СВЕРХНАСАДОК ШЕСТЕРЕНКО (ВАРИАНТЫ)
SHESTERENKO'S SUPERNOZZLE (VERSIONS)

Изобретение относится к оборудованию аэрозолеконцентрирующих устройств и оборудованию вакуумного крекинга природных газов и нефти.
Предлагаемое изобретение относится к области газоразгонных и газотранспортирующих устройств, для крекинга нефти и природных газов, а также может быть использовано в качестве диспергатора газожидкостных смесей и газодинамических систем различных компонентов в химических технологиях, в газовых горелках с нанесением многокомпонентных вплавляемых аэрозолей и может быть использовано в других областях техники, где необходимо разогнать газ, а также в качестве установок и устройств, использующих 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 сопла, которые герметично соединены между собой.
Критическое сечение каждого сопла не меньше критического сечения расходоопределяющего сопла.
Согласно изобретению по первому варианту внутренняя поверхность, образующая геометрию сверхнасадка, вывернута наизнанку и обращена наружу.
Техническая задача также может быть выполнена за счет того, что согласно изобретению по второму варианту в одном из сопел имеется теплообменник, который разделяет тормозную и разгонную части.
Предлагаемое изобретение изображено на Фиг.1, 2, 3, 4, 5.
На фиг.1 изображен сверхнасадок Шестеренко, содержащий сужающееся сопло 1, имеющее входное сечение 2 и критическое (оно же и выходное) сечение 3, ограниченное кромкой 4. На сужающемся сопле 1 герметично установлено сужающееся сопло 5, имеющее критическое (оно же и выходное) сечение 6, ограниченное кромкой 7. Герметизация установки сужающегося сопла 5 на сужающемся сопле 1 осуществлена при помощи плоских колец 8, приваренных для этой цели ко всем соплам на фиг.1, резиновых прокладок 9 и болтов с гайками (на фиг. не показаны). На сужающемся сопле 5 герметично установлено сужающееся сопло 10, имеющее критическое (оно же и выходное) сечение 11, ограниченное кромкой 12. На сужающемся сопле 10 герметично установлено сопло Лаваля 13, имеющее критическое сечение 14 и выходное сечение 15, ограниченное кромкой 16. На сопле Лаваля 13 герметично установлено сопло Лаваля 17, которое имеет критическое сечение 18 и выходное сечение 19. Сужающаяся часть 20 сопла Лаваля 17 состоит из двух сужающихся частей 21 и 22, герметично соединенных между собой гибким элементом 23. Сужающаяся часть 21 и расширяющаяся часть сопла Лаваля 17 выполнены из лепестков 24, которые при помощи устройства изменения геометрии 25 увеличивают или уменьшают площадь критического сечения 18. На сужающейся части 22 установлен ресивер 26, который через трубопровод 27 и устройство перекрытия 28 сообщен с источником высокого давления (на фиг. не показан). На ресивере 26 установлено сопло Лаваля 29, у которого имеются критическое сечение и выходное сечение (на фиг. позициями не обозначены). Между кромкой 4 сужающегося сопла 1 и сужающимся соплом 5 имеется эжекторный зазор 30, сообщенный с герметичной полостью 31. Между кромкой 7 сужающегося сопла 5 и сужающимся соплом 10 имеется эжекторный зазор 32, сообщенный с герметичной полостью 33. Между кромкой 12 сужающегося сопла 10 и соплом Лаваля 13 имеется эжекторный зазор 34, сообщенный с герметичной полостью 35. Между кромкой 16 сопла Лаваля 13 и соплом Лаваля 29 имеется эжекторный зазор 36, сообщенный с герметичной полостью 37.
Стрелкой 38 указано направление подачи рабочего газодинамического тела (газа, аэрозоля, газожидкостной смеси, пара и пр.) в сверхнасадок под действием перепада давления. Стрелкой 39 указано направление выхода рабочего газодинамического тела (газа, аэрозоля, газожидкостной смеси, пара и пр.) из сверхнасадка с гиперзвуковой скоростью.
