EP1132625B1 - Strahlpumpe für Flüssigkeit und Dampf mit verstellbarer Düse - Google Patents

Strahlpumpe für Flüssigkeit und Dampf mit verstellbarer Düse Download PDF

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EP1132625B1
EP1132625B1 EP01400621A EP01400621A EP1132625B1 EP 1132625 B1 EP1132625 B1 EP 1132625B1 EP 01400621 A EP01400621 A EP 01400621A EP 01400621 A EP01400621 A EP 01400621A EP 1132625 B1 EP1132625 B1 EP 1132625B1
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EP
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nozzle
ejector
downstream
axis
liquid
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EP01400621A
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EP1132625A1 (de
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Pierre Miquel
Francois Poncelet
Philippe Bretault
Didier Michel
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Orano Demantelement SAS
Original Assignee
Areva NC SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/461—Adjustable nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a vapor-liquid ejector, nozzle or removable nozzle (or removable).
  • This type of device allows the driving of a liquid by means of a motor fluid: steam. Said vapor passes through the nozzle (or nozzle) of the device which converts its pressure into speed.
  • This nozzle is most often of the "supersonic" type with a convergent-divergent profile, which makes it possible to increase the output speed compared with that obtained with a simple convergent nozzle.
  • Optimum performance is achieved by bringing the pressure of the vapor closer to the suction pressure of the liquid. The vapor condenses very quickly in contact with the aspirated liquid, but not instantly. There is usually a cone-shaped, cone-shaped stinger at the exit of the nozzle.
  • the nozzle or nozzle of the ejector removably fitted in the body of said ejector, brought to a relatively high temperature due to the circulation of said vapor within it, is a piece sensitive, with reference to the problem of corrosion. This remark is obviously very particularly for the portion of said nozzle in contact with the aspirated liquid.
  • Said nozzle 2 is stably positioned in the recess 14 of said body 10, abutting against an internal shoulder 13 of said body 10. There is in fact a cooperation of a shoulder 3 of said nozzle 2 and said shoulder 13.
  • the main subject of the present invention is therefore new vapor-liquid ejectors with a removable (or removable) nozzle (or nozzle), of the type of the one shown in FIG. figure 1 annexed, modified in the sense indicated above.
  • the thickness, e ⁇ 2 mm, of said volume may be constant or not, over the entire length thereof.
  • it is non-constant. It can vary continuously or discontinuously.
  • it varies continuously (without a step edge). Whatever its mode of variation, it is advantageously more important downstream (at the downstream end of said volume through which arrives (and evacuates) the aspirated liquid) than upstream (at the level of the sealing means ).
  • Said volume may or may not have symmetry.
  • the interstitial (generally annular) volume has a non-constant thickness which, over at least a part of its length, preferably over its entire length, increases progressively from upstream to downstream.
  • interstitial volume obviously depends on that of the facing surfaces which delimit it: outer surface of the nozzle immediately downstream of the sealing means, inner surface of the recess of the ejector body facing -screw.
  • the outer surface of the body of the nozzle corresponds, on at least a part of the most downstream of the length of the interstitial volume, advantageously over the entire length, to that of a truncated cone.
  • the base of said cone is of course upstream.
  • the angle of inclination (from upstream to downstream) of said outer surface of the body of said nozzle relative to the axis of said nozzle is generally between 3 and 7 °, it is advantageously at least equal to 5 °. It is understood that the larger the angle, the more the corresponding interstitial volume is open.
  • the surface facing the outer surface of the body of the nozzle the surface of the internal shoulder of the body of the ejector.
  • said surface of the internal shoulder of the body of the ejector, vis-à-vis said outer surface of the body of the nozzle develops, from upstream to downstream, on at least a portion, the most downstream, of the length of the interstitial volume, advantageously along the entire length, flaring, with respect to the axis of the nozzle, and this advantageously at an angle less than or equal to 5 ° (angle of inclination relative to said axis of said nozzle).
  • cylindrical ejector-cylindrical parts are generally concerned, in the body of which a cylindrical recess is formed, for the interlocking with play therein of a nozzle (cylindrical in at least part thereof).
