ГИДРОСТРУЙНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к гидроструйным насосам и может быть использована в системах дренажа топлива для откачки сливов из коллекторов двигателя и утечек по уплотнениям приводов топливорегулирующей аппаратуры и возврата топлива в систему топливопитания двигателя.
Известен гидроструйный насос, использованный в "Струйной насосной установке", а.с. №1275999, М кл. F 04 F 5/24, 02.10.1984 г., содержащий центральное активное сопло с входным конически сходящимся и выходным цилиндрическим участками, кольцевое пассивное сопло, образованное профилированными поверхностями активного сопла и конфузора, переходящего в камеру смешения и диффузор, расширяющийся по ходу потока жидкости.
Недостатком указанного гидроструйного насоса является то, что он работоспособен на определенном стационарном режиме и неработоспособен при его использовании для откачки рабочей жидкости из дренажного бака двигателя и ее возврата в систему топливопитания при изменении давлений активного, эжектируемого (пассивного) и смешанного потоков рабочей жидкости на входе и выходе насоса даже при использовании рекомендаций по расчету конструктивных размеров элементов гидроструйных насосов с центральным соплом (см. книгу Б.Ф.Лямаев "Гидроструйные насосы и установки", Ленинград "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1988 г., глава 1, п.1.5, стр.60).
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является обеспечение работоспособности гидроструйного насоса для откачки рабочей жидкости из дренажного бака двигателя и ее возврат в систему топливопитания при изменении давлений активного, эжектируемого (пассивного) и смешанного потоков рабочей жидкости на входе и выходе наcoca
в заданном диапазоне (при этом на выходе из насоса, в смешанном потоке рабочей жидкости, не должно быть нерастворенного воздуха).
Для достижения указанного технического результата в гидроструйном насосе, содержащем центральное активное сопло с входным конически сходящимся и выходным цилиндрическим участками, кольцевое пассивное сопло, образованное профилированными поверхностями активного сопла и конфузора, переходящего в камеру смешения и диффузор, расширяющийся по ходу потока жидкости, профилированные поверхности активного сопла и конфузора выполнены эквидистантными, входной конически сходящийся участок активного сопла выполнен с углом раскрытия 22...38°, а его выходной цилиндрический участок выполнен длиной менее половины его диаметра, при этом отношение длины диффузора к разнице диаметров его выхода и входа составляет 4,9...5,9.
Кроме того, эквидистантные поверхности пассивного сопла могут быть выполнены конусными с углом раскрытия менее 90°.
Отличительные признаки указанной полезной модели, а именно, выполнение профилированных поверхностей активного сопла и конфузора эквидистантными, входного конически сходящегося участка активного сопла с углом раскрытия 22...38°, а его выходного цилиндрического участка длиной менее половины его диаметра при отношении длины диффузора к разнице диаметров его выхода и входа равном 4,9...5,9 позволяют обеспечить плавное повышение скоростей активного и эжектируемого (пассивного) потоков рабочей жидкости, уменьшить сопротивление активного сопла, сохраняя этим часть энергии активного потока, и обеспечить плавное торможение смешанного потока рабочей жидкости, что расширяет область применения гидроструйного насоса в условиях изменения давлений активного, эжектируемого (пассивного) и смешанного потоков рабочей жидкости на входе и выходе насоса.
Выполнение эквидистантных поверхностей пассивного сопла конусными с углом раскрытия менее 90° упрощает изготовление этих поверхностей.
Предложенный гидроструйный насос описан ниже и представлен на чертежах фиг.1, 2, где на фиг.1 показан гидроструйный насос в разрезе, на фиг.2 - конусное пассивное сопло.
Гидроструйный насос содержит центральное активное сопло 1, пассивное сопло 2, конфузор 3, камеру смешения 4 и диффузор 5.
в
ц
с
Активное сопло выполнено с входным конически сходящимся участком 6 с углом раскрытия (α=(22...38)° и выходным цилиндрическим участком 7 длиной менее половины его диаметра L<0.5d.
д
д2
д1
Пассивное сопло 2 образовано эквидистантными профилированными поверхностями 8 и 9 активного сопла 1 и конфузора 3, который плавно переходит в камеру смешения 4 и далее в диффузор 5, отношение длины которого к разнице диаметров его выхода и входа L/(d-d=(4,9...5,9).
к
с
В варианте (см. фиг.2) эквидистантные поверхности пассивного сопла 2 выполнены конусными с углом раскрытия (α=α)<90°.
Все переходы конусных поверхностей к цилиндрическим выполнены радиусными и заполированы.
Для более точной установки активного сопла 1 относительно входа в камеру смешения 4 оно выполнено с буртиком 10, по обе стороны которого установлены регулировочные шайбы 11.
Насос работает следующим образом.
При подаче рабочей жидкости на вход активного сопла 1 под определенным давлением, жидкость, проходя по входному конически сходящемуся участку 6, постепенно увеличивает свою скорость перемещения и истекает через короткий цилиндрический участок 7, попадая через конфузор 3 в камеру смешения 4 со значительным запасом кинетической энергии.
Проходя конфузор 3, активный поток увлекает за собой эжектируемую (пассивную) жидкость, которая, проходя пассивное сопло 2, образованное эквидистантными поверхностями 8 и 9 активного сопла 1 и конфузора 3, плавно увеличивает скорость за счет постепенного уменьшения площади проходного сечения и вместе с активным потоком попадает в камеру смешения
4, но с разными скоростями движения, за счет чего происходит перемешивание потоков, при этом скорость активного потока уменьшается за счет передачи части энергии эжектируемому (пассивному) потоку, скорость которого увеличивается. Процесс выравнивания скоростей (энергий) потоков происходит до выхода в диффузор 5 с осредненной скоростью. Проходя через диффузор 5 смешанный поток тормозится, в результате чего происходит частичное преобразование кинетической энергии в потенциальную, т.е. происходит частичное восстановление давления выходного потока рабочей жидкости.
в
ц
c
д
д2
д1
Таким образом, выполнение входного конически сходящегося участка 6 активного сопла 1 с углом раскрытия α=(22...38)° и выполнение поверхностей 8 и 9 активного сопла 1 и конфузора 3, образующих пассивное сопло 2, эквидистантными обеспечивает плавное повышение скоростей потоков активной и эжектируемой (пассивной) жидкостей. Выполнение цилиндрического участка 7 активного сопла 1 длиной менее половины его диаметра L<0.5d уменьшает его сопротивление, т.е. сохраняет часть энергии активного потока рабочей жидкости, а выполнение диффузора 5 с отношением его длины к разнице диаметров его выхода и входа L/(d-d)=(4,9...5,9) обеспечивает плавное торможение смешанного потока рабочей жидкости. Все вышеизложенное, в совокупности, обеспечивает работоспособность гидроструйного насоса при откачке рабочей жидкости из дренажного бака двигателя и ее возврат в систему топливопитания в условиях изменения давления смешанного потока на выходе из диффузора 5 от 0,08 до 0,35 МПа абс, давления эжектируемого (пассивного) потока на входе в пассивное сопло 2 от 0,025 до 0,13 МПа абс и перепада давлений между входом в активное сопло 1 и выходом из диффузора 5 от 0,26 до 0,56 МПа без появления нерастворенного воздуха в смешанном потоке рабочей жидкости на выходе насоса.
к
с
Выполнение эквидистантных поверхностей 8, 9 пассивного сопла 2 конусными с углом раскрытия (α=α)<90° упрощает изготовление этих поверхностей.