UA156160U

UA156160U - Bagatopoploviy gas ejector

Info

Publication number: UA156160U
Application number: UAU202306190U
Authority: UA
Inventors: Віталій Ілліч Коробов; Геннадій Олександрович Воропаєв
Original assignee: Інститут Гідромеханіки Національної Академії Наук України
Priority date: 2023-12-19
Filing date: 2023-12-19
Publication date: 2024-05-15

Abstract

The gas ejector consists of an inlet nozzle and a diffuser body, in which an annular insert is placed, which has an annular pressure chamber with nozzle holes directed along the wall of the inner channel. Additionally, it contains a module of nozzles that are placed inside the ejector path and connected to the annular chamber by a pylon tube and directed at an angle to the ejector axis in the area between the nozzles of the annular insert.

Description

Корисна модель належить до машинобудування, зокрема стосується виробництва агрегатів і пристроїв автомобільної і авіаційної техніки і систем технологічних ліній.The useful model belongs to mechanical engineering, in particular, it concerns the production of aggregates and devices of automotive and aviation equipment and systems of technological lines.

Технічний результат - зменшення габаритних параметрів і підвищення рівня витратних і напірних характеристик.The technical result is a reduction in overall parameters and an increase in the level of consumption and pressure characteristics.

Газовий ежектор завдяки простоті конструкції, високій надійності, необмеженому експлуатаційному ресурсу широко використовується в різних галузях техніки і технологічних лініях.The gas ejector is widely used in various fields of technology and technological lines due to its simple design, high reliability, and unlimited service life.

Основні конструктивні елементи газового ежектора: сопло високонапірного газу, що ежектує, сопло низьконапірного газу, що ежектується, змішувальна камера і дифузор. У початковій ділянці камери частинки газу, що ежектується, безперервно захоплюються швидкісним струменем і переносяться ним в зону змішування. Завдяки цьому і підтримується розрідження на вході в камеру змішування, яке забезпечує втікання низьконапірного газу в ежектор. Відносна витрата первинного і вторинного потоків цього газу, що звана коефіцієнтом ежекції К, залежить від площ сопел, від щільності газів та їх початкових тисків, від режиму роботи ежектора.The main structural elements of a gas ejector: a high-pressure ejecting gas nozzle, a low-pressure ejecting gas nozzle, a mixing chamber and a diffuser. In the initial section of the chamber, ejected gas particles are continuously captured by the high-speed jet and transported by it to the mixing zone. Thanks to this, rarefaction at the entrance to the mixing chamber is maintained, which ensures the flow of low-pressure gas into the ejector. The relative consumption of the primary and secondary flows of this gas, which is called the ejection coefficient K, depends on the area of the nozzles, on the density of gases and their initial pressures, and on the mode of operation of the ejector.

Відомий газовий ежектор традиційної прямоточної схеми |1)|, в якому навколо первинного повністю затопленого швидкісного струменя формується низькошвидкісний вторинний потік, що ежектується.A gas ejector of the traditional direct-flow scheme |1)| is known, in which a low-speed, ejected secondary flow is formed around the primary fully submerged high-speed jet.

Одним із недоліків ежекторів традиційної схеми є те, що довжина циліндричної камери змішування досить велика і її оптимальна довжина зазвичай дорівнює порядку 10 калібрів (21 при відносно невеликому значенні коефіцієнта ежекції.One of the disadvantages of ejectors of the traditional scheme is that the length of the cylindrical mixing chamber is quite large and its optimal length is usually equal to the order of 10 calibers (21 at a relatively small value of the ejection coefficient.

В багатьох технологічних системах і технічних рішеннях необхідний ежектор з малими габаритними розмірами, але при цьому такий, що має високі витратні характеристики, досить високий коефіцієнт ежекції і працює при великому тиску газу, що ежектує. Зменшення протяжності камери змішування призводить до різкого падіння коефіцієнта ежекції та витратних параметрів пристрою.In many technological systems and technical solutions, an ejector with small overall dimensions is needed, but at the same time one that has high consumption characteristics, a fairly high ejection coefficient and works at a high pressure of the ejecting gas. Reducing the length of the mixing chamber leads to a sharp drop in the ejection coefficient and device consumption parameters.

Покращити характеристики пристрою можна, якщо змінити схему газодинамічного тракту.You can improve the characteristics of the device if you change the scheme of the gas-dynamic path.

Відомий також ежектор з використанням як потоку газу, що ежектує, надзвукового струменяAn ejector using a supersonic jet as the ejecting gas flow is also known

ІЇЗЇ. Конструктивна особливість полягає в тому, що сопло - щілина для видування надзвукового пристінного струменя, розташовувалося на внутрішній поверхні стінки на початку камери змішування. Реалізована схема взаємодії високошвидкісного напівобмеженого коаксіального струменя з вільною вторинною течією.IEZI. The design feature is that the nozzle - a slot for blowing a supersonic wall jet, was located on the inner surface of the wall at the beginning of the mixing chamber. The scheme of interaction of a high-speed semi-confined coaxial jet with a free secondary flow is implemented.

Особливістю такого ежектора є наявність камери змішування змінного перерізу по довжині.The peculiarity of such an ejector is the presence of a mixing chamber of variable cross-section along the length.

