СУПЕРНАСАДОК ШЕСТЕРЕНКО (ВАРИАНТЫ)
SHESTERENKO SUPERNOZZLE (VERSIONS)

Предлагаемое изобретение относится к оборудованию аэрозолеконцентрирующих устройств, а также к установкам вакуумного крекинга природных газов и нефти, к газоразгонным и газотранспортирующим устройствам, к диспергаторам газожидкостных смесей и газодинамических систем различных компонентов в химических технологиях, и к устройствам, где необходимо разогнать газ и можно использовать энергию ветра и пр.
Прототип
Известно устройство, содержащее сверхзвуковые сопла, герметично соединенные между собой, причем каждое последующее сверхзвуковое сопло имеет критическое сечение не меньше, чем первое сопло по ходу газа.
(Авторское свидетельство СССР №1426642 под названием "Аэрозолеконцентрирующий насадок", автор Н.А.Шестеренко).
Недостатком прототипа является то, что устройство и способ работают в режиме расхода подводимой энергии, а кинетическая энергия, получаемая в результате вакуумирования полостей в эжекторном режиме, расходуется на концентрирование частиц аэрозоля в центральную часть потока внутри устройства. Поэтому эффект использования и извлечения энергии из вакуума проявляется внутри устройства и не используется за пределами устройства и перевода этой энергии в другие виды энергии.
Аналог 1
Известно устройство, содержащее сопла, герметично соединенные между собой, причем каждое последующее сопло имеет критическое сечение не меньше, чем предыдущее сопло.
(Авторское свидетельство СССР №1242248 под названием "Аэрозолеконцентрирующий насадок Шестеренко", автор Н.А.Шестеренко).
Недостаток Аналога 1 тот же самый, что и у прототипа, причем у Аналога 1 на фиг.1 изображен вариант, когда из резервуара по магистрали источника вакуумирования отводят только часть прогоняемого воздуха, а другая часть воздуха идет в сопло с меньшим критическим сечением, чем у эжектора, причем последнее сопло имеет источник вакуумирования.
Аналог 2
Известно устройство, содержащее сверхзвуковые сопла, герметично соединенные между собой. Эти устройства не менее одного установлены друг за другом с прогрессивным уменьшением с зазором между собой.
(Авторское свидетельство СССР №1388097 под названием "Аэрозольный концентратор", автор Н.А.Шестеренко).
Недостатком аналога 2 является то же самое, что и для прототипа, причем прогрессивное уменьшение размера устройств использовано для повышения концентрации аэрозоля.
Технической задачей является расширение области применения устройства и повышение эффективности.
Техническая задача выполняется за счет того, что насадок содержит или жестко фиксированные сопла, или сопла, имеющие устройства изменения геометрических параметров, или одновременно и те и другие сопла, которые герметично соединены между собой.
Критическое сечение каждого сопла не меньше критического сечения расходоопределяющего сопла.
Согласно изобретению по первому варианту за расходоопределяющим соплом установлено не менее чем одно расходоопределяющее сопло, сообщенное с источником повышенного давления.
Техническая задача также может быть выполнена за счет того, что согласно изобретению по второму варианту в первом по ходу движения газа сопле негерметично несоосно установлено сопло запуска, сообщенное с компрессором, или не менее чем однократно установлен насадок запуска, но меньшего размера по сравнению с каждым последующим насадком.
Насадок запуска сообщен или с компрессором, или с окружающей средой.
Не менее чем один насадок или размещен или не размещен на кронштейне, имеющем ось вращения.
Первое по ходу движения газа сопло размещено ближе остальных сопел к оси вращения.
Предлагаемое изобретение изображено на фигурах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
На фиг.1 изображен супернасадок Шестеренко. Насадок 1 соединен газоводом 2 с компрессором (не показан). Насадок 1 установлен негерметично на насадок 3 (элементы крепления не показаны). Насадок 3 имеет дозвуковое сужающееся расходоопределяющее сопло 4, сопла Лаваля 5 и 6, входное сечение 7 и выходное сечение 8. Насадок 1 имеет выходное сечение 9, которое совмещено с входным сечением 7. Расходоопределяющее сопло 4 имеет критическое сечение 10. Сопло Лаваля 5 имеет критическое сечение 11. Сопло Лаваля 6 имеет критическое сечение 12.