  • the interstitial volume corresponding to said clearance is generally of annular type and that it advantageously has, in view of the comments above relating to its thickness, advantageously continuously increasing from upstream to downstream, a tubular shape delimited by two co-axial frustoconical surfaces.
  • the means typically arranged on the outer surface of the nozzle for directing liquid sucked into the consequent interstitial volume ("enlarged", "open"), they may exist in different forms. Said means can be called “deflectors”.
  • it may be hollow parts, of the channel or groove type, formed in the body of said nozzle or parts in relief, protruding parts.
  • Said means arranged on the external surface of the nozzle in order to orient the liquid sucked into the interstitial volume, in the form of means reported or machined in the mass of said nozzle, may in particular comprise at least one washer part ( secured to said outer surface of said nozzle) whose (lower) portion is located in the axis of the second conduit (through which the aspirated liquid arrives) and the (higher) part near the volume inlet. interstitial.
  • said portion of washer or washer must play its role of deflector to direct liquid to the interstitial volume.
  • This last embodiment of the means arranged on the outer surface of the nozzle to guide liquid sucked into the interstitial volume is particularly preferred. It makes it possible to perfectly manage the circulation of a flow of liquid towards and in said interstitial volume, it ensures a consequent decrease in the temperature at said volume.
  • the ejectors of the invention can exist in many variants: with "enlarged” interstitial volumes, of various shapes and with “deflectors", on the nozzle fitted, various shapes also.
  • the present invention relates to a nozzle intended to constitute the removable nozzle of a vapor-liquid ejector of the invention, as described above.
  • Said nozzle comprises, on its external surface, means, recessed or in relief, able to orient upstream at least a portion of the liquid flow sucked by the ejector, in which is called to be mounted said nozzle.
  • Said means as specified above (and advantageously consisting of an open washer with rib), can be machined in the mass of said nozzle or consist of a (the) part (s) reported (s).
  • the nozzle in question has a convergent-divergent profile and said means are positioned on the outer surface of the convergent portion of said nozzle.
  • ejectors of the invention are particularly recommended in situations of transfer of "corrosive" liquids, for example acid suspensions charged with particles. Said ejectors of the invention are much more resistant to corrosion than ejectors of the prior art.
  • the applicant recommends in particular their use for the transfer of radioactive liquids, the ejector being mounted through the wall of an active cell.
  • the figure 1 is a schematic section of a vapor-liquid ejector with removable nozzle of the prior art.
  • the figure 2 is a diagrammatic section, similar, of a vapor-liquid ejector with removable nozzle of the invention.
  • the figure 3 shows, in section, a removable nozzle suitable for equipping a vapor-liquid ejector of the invention.
  • the figure 4 shows, in section, another removable nozzle suitable for equipping a vapor-liquid ejector of the invention.
  • FIGS. 5A SE are enlargements of the sensitive zone in the sense of the invention (partial sectional view): the interstitial volume corresponding to the game of mounting the nozzle in the body of the ejector.
  • the figure 1 has been described in the introductory part of the present description. It shows a vapor-liquid ejector with removable nozzle of the prior art. Said nozzle 2 is shown mounted in the recess 14 of the body 10 of the ejector 1.
  • the annular interstitial volume v corresponding to the set of mounting of said nozzle 2 in said recess 14 is very narrow. It has been seen that its constant thickness e is generally of the order of 0.2 mm.
  • the volume v thus enlarged, has substantially a flared tubular shape (delimited by two co-axial frustoconical surfaces).
  • the outer surface 4 of the nozzle 2 is inclined over the entire length of said volume v while the surface 13 " shoulder 13 is inclined, in the other direction, over most of its most downstream (and not over its entire length).
  • the washer 20 has been welded to said outer surface 4 of the nozzle 2 at a suitable level (to be opposite the liquid suction duct 12) and with an adequate inclination (to orient a fraction the flow of said liquid L sucked to the sealing means 9, via the interstitial volume v). Said washer 20 ensures a consistent liquid arrival L in said volume v, made relatively accessible.
  • FIG 3 another alternative embodiment of the means equipping a nozzle 2 and capable of providing the function of deflectors is shown. This variant embodiment is particularly preferred.
