Жидкостно-газовый эжекторный аппарат
LIQUID-GAS EJECTOR UNIT

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к струйным аппаратам для создания вакуума, путем откачки газообразных и парогазовых сред, в различных технологических процессах, например в ректификационных колоннах при вакуумной перегонке нефтяной среды.
Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий распределительную камеру с соплами, приемную камеру, камеру смешения и сбросную камеру, причем каждая камера смешения установлена соосно относительно своего сопла (Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. Москва: Энергия, 1970. - С. 228-229). Известный аппарат обеспечивает откачку газообразных и парообразных сред, однако имеет сравнительно невысокий коэффициент полезного действия (КПД) ввиду наличия отрицательных конструктивных особенностей.
Наиболее близким техническим решением является жидкостно-газовый эжектор, содержащий распределительную камеру с соплами, приемную камеру, камеры смешения и сбросную камеру, причем каждая камера смешения установлена соосно относительно своего сопла, снабжена конусообразным входным патрубком и имеет входной цилиндрический, промежуточный конусообразный и выходной цилиндрический участки (патент РФ №2133882, F04F 5/02, 1999). Известный аппарат обеспечивает создание и поддержание вакуума, однако имеет большую массоемкость, сложную технологию изготовления, а также оказывает значительное гидравлическое сопротивление потоку ввиду сложной конфигурации камеры смешения, что в целом снижает КПД эжектора.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение коэффициента полезного действия эжектора при одновременном снижении массоемкости аппарата.
Поставленная задача достигается тем, что в жидкостно-газовом эжекторе, содержащем распределительную камеру с соплами, приемную камеру, камеры смешения и сбросную камеру, причем каждая камера смешения установлена соосно относительно своего сопла, согласно изобретению сопло состоит из внешней цилиндрической обечайки, в которую вмонтирована втулка из антифрикционного полимерного материала, при этом втулка имеет возможность вращательного движения относительно обечайки за счет зазора между внутренней стенкой обечайки и внешней поверхности втулки, а на внутренней поверхности втулки закреплены лопасти.
Наличие лопастей приводит вращению втулки под действием подаваемого в сопло потока жидкости и, соответственно, к закручиванию потока, что, в свою очередь, усиливает эжекционный эффект, то есть позволяет более интенсивно увлекать эжектируемую среду. Количество лопастей и их геометрические параметры устанавливаются на основе результатов экспериментальных исследований.
Конструкция жидкостно-газового эжектора поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема устройства, на фиг. 2 - конструкция сопла, на фиг. 3 - сечение А-А по фиг. 2.
Жидкостно-газовый эжектор содержит распределительную камеру 1 с соплами 2, приемную камеру 3, камеры 4 смешения и сбросную камеру 5. Каждая камера 4 смешения установлена соосно относительно своего сопла 2. Сопло 2 состоит из внешней цилиндрической обечайки 6, в которую вмонтирована, одним из известных способов, втулка 7, изготовленная из антифрикционного полимерного материала, например капролона. Втулка 7 установлена относительно обечайки 6 с зазором (на чертеже не показан). На внутренней поверхности втулки 7 закреплены одним из известных способов лопасти 8.
Устройство работает следующим образом. Жидкая эжектирующая среда под заданным давлением подается в распределительную камеру 1, где она распределяется между соплами 2. При взаимодействии потока жидкости с лопастями 8 втулка 7 начинает совершать вращательное движение относительно своей продольной оси, что приводит к закручиванию потока жидкости, находящегося внутри втулок 7.
Истекая из сопел 2, струи жидкой эжектирующей среды увлекают из приемной камеры 3 в камеры смешения 4 откачиваемую газообразную или парогазовую среду, при этом закручивающаяся форма обеспечивают максимальное проявление эффекта эжекции, за счет которого и происходит интенсивное увлечение откачиваемой среды из приемной камеры 3. В камерах смешения 4 два потока объединяются, и формируется смешанный поток, который поступает в сбросную камеру 5 и далее отводится из эжектора.
В отличие от известных устройств применение данного жидкостно-газового эжекторного аппарата позволит повысить эффективность процесса эжекции за счет закручивания потока жидкости благодаря наличию лопастей, закрепленных на втулке, выполненной с возможностью вращательного движения, и частичного снижения массоемкости изделия за счет изготовления части элементов устройства из антифрикционного полимерного материала, плотность и масса которого значительно меньше по сравнению с металлическими материалами и сплавами.