ЖИДКОСТНО-ГАЗОВЫЙ ЭЖЕКТОР

Полезная модель относится к струйным насосам, в частности к техническим устройствам жидкостно-газовых эжекторов, в которых индуцируемой средой является струя жидкости, истекающая под давлением из многоствольного активного сопла.
Предложенная полезная модель может быть использована в различных областях техники, например энергетике в устройствах и установках для создания вакуума, или установках очистки и вакуумной осушки трансформаторных масел.
Известны и широко используются в различных областях техники жидкостно-газовые эжектора, содержащие активное сопло, цилиндрическую камеру смешения, соединенную с расширяющимся коническим диффузором.
(А.С. СССР №767405 по кл. F04F 5/04 опубликовано 30.09.1980 г.).
В известном устройстве стволы активного сопла расположены соосно продольной оси эжектора по длине камеры смешения, имеющей фиксированную длину.
При работе известного устройства за счет торможения двухфазного сверхзвукового потока в расширяющемся диффузоре образуется скачек давления, от стабильности местонахождения которого зависит величина создаваемого вакуума в камере смешения, а также эффективность работы эжектора. При параллельном расположении стволов активного сопла, местоположение скачка уплотнения зависит от соотношения площадей сопла и камеры смешения, длины камеры смешения, угла раскрытия конуса диффузора, и других конструктивных характеристик эжектора. Кроме того, при изменении давления активной среды, изменяется местоположение скачка уплотнения, в результате чего изменяется стабильность работы эжектора, и, следовательно, его эффективность.
Таким образом проблема повышения эффективности и стабильности работы жидкостно-газового эжектора заключается в стабилизации и фиксации местоположения скачка уплотнения по длине камеры смешения, решение технической задачи сводится к созданию такой конструкции, в которой
местоположение скачка уплотнения было бы зафиксировано в определенной точке по длине камеры смешения, и не зависело бы от величины изменения давления активной среды.
Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий приемную камеру, цилиндрическую камеру смешения, активное сопло с насадком с равномерно расположенными каналами, выходные участки которых имеют оси, расположенные под углом к оси сопла, при этом ось каждого выходного канала расположена под переменным углом к оси сопла. (А.С. СССР №1038618 по кл. F04F 5/04, опубликовано 30.08.1982 г.).
Недостатком известного технического решения является сложность и надежность герметизации вращающегося насадка, вследствие чего происходит потеря давления активной жидкости через уплотнения, и таким образом снижается эффективность работы жидкостно-газового эжектора. Кроме того, выполнение каналов в виде отверстий с переменным углом наклона к оси сопла, приводит к образованию тангенциального вращения сверхзвукового потока в камере смешения по винтовой траектории, что приводит к потере энергии потока, и не позволяет стабилизировать местоположение скачка уплотнения при изменении давления активной среды.
Образование винтообразной формы потока в камере смешения не позволяет скачку уплотнения изолировать внутреннее пространство камеры смешения от атмосферного давления, что снижает эффективность создания вакуума внутри жидкостно-газового эжектора.
Известен также жидкостно-газовый эжектор, содержащий активные сопла с косым срезом выходного сечения, приемную камеру с конфузорным выходным участком, камеру смешения и диффузором. В предложенном эжекторе проходные сечения сопел выполнены цилиндрическими, а угол наклона выходного сечения активных сопел к оси сопел составляет 10-90 градусов.
Недостатками известного технического решения являются:
- снижение эффективности работы эжектора обусловленное потерей части энергии гидродинамического потока жидкости на преодоление сопротивления стенок камеры смешения,
- неопределенность местоположения скачка уплотнения по длине камеры смешения из-за многократного отражения части потока от стенок камеры
смешения, обусловленное тем, что угол наклона выходного сечения сопел составляет более 10 градусов.
Известен жидкостно-газовый эжектор, содержащий многоствольное активное сопло, форкамеру и камеру смешения с диффузором, при этом стволы сопла размещены парами, а оси каждой пары наклонены одна к другой, и расположены к оси эжектора под углом, равным 2-10 градусов. (А.С. СССР №985462 по классу F04F 5/04, опубликовано 24.07.1981 г.)
Недостатками известного технического решения, принятого за прототип, являются:
- неравномерное расположение стволов сопла по поперечной проекции камеры смешения, что приводит к неравномерному разбиению капель жидкости при распаде ядер струй жидкости при движении потока внутри камеры смешения, чем обуславливается снижение эффективности работы эжектора,
- парное расположение стволов активного сопла приводит к одностороннему соударению между собой парных струй, что снижает плотность скачка уплотнения, обуславливая тем самым снижение эффективности работы эжектора,
- кроме того, выполнение жидкостно-газового эжектора с углом наклона осей парных стволов 2-10 градусов, не позволяет зафиксировать местоположение скачка уплотнения в конце участка камеры смешения эжектора, как наиболее оптимальном, особенно при изменении длины камеры смешения эжектора, что также приводит к снижению эффективности работы рассматриваемого жидкостно-газового эжектора.
Целью полезной модели является: повышение эффективности работы жидкостно-газового эжектора за счет наиболее полного использования энергии соударения капель жидкости при распаде ядер смежных струй активной жидкости, и стабилизации местоположения скачка уплотнения в конце камеры смешения эжектора.
Поставленная цель достигается тем, что в жидкостно-газовом эжекторе, содержащем активное сопло со стволами, камеру смешения и диффузор, стволы активного сопла равномерно размещены по торцевой плоскости сопла с наклоном осей под углом, обеспечивающего сходимость осей в центре конечного участка камеры смешения.
Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства в разрезе, а на фиг.2 представлен фрагмент существенной части соплового бока.
Жидкостно-газовый эжектор содержит активное сопло 1, оканчивающееся стволами 2, которые равномерно размещены по плоскости сопла. Стволы 2 расположены таким образом, что их оси наклонены к оси камеры смешения 3, обеспечивающие схождение и пересечение осей между собой в точке, находящейся в центре конечного участка камеры смешения в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Активная жидкость под избыточным давлением подается к активному соплу 1, содержащего равномерно расположенные стволы 2. Так как стволы равномерно расположены по плоскости сопла, то жидкость равномерно истекает из соплового блока 1 в виде многочисленных струй, равномерно распределяясь при этом по плоскости камеры смешения 3. В связи с тем, что оси стволов наклонены к оси камеры смещения под определенным углом, обеспечивается сходимость пересечение распадающихся струй потока жидкости в точке, находящейся в центре конечного участка камеры смешения 3 в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4. В точке пересечения струй происходит дополнительное и объемное их дробление за счет более полного использования кинетической энергии истекающих струй. При этом образуется "скачек уплотнения", который гарантированно размещен в конечном участке камеры смешения 3 в непосредственной близости от расширяющегося диффузора 4, обеспечивающего надежное "запирание" камеры смешения и изолирование ее от внешнего воздействия атмосферного давления, чем обеспечивается повышение создаваемого эжектором величины вакуума. Дальнейшее повышение давления активной среды на входе в активное сопло увеличивает равномерное дополнительное дробление струй жидкости, чем обеспечивается увеличение эффекта запирания камеры смешения, и, как следствие, приводит к повышению эффективности работы жидкостно-газового эжектора. Независимо от изменения давления активной жидкости местоположение "скачка уплотнения" не изменяется.
При изменении длины камеры смешения изменяется только угол наклона осей стволов, месторасположение "скачка уплотнения" и дополнительный эффект объемного дробления пересекающихся струй не изменяется, что также повышает эффективность работы жидкостно-газового эжектора.