СТРУЙНЫЙ НАСОС

Предлагаемое техническое решение относится к струйным аппаратам и предназначено для перекачивания и смешения неньютоновских жидкостей различной вязкости с активной средой (ньютоновская жидкость или газ), истекающей под давлением из сопла. Данное устройство может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической, медицинской и других отраслях промышленности, а также в коммунальных службах при переработке хозбытовых и промышленных стоков.
Известна конструкция струйного аппарата, включающего рабочее сопло с регулирующей иглой, приемную камеру, камеру смешения и диффузор (Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер Струйные аппараты. - 3-е изд., перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1989, стр.190).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится небольшая производительность при перекачке и смешении неньютоновских жидкостей повышенной вязкости.
Известен эжектор, содержащий приемную камеру, камеру смешения, диффузор и расположенное в приемной камере активное сопло с регулирующей иглой, причем последняя установлена с возможностью осевого перемещения и соединена с приводом при помощи гибкого штока (авт.св. СССР №1513237, F04F 5/48, 1988 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность конструкции и малая производительность при перекачке и смешении неньютоновской жидкости с активной средой (ньютоновская жидкость или газ).
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является струйный насос, содержащий приемную камеру, камеру смешения, активное сопло, установленное с возможностью свободного вращения, а на внутренней поверхности активного сопла установлена винтовая спираль (Пат. на ПМ РФ №103870, F04F 5/00, 2011 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невозможность регулирования скорости вращения активного сопла при постоянном расходе активной среды, что уменьшает интенсивность перемешивания неньютоновской жидкости с активной средой.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение интенсивности перемешивания неньютоновских жидкостей различной вязкости с активной средой (ньютоновская жидкость или газ) за счет изменения скорости вращения активного сопла при постоянном расходе активной среды.
Поставленный технический результат достигается тем, что в струйном насосе содержащем приемную камеру, камеру смешения, активное сопло, установленное с возможностью свободного вращения, винтовую спираль, установленную на внутренней поверхности активного сопла, внутри активного сопла осесимметрично закреплен съемный сердечник, а на внешней поверхности активного сопла в начале приемной камеры установлены лопасти пропеллерной мешалки.
Осесимметричное закрепление внутри активного сопла съемного сердечника позволяет при изменении его диаметра изменять скорость активной среды, а значит силу динамического воздействия на винтовую спираль и скорость вращения активного сопла при постоянном расходе активной среды, что приводит к увеличению интенсивности перемешивания неньютоновской жидкости с активной средой.
Установка на внешней поверхности активного сопла в начале приемной камеры лопастей пропеллерной мешалки позволяет направить поток неньютоновской жидкости вдоль активного сопла, резко снизить объем застойной зоны в приемной камере, что также интенсифицирует процесс перемешивания неньютоновской жидкости с активной средой.
На фиг. представлен струйный насос в продольном разрезе.
Струйный насос содержит приемную камеру 1, камеру смешения 2, активное сопло 3, установленное с возможностью вращения в радиальном подшипнике 4, закрепленном внутри приемной камеры 1. На внутренней поверхности активного сопла 3 установлена винтовая спираль 5, а на внешней поверхности установлены лопасти пропеллерной мешалки 6. В центре активного сопла 3 осесимметрично закреплен съемный сердечник 7, для быстрой замены которого предусмотрена быстросъемная крышка 8. Для подачи активной среды в активное сопло 3 осесимметрично с ним установлен патрубок 9, а для подачи перекачиваемой неньютоновской жидкости в приемную камеру 1 установлен патрубок 10.
Струйный насос работает следующим образом.
c
c
c
По патрубку 9 внутрь вращающегося активного сопла 3 подают с большой скоростью активную среду, которая выходит в приемную камеру 1. В нее же по патрубку 10 подают перекачиваемую неньютоновскую жидкость, которая вовлекается во вращение в кольцевом зазоре между боковой неподвижной стенкой приемной камеры 1 длиной L и вращающейся боковой стенкой активного сопла 3 длиной l, а также взаимодействует с лопастями пропеллерной мешалки 6, которые создают окружной и осевой поток. Окружной поток усиливает эффект снижения эффективной вязкости, а осевой поток интенсифицирует подачу неньютоновской жидкости вдоль активного сопла 3. Активное сопло 3 получает вращение, с угловой скоростью ω, за счет взаимодействия активной среды с винтовой спиралью 5. Скорость вращения активного сопла 3 зависит от диаметра d съемного сердечника 7, внутреннего диаметра d активного сопла 3 и высоты h витка винтовой спирали 5, величины которых подбираются для конкретной неньютоновской жидкости, что позволяет добиться максимального снижения ее эффективной вязкости. Варьируя диаметр d съемного сердечника 7 можно изменять скорость вращения активного сопла 3. Так увеличивая диаметр d и соответственно уменьшая кольцевое сечение между активным соплом 3 и съемным сердечником 7 можно увеличить скорость течения активной среды, ее динамическое воздействие на винтовую спираль 5 и скорость вращения активного сопла 3, что приводит к уменьшению эффективной вязкости неньютоновской жидкости и увеличению интенсивности ее смешения с активной средой. Неньютоновская перекачиваемая жидкость с уменьшенной эффективной вязкостью начинает быстро течь в осевом направлении и, легко смешиваясь с активной средой, поступает в камеру смешения 2.
c
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет перекачивать и смешивать неньютоновские жидкости различной вязкости с активной средой (ньютоновская жидкость или газ) при ее постоянном расходе, за счет регулирования скорости вращения активного сопла, варьируя диаметр съемного сердечника d, что делает данный аппарат универсальным с точки зрения интенсивного смешения неньютоновских жидкостей с активной средой.