На фиг.2 изображен сверхнасадок, состоящий из сужающегося сопла 1, сопла Лаваля 13, которые герметично приварены друг к другу кромками совмещенных входных сечений в одно входное сечение 2. Там же к ним приварена усеченная конусообразная обечайка 41, имеющая кромку 42 большего основания. К внутренней стороне обечайки 41 приварено плоское кольцо 43, к которому в свою очередь непрерывным швом приварены наименьшими основаниями усеченные конусообразные обечайки 44 и 45, а также обечайка 46, выполненная в виде усеченного ромба, которые с противоположной стороны имеют соответственно кромки 47, 48 и 49, ограничивающие вторые основания этих обечаек. С внутренней стороны обечайки 46 приварено плоское кольцо 50, к которому приварена наименьшим основанием обечайка 51, выполненная в виде усеченного конуса и имеющая кромку 52, ограничивающую наибольшее основание обечайки 51. С внутренней стороны обечайки 51 сплошным швом приварено плоское кольцо 53, которое также приварено с внешней стороны к соплу Лаваля 13. При помощи гибкого элемента 23 на кольце 53 установлен лепестковый усеченный ромб 54, имеющий для внешнего контура и внутреннего контура сверхнасадка общую лепестковую часть 24.
Устройство изменения геометрии 55 регулирует (изменяет) площадь критического сечения 18, которое является основанием усеченного ромба 54, также одновременно изменяет площадь наибольшего выступа 56 наружу. Между кромками 42, 47, 48, 49 и 52 и обечайками соответственно 44, 45, 46, 51 и 54 имеются эжекторные зазоры 57, 58, 59, 60 и 61, которые соответственно сообщены с полостями 62, 63, 64, 65 и 66. Плоское кольцо 53 снизу, сопло Лаваля 13 изнутри и обечайки 41, 46 и 51 с плоскими кольцами 43 и 50 снаружи образуют герметичную полезную функциональную полость 67, которая может быть использована по назначению различных технологий. На фиг.2 в полости 67 имеется отверстие 68, к которому снаружи подведен полый кронштейн 69, внутри которого проходит трубопровод 70, сообщенный с торообразным ресивером 71, который в свою очередь сообщен через трубопровод 72 с форсунками 73, установленными на обечайке 73. На трубопроводе 72 имеются устройства перекрытия 74. Трубопровод 72 сообщен с форсунками 75, установленными на сопле Лаваля 13. В полом кронштейне 69 проходит также трубопровод 76, сообщенный с торообразным ресивером 77, который в свою очередь сообщен через трубопровод 78 и устройство перекрытия 79 с ресивером 80, на котором установлено кольцевое сопло Лаваля 81. В сопле Лаваля может быть установлено устройство зажигания 82, которое также подведено через полый кронштейн 69 (на фиг. не показано). Торообразные ресиверы 71 и 77 установлены на сопле Лаваля при помощи кронштейнов 83 и 84. Стрелками 85 и 86 показаны направления движения газодинамического потока до и после сверхнасадка.
На фиг.3 показан вариант, когда кронштейн 69 приварен к установочному кольцу 87. К кронштейну 69 приварен также стержень 88, на который в свою очередь приварены конусообразная обечайка 41 и ромбообразная обечайка 46. Установочное кольцо 87 или намертво впрессовано в трубу 89, или перемещается по ней (устройство перемещения на фиг не показано). К стержню 88 также приварена ромбообразная обечайка 90, а кромка 91 образующей 90 является вершиной ромба. Между кромкой 42 и образующей 46 находится эжекторный зазор 92, который сообщен с полостью 93. Между кромкой 49 и образующей 90 находится эжекторный зазор 94, который сообщен с полостью 95. Внутри обечайки 90 может быть полость 96 или тело-монолит. Кромка 42 с трубой 89 образуют критическое сечение 97. Наибольший выступ 98 ромбообразной обечайки 46 с трубой 89 образует критическое сечение 99. Наибольший выступ 100 ромбообразной обечайки 90 с трубой 89 образуют критическое сечение 101.
Максимальное сечение трубы 102 находится до и после рассматриваемого устройства.
