Струйный аппарат г.н.ерченко

 

Сущность изобретения: завихритель выполнен в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой, трубы. Центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения активного сопла. Передние кромки перегородок размещены в плоскости выходного сечения сопла . Передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя. Выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы завихрителя по ходу потока. Выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки , обращенной к оси эжектора с образованием внутренней и наружной кромок. Входное сечение выступающего участка расположено вдоль радиуса трубы и ограничено крайними точками. Внутренняя и наружная кромки выступающего участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы. 6 з. п, ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI>s F 04 F 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4904867/29 (22) 22.01.91 (46) 23.10.92. Бюл; N.. 39 (71) Ленинградский институт машиностроения (73) Г.Н. Ерченко (56) Байков В.С. и др, Влияние лопаточного венца на эффективность сверхзвукового газового эжектора с короткой камерой смешения, Труды ЦИАМ, N. 825, 1978, с, 4. (54) СТРУЙНЫИ АППАРАТ Г.Н. ЕРЧЕНКО (57) Сущность изобретения: эавихритель выполнея в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждоГ. трубы. Центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения активного сопла. Передние кромки перегородок размещены в плоскости выходного сечения сопла, Передняя кромка каждой перегородки

Изобретение относится к струйной технике, в частности, к конструкции эжекторов и может быть использовано в конденсационных установках паровых турбин и в системах вакуумной деаэрации воды.

Известен струйный аппарат (эжектор), предназначенный для удаления паровоздушной смеси из конденсатора паротурбинной установки и поддержания необходимого вакуума (1), содержащий приемную камеру, суживающееся сопло, камеру смешения, суживающуюся часть канала и диффузор. Сопло служит для и реоб разования потенциальной энергии давления активной среды, поступающей в сопло из приемной камеры, в кинетическую энергию струи, которая, вытекал из сопла с большой.. Ы 1771519 А3 ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, Выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного эа выходным сечением соответствующей трубы завихрителя по ходу потока. Выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием внутренней и наружной кромок.

Входное сечение выступающего участка располо>кено вдоль радиуса трубы и ограничено крайними точками. Внутренняя и нару>кная кромки выступающего участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы, 6 з. и, ф-лы, 8 ил, скоростью, увлекает за собой паровоздушную смесь из камеры, соединенной с паровым пространством конденсатора, в суживающуюся часть канала переменного сечения и далее поступает в диффузор, в котором происходит торможение потока и преобразование кинетической энергии s Ilo тенциальную, вследствие чего давление на выходе из диффузора превышает атмосферное и происходит постоянное удаление паровоздушной смеси из конденсатора.

Недостатком такого аппарата является низкий КПД из-за того. что активная струя захватывает пассивную среду только своей поверхностью, внутренняя же часть струи с пассивной средой не контактирует.

1771519

Известен также струйный аппарат j2), содержащий жидкостное активное сопло, установленную на выходе последнего цилиндрическую вставку с отверстиями для подвода газовой пассивной среды и продольными пазами, выполненными на внутренней поверхности вставки в зоне отверстий, камеру смешения и диффузор, в котором с целью снижения энергозатрат на прокачку пассивной среды отверстия расположены одним поперечным рядом на выходе активного сопла, пазы со стороны последнего заглушены и имеют ширину и глубину, равные диаметру отверстий, а количество последних равно числу пазов.

Недостатком такого аппарата является его низкий КПД, так как отверстия, выполненные в цилиндрической вставке для подвода газовой пассив.ной среды, и продольные пазы, выполненные на ее внутренней поверхности в зоне отверстий, расположены под прямым углом-. что снижает скорость пассивной среды на входе в продольные пазы, а также из-за недостаточного развития поверхности активной среды,и отсутствия ее закрутки, что ухудшает условия смешения активной и пассивной сред.

Конструктивно наиболее близким к предложенному является струйный аппарат

ВТУЗа-Л МЗ (3), содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузором и завихритель, выполненный в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри . каждой трубы, причем центры входных сечений труб размещены на окружности вокруг оси сопла, передние кромки перегородок ориентированы перпендикулярно радиусу сопла и размещены в плоскости выходного сечения сопла, а радиус окружности равен радиусу сопла.

Недостатком прототипа является его низкий КПД из-за недостаточного развития поверхности активной среды, что ухудшает условия смешения активной и пассивной сред.

Целью изобретения является повышение КПД, Указанная. цель достигается тем, что в предложенном струйном аппарате, содержащем активное сопло, камеру смешения с диффузором и завихритель, выполненный в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка кромки. располо>кенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за вымодным сечением соответствующей трубы

5 .завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней и наружной кромок, входное сечение выступающего участка расположено вдоль радиуса трубы и ограничено его крайними точками, а внутренняя и наружная кромки выступающего участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы

При этом выходная кромка выступающего участка перегородок может быть выполнена с разрезами вдоль перегородки с образованием лепестков, причем последние плавно отогнуты под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора; выходной участок выступающего участка перегородок может быть выполнен с выступами, высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока

ЗО

5Î причем BblcoTa соседних выступов различна.