Сопла Лаваля 5 и 6 герметично соединены между собой с образованием наибольшего сечения 13. Герметичная полость 14 образована эжекторным зазором 15 между стенками сопла 4 и сопла Лаваля 5 и плоскотью 16.
Насадок 1 установлен на насадке 3 несоосно с расходным зазором.
Насадок 1 имеет расходоопределяющее сопло Лаваля 17 и сопла Лаваля 18, которых может быть несколько (в зависимости от технологических задач и обозначаются буквами «а», «б» и т.д.). Сопло Лаваля 17 имеет критическое сечение 19. Насадок имеет герметичную полость 20, образованную эжекторным зазором 21 между стенками сопел Лаваля 17 и 18 и плоскостью 22. Насадок 3 установлен на насадке 23, имеющем расходоопределяющее дозвуковое сужающееся сопло 24, которое, в свою очередь, имеет входное сечение 25 и критическое сечение 26. Насадок 23 имеет выходное сечение 27, сопла Лаваля 28 и 29 и герметичную полость 30, которая образована эжекторным зазором 31 между стенками сопла 24 и сопла Лаваля 28 и плоскостью 32. Сопла Лаваля 28 и 29 герметично соединены между собой с образованием наибольшего сечения 33.Сопла Лаваля 28 и 29 имеют критические сечения 34 и 35 соответственно. Насадок 1 может иметь входное сечение 36, которое сообщено непосредственно с окружающей атмосферой.
Для насадка 1 критическое сечение 19 наименьшее.
Для насадка 3 критическое сечение 10 наименьшее.
Для насадка 23 критическое сечение 26 наименьшее.
Площадь критического сечения 23 больше площади критического сечения 10, которое, в свою очередь, больше площади критического сечения 19.
Разность площадей сечений 25 и 8, сплюсованная с площадью критического сечения 10, больше критического сечения 26.
Разность площадей сечений 7 и 9, сплюсованная с площадью критического сечения 19, больше критического сечения 10.
Эжекторный зазор 15 - наименьшее расстояние между кромкой выходного сечения сопла 4, которое в этом сопле совмещено с критическим сечением 10, и соплом Лаваля 5. Общая площадь эжекторного зазора 15 на рабочем режиме не меньше критического сечения 10 в варианте, когда эжекторный зазор 15 регулируется (этот вариант не показан). Когда эжекторный зазор 15 жестко фиксирован конструкцией, то общая площадь эжекторного зазора 15 на всех режимах не меньше площади критического сечения 10. Когда все критические сечения насадка изменяются (этот вариант не показан, но имеет право на существование в рамках данного изобретения), соотношение общей площадей эжекторного зазора 15 к критическому сечению 10 остается неизменным.
То же самое можно сказать и об отношении эжекторного зазора 31 к критическому сечению 26, а также об отношении эжекторного зазора 21 к критическому сечению 19. Однако эжекторный зазор 21 - наименьшее расстояние между кромкой выходного сечения сопла Лаваля 17 и соплом Лаваля 18.
В каждом насадке, или 1, или 3, или 23, сопла герметично соединены между собой, причем критическое сечение каждого сопла не меньше соответственно критического сечения расходоопределяющего сопла 19, 10 и 26.
Следует подчеркнуть, что в первом по ходу движения газа сопле негерметично с расходным зазором несоосно или параллельно, или непараллельно насадку или жестко или с возможностью осевого передвижения установлено или сопло запуска (не показано), сообщенное с компрессором, или установлен насадок 1, но меньшего размера по сравнению с последующим насадком 3. Непаралелльность насадков имеет широкое толкование. Один из вариантов и очень существенный - организация в соплах 4 и 24 движения потока газа, идущего из выходных сечений соответственно 9 и 8, в виде закручивающейся воронки, что требует соответственной ориентации осей насадков относительно друг к другу.
На фиг.2 изображены в плане входное сечение 7 и выходное сечение 9, которые имеют общую точку соприкосновения «А». Разница площадей этих сечений составляет площадь расходного зазора для насадка 3 на фиг 1. В данном варианте насадки 1 и 3 выполнены в виде тел вращения.
На фиг.3 изображены в плане входное сечение 7 и выходное сечение 9, которые имеют общую линию соприкосновения «А» и которые образуют расходный зазор в виде щели. В данном варианте насадки 1 и 3 выполнены щелевыми.