На Фиг.4 показан вариант, когда на оси вращения 103, которая вращается от провода с электродвигателем (на фиг. не показано), установлен кронштейн 104, на котором последовательно друг за другом с зазором установлено несколько сверхнасадков. За счет центробежной силы воздух (или газ) 38 и 85 проходит первый сверхнасадок внутри и снаружи его, и разогнанный воздух 86 и 39 попадает в следующий свурхнасодок по ходу движения воздуха, т.е. сначала в сопло 109 через входное сечение 110, а затем через критическое (одновременно и выходное) сечение 111, которое имеет кромку 112, попадает в сопло Лаваля 113 и т.д. Между кромкой 112 и соплом Лаваля 113 находится эжекторный зазор 115, сообщенный с герметичной полостью 116. На фиг.4 первый по ходу движения сверхнасадок выполнен из уже известных из фиг.1, 2 и 3 элементов, однако в нем отсутствует расходоувеличивающее сопло.
На Фиг.5 изображен вариант, когда первый и второй сверхнасадки связаны через кронштейн 117, образующий между ними большой зазор. К соплу Лаваля 13 герметично подсоединено сверхзвуковое сопло 118 с критическим сечением 119 и с косым выходным сечением 120. Сопло 1, сопло Лаваля 2 и сверхзвуковое сопло 118 представляют собой сверхнасадок 121. Сопло Лаваля 113 имеет выходное сечение 122, которое одновременно является и входным сечением в сверхзвуковое сопло 124 с критическим сечением 125, с козырьком 126 и косым выходным сечением 127. К соплу 1 может быть подсоединен газопровод 128. Стенка 129, ограждающая область для вылета частиц аэрозоля из потока газов, имеет патрубок вывода частиц аэрозоля. На сверхнасадках 121 и 139 установлены кронштейны 131 с лабиринтным уплотнением 132, имеющим обратный лабиринт на стенке 129. В результате получается камера 133 для сбора частиц аэрозоля (если все выполнено в виде тел вращения) с неподвижной стенкой 129 и вращающимися на оси вращения 103 сверхнасадка 121 кронштейнами 104 и 117, на котором приварен кронштейн 134, а к последнему приварена кольцевая обечайка 90, к которой в свою очередь приварены кольцевые обечайки 46 и 41.
Стрелкой 135 показано направление движения частиц аэрозоля, двигающихся под воздействием суммарных сил инерции вращения оси 103 и сил инерции от сверхзвуковой скорости газа, полученной в сверхнасадке 121. Кронштейн 117 имеет патрубок (или отверстия) 136, через которые в камеру 133 подается газ (воздух и т.д.) по стрелке 137.
В сопло Лаваля 113 подведено устройство зажигания 138. Сопло 109, сопло Лаваля 113 и сверхзвуковое сопло 124 представляют собой сверхнасадок 139, который также может быть выполненным в виде тела вращения. Стрелкой 140 показано направление газа, вышедшее с гиперзвуковой скоростью из сверхнасадка 139. Стрелкой 141 показано направление удаления частиц аэрозоля со стенки 129 (механизм удаления на фиг.5 не показан).
На фиг 4 и 5 стрелкой 142 показано направление вращения оси 103.
На фиг.1 расходоопределяющим соплом является сопло 1.
На Фиг.2 расходоопределяющим соплом внутри для потока, идущего по стрелке 38, является сопло 1 с критическим сечением 3, а снаружи для потока, идущего по стрелке 85, «условно расходоопределяющим» соплом является обечайка 41 с кромкой 42.
На фиг.3 для потока, идущего по стрелке 85, «условно расходоопределяющим» соплом является обечайка 41 с кромкой 42 с критическим сечением 97.
На фиг.4 расходоопределяющим соплом внутри для потока, идущего по стрелке 38, является сопло 1 с критическим сечением 3, а снаружи для потока, идущего по стрелке 85, «условно расходоопределяющим» соплом является обечайка 41 с кромкой 42.
На Фиг.4 для следующего сверхнасадка расходоопределяющим соплом для потока, идущего по стрелкам 39 и 86, является сопло 109 с критическим сечением 111.
На Фиг.5 расходоопределяющим соплом для сверхнасадка 121 является сопло 1.
На Фиг.5 расходоопределяющим соплом для сверхнасадка 139 является сопло 109.
