Эжектор

Полезная модель относится к струйной технике и может быть использована для перекачивания газов.
Известен эжектор, принцип работы которого заключается в улучшении его аэродинамических характеристик (патент № 2059892 РФ, МПК F04F 5/04. Эжектор/ В.И. Шадрин; Производственное объединение «Надымгазпром» (РФ).- № 92005687/06; заявл. 10.11.1992; опубл. 10.06.1996, бюл. № 16).
Эжектор содержит сопло, приемную камеру, камеру смешения и направляющее устройство, установленное непосредственно перед диффузором к конце камеры смешения, направляющее устройство выполнено в виде закрученной пластины, противоположные стороны которой развернуты относительно друг друга на 90°, причем длина пластины, характеризующая крутизну ее изгиба, сообщает величину угловой скорости потока и в соотношении с осевой скоростью соответствует тангенсу угла наклона образующей диффузора к его оси.
Эжектор работает следующим образом.
Активная среда, истекая из сопла, увлекает в камеру смешения пассивную среду. В камере смешения смешанный неоднородный поток при прохождении направляющего устройства приобретает импульс угловой скорости. Осевое перемещение закрученного потока в полости диффузора сопровождается выравниванием градиента скорости в нормальных сечениях по длине диффузора, что в целом приводит к снижению гидравлических потерь давления на разрежение в полости диффузора и повышению КПД устройства, причем оптимальное отношение угловой скорости к осевой на входе в диффузор соответствует функции тангенса угла наклона образующей диффузора к его оси. Угловая скорость потока определяется длиной направляющего устройства, характеризующей крутизну изгиба пластины.
Такое выполнение направляющего устройства позволяет оптимизировать соотношение угловой и осевой составляющих скорости потока и, следовательно, ведет к выравниванию градиента скорости в поперечном сечении диффузора, что, в свою очередь, ведет к снижению гидравлических потерь.
Недостатками эжектора являются низкая эффективность и ухудшение его аэродинамических свойств из-за наливания загрязняющих веществ на стенках выходных путей удаляемой газовой смеси.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является эжектор (патент № 2079725 РФ, МПК F04F 5/14. Газовый эжектор/ В.И. Шадрин; Предприятие по добыче и транспортировке природного газа "Надымгазпром" РАО Газпром (РФ).- №94038577/06; заявл. 13.10.1994; опубл. 20.05.1997, бюл. №14).
Газовый эжектор содержит активное сопло, приемную камеру, камеру смешения и диффузор, расположенный в полости напорного трубопровода, диффузор выполнен из коаксиально расположенных патрубков, соосно смещенных так, что концы труб камеры смешения и коаксиальных патрубков находятся на образующей расширяющейся конусной поверхности.
Эжектор работает следующим образом.
Высоконапорный газ поступает из активного сопла в камеру смешения, где смешивается с пассивной средой, поступающей из приемной камеры. Далее смесь поступает в диффузор. В диффузоре происходит интенсивное торможение потока за счет приращения его массы циркуляционными потоками, возникающими вокруг патрубков. Циркуляционные потоки проникают через пространства, образованные трубопроводом и наружной поверхностью последнего патрубка и распределяются пропорционально перепадам давления, возникающим в щелях диффузора.
Такое выполнение эжектора позволяет повысить эффективность его работы за счет повышения эффективности работы диффузора при больших скоростях потока и его экономичность.
Недостатком эжектора является то, что в процессе работы загрязняющие вещества, поступающие с удаляемой воздушной смесью, налипают на внутренние стенки конуса диффузора, что приводит к ухудшению аэродинамической характеристики эжектора и уменьшению его коэффициента полезного действия.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в разработке эжектора, позволяющего повысить коэффициент полезного действия эжектора за счет улучшения его аэродинамических характеристик путем эффективной очистке внутренней конусной поверхности диффузора.
Для решения поставленной задачи в эжекторе, содержащем активное сопло, приемную камеру, камеру смешения и диффузор, расположенный в полости напорного трубопровода и выполненный из коаксиально расположенных патрубков, соосно смещенных так, что концы труб камеры смешения и коаксиальных патрубков находятся на образующей расширяющейся конусной поверхности и между которыми образованы щели, дополнительно установлено устройство для удаления загрязняющих веществ с внутренней конусной поверхности диффузора, выполненное из электродвигателя, установленного в верхней части диффузора, коромысла, закрепленного в нижней части электродвигателя с возможностью вращения и выполненного в виде усеченной пирамиды, своими очертаниями повторяющей внутренние контуры конуса диффузора, и щеток для удаления загрязняющих веществ с внутренней поверхности конуса диффузора, закрепленных на боковой поверхности коромысла.
Признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, являются снабжение эжектора устройством для удаления загрязняющих веществ с внутренней поверхности конуса диффузора, выполнение устройства из электродвигателя, установленного в верхней части диффузора, коромысла, выполненного в виде усеченной пирамиды, своими очертаниями повторяющей внутренние контуры диффузора, и закрепленного в нижней части электродвигателя с возможностью вращения, и щеток, закрепленных на боковой поверхности коромысла.
Наличие отличительных признаков в совокупности существенных признаков заявляемого решения свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности "новизна".
Благодаря отличительным признакам повышается эффективность очистки внутренней поверхности конуса диффузора от загрязняющих веществ, поступающих с удаляемой воздушной смесью, что приводит к повышению коэффициента полезного действия эжектора.
Это обусловлено тем, что при вращении коромысла с частотой 6 об/мин щетки, закрепленные на его боковой поверхности, соскребают загрязняющие вещества со стенок конусной поверхности диффузора, которые удаляются напором газовой смеси наружу, что приводит к улучшению аэродинамических характеристик эжектора, а, следовательно, к повышению его коэффициента полезного действия.
Предлагаемый эжектор иллюстрируется чертежом.
Эжектор содержит сопло 1, приемную камеру 2, камеру смешения 3 и диффузор 4, расположенный в полости напорного трубопровода 5, устройство для удаления загрязняющих веществ с внутренней конусной поверхности 6 диффузора 4, расположенное в верхней части напорного трубопровода 5.
Диффузор 4 выполнен из коаксиально расположенных патрубков 7, выходные концы которых расположены на образующей линии, расширяющейся конусной поверхности 6. Между патрубками 7 образованы щели 8.
Устройство для удаления загрязняющих веществ с внутренней конусной поверхности 6 диффузора 4 выполнено из электродвигателя 9, установленного на решетчатой пластине 10, прикрепленной к напорному трубопроводу 5 в верхней его части, коромысла 11, выполненного в виде усеченной пирамиды, своими очертаниями повторяющей внутренние контуры диффузора 4, и закрепленного в нижней части электродвигателя 9 с возможностью вращения, щеток 12, закрепленных на боковой поверхности коромысла 11.
Работа эжектора основана на принципе подсоса (эжекции) и осуществляется следующим образом.
Поток рабочего воздуха (эжектирующего), выходящий с большой скоростью из сопла 1, поступает в камеру смешения 3, увлекает за собой эжектируемый воздух (или газовоздушную смесь), создавая в приемной камере 2 зону пониженного давления, которое усиливает отсос воздуха из помещения. В камере смешения 3 происходит перемешивание эжектируемого и эжектирующего воздуха и выравнивание скоростей. Затем смешанный воздух поступает в диффузор 4, где происходит интенсивное торможение потока за счет приращения его массы циркуляционными потоками, возникающими вокруг патрубков 7, которые проникают через пространства, образованные напорным трубопроводом 5 и наружной поверхностью последнего патрубка 7 и распределяются пропорционально перепадам давления, возникающим в щелях 8 диффузора 4. Вследствие уменьшения скорости динамического давления динамическое давление преобразуется в статическое.
В процессе работы эжектора загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе, налипают на внутреннюю поверхность диффузора, что приводит к снижению аэродинамических характеристик эжектора. Поэтому для удаления загрязняющих веществ периодически включается электродвигатель 9, который приводит во вращение коромысло 11 с закрепленными на нем щетками 12. Коромысло 11 со щетками 12, вращаясь со скорость 6 об/мин, соскребает загрязняющие вещества со стенок внутренней поверхности 6 диффузора 4. Кроме того, коромысло 11 со щетками 12, вращаясь, создает зону разрежения. В результате чего происходит переток воздушной смеси из зоны относительно малого разрежения в зону более высокого разрежения и соскребаемые со стенок внутренней поверхности 6 диффузора 4 загрязняющие вещества удаляются напором газовой смеси наружу.
Периодическое удаление налипшей на стенки диффузора загрязняющих веществ приводит к повышению аэродинамических характеристик эжектора и его коэффициента полезного действия. При этом эжектор не искажает аэродинамику газового потока.