На фиг.4 изображен вариант, когда входное сечение 37 первого по ходу движения газа сужающегося сопла 38 (возможен вариант - входное сечение 36 сопла Лаваля 17) размещено ближе остальных сопел к оси 39 вращения, на которой насадки 1 и 3 установлены при помощи кронштейна 40, который может быть выполнен и в виде плоскости, и в виде балок. Оси насадков 1 и 3 установлены по отношению друг к другу со смещением и под углом. Насадок 3 заканчивается сверхзвуковым соплом 41 с косым срезом 42. Герметичные полости 43 насадков 1 сообщены между собой и равноудалены от оси 39 вращения. Этот чертеж можно рассматривать и как план, когда не менее чем один щелевой насадок установлен на кронштейне 40 в виде раскрытой книжки (веером).
Насадок 1 заканчивается соплом Лаваля 18а, у которого сверхзвуковая часть 44 или искривлена, или имеет козырек (не показано). Сопла 38, 18 и 18а имеют критические сечения соответственно 45, 46 и 46а.
На фиг.5 ось 39 установлена в подшипники 47. Ось 39 имеет ременную передачу 48 и электродвигатель 49.
Щелевые насадки 1 и 3 по вертикали имеют между собой зазор, ограниченный сверху и снизу плоскостями соответственно 50 и 51. Следует отметить, что не менее чем один насадок выполнен щелевым и установлен на кронштейне в виде или книжки, которая раскрыта веером, или этажерки, или в виде того и другого одновременно (не показано).
На фиг.6 изображен вариант, когда насадки 1 и 3 установлены в бункере 52, который имеет патрубки 53 и 54. Возможен вариант, когда бункер 53 разделен на две части лабиринтным уплотнением 55. Одна часть в этом случае имеет неподвижную стенку-откос 56, а вторая часть имеет кронштейн 57. В этом случае насадки 1 и 3 являются конструктивными элементами варианта, изображенного на фиг.4 или фиг.5.
Возможен вариант, когда к насадку 3 или к насадку 23 подведена система зажигания 58 (для всех чертежей). Возможен вариант, когда в соплах 4, 24 и 38 установлены или спираленаправляющие 59, или шнек (не показан). На фиг.6, аналогично насадкам 3 и 23, насадок 1 имеет герметичную полость 60 и эжекторный зазор 60а и такое же его отношение к критическому сечению 45.
Все эжекторные зазоры являются наименьшими зазорами между кромкой разгонного сопла (в заявке на чертежах 1, 2, 3, 4, 5 и 6 рассматриваются только расходоопределяющие сопла) и следующим за ним соплом.
На всех чертежах обозначены стрелками: 61 - поток газа (нефти), идущий в насадок 1; 62 - поток газа, выходящий через сечение 9; 63 - поток газа (нефти), идущий через расходный зазор в насадок 3; 64 - поток газа, выходящий через сечение 8; 65 - поток газа (нефти), идущий через расходный зазор в насадок 23; 66 - поток газа, выходящий через сечение 27; 67 - направление вращения оси 39; 68 - направление движения потока частичек аэрозоля; 69 - отвод частичек аэрозоля (механизм отвода не показан).
На фиг.1 в первом по ходу движения газа насадке 1 расходоопределяющее сопло насадка выполнено в виде сопла Лаваля 17, у которого площадь выходного сечения 19а должна быть не меньше двух площадей критического сечения 19 расходоопределяющего сопла Лаваля 17. Только тогда вакуумируемая полость 20 и эжекторный зазор 21 могут быть совмещены и заключены в одной линии кромки 19б выходного сечения 19а. В остальных случаях на рабочем режиме сумма площадей эжекторного зазора 21 и выходного сечения 19а при кромке 19б расходоопределяющего сопла 17 не меньше двух площадей критического сечения 19 расходоопределяющего сопла 17. На фиг.7 показан вариант, когда между соплом 4 и соплом Лаваля 5 установлены герметично с ними и между собой промежуточные сужающиеся сопла 70 и 71, которые имеют критические сечения 72 и 73 соответственно. Между соплами 4 и 70 имеется полость 74 и эжекторный зазор 75. Между соплами 70 и 71 имеется полость 76 и эжекторный зазор 77. Между соплом 71 и соплом Лаваля 5 имеется полость 78 и эжекторный зазор 75.
