CS254872B1

CS254872B1 - Jet apparatus

Info

Publication number: CS254872B1
Application number: CS854880A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Kubis
Original assignee: Stanislav Kubis
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS488085A1

Abstract

Proudový přístroj s nejméně jednou hnací tryskou konvergentní, případně konvergentně-divergentni, jejíž osa je uspořádána mimoběžně s osou proudového přístroje a hnací tryska je uspořádaná uvnitř trysky hnaného média, přičemž osa se neprotíná s površkami kužele hnané trysky, přitom osa je totožná s tečnami k obecné šroubovici, jejíž osa je totožná s osou proudového přístroje, případně s tečnami ke šroubovici ležící na povrchu hyperboloidu a/nebo osa hnací tryšky je totožná s povrchovými přímkami hyperboloidu, případně jiné přímkové plochy, a/nebo osa hnací trysky je totožná s tečnami ke šroubovicím, ležícím na obecných rotačních plochách o různých parametrech, popřípadě je totožná s tvořícími přímkami hyperboloidů, případně jiných přímkových ploch o různých průměrech a sklonech tvořících přímek. Zařízení se využije v ejektorech, injektorech, v energetice, chemickém a potravinářském průmyslu.A jet device with at least one convergent or convergent-divergent driving nozzle, the axis of which is arranged eccentrically to the axis of the jet device and the driving nozzle is arranged inside the nozzle of the driven medium, the axis not intersecting the surfaces of the cone of the driven nozzle, the axis being identical to the tangents to a general helix, the axis of which is identical to the axis of the jet device, or to the tangents to the helix lying on the surface of a hyperboloid and/or the axis of the driving nozzle is identical to the surface lines of the hyperboloid, or to other rectilinear surfaces, and/or the axis of the driving nozzle is identical to the tangents to the helices lying on general rotational surfaces of various parameters, or to the generating lines of hyperboloids, or to other rectilinear surfaces of various diameters and inclinations of the generating lines. The device will be used in ejectors, injectors, in the energy, chemical and food industries.

Description

Vynález se týká proudového přístroje též označovaného ejektor, případně injektor.The invention also relates to a jet apparatus, also called an ejector or an injector.

Proudové přístroje sestávají z jedné a/nebo více trysek hnací a hnané tekutiny, směšovací komory, která může být rovnoplochá, příp. rovnotlaká, na niž obvykle navazuje kuželový difuzor. Potenciální tlaková energie v tryskách je přeměňována na kinetickou energii hnací tekutiny. Ve směšovací komoře probíhá míšení hnací a hnané tekutiny. V následném difuzoru je přeměňována kinetická energie smíchaných tekutin na energii tlakovou. Jako hnací tryska je obvykle používána bud jedna tryska souosá s osou proudového přístroje, případně je používáno více trysek, jejichž osy jsou totožné s povrchovými přímkami kuželu, který je souosý s osou proudového přístroje a jehož vrchol leží na této ose. Trysky jsou používány jak konvergentní, tak i konvergentně-divergentní, tzv. Lavalova tryska. Nevýhodou tohoto uspořádání je to, že proud na výstupu ze směšovací komory má v ose maximální rychlost, která se postupně snižuje ke stěnám směšovací komory podle zákona turbulentního, případně laminárního proudění. Při vstupu takto uspořádaného proudění do následujícího difuzoru se proud u stěn difuzoru rychleji zpomaluje než proud v ose, což je spojeno s rychlým nárůstem mezní vrstvy, který může vést až k odtržení a zároveň zpětnému proudění. Při takovémto stavu dochází k prudkému poklesu účinnosti přeměny kinetické energie a difuzor může přejít do nestabilní oblasti práce, tzv. pulsačního provozu, což má negativní vliv na funkci zařízení za difuzorem.The flow devices consist of one and / or more nozzles of a propellant and a propellant fluid, a mixing chamber, which may be even or even. equal pressure, which is usually followed by a conical diffuser. The potential pressure energy in the nozzles is converted into kinetic energy of the propellant. Mixing of the propellant and the propellant fluid takes place in the mixing chamber. In the downstream diffuser, the kinetic energy of the mixed fluids is converted into a pressurized energy. As a drive nozzle, either one nozzle coaxial to the axis of the jet apparatus is usually used, or several nozzles are used whose axes are identical to the surface lines of a cone coaxial to the axis of the jet apparatus and whose apex lies on this axis. Nozzles are used both convergent and convergent-divergent, so-called Laval nozzle. A disadvantage of this arrangement is that the flow at the outlet of the mixing chamber has a maximum velocity that gradually decreases to the walls of the mixing chamber according to the law of turbulent or laminar flow. Upon entering such a flow into a subsequent diffuser, the flow at the diffuser walls slows more rapidly than the flow in the axis, which is associated with a rapid increase in the boundary layer, which can lead to both breakage and backflow. In such a situation, the efficiency of kinetic energy conversion decreases sharply and the diffuser can go into an unstable area of work, the so-called pulsating operation, which has a negative effect on the function of the device behind the diffuser.