На Фиг.5 «условно расходоопределяющим соплом» для набора обечаек 41, 46 и 90, которые являются также сверхнасадком, но только наружу, обечайка 41.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
На Фиг.1 изображен вариант, когда под действием перепада давления в сужающееся сопло 1 через входное сечение 2 поступает газодинамический поток (ГДП) (газ, аэрозоль, газожидкостная смесь или нефть, которая за счет крекинга превращается в газожидкостную смесь). За критическим сечением 3, ограниченным кромкой 4, ГДП тормозится на стенках сопла 5, проходя в критическое сечение 6, которое не меньше (а лучше чуть больше) критического сечения 3. За счет эжекции через эжекторный зазор 30 отсасывается часть воздуха и в полости 31 возникает разрежение. Если в сопле 1 перепад давления дозвуковой, то элементарные волны разрежения из полости 30 через эжекторный зазор распространяются со скоростью звука к критическим сечениям 3 и 6, через которые ГДП изначально двигался с такой скоростью, что при воздействии этих волн разрежения продолжает в критическом сечении 6 двигаться в том же направлении, препятствуя воздуху пройти извне со стороны выходного сечения 19 через критическое сечение 6 в сторону полости 31. Так как скорость в критическом сечении 3 в начальный момент была дозвуковая, то элементарные волны разрежения способны достичь входного сечения 2, вызвав дополнительный подсос ГДП, что в свою очередь создаст большую скорость и больший расход ГДП в критическом сечении 3, а это усилит эффект эжекции и вукуумирования полости 30. И все повторится и будет повторяться до тех пор, пока в критическом сечении не установится скорость ГДП, равная скорости звука в ГДП. В этом случае расход ГДП тоже станет критическим. Сразу же после этого элементарные волны разрежения за критическим сечением 3 ГДП расширяют, образуя сверхзвуковую бочку расширения, которая притормаживается на стенках сопла 5 и за критическим сечением 6 ГДП вторично по инерции образует сверхзвуковую бочку расширения, которая притормаживается на стенках сопла 10, а за критическим сечением 11 ГДП в третий раз по инерции образуя сверхзвуковую бочку расширения, которая притормаживается на стенках сопла Лаваля 13 и за критическим сечением 14 ГДП в четвертый раз по инерции плавно расширяется, образуя, условно говоря, «первичную» сверхзвуковую скорость, которая в первый момент между критическим сечением 14 и выходным сечением от стенок сопла Лаваля 13 отрывается и затем притормаживается на стенках сопла Лаваля 17, и за критическим сечением 18 ГДП пятый раз по инерции в пятый раз по инерции плавно расширяется, увеличивая сверхзвуковую скорость, с которой выходит из выходного сечения 19. Так как критические сечения 6, 11, 14 и 18 не меньше (желательно, чуть больше) критического сечения 3, когда в ГДП возникла сверхзвуковая скорость в полостях 31, 33, 35 и 36, за счет эффекта эжекции получается практически мгновенно максимальное для этой конструкции разрежение (или вакуум).
Между входным сечением 2 и выходным сечением 15 перепад давления становится гиперзвуковым. По газодинамическим таблицам, взяв на входе во входном сечении давление, даже равное атмосферному давлению, а разрежение чуть больше вакуумного, скорость ГДП в сечении 15 достигает (для воздуха) 30 (тридцати) Махов ! Стенки сопла Лаваля 17 при торможении такой скорости ГДП быстро раскалятся и расплавятся. Поэтому, при возникновении гиперзвукового потока в выходном сечении 15 открывается перекрывающее устройство 28 и через сопло Лаваля (или просто сопло) 29 под давлением вводится дополнительный, но с меньшей скоростью ГДП (дополнительный). При этом включается синхронно устройство 25 изменения геометрии сопла Лаваля 17 и площадь критического сечения 18 увеличивается на величину не меньшую, чем площадь расходоувеличивающего сопла Лаваля 29. В результате ГДП (дополнительный) температуру торможения на стенках сопла Лаваля значительно снизит и защитит их от разрушения. Сопло Лаваля 29 по отношению к эжекторному зазору установлено тоже как эжектор. Стенки сопел 5 и 10 не испытывают такого нагрева, как стенки сопла Лаваля 17, так как между их критическими сечениями расстояние недостаточное, чтобы развить гиперзвуковую скорость.