Сумма всех пар площадей эжекторных зазоров 75, 77, 79 и выходных сечений (в этом случае они являются и критическими сечениями, и при кромке у расходоопределяющего сопла 4 и у дополнительных сужающихся сопел 70 и 71, которые установлены после расходоопределяющего сопла 4) 10, 72, 73, не меньше площади критического сечения 10 расходоопределяющего сопла 4 умноженной на сумму числа единицы (т.е. числа 1) и числа этих пар (т.е. числа 3), иначе говоря, не меньше площади критического сечения 10, умноженного на четыре (т.е. число 4).
На фиг.7 показан вариант, когда за сечением 13 между соплами Лаваля 5 и 6 имеется полость 80 и эжекторный зазор 81. В полости 80 встроен коллектор 82, снабженный расходоувеличивающим соплом (или соплами) 83 и магистралью 84 с устройством перекрытия 85. Магистраль 84 сообщена с источником повышенного давления (на фиг.7 не показано).
На фиг.7 показан гибкий герметизирующий элемент 86 и устройство изменения геометрии 87, регулирующее площади критического сечения 12 и выходного сечения 8.
Вместо сужающихся сопел 4, 70, 71 могут быть установлены сопла Лаваля, трубки Вентури, цилиндры и их произвольные сочетания. Однако во всех этих случаях на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромке у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены после расходоопределяющего сопла, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла, умноженной на сумму числа единицы и числа этих пар.
На фиг.8 показан вариант, когда кольцевой насадок 3 на кольцевых плоскостях 51 вверху и внизу имеет кольцевой коллектор 82, снабженный с расходоувеличивающим соплом (соплами) 83 и кольцевой магистралью 84. Стрелкой 88 показано направление движения воздуха, прогоняемого центробежными силами извне до сопел 83. В этом варианте кольцевой кронштейн 40 с кольцевой нижней плоскостью 50 выполнен монолитно, образуя герметичный низ насадка 1. Верхняя кольцевая плоскость 50 снабжена стаканом 89, который подсоединен через кольцевое лабиринтное уплотнение к газоводу 2. На оси 39 установлена передача 91 к валу 92, который передает вращение устройства или агрегата (не показаны).
На фиг.9 показан вариант, когда кольцевые магистрали 84 снабжены кольцевыми коллекторами 93 с кольцевыми лабиринтными уплотнениями 94. Кольцевые коллекторы 93 снабжены отводами 95 с перекрывающими устройствами 96. Отводы 95 сообщены с источниками подачи под давлением аэрозолей, причем вверху и внизу аэрозоли могут быть различными. На фиг.9 показан вариант, когда кольцевые плоскости 51 снабжены кольцевыми лабиринтными уплотнениями 97, которые переходят в стаканы 98, имеющие магистрали 99, которые сообщены с источниками подачи под давлением аэрозолей, причем вверху и внизу аэрозоли могут быть различными. На фиг.8 и 9 стаканы 89 и 98 соответственно имеют с осью 39 уплотнительные муфты 100 и 101.
На фиг.8 и 9 сверхзвуковое сопло 41 имеет площадь критического сечения 102, не меньшую площади суммы критического сечения 10 и критического сечения (или критических сечений) расходоувеличивающего сопла (или сопел) 83.
На фиг 5, 8 и 9 за счет поэтажного размещения горизонтальных плоскостей 50, 51, 51 и 50 (или за счет увеличения вверх и вниз сечения 7) и за счет установления вверху и внизу расходоувеличивающих сопел 83 подача различных аэрозолей (или газов) 62, 63 и 88 в насадок 3 осуществляется в виде этажей (или послойно). Одновременно с этим супернасадки, изображенные на фиг.5, 8 и 9, могут быть выполнены в виде книжки, которая раскрыта веером, как показано на фиг.4 (т.е. вертикальные образующие всех сопел располагают супернасадки относительно оси 39 веером).
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
На фиг.1 под давлением от компрессора по газоводу 2 в сопло Лаваля (17) поступает или газ (например, водород), или нефть, или другая газожидкостная смесь. В насадке 1 критическое сечение (19) наименьшее и потоком разогнанного газа вакуумируется полость (20), что вызывает усиление вакуумного крекинга газа (или нефти). Разогнанный в насадке 1 до сверхзвуковых скоростей поток газа входит по направлению стрелки 62 в сопло (4), создавая в нем эффект эжекции. В выходное сечение 7 по стрелке 63 засасывается новая порция или газа, или нефти, или др. рабочего тела. Смешанный в сопле (4) поток газа проходит через критическое сечение 10 и создает, в свою очередь, эффект эжекции, но уже в эжекторном зазоре 15 и в полости (14) создается разрежение.