Dále jsou známá proudová čerpadla, která mají na obvodu válcové směšovací komory umístěny za sebou dvě řady trysek. Míšení hnací a hnané tekutiny probíhá uvnitř směšovací komory stejného průřezu ve směru proudu. Nevýhodou uvedeného uspořádání je, že hnací tekutina se pohybuje vysokou rychlostí v blízkosti stěny směšovací komory, čímž vznikají větší tlakové ztráty hnací tekutiny.Furthermore, jet pumps are known which have two rows of nozzles arranged one after the other on the circumference of the cylindrical mixing chamber. The mixing of the propellant and the propellant fluid takes place inside a mixing chamber of the same cross-section in the direction of flow. A disadvantage of this arrangement is that the propellant moves at a high speed near the wall of the mixing chamber, thereby causing greater pressure losses of the propellant.

U známých dvoustupňových zařízení jsou umístěny trysky hnací tekutiny u stěny konvergentní části a v nejužším místě druhé řady jsou další trysky. Rovněž u tohoto uspořádání se stýká hnací tekutina se stěnou s následným růstem ztrát. Umístění druhé řady trysek v nejužším místě je rovněž nevhodné, protože zužuje náhle průřez a narušuje rotaci tekutiny způsobené tryskami. Oba vlivy způsobují nerovnoměrné rozložení proudění na vstupu do divergentní části — difuzoru, což zhoršuje jeho funkci. Je známé také zařízení u něhož proud začíná rotovat vysokou rychlostí v trysce hnaného média, což má za následek vyšší energetické ztráty.In the known two-stage devices, the nozzles of the propellant fluid are located near the wall of the convergent part and at the narrowest point of the second row there are further nozzles. Also in this arrangement, the propellant contacts the wall, with the consequent increase in losses. Placing the second row of nozzles at the narrowest point is also inappropriate because it narrows suddenly the cross-section and interferes with fluid rotation caused by the nozzles. Both effects cause uneven flow distribution at the entrance to the divergent part - diffuser, which worsens its function. Also known is a device in which the current starts to rotate at a high speed in the nozzle of the driven medium, resulting in higher energy losses.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje proudový přístroj s nejméně jednou hnací tryskou, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že hnací tryska konvergentní, případně konvergentně-divergentní, má osu uspořádanou mimoběžně s osou proudového přístroje a je uspořádaná uvnitř trysky hnaného média, přičemž osa se neprotíná s površkami kužele trysky hnaného média. Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že osa je totožná s tečnami k obecné šroubovici, jejíž osa je totožná s osou proudového přístroje, případně s tečnami ke šroubovici ležící na povrchu hyperboloidu a/nebo osa hnací trysky je totožná s povrchovými přímkami hyperboloidu, případně jiné přímkové plochy, a/nebo osa hnací trysky je totožná s tečnami ke šroubovicím, ležícím na obecných rotačních plochách o různých parametrech, případně je totožná s tvořícími přímkami hyperboloidů, případně jiných přímkových ploch o různých průměrech a sklonech tvořících přímek.The above-mentioned drawbacks are overcome by a jet apparatus with at least one drive nozzle according to the invention. The principle of the invention is that the drive nozzle, convergent or convergent divergent, has an axis arranged parallel to the axis of the jet apparatus and is arranged inside the nozzle of the driven medium, the axis not intersecting with the cone surfaces of the driven nozzle. The principle of the invention is further characterized in that the axis is identical to the tangents to the general helix, the axis of which is identical to the axis of the flow instrument or the tangents to the helix lying on the hyperboloid surface and / or the linear surfaces, and / or the axis of the drive nozzle are identical to the tangents to the helices lying on the general rotation surfaces of different parameters, optionally identical to the forming lines of the hyperboloids, or other linear surfaces of different diameters and slopes of the forming lines.