Следует заметить что ГДП и ГДП (дополнительный) могут иметь разные химические составные части. При прохождении нефти (или природного газа) через сверхнасадок, изображенный на фиг.1, в выходном сечении 19 можно получить поток водорода и частиц аэрозоля из углерода, сконцентрированных в пучок около оси потока, который можно отсечь от потока водорода соплом-отсекателем с системой отсоса и дальнейшей очистки водорода от частиц аэрозоля. Это позволит сделать получение водорода предельно дешевым.
На Фиг.2 изображен сверхнасадок, состоящий из сужающегося сопла 1, сопла Лаваля 13, которые герметично приварены друг к другу кромками совмещенных входных сечений в одно входное сечение 2. Сопло Лаваля 13 с сужающейся частью ромбовидной обечайки 54, которая выполнена в виде лепестков 24, являются эжекторной парой. ГДП, идущий по стрелке 38, идет внутри сверхнасадка и разгон ГДП похож на то, что мы рассмотрели для фиг.1. Кронштейн 69 установлен на передвижном установочном кольце (фиг.3), которое по трубе может передвигать специальная установка передвижения (на фиг. не показано). Через трубопроводы 72 и 78 подается ГДП (дополнительный) в ГДП, идущие по стрелкам 38 и 85. Если нужно, чтобы устройство работало как горелка, то возможен вариант, когда ГДП и ГДП (дополнительный) являются компонентами горения, и возможен вариант, когда устройство зажигания 82 ее будет воспламенять. Причем, через различные ГДП и ГДП (дополнительный), наполненные различными аэрозолями, можно наносить термофосфатные краски с различными наполняющими компонентами при их одновременном расплавлении и инерционном напылении на разогреваемые пламенем поверхности различных изделий, добиваясь новых поверхностных физических и декоративных свойств обрабатываемой поверхности.
На Фиг.3 изображен вариант, когда подача ГДП (дополнительного) отсутствует и ГДП идет по стрелке 85 (снаружи сверхнасадка). За счет эффекта эжекции в полостях 93 и 95 возникает разрежение. Критическое сечение, выполненное в виде кольца (может быть и в виде плоскости, если труба 89 в сечении выполнена в виде короба, обечайки 41, 46 и 90 выполнены в виде плоскостей), является наименьшим. Все повторяется, как в случае фиг.1, но только снаружи сверхнасадка в кольцевом пространстве между трубой 89 и обечайками 41, 46 и 90. В этом варианте нет ГДП (дополнительного).
На фиг.4 показан вариант, когда на оси вращения 103, которая вращается от провода с электродвигателем (на фиг. не показано), установлен кронштейн 104, на котором последовательно друг за другом с зазором установлено несколько сверхнасадков.
На Фиг.4 первый по ходу движения сверхнасадок выполнен из уже известных из фиг.1, 2 и 3 элементов, однако в нем отсутствует расходоувеличивающее сопло. За счет центробежной силы воздух (или газ) 38 и 85 проходит первый сверхнасадок внутри и снаружи его и разогнанный воздух 86 и 39 попадает в следующий сверхнасодок по ходу движения воздуха сначала в сопло 109 через входное сечение 110, а затем через критическое (одновременно и выходное) сечение 111, которое имеет кромку 112, попадает в сопло Лаваля 113 и т.д. Между кромкой 112 и соплом Лаваля 113 находится эжекторный зазор 115, сообщенный с герметичной полостью 116. В этом случае ГДП в начальный момент движется по стрелкам 85, 38, 86 и 39 за счет центробежных сил, а затем ускоряется за счет разгона в сверхнасадках и около первого сверхнасадка.
