 | 2000-03-27 | Андреев Александр Юрьевич | Swirl jet device |
-
2004
- 2004-01-21 RU RU2004101919/06A patent/RU2262008C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4773827A (en) * | 1987-07-23 | 1988-09-27 | Hydro-Thermal Corporation | Liquid heating apparatus with temperature control system |
| US4892463A (en) * | 1987-09-10 | 1990-01-09 | Deutsche Gesellschaft Fur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh | Rail mounted ejector |
| SU1687914A1 (en) * | 1988-10-18 | 1991-10-30 | Донецкий политехнический институт | Water-jet pump |
| SU1698494A1 (en) * | 1989-07-24 | 1991-12-15 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Транспорту Природного Газа "Внипитрансгаз" | Ejector |
| RU2138694C1 (en) * | 1998-05-21 | 1999-09-27 | Дмитриев Геннадий Павлович | Jet-vortex apparatus |
| RU2147085C1 (en) * | 1999-03-04 | 2000-03-27 | Андреев Александр Юрьевич | Swirl jet device |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310611C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Installation of neutralization of the waste waters |
| RU2452878C1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-06-10 | Валентин Степанович Фетисов | Heterogeneous medium transfer injector pump |
| CN104675760A (en) * | 2015-02-13 | 2015-06-03 | 浙江大学 | Nozzle-adjustable steam ejector |
| RU2643882C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-02-06 | Сергей Анатольевич Паросоченко | Jet pump |
| RU213552U1 (en) * | 2022-04-18 | 2022-09-15 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Air connection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004101919A (en) | 2005-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101835561B (en) | For cutting head and the cutting nozzles of liquid/abrasive jet cutter sweep | |
| US5605172A (en) | Fluid control valve and method for subjecting a liquid to a controlled pressure drop | |
| US20100237023A1 (en) | Liquid treatment apparatus and methods | |
| JP5443393B2 (en) | Fluid flow control valve | |
| US20130167566A1 (en) | Ejectors and Methods of Manufacture | |
| US10799891B2 (en) | Compact linear oscillating water jet | |
| CN102448616B (en) | Rotary nozzle for a high-pressure cleaning device | |
| KR100668582B1 (en) | Fluid processing method and apparatus | |
| US4810170A (en) | Jet pump | |
| US4830280A (en) | Nozzle | |
| US20150285271A1 (en) | Jet pump | |
| RU2262008C1 (en) | Swirl jet device and method of its cutting in (versions) | |
| RU2135840C1 (en) | Liquid and gas jet device (versions) | |
| RU2486965C2 (en) | Swirling nozzle | |
| RU2011428C1 (en) | Mechanical atomizing burner | |
| RU2631293C1 (en) | Pneumatic nozzle | |
| RU2076250C1 (en) | Vortex jet apparatus | |
| RU2643882C1 (en) | Jet pump | |
| EP0548408A1 (en) | Jet-producing head for high-pressure cleaners | |
| RU2147085C1 (en) | Swirl jet device | |
| RU2180711C1 (en) | Multi-stage jet apparatus | |
| RU2260147C2 (en) | Vortex injector | |
| US20250099987A1 (en) | Rotary spray nozzles | |
| RU2138694C1 (en) | Jet-vortex apparatus | |
| RU2800452C1 (en) | Liquid dispersion method and device for its implementation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070213 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130122 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180122 |