СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области производства и конструирования струйной техники в различных отраслях промышленности. В частности, заявляемое техническое решение может быть использовано при создании струйных систем управления для турбомашин и транспортных систем.
Известна струйная насосная установка, содержащая рабочую камеру, приемный канал перекачиваемой среды и сопло, установленное с возможностью осевого перемещения и гидравлически связанное с силовым насосом. Установка снабжена дополнительным силовым насосом с приемным каналом и размещенной между соплом и рабочей камерой соосно с ними диафрагмой с образованием двух радиальных кольцевых каналов, один из которых сообщен с приемным каналом перекачиваемой среды, а другой с приемным каналом дополнительного силового насоса. При этом, по крайней мере, один из силовых насосов снабжен регулятором подачи, и установка снабжена регулятором осевого перемещения сопла в виде винтовой пары с гайкой, выполненной на корпусе рабочей камеры и винтом на сопле (RU 2100659, 1997 г.).
Недостатком известного устройства является относительно узкая область применения, поскольку не решена задача перекачки для двух и более потоков к различным потребителям перекачиваемой среды с различными значениями давления и расхода.
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близкой к заявляемому техническому решению является струйная насосная установка, содержащая источник рабочей среды, сопловой аппарат, источник перекачиваемой среды, рабочую камеру с кольцевым каналом, в котором размещены направляющие лопатки с образованием между лопатками проточных каналов, изолированных друг от друга (RU 116190, 2012 г.).
Недостатком известного технического решения является ограниченная область применения, обусловленная узким диапазоном регулирования рабочих параметров для каждого потока: давление и массовый расход.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение диапазона регулирования рабочих параметров.
Указанная техническая проблема решается тем, что струйная установка, содержащая источники рабочей среды и перекачиваемой среды, сопловой аппарат, рабочую камеру с кольцевым каналом, в котором размещены направляющие лопатки с образованием между лопатками проточных каналов, изолированных друг от друга, согласно полезной модели, она снабжена узлом регулирования поворота соплового аппарата для изменения направления потока смеси рабочей и перекачиваемой среды, а на выходе рабочей камеры с кольцевым каналом установлена система разнонаправленных патрубков, образующих многоканальную систему проточных каналов между направляющими лопатками для подачи смеси рабочей и перекачиваемой среды из соплового аппарата через кольцевой канал рабочей камеры.
В частных конкретных случаях выполнения установки узел регулирования поворота соплового аппарата для изменения направления потока рабочей среды выполнен в виде сферического шарнира, а в кольцевом канале рабочей камеры установлен конический дефлектор с возможностью перемещения в вертикальном направлении.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении изменения направления потока смеси рабочей и перекачиваемой среды и неравномерного распределения газа (или жидкости) по проточным каналам при различных значениях массового расхода газа или жидкости в каждом из этих каналов.
Гибкая система регулирования позволяет расширить область применения предлагаемой струйной установки, поскольку помимо давления и массового расхода, появляется возможность регулировать и направление потоков в широком диапазоне в пределах геометрической сферы.
На фиг. 1-3 для удобства описания заявляемого технического решения представлены графические материалы.
На фиг. 1 представлена схема струйной установки с продольным разрезом (конический дефлектор в верхнем положении).
На фиг. 2 представлена схема струйной установки (в изометрии).
На фиг. 3 представлена схема струйной установки с продольным разрезом (конический дефлектор в нижнем положении, при повороте выходного канала соплового аппарата на определенный заданный угол).
Струйная установка содержит источник рабочей среды 1, сопловой аппарат 2, источник перекачиваемой среды 3, рабочую камеру 4 с кольцевым каналом.
В кольцевом канале рабочей камеры 4 размещены направляющие лопатки 5.
На выходе рабочей камеры 4 с кольцевым каналом установлена система разнонаправленных патрубков 6 и 7, образующих многоканальную систему проточных каналов между направляющими лопатками 5 для подачи смеси рабочей и перекачиваемой среды из соплового аппарата 2 через кольцевой канал рабочей камеры 4.
Указанные патрубки 6 и 7 могут быть выполнены различной формы (например, в виде прямолинейных или криволинейных труб). Проточные каналы патрубков 6 и 7 образуют многоканальную рабочую камеру с сетчатой структурой каналов и с возможностью для подачи рабочей и перекачиваемой среды в различных направлениях в рамках геометрической сферы.
Сопловой аппарат 2 оснащен узлом регулирования 8 для отклонения и изменения направления потока рабочей среды.
Для примера на фигурах показан вариант известного узла регулирования 8, выполненного на основе сферического шарнира, позволяющего отклонять выходной канал соплового аппарата 2 на заданный угол. Привод для поворота соплового аппарата 2 на фигурах не показан. Возможно использование и других известных узлов регулирования для отклонения потока рабочей среды на выходе соплового аппарата 2, например, возможно использование подвижной диафрагмы на выходе соплового аппарата.