Первоначальное давление в газоводе 2 берется таким, чтобы газ прошел от критического сечения 19 до выходного сечения 27 с большой скоростью. Смешанный в сопле 4 поток газа проходит насадок (3) и выходит по направлению стрелки 64 через выходное сечение 8 в сопло 24, в котором также возникает эффект эжекции, за счет которого через входное сечение 25 по стрелке 54 засасывается новая порция газа (рабочего тела). Эта порция газа также смешивается в сопле 24 с потоком, идущем через выходное сечение 8. За критическим сечением 26 в эжекторном зазоре 31 возникает также эффект эжекции. В полости 30 возникает разрежение.
Из газодинамики известно, что элементарные волны разрежения в потоке газа распространяются со скоростью звука. Когда в полости 14 возникло разрежение, которое не способно ни при каких его величинах (даже при вакууме) остановить поток, идущий в сторону выходного сечения 27, элементарные волны разрежения, идущие из полости 14, проникают через критическое сечение 10 и входное сечение 7. Извне по стрелке 63 засасывается дополнительный расход рабочего тела (или газа). В свою очередь, увеличение расхода газа ведет к увеличению скорости потока в сечении 10, а это усиливает эффект эжекции и разрежение в полости 14. Последнее еще больше увеличивает расход. После установления в критическом сечении 10 критического расхода волны разрежения полости 14 расширяют поток газа и выводят его на сверхзвуковой режим истечения.
Сопла Лаваля 5 и 6 спрофилированы так, что сверхзвуковая скорость потока газа перед критическими сечениями 11 и 12 притормаживается, но не переходит на дозвуковую, а за ними опять разгоняется. Так как критические сечения 11 и 12 чуть больше критического сечения 10, то за счет эффекта эжекции в наибольшем сечении 13 почти мгновенно устанавливается вакуум. В сопле Лаваля 5 газ разгоняется до гиперзвуковой скорости.
Аналогичное происходит и в насадке 23, но уже с большим расходом рабочего тела, проходящего через критическое сечение 26.
Теперь перейдем к реальным газам. При постоянно действующем источнике принудительного прокачивания газа берем на входе в насадки 3 и 23 газообразный цетан. За первыми по ходу движения газа критическими сечениями 10 и 26 в области первых же эжекторных пар, где имеются вакуумируемые полости 14 и 30, происходит вакуумный крекинг, в результате которого исходный газ превращается в различных пропорциях в газ октан плюс газ гексан и плюс газ этилен. При правильно подобранной геометрии критических сечений 11, 12, 34 и 35 последующих по ходу движения газа сопел 5, 6, 28 и 29 при резком приросте объема газа (от 1,4 до 2 раз) в результате крекинга газов запирания потока в насадках 3 и 23 не происходит. Мы получаем непрерывный вакуумный крекинг от первой эжекторной пары до последней.
Точку выкипания прямогонного остатка, т.е. температуру при вакуумном крекинге полного выкипания сырой нефти, до настоящего момента никто точно не смог определить, но она очень низка, и нефть закипает за первым же критическим сечением, переходя в газообразное состояние. Поэтому нет необходимости предварительно нагревать газы или нефть, чтобы их перевести перед нашим устройством (супернасадком Шестеренко) в газообразное состояние. Из простой логики вещей газ цетан при расходе в один галлон в единицу времени в критическом сечении первого сопла насадка Шестеренко имеет меньшую скорость, чем полностью перешедший в газ этилен или газ метан или их смесь на выходе из насадка Шестеренко, имеющий в ту же единицу времени объемный расход от 1,4 до 2-х и более галлонов. Следует отметить, что при этом через каждое поперечное сечение каждого насадка в пределах этого насадка в единицу времени проходит одно и то же количество в весовом исчислении (т.е. масса или количество атомов остается неизменным).
При правильном профилировании насадка мы неминуемо получаем прирост скорости потока всех исходных атомов, но с другими молекулярными связями.
В результате чего рабочее тело (нефть) превращается в продукты вакуумного крекинга с большей эффективностью, чем это происходит в реакторах. От числа сопел в насадке зависит получение того или иного продукта.