Uspořádání proudového přístroje podle vynálezu způsobí, že proudění ve směšovací komoře a difuzoru bude probíhat obecně ve šroubovicích, tzn. že bude obsahovat kromě složky osové i složku rotační - obvodovou, vzhledem k ose proudového přístroje. Tímto je dosaženo toho, že rychlost proudění u stěn směšovací komory bude mít vyšší hodnotu než u dosavadního provedení, což je jedním z předpokladů pro správnou funkci difuzoru. Obvodová složka proudění navíc umožní použít difuzoru o větším úhlu rozevření a stlačování v difuzoru proběhne s vyšší účinností. Míšení hnacího a hnaného proudu probíhá v prostoru trysky hnané tekutiny, takže je využívána veškerá kinetická energie proudu hnací tekutiny, vystupující z hnací trysky. Tekutina z hnací trysky hnaného média začíná rotovat až ve směšovací komoře při nižších rychlostech, než u známých zařízení z čehož plynou menší ztráty tlaku. Na výstupu ze směšovací komory, tedy ve výstupním průřezu difuzoru je rychlostní profil uspořádán tak, že rychlosti u stěn jsou vyšší než v ose difuzoru, přičemž proud rotuje, čímž vytváří příznivé podmínky pro účinnou práci difuzoru.The arrangement of the jet apparatus according to the invention causes the flow in the mixing chamber and the diffuser to generally take place in helices, i. It will contain, in addition to the axial component, also a rotational - peripheral component with respect to the axis of the jet apparatus. This achieves that the flow velocity of the walls of the mixing chamber will be higher than that of the prior art, which is one of the prerequisites for proper operation of the diffuser. In addition, the circumferential component of the flow makes it possible to use a diffuser with a larger opening angle and the compression in the diffuser takes place with higher efficiency. The mixing of the drive and driven streams takes place in the area of the nozzle of the propelled fluid, so that all the kinetic energy of the propellant stream exiting the propellant nozzle is utilized. Fluid from the propellant nozzle of the propelled medium begins to rotate only in the mixing chamber at lower speeds than with known devices, resulting in less pressure loss. At the outlet of the mixing chamber, i.e. the outlet cross-section of the diffuser, the velocity profile is arranged such that the velocities at the walls are higher than the axis of the diffuser, with the current rotating, thereby creating favorable conditions for efficient diffuser operation.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 představuje řez proudovým přístrojem podle vynálezu, obr. 2 pohled ve směru šipky P obr. 1, obr. 3 detail trysky v řezu A-A obr. 2.An exemplary embodiment of the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a cross-sectional view of the jet apparatus according to the invention; Fig. 2 is a view in the direction of arrow P;