Анализ известных технических решений — аналоги и прототипа — в исследуемой области, т. е, конструкций эжекторов, позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, описывающими заявляемый струйный аппарат. и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

В частности не известны струиные аппараты, содержащие активное сопла, камеру смешения с диффузором и завихритель, выполненный в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, а передние кромки перегородок размещены в плоскости выходного сечения сопла, в которых бы передняя кромка каждой перегородки была бы ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная кромка каждой перегородки была бы выполнена ступенчатой с образованием участка кромки, расположенного в плоско=ти выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок являлся бы продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки. обращенной коси эжектора с образованием последней внутренней и наружной кромок, 1771519

30

40

55 входное сечение выступающего участка было расположено вдоль радиуса трубы и ol.раничено его крайними точками, а внутренняя и наружная кромки выступающего участка были бы изогнуты в радиальном направлении в.сторону от оси трубы, На фиг, 1 представлен продольный разрез струйного аппарата; на фиг, 2 — сечение

А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — цилиндрическая труба с винтообразной перегородкой и лепестками на последней; на фиг, 4 — труба с выступающей частью винтообразной перегородки; на фиг. 5 — трубы с выступающей частью перегородки; на фиг. 6 — труба с выступающей частью перегородки; на фиг.

7 — труба с выступающей частью перегородки; на фиг. 8 — труба с выступающей частью перегородки, Струйный аппарат(фиг. 1, 2) содержит активное сопло 1, камеру смешения 2 с диффузором 3 и завихритель 4, выполненный в виде цилиндрических труб 5 с винтообразной перегородкой 6 внутри каждой трубы 5, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла

1, а передние кромки 7 перегородок 6 размещены в плоскости выходного сечения сопла 7, передняя кромка 7 каждой перегородки 6 ориентирована под острым углом к радиусам сопла 7, проходящим через трубу 5 завихрителя 4. выходная кромка .;-...>к "ой =регородки выполнена ступенчатой с, образованием участка 8 кромки, располо>кенного в плоскости выходного сечения трубы 5, и выступающего участка 9, расположенного за выходньлл сечением соответствующей трубы 5 завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок 9 является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки 6. обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней 70 и наружной 17 кромок, входное сечение выступающего, участка 9 расположено вдоль радиуса трубы

5 и ограничено его крайними точками, а внутренняя 10 и наружная 11 кромки выступающего участка 9 изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси тоубы 5.

При этом выходная кромка 12 выступающего участка 9 перегородок б может быть выполнена с разрезами вдоль перегородок с образованием лепестков 13, причем последние плавно отогнуты под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора (фиг. 3); лепестки 13 могут быть отогнуты по крайней мере через один лепесток (фиг, 4); лепестки 13 могут быть изогнуты с образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности (фиг: 5): выходной участок выступающего участка 9 перегородок 6 может быть выполнен с выступами 14. высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна (фиг, 6); поверхность выступов 14, обращенная в сторону оси эжектора. может быть выполнена вогнутой, в направлении потока (фиг, 7); выступы 14 могут быть выполнены с зазором 15 между ними, а выступы 14 с одинаковой высотой могут чередоваться через один (фиг. 8).

Струйный аппарат (фиг. 1, 2) работает следующим образом.

8 сопло 1 из.приемной камеры поступает активная среда (пар или вода), где и происходит преобразование потенциальной энергии давления последней в кинетическую энергию струи, которая на выходе из сопла 1 делится на струю, поступа|ощую непосредственно в камеру смешения 2, и другие струи, поступающие B завихритель 4, выполненный в виде цилиндрических труб 5 с винтообразной перегородкой 6 внутри каждой трубы 5, в котором струи получают вращательное движение (завихрение). При этом вследствие того, что передние 7 кромки перегородок 6 ориентиоованы к радиусу сопла 1 под острым углом, одновременно с активной средой в завихритель 4 поступает и пассивная среда, в результате чего при движении указанных сред в завихрителе происходит их смешивание. Выбор угла, под которым передняя кромка 7 перегородок ориентируется к радиусу сопла 1, связан с расположением ступенчатой выходной кромки соответствующей винтообразной перегородки 6, а также с характеристиками струйного аппарата. На выходе из труб 5 завихрителя 4 все струи, активной и пассивной сред соединяются в одну стру1о.