  • Said means - deflectors - consist of a washer 20 ', open at 21 and having a rib 22.
  • Said rib 22 extends, at (at the height) of the axis of the nozzle 2, the lower edge of said opening 21.
  • Said open washer 20 ' is machined in the mass of the nozzle 2.
  • FIG 4 another alternative embodiment of the means equipping a nozzle 2 and capable of providing the function of deflectors is shown.
  • Said means 20 " are machined in relief in the mass of said nozzle 2.
  • the profile of the outer surface 4 of said nozzle 2 is thus doubly modified with respect to that of a nozzle of the prior art according to the figure 1 , modified by inclination of said outer surface 4 immediately downstream of the shoulder 3 and modified by the existence of the relief 20 ".
  • said distance also increases continuously due to the double inclination, continuously, over the entire length of volume v, in the opposite direction, of said two surfaces 4 and 13 ".
  • FIGS. 5B to 5E the interstitial volume v is both enlarged and opened with respect to this same volume of the prior art ( figure 1 ).

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Claims (11)

  1. Ejektor (1) für Dampf (V) - Flüssigkeit (L), der einen Körper (10) aufweist, wobei in einen Hohlraum (14) desselben eine abnehmbare Düse (2) eingeschoben ist und wobei der Körper (10) des Ejektors (1) aufweist:
    - eine erste Leitung (11) zum Versorgen der Düse (2) mit Dampf, dem Antriebsfluid,
    - eine zweite Leitung (12), stromabwärts entlang der Achse der Düse (2) und in Bezug auf die Zirkulationsrichtung des Dampfs (V) der ersten Leitung (11) zum Einlassen der angesaugten Flüssigkeit (L) in den Hohlraum (14) des Körpers (10) und
    - zwischen der ersten (11) und der zweiten (12) Leitung einen Innenansatz (13), gegen welchen ein Ansatz (3) des Körpers der Düse (2) zum Anliegen kommt, wobei Abdichtmittel (9) zwischen den gegenüberliegenden Flächen (13', 3') dieser zwei Ansätze (13, 3) wirken, um jedes Wiederaufsteigen der angesaugten Flüssigkeit (L) stromaufwärts der Dichtmittel (9) zu vermeiden, wobei ein der Einschiebung inhärentes Zwischenraumvolumen (v), das die Dichtmittel (9) der angesaugten Flüssigkeit (L) zugänglich macht, zwischen der stromabwärts des Ansatzes (3) des Körpers der Düse (2) ausgebildeten Außenfläche (4) des Körpers der Düse (2) und der Fläche (13") des Innenansatzes (13) des Körpers (10) des Ejektors (1) gegenüber der Außenfläche (4) des Körpers der Düse (2) existiert, wobei sich das Zwischenraumvolumen (v) entlang der Achse der Düse (2) auf einer Länge erstreckt, die von dem Ansatz (3) des Körpers der Düse (2) bis zu dem der angesaugten Flüssigkeit (L) über die zweite Leitung (12) in den Hohlraum (14) des Körpers (10) des Ejektors (1) reicht,
    wobei der Ejektor (1) dadurch gekennzeichnet ist,
    - daß das Zwischenraumvolumen (v) auf seiner ganzen entlang der Achse der Düse (2) ausgebildeten Länge eine konstante oder nicht konstante Stärke von mindestens 2 am aufweist und
    - daß die Düse (2) auf ihrer Außenfläche (4), der zweiten Leitung (12) gegenüber liegend, Mittel (20, 20', 20") aufweist, die stromaufwärts mindestens einen Bruchteil der angesaugten Flüssigkeit (L) zu den Dichtmitteln (9) über das Zwischenraumvolumen (v) lenken können.
  2. Ejektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenraumvolumen (v) eine nicht konstante Stärke (e) aufweist, die auf mindestens einem Teil ihrer Länge, vorteilhafterweise auf ihrer ganzen Länge, von stromaufwärts nach stromabwärts zunimmt.