Конический дефлектор 9 может быть частью узла регулирования8 с возможностью перемещения, например, в вертикальном направлении. Конический дефлектор 9 может занимать нижнее положение (фиг. 3). Конический дефлектор 9 может занимать верхнее положение (фиг. 1). Конический дефлектор 9 может занимать промежуточное положение между верхним и нижним положениями (система привода для перемещения дефлектора 9 на фигурах не показана, это может быть гидравлический привод или пневматический привод). Возможны и другие варианты, в которых сочетается линейное перемещение и угловое перемещение для конического дефлектора 9.
Струйная установка работает следующим образом.
Источник рабочей среды 1 обеспечивает подачу рабочей среды в сопловой аппарат 2. Сформированная в сопловом аппарате 2 рабочая струя попадает в кольцевой канал рабочей камеры 4. Перекачиваемая среда от источника 3 подводится к струе рабочей среды, проходя через кольцевой канал рабочей камеры 4. Узел регулирования 8 обеспечивает отклонение и изменение направление потока рабочей среды с учетом решаемой технологической задачи.
Далее перекачиваемая среда, перемешиваясь с потоком рабочей среды, направляются в проточные каналы патрубков 6 и/или 7 в зависимости от решаемой технологической задачи.
Рабочей и перекачиваемой средами могут быть жидкости или газы, или газожидкостные смеси, с различными соотношениями компонентов. Режим течения рабочей среды через сопловой аппарат 2 может быть установившимся или неустановившимся (например, импульсный режим, согласно определенному заданному закону изменения газодинамических параметров, с учетом условий решаемой технологической задачи).
С выходов проточных каналов патрубков 6 и 7 смесь рабочей среды и перекачиваемой среды поступает далее в технологическую линию на прием потребителя или нескольких потребителей (на фигурах такая технологическая линия и потребители не показаны).
Сопловой аппарат 2 и узел регулирования8 обеспечивают возможность для подачи рабочей и перекачиваемой среды в различных направлениях в рамках геометрической сферы, в зависимости от формы и количества патрубков 6 и 7, образующих многоканальную рабочую камеру с сетчатой структурой каналов. В зависимости от положения в пространстве соплового аппарата 2 и конического дефлектора 9 (и с учетом их геометрических размеров) меняются условия течения рабочей среды и условия перемешивания потоков рабочей и перекачиваемых сред в проточных каналах патрубков 6 и 7. При этом в указанных каналах изменяются значения массовых расходов, давлений, температур, коэффициентов Кориолиса и Буссинеска, и других газодинамических (гидродинамических) параметров. Соответственно, изменяются параметры количества движения (импульса сил) рабочего и смешанного потоков, и эпюры скоростей в поперечном сечении каждого канала.
На фиг. 1 представлена схема струйной установки с продольным разрезом, когда конический дефлектор 9 находится в верхнем положении. Выходные участки проточных каналов патрубков 6 могут быть расположены в плоскости, перпендикулярной к направлению потока из соплового аппарата 2, как на фиг. 1. При этом смешанный поток рабочей среды и перекачиваемой среды может быть равномерно распределен по указанным проточным каналам (при равенстве значений массового расхода газа или жидкости в каждом из этих каналов). При повороте соплового аппарата 2 обеспечивается неравномерное распределение газа (или жидкости) по проточным каналам (при различных значениях массового расхода газа или жидкости в каждом из этих каналов, и с возможностью направить весь рабочий поток в один из проточных каналов).
На фиг. 3 представлена схема струйной установки с продольным разрезом, когда конический дефлектор 9 находится в нижнем положении. Выходные участки проточных каналов патрубков 7 могут быть расположены параллельно друг к другу, как показано на фигурах. При этом смешанный поток рабочей среды и перекачиваемой среды может быть равномерно распределен по проточным каналам (при равенстве значений массового расхода газа или жидкости в каждом из этих каналов). При повороте соплового аппарата 2 обеспечивается неравномерное распределение газа (или жидкости) по проточным каналам (при различных значениях массового расхода газа или жидкости в каждом из этих каналов, и с возможностью направить весь рабочий поток в один из проточных каналов). При повороте соплового аппарата 2 также обеспечивается возможность направить весь рабочий поток в один из указанных проточных каналов).
Возможны и другие варианты распределения потоков газа (жидкости) в проточных каналах патрубков 6 и 7. В общем случае, проточные каналы, которые образуют сетчатую структуру, обеспечивают возможность для подачи рабочей и перекачиваемой среды в различных направлениях в рамках геометрической сферы, что достигается за счет формы этих проточных каналов и за счет узла регулирования 8.
При использовании узла регулирования 8, направляя поток рабочей среды в один или в несколько проточных каналов, можно управлять работой струйной установки, используя ее для решения широкого круга технических и технологических задач в различных отраслях производства.
Таким образом, предлагаемая струйная установка обеспечивает гибкую систему регулирования, позволяющую изменять направление потоков в широком диапазоне в пределах геометрической сферы. При этом расширяется область применения предлагаемой струйной установки, поскольку, помимо давления и массового расхода, удается регулировать и направление потоков.