На фиг.5 изображен вариант, когда зазор между сверхнасадками 121 и 139 имеется камера 133, в которой установлен сверхнасадок, состоящий из кольцевой обечайки 90, к которой приварены кольцевые обечайки 46 и 41. Косые скачки уплотнения, способствующие очистке ГДП от частиц аэрозоля (или обеспыливанию), которые можно получить в этом сверхнасадке, позволяют повысить эффективность выброса частиц в сторону от ГДП и сохранить высокую скорость, которая используется в качестве эжектора в сопле 109. Если в трубопроводе 128 подается топливо, то, пройдя предварительный крекинг и очистку от аэрозолей и смешанное с воздухом в сопле 109 при поджоге этой смеси устройством 138, даст полное сгорание топлива, уменьшая токсичность выхлопных газов.
На всех фигурах, когда не работают расходоувеличивающие сопла (т.е. нет ГДП (дополнительного), возможен вариант, когда не менее чем в одном насадке на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены последовательно после расходоопределяющего сопла, кроме последнего сопла, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла, умноженной на сумму числа один и числа этих пар.
На фиг.2 и 4 в одном из сопел имеется теплообменник, выполненный в виде профиля, который одновременно разделяет тормозящую и разгонную части или сопел не менее чем в двух насадках (на фиг. не показано), или в насадке и не менее чем в одной разгонной части поверхности внешнего торможения и разгона сверхзвукового потока. На фиг.2 сужающаяся поверхность обечайки 54 является теплообменником: за выходным сечением 16 ГДП тормозится и нагревает обечайку 54, а снаружи на обечайке 54 между выступом 56 и выходным сечением 18 ГДП разгоняется до гиперзвуковой скорости и охлаждает обечайку 56. На фиг.4 эту роль играет поверхность 108.
На Фиг.1 и 2 в каждом критическом сечении, следующем за критическим сечением расходоопределяющего сопла, увеличивается его площадь на площадь не меньшую, чем на сумму площадей критических сечений всех предыдущих расходоувеличивающих сопел (т.е. когда есть ГДП (дополнительное)), которые установлены за критическим сечением расходоопределяющего сопла, причем на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены последовательно после расходоопределяющего сопла, кроме последнего сопла, не меньше суммы площади критического сечения расходоопределяющего сопла и всех площадей критических сечений расходоувеличивающих сопел, которые установлены в пределах этих пар, умноженной на сумму числа один и числа этих пар.
На фиг.2 сверхнасадок содержит жестко фиксированные сопла 1, 13, а также сопло 54, имеющие устройства 55 изменения геометрических параметров. Все сопла на фиг.2 герметично соединены между собой, причем критическое сечение каждого сопла не меньше критического сечения 3 расходоопределяющего сопла 1. При этом сопла 1 и 13 имеют выходное сечение соответственно 3 и 15, ограниченное кромкой 4 и 16, образующей с последующим соплом эжекторный зазор 30 и 36, который сообщен с герметичной полостью соответственно 31 и 37. Кромка 16 при уменьшении выходного сечения 18 устройством 55 с лепестковой частью 24 уменьшает эжекторный зазор 36 до полного его исчезновения, превращая его в стык герметизации с последующим соплом. При этом возможен вариант (чисто теоретический), когда критическое сечение 18 станет меньше даже критического сечения 3,с целью остановки крекинга ГДП.
На фиг 2 на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров 30 и 36 и выходных сечений 3 и 15 при кромках 4 у расходоопределяющего сопла 1 и у сопла Лаваля 13, которое установлено последовательно после расходоопределяющего сопла 1, кроме последнего сопла (усеченного ромба) 54, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла 1, умноженной на сумму числа один и числа этих пар (в случае на фиг.1 число пар - единица).
На фиг.2 также внутренняя поверхность, образующая геометрию насадка, вывернута наизнанку (как чулок) и обращена наружу в виде или пространственной поверхности, или в виде поверхности-оболочки, или ее части (на фиг.2 поверхности обечаек 41, 44, 45, 46, 51 и 54), причем внутри поверхности-оболочки имеется полезная функциональная полость 67, используемая по назначению различных технологий.
На фиг.2 имеется теплообменник, выполненный в виде профиля с лепестковой части 24, который одновременно разделяет тормозящую (внутреннюю) и разгонную (внешнюю) части сопла 54 (усеченного ромба).