  3. Ejektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (4) des Körpers der Düse (2), die stromabwärts des Ansatzes (3) des Körpers ausgebildet ist, zumindest auf dem am weitesten stromabwärts der Länge des Zwischenraumvolumens (v) gelegenen Teil, vorteilhafterweise auf ihrer ganzen Länge, einem Kegelstumpf entspricht und vorteilhafterweise in bezug zu der Achse der Düse (2) von stromaufwärts nach stromabwärts um mindestens 5° geneigt ist.
  4. Ejektor (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Außenfläche (4) des Körpers der Düse (2) gegenüberliegende Fläche (13") des Innenansatzes (13) des Körpers (10) des Ejektors (1) von stromaufwärts nach stromabwärts zumindest auf dem am weitesten stromabwärts der Länge des ringförmigen Innenraumvolumens (v) gelegenen Teil, vorteilhafterweise auf der ganzen Länge sich in bezug zu der Achse der Düse (2) aufweitend ausgebildet ist, und dies vorteilhafterweise mit einem Winkel, der relativ zur Achse gemessen kleiner oder gleich 5° ist.
  5. Ejektor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß:
    - die stromabwärts des Ansatzes (3) des Körpers ausgebildete Außenfläche (4) des der Düse (2) auf ihrer ganzen der eines Kegelstumpfs entspricht, der in bezug zu der Achse der Düse (2) von stromaufwärts nach stromabwärts vorteilhafterweise um 5° geneigt ist, während
    - die der Außenfläche (4) des Körpers der Düse (2) gegenüberliegende Fläche (13") des Innenansatzes (13) des Körpers (10) des Ejektors (1) von stromaufwärts nach stromabwärts auf einem am weitesten stromabwärts liegenden größten Teil der Länge des Zwischenraumvolumens (v) sich in bezug zu der Achse der Düse (2) aufweitend, vorteilhafterweise um einen Winkel kleiner oder gleich 5°, ausgebildet ist.
  6. Ejektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die mindestens einen Bruchteil des Stroms der angesaugten Flüssigkeit (L) zu den Dichtmitteln (9) lenken können, aus Mitteln (20) bestehen, die auf der Außenfläche (4) der Düse (2) angebracht oder hohl oder als Relief (20', 20") in die Masse der Düse (2) eingearbeitet sind.
  7. Ejektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die mindestens einen Bruchteil des Stroms der angesaugten Flüssigkeit (L) zu den Dichtmitteln (9) lenken können, mindestens einen Teil einer runden Scheibe, die fest mit der Außenfläche (4) der Düse (2) verbunden ist, aufweisen, deren unterer Teil in der Achse der zweiten Leitung (12) liegt und deren oberer Teil in der Nähe des Eingangs des ringförmigen Zwischenraumvolumens (v) liegt.
  8. Ejektor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die mindestens einen Bruchteil des Stroms der angesaugten Flüssigkeit (L) zu den Dichtmitteln (9) lenken können, aus einer ellipsoidischen Scheibe (20) bestehen, die relativ zur Achse der Düse (2) geneigt ist.
  9. Ejektor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die mindestens einen Bruchteil des der angesaugten Flüssigkeit (L) zu den Dichtmitteln (9) lenken können, aus einer offenen Scheibe (20') bestehen, die relativ zur Achse der Düse (2) ist, deren unterer Öffnungsrand (21) auf dem Niveau und der der Düse (2) durch eine Rippe (22), die sich in der Dichtmittel (9) erstreckt, verlängert ist.
  10. Düse (2), die dazu bestimmt ist, die abnehmbare Düse eines Ejektors (1) für Dampf (V) - Flüssigkeit (L) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ihrer Außenfläche (4) Mittel (20, 20', 20") in Form von Vertiefungen oder reliefartig aufweist, die mindestens einen Teil des Stroms der von dem Ejektor (1) angesaugten Flüssigkeit (L) nach stromaufwärts lenken können.
  11. Düse (2) nach Anspruch 10, die ein konvergierendes-divergierendes Profil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel vom Typ angebaute Teile (20) oder in die Masse der Düse (2) eingearbeitete Teile (20', 20") auf der Außenfläche (4) des konvergierenden Teils positioniert sind.
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