На фиг.2 показан расходный зазор. Насадки 1 и 3 могут быть установлены относительно друг друга с расходным зазором несоосно или параллельно, или непараллельно. В последнем случае в сопле 4 образуется воронка, которая способствует лучшему смешению потоков и усиливает эффект засасывания дополнительного расхода рабочего тела (газа или нефти).
На фиг.3 изображен расходный зазор, который применим для фиг.4 и 5.
На фиг.4 изображен вариант, когда за счет вращения оси 39 можно достичь рабочего режима в насадках 1 и 3.
На фиг.5 изображен вариант, когда насадки 1 и 3 выполнены щелевыми (вид сбоку).
На фиг.6 изображен вариант, когда частицы аэрозоля необходимо удалить из потока топлива. Одновременно с этим есть необходимость подать воздух в сопло 4, который за счет закручивания в спираленаправляющих 59 лучше смешивается с потоком топлива. Эту смесь система зажигания 58 воспламеняет. Супернасадок превращается в прямоточный двигатель. На фиг.6 не показана система подвода топлива, но она есть.
На фиг.1 в первом по ходу движения газа насадке 1 расходоопределяющее сопло насадка выполнено в виде сопла Лаваля 17, у которого площадь выходного сечения 19а должна быть не меньше двух площадей критического сечения 19 расходоопределяющего сопла Лаваля 17. Только тогда вакуумируемая полость 20 и эжекторный зазор 21 могут быть совмещины и заключены в одной линии кромки 19б выходного сечения 19а. В остальных случаях на рабочем режиме сумма площадей эжекторного зазора 21 и выходного сечения 19а при кромке 19б расходоопределяющего сопла 17 не меньше двух площадей критического сечения 19 расходоопределяющего сопла 17. Все это способствует устойчивости режимов запуска и работоспособности насадка 1 при вакуумном крекинге газа и нефти в широком диапозоне изменения качества нефти и состава газов. В описанных случаях волны разрежения свободно доходят до критического сечения 19 и поддерживают устойчивость вакуумного крекинга и рабочего режима.
На фиг.7 показан вариант, когда между соплом 4 и соплом Лаваля 5 установлены герметично с ними и между собой промежуточные сужающиеся сопла 70 и 71, которые имеют критические сечения 72 и 73 соответственно. Между соплами 4 и 70 имеется полость 74 и эжекторный зазор 75. Между соплами 70 и 71 имеется полость 76 и эжекторный зазор 77. Между соплом 71 и соплом Лаваля 5 имеется полость 78 и эжекторный зазор 75. Сумма всех пар площадей эжекторных зазоров 75, 77, 79 и выходных сечений (в этом случае они являются и критическими сечениями, и при кромке у расходоопределяющего сопла 4 и у дополнительных сужающихся сопел 70 и 71, которые установлены после расходоопределяющего сопла 4) 10, 72, 73 не меньше площади критического сечения 10 расходоопределяющего сопла 4, умноженной на сумму числа единицы (т.е. числа 1) и числа этих пар (т.е. числа 3), иначе говоря, не меньше площади критического сечения 10, умноженного на четыре (т.е. число 4). В описанном случае на фиг.7 волны разрежения также свободно доходят и в достаточном количестве до критического сечения 10 и поддерживают устойчивость вакуумного крекинга и рабочего режима. На фиг.7 показан вариант, когда за сечением 13 между соплами Лаваля 5 и 6 имеется полость 80 и эжекторный зазор 81. В полости 80 встроен коллектор 82, снабженный расходоувеличивающим соплом (или соплами) 83 и магистралью 84 с устройством перекрытия 85. Магистраль 84 сообщена с источником повышенного давления (на фиг.7 не показано). Через расходоувеличивающее сопло (сопла) 83 подается газ (водород или другие легкие газы), который способствует резкому снижению образования смолообразных заторов на стенках газопровода. На фиг.7 показан гибкий герметизирующий элемент 86 и устройство изменения геометрии 87, регулирующее площади критического сечения 12 и выходного сечения 8, которые взаимосвязаны как с устройством перекрытия 85, так и с датчиком давления в полости 80 (не показан), т.е. со степенью увеличения расхода газа и исключают остановку процесса крекинга газа при резком его увеличении в объеме. Вместо сужающихся сопел 4, 70, 71 могут быть установлены сопла Лаваля, трубки Вентури, цилиндры и их произвольные сочетания. Однако во всех этих случаях на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромке у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены после расходоопределяющего сопла, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла, умноженной на сумму числа единицы и числа этих пар. Только это условие обеспечивает наилучший режим протекания вакуумного крекинга в супернасадке.