Одновременно на фиг.2 в сопле Лаваля 13 и в эжекторном зазоре 60 установлены соответственно расходоувеличивающие сопла 75 и 81 с критическим сечением, сообщенные с источником повышенного давления (на фиг. не показано).Естественно, включение режима с подачей газа через расходоувеличивающие сопла 75 и 81 требует, чтобы критическое сечение (выходное сечение) 18 внутри сверхнасадка и снаружи внешнее продолжение его, должно соответственно увеличиваться в его площади на площадь не меньшую, чем на сумму площадей критических сечений всех предыдущих расходоувеличивающих сопел, которые установлены за критическим сечением расходоопределяющего сопла 1 или кромки 42, причем на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены последовательно после расходоопределяющего сопла, кроме последнего сопла, не меньше суммы площади критического сечения расходоопределяющего сопла и всех площадей критических сечений расходоувеличивающих сопел, которые установлены в пределах этих пар, умноженной на сумму числа один и числа этих пар.
Во всех перечисленных случаях, изображенных на фиг 2, как отдельно, так и в любом сочетании друг с другом, так и все одновременно обеспечивают устойчивую и стабильную работу в широком диапазоне изменения физических параметров ГДП, обеспечивая максимальный крекинг ГДП. Это происходит в результате достаточного и гарантированного числа элементарных волн разрежения (или вакуума), со скоростью звука распространяемых и доходящих до кромки 42 и критического сечения 3. Каждый из этих режимов может быть использован отдельно, но они могут быть и с одинаковой эффективностью использованы вместе, что резко расширяет диапазон применения устройства в различных областях техники.
Технический эффект заключается в том, что:
1. Когда на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены последовательно после расходоопределяющего сопла, кроме последнего сопла, не меньше площади критического сечения расходоопределяющего сопла, умноженной на сумму числа один и числа этих пар, то достигается вакуумный крекинг газа в его наивысшей степени эффективности.
2. Когда внутренняя поверхность, образующая геометрию насадка, вывернута наизнанку (как чулок) и обращена наружу в виде или пространственной поверхности, или в виде поверхности-оболочки, или ее части, причем внутри поверхности-оболочки или нет ничего функционального, или имеется полезная функциональная полость, используемая по назначению различных технологий и назначений, среди которых и размещение не менее чем одного насадка или сверхнасадка, то резко расширяется область применения насадка.
3. Когда в одном из сопел имеется теплообменник, выполненный в виде профиля, который одновременно разделяет тормозящую и разгонную части или сопел не менее чем в двух насадках, или в насадке и не менее чем в одной разгонной части поверхности внешнего торможения и разгона сверхзвукового потока, то повышается прочность конструкции горелок и других устройств, где используется горение топлива.
4. Когда не менее чем в одном или сопле, или эжекторном зазоре установлено не менее чем одно расходоувеличивающее сопло с критическим сечением, сообщенное с источником повышенного давления, при этом в каждом критическом сечении, следующем за критическим сечением расходоопределяющего сопла, увеличивается его площадь на площадь не меньшую, чем на сумму площадей критических сечений всех предыдущих расходоувеличивающих сопел, которые установлены за критическим сечением расходоопределяющего сопла, причем на рабочем режиме сумма всех пар площадей эжекторных зазоров и выходных сечений при кромках у расходоопределяющего сопла и у сопел, которые установлены последовательно после расходоопределяющего сопла, кроме последнего сопла, не меньше суммы площади критического сечения расходоопределяющего сопла и всех площадей критических сечений расходоувеличивающих сопел, которые установлены в пределах этих пар, умноженной на сумму числа один и числа этих пар,
то расширяется область применения и технологические возможности напыления. Причем, через различные ГДП и ГДП (дополнительный), наполненные различными аэрозолями, можно наносить термофосфатные краски с различными наполняющими компонентами при их одновременном расплавлении и инерционном напылении на разогреваемые одновременно поверхности различных изделий, добиваясь новых поверхностных физических и декоративных свойств обрабатываемой поверхности.
5. Когда совмещены эффекты 1, 2, 3 и 4 в различных сочетаниях или сразу все вместе одновременно, то расширяется область применения на очень многие области техники, в которых присутствует аэродинамика.