Jak je znázorněno na obr. 1, proudový přístroj sestává z hnací trysky £, z trysky £ hnaného média, směšovací komory 3, difuzoru 4_, přívodního potrubí £ hnané tekutiny a potrubí £ hnací tekutiny. V uvedeném příkladu osa hnací trysky £ je totožná s površkou rotačního hyperboloidu, který má minimální průměr d podle obr. 2. Částice hnací tekutiny z hnací trysky £ se pohybují na přímkách tak dlouho, než se přiblíží válcové stěně směšovací komory £. Protože pohyb tekutiny se děje po přímkách, které jsou mimoběžné s osou proudového přístroje, tekutina je nucena sledovat stěnu směšovací komory £ a difuzoru 4, tzn. že se tekutina začne pohybovat po obecných šroubovicích. Na obr. 1 jsou vyznačeny dráhy částic tekutiny, které se pohybují po šroubovicích 8 a 9. Tyto částice vystupují ze dvou hnacích trysek £, natočených ve stejném směru o úhelj^.As shown in FIG. 1, the jet apparatus consists of a drive nozzle 4, a driven fluid nozzle 4, a mixing chamber 3, a diffuser 4, a propelled fluid supply line 4 and a propellant fluid line 4. In this example, the axis of the drive nozzle 8 is identical to the surface of the rotary hyperboloid having a minimum diameter d of Figure 2. The propellant fluid particles from the drive nozzle 6 are moved in straight lines until they approach the cylindrical wall of the mixing chamber. Since the movement of the fluid takes place along lines that are parallel to the axis of the jet apparatus, the fluid is forced to follow the walls of the mixing chamber 4 and the diffuser 4, i. that the fluid begins to move along the general helices. In FIG. 1, the paths of the fluid particles moving along the helices 8 and 9 are indicated. These particles emerge from two drive nozzles 6 rotated in the same direction by an angle .alpha.

Na obr. 2 je ve zvětšeném měřítku pohled ve směru šipky P obr. 1 na ústí hnacích trysek £. U tohoto provedení jsou použity tři hnací trysky, jejichž osy jsou totožné s površkami rotačního hyperboloidu o minimálním průměru d, jehož osa je totožná s osou proudového přístroje £3. Hnací tekutina vstupuje do trysek £ vstupním průřezem ££, který je umístěn na kružnici o poloměru d^ a vystupuje výstupním průřezem 12, který je umístěn na kružnici o poloměru d₂·FIG. 2 is an enlarged view in the direction of arrow P of FIG. In this embodiment, three drive nozzles are used, the axes of which are identical to the surfaces of the rotating hyperboloid with a minimum diameter d, the axis of which is identical to the axis of the jet apparatus. The propellant fluid enters the nozzles 8 through an inlet cross-section 8 which is located on a circle of radius d 4 and exits through an outlet cross-section 12 which is located on a circle of radius d ₂ .

Na obr. 3 je ve zvětšeném měřítku řez A-A hnací tryskou £ uvedenou v obr. 2. V tomto případě je použita konvergentně-divergentní tryska, která má vstupní průřez 11 umístěn na průměru d^ a výstupní 12 na průměru d₂· Pro jiné proudové rozměry je možné použít trysek konvergentních.FIG. 3 is an enlarged sectional view AA £ motive nozzle shown in FIG. 2. In this case it is used convergentdivergent nozzle having an inlet cross section 11 located on the diameter d ^ and the outlet 12 to the diameter d ₂ · For other current dimensions can be used convergent nozzles.

Předmětné zařízení se využije v ejoktorech, injektorech, v energetice, chemickém a potravinářském průmyslu.The equipment will be used in ejectors, injectors, power, chemical and food industries.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A jet apparatus with at least one drive nozzle, characterized in that the drive nozzle (1), convergent and / or convergent-divergent, has an axis (7) arranged parallel to the axis (13) of the jet apparatus and is arranged inside the nozzle (2). The axis (7) does not intersect with the cone surfaces of the nozzle (2) of the driven medium.

2. The jet apparatus according to claim 1, characterized in that the axis (7) is identical to the tangents to the general helix, the axis of which is identical to the axis (13) of the jet apparatus and / or the tangents to the helix lying on the surface of the hyberboloid.

3. A jet apparatus according to claim 1, characterized in that the axis (7) of the drive nozzle (1) is identical to the surface lines of the hyperboloid, and / or another linear surface.

4. The jet apparatus according to claim 1, characterized in that the axis (7) of the drive nozzle (1) is identical to the tangents to the helices lying on general rotation surfaces of different parameters and / or identical to the forming lines of hyperboloids or other line surfaces. on different diameters and slopes of the forming lines.