На фиг.8 показан вариант, когда кольцевой насадок 3 на кольцевых плоскостях 51 вверху и внизу имеет кольцевой коллектор 82, снабженный с расходоувеличивающим соплом (соплами) 83 и кольцевой магистралью 84. Стрелкой 88 показано направление движения воздуха (или аэрозоля, или газа), прогоняемого центробежными силами извне до сопел 83. По стрелке 61 в стакан 89 поступает газ или аэрозоль, которые являются топливом. По стрелке 63 подается газ - окислитель или воздух. В насадке 3 смесь из газов 62 и 63 поджигается и за счет козырька 42 поток горячего газа идет по касательной к радиусу, исходящему от оси 39, что делает этот вариант сверхнасадка двигателем. На фиг.4 видно, что в насадке 3 сторона, куда по инерции двигаются частицы аэрозоля, защищена от них потоком воздуха (или газа). Это очень важно для долговечности насадка 3 и особенно для козырька 42, в котором происходит поворот потока, при использовании топлива из угольного или древесного, или другого аэрозоля. На фиг.8 кольцевые плоскости 51 также защищены потоком газа (воздуха). После поджога в насадке 3 топлива с газом (воздухом) отключается электромотор 49 и вращение оси 39, получаемое уже от прямоточного двигателя, передачей 91 передается на вал 92 (потребителю). Таким образом, расширяется диапозон применения насадков Шестеренко и повышается его эффективность при сгорании топлива в виде аэрозоля и повышается долговечность насадка 3.
На фиг.9 показан вариант, когда кольцевые магистрали 84 снабжены кольцевыми коллекторами 93 с кольцевыми лабиринтными уплотнениями 94. Кольцевые коллекторы 93 снабжены отводами 95 с перекрывающими устройствами 96. Отводы 95 сообщены с источниками подачи под давлением аэрозолей, причем вверху и внизу аэрозоли могут быть различными. Это очень важно при нанесении защитных антикоррозионных слоев фосфатными красками при их одновременном расплаве в потоке газа и огневой послойной фиксации различных по свойствам керамических частиц аэрозоля на внутренней поверхности трубомагистралей. Это создает возможность за один проход получить антикоррозионное покрытие с универсальными свойствами, что резко увеличит срок службы трубопроводов для химических комбинатов и коммунального хозяйства.
Технический эффект заключается в повышении надежности и эффективности за счет исключения режимов запирания потоков при малом расходном зазоре.
Технический эффект заключается в повышении надежности и эффективности и работоспособности за счет исключения режимов при недостаточном потоке волн разрежения из вакуумируемой полости из-за малой площади эжекторного зазора. Только при общей площади эжекторного зазора при всей кромке расходоопределяющего сопла на рабочем режиме не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла гарантированно работает насадок при больших изменениях в перепадах давления, которые могут возникнуть от разных сортов нефтепродуктов и других технологических изменений.
Только когда на рабочем режиме или сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены после расходоопределяющего сопла, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла, умноженной на сумму числа один и числа этих пар, гарантированно работает насадок при больших изменениях в перепадах давления, которые могут возникнуть от разных сортов нефтепродуктов и других технологических изменений.
Несоосность насадков (параллельная или непараллельная), а также когда в каждом первом сопле насадка установлены или спираленаправляющие или шнек расширяет область применения насадка, а также усиливает эффект засасывания, уподобляясь смерчу, что позволяет выводить устройство на рабочий режим и его поддерживать при меньших перепадах давления сопла запуска.
Подвод системы зажигания делает насадок прямоточным двигателем.
Установка насадка на кронштейн с осью вращения позволяет совместить центробежную инерцию со скоростью потока газа в насадке для освобождения потока газа от частиц аэрозоля и расширяет область применения как для очистки воздуха, так и в технике размельчения частиц ударом ее о твердую поверхность или для напыления частиц на поверхность, покрытую клеем.
Установление не менее чем одного расходоувеличивающего сопла, сообщенного с источником повышенного давления, за гарантированным количеством эжекторных зазоров расширяет технологические возможности для уменьшения заторов нефти и газопроводов липкими шламами.