При этом, вследствие того, что выходные кромки перегородки 6 выполнены ступенчатыми так, что выступающий участок 9 является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки 6, обращенной к оси эжектора с образованием последней внутренней 10 и наружной 11 кромок (фиг. 1, 3), входное сечение выступающего участка 9 расположено вдоль радиуса трубы 5 и ограничено его крайними точками, а внутренняя 10 и наружная 11 кромки выступающего участка 9 изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы 5, среда за счет кинетической энергии поступательного движения, а так>ке вращательного движения. получаемого при закрутке ее. и возникающих пг и этом центробежных сил движется за прсделами труб 5 и направлении к задней кромке 72 выступающего участка 9 перегородк«6 (QI :I, 1771519

3), а затем срывается с нее, продолжая взаимодействовать с пассивной средой.

Выполнение выходной кромки 12 выступающего участка 9 перегородок 6 с разрезами вдоль последних с образованием 5 лепестков 13 и отгибом последних под различными углами друг относительно друга в сторону к оси эжектора (фиг, 3) позволяет обеспечить дальнейшее улучшение условий взаимодействия сред за счет более равно- 10 мерного распределения активной среды в объеме пассивной среды, а следовательно, повысить КПД струйного аппарата. Улучшение условий для взаимодействия двух сред происходит также при отгибе лепестков 13 15 по крайней мере через один лепесток (фиг.

4). В отдельных случаях лепестки 13 могут быть изогнуты с образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности (фиг, 5). что определяется из ус- 20 ловий достижения максимального КПД струйного аппарата. Роль лепестков 13 могут выполнять выступы 14 (фиг, 6), высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота сосед- 25 них выступов различна. Поверхность укаэанных выступов 14, обращенная в сторону оси эжектора, может быть выполнена вогнутой, в направлении потока (фиг. 7), а также выступы 14 могут быть выполнены с 30: зазором 15 между ними, а выступы 14 с одинаковой высотой могут чередоваться через один (фиг, 8). Характер отгиба лепестков.

13 (фиг. 3), высота выступов 14 (фиг. 6), рас-. стояние между соседними выступами (фиг; .35

8) и другие характеристики выбираются из условия достижения максимального КПД, Использоваййе заявляемого изобретения в конденсационных установках паровых турбин, а также при перекачке различных 40 сред позволяет уменьшить энергозатраты на обслуживание ьу:й перекачку за счет повышения КПД струйного аппарата без существенных усложнений конструкции аппарата при одновременном уменьшении 45

его габаритов и массы, Формула изобретения

1. Струйный аппарат, содержащий активное сопло, камеру смешения с диффузо- 50 ром и завихритель, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, завихритель выполнен в виде цилиндрических труб с винтообразной перегородкой внутри каждой трубы, причем центры входных сечений размещены по периметру выходного сечения сопла, а передние кромки перегородок размещены в плоскости выходного сечения сопла, причем передняя кромка каждой перегородки ориентирована под острым углом к радиусам сопла, проходящим через трубы завихрителя, выходная кромка каждой перегородки выполнена ступенчатой с образованием участка кромки, расположенного в плоскости выходного сечения трубы, и выступающего участка, расположенного за выходным сечением соответствующей трубы завихрителя по ходу потока, при этом выступающий участок является продолжением вогнутой поверхности винтообразной перегородки, обращенной к оси эжектора с образованием . последней внутрен ней ..и наружной кромок, входное сечение высту паещегоучастка расположено вдоль-радиуса.трубы и ограничено его крайними тачками, a,eíóòpåííÿÿ и наружная кромки выступающего. участка изогнуты в радиальном направлении в сторону от оси трубы.

2. Аппаратпоп.1, отличающийс я тем, что выходная кромка выступающего учас .гка перегородок выполнена с разрезами- вдоль перегородки с образованием лепестков, причем последние плавно отогнуты под различными-углами друг относительно друга в сторону; к оси эжектора.

3, Аппарат гю пп. 1 и 2, о.т л и ч а ю.щ ий с я тем, что лепестки отогнуты по крайней мере через один лепесток.

4. Аппарат. no пп. 1 и 2, о, т л .и ч а ю щ ий с я тем, что лепестки изогнуты c ..образованием вдоль них вогнутой в направлении к оси эжектора поверхности.

5.Аппаратпоп,1, отличающийс. я тем, что выходной участок выступающего участка перегородок выполнен с выступами, высота которых плавно увеличивается в направлении движения потока, причем высота соседних выступов различна.

6. Аппарат по пп. 1 и5, о тл и ч а ю щ ий с я тем, что роверхность выступов, обращенная в сторону оси эжектора, выполнена вогнутой в направлении потока.

7. Аппарат по пп. 1 и 5, о.т л и ч а ю щ ий с я тем, что выступы выполнены с зазором между ними, а выступы с одинаковой высотой чередуются через один.

Фиг. Т

Фиг. 8

Фиг.6

Составитель Г,Ерченко

Техред M.Ìîðãeíòàë Корректор T.Ïàëèé

Редактор Т,Иванова

Производственно-издатепьскии коиоинат "Патент". г. Ужгород. уп.Гагарина, 101

Заказ 3756 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5