Вона складається з короткої циліндричної вставки на початку та подовженого дифузора. Вона поєднує функції змішування первинного та вторинного струменів та гальмування потоку на виході ежектора. Витрата газу на виході таких ежекторів, за певних умов, досягає 20-кратного перевищення над відповідним параметром у лінії наддуву. Цей показник набагато кращий, ніж у ежектора традиційного типу.It consists of a short cylindrical insert at the beginning and an elongated diffuser. It combines the functions of mixing the primary and secondary jets and braking the flow at the exit of the ejector. Gas consumption at the outlet of such ejectors, under certain conditions, reaches a 20-fold excess over the corresponding parameter in the boost line. This indicator is much better than that of the ejector of the traditional type.

Недоліком ежектора зазначеного типу є те, що хоча його довжина в 4-5 разів менша, в порівнянні з класичною схемою, але все ж таки залишається досить великою.The disadvantage of the ejector of this type is that, although its length is 4-5 times shorter, compared to the classic scheme, it still remains quite large.

Окрім того, приваблива ефективність такого ежектора має вузький діапазон відносних параметрів геометрії внутрішніх газодинамічних трактів, а також тиску наддуву і вихлопу.In addition, the attractive efficiency of such an ejector has a narrow range of relative parameters of the geometry of the internal gas-dynamic tracts, as well as the boost and exhaust pressures.

Спроба поліпшити витратні характеристики ежектора з обмеженими габаритними розмірами шляхом збільшення тиску наддуву струменя, що витікає зі щілини, призводить до відриву його від обтічної поверхні і, як наслідок, відбувається часткове замикання низькошвидкісного газу високонапірним струменем |4)Ї. Величина коефіцієнта ежекції при цьому стрімко падає.An attempt to improve the flow characteristics of an ejector with limited overall dimensions by increasing the boost pressure of the jet flowing out of the gap leads to its separation from the streamlined surface and, as a result, partial closure of the low-speed gas by the high-pressure jet |4)І. At the same time, the value of the ejection coefficient drops rapidly.

Суттєвим недоліком є слабкий напір.A significant drawback is a weak pressure.

Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є газовий ежектор |5). Особливістю пристрою є використання для випуску стисненого повітря через систему невеликих сопел, що розміщені на внутрішній стінці камери змішування. Ежектор складається з вхідного сопла та корпусу-дифузора, що з'єднуються болтами.The closest analog to a useful model is a gas ejector |5). A feature of the device is its use for releasing compressed air through a system of small nozzles placed on the inner wall of the mixing chamber. The ejector consists of an inlet nozzle and a diffuser body connected by bolts.

В корпусі розміщується кільцева вставка, яка має кільцеву напірну камеру з отворами- соплами, що направлені вздовж стінки внутрішнього каналу.An annular insert is placed in the housing, which has an annular pressure chamber with holes-nozzles directed along the wall of the inner channel.

При витіканні струменів з високою швидкістю із пакета направлених сопел в камері змішування створюється зони розрідження і під дією різниці тисків навколишнє повітря всмоктується в ежектор через вхідне сопло і прискорюється.When jets flow out at high speed from a package of directional nozzles in the mixing chamber, rarefaction zones are created, and under the influence of the pressure difference, the surrounding air is sucked into the ejector through the inlet nozzle and accelerated.

Позитивний ефект від застосування тангенціального вдуву дозволяє пристрою працювати з великим протитиском на виході ежектора, порівняно зі щілинним ежектором.The positive effect of the application of tangential injection allows the device to work with a large back pressure at the exit of the ejector, compared to a slot ejector.

Однак в силу дискретності системи вдуву поле швидкостей має суттєву неоднорідність в трансверсальному напрямку поперек каналу камери змішування. При цьому зменшується ступінь перемішування високошвидкісного і вторинного потоків. Як наслідок - падіння коефіцієнта ежекції.However, due to the discreteness of the injection system, the velocity field has significant inhomogeneity in the transverse direction across the channel of the mixing chamber. At the same time, the degree of mixing of high-speed and secondary flows decreases. As a result, the ejection coefficient drops.

У загальному випадку величина втрат повного тиску на змішування потоків в газовому ежекторі та його лінійні розміри істотно залежать не тільки від перепаду тиску в соплі, форми камери змішування, коефіцієнта ежекції, а також від його конструктивного компонування.In general, the total pressure losses due to the mixing of flows in the gas ejector and its linear dimensions depend significantly not only on the pressure drop in the nozzle, the shape of the mixing chamber, the ejection coefficient, but also on its structural layout.

Ефективність ежектора можна підвищити шляхом вдосконалення газодинамічного тракту.The efficiency of the ejector can be increased by improving the gas-dynamic path.

Ідея полягає у формуванні геометрії системи наддуву із застосуванням багатосоплових систем.The idea is to shape the geometry of the supercharging system using multi-nozzle systems.

Причому, щоб шляхом ЗО-компонування зробити спрямованість у просторі системи сопел таким чином, щоб забезпечити максимальною ефективну площу взаємодії великої кількості високонапірних струменів, що витікають, з вторинним потоком.Moreover, by means of ZO-composition, the directionality in the space of the nozzle system should be made in such a way as to ensure the maximum effective area of interaction of a large number of high-pressure jets flowing out with the secondary flow.

В основу корисної моделі поставлена задача, яка полягає в інтенсифікації процесу масообміну газів первинного та вторинного потоків.The useful model is based on the task of intensifying the process of mass exchange of gases of primary and secondary flows.

Поставлена задача вирішується тим, що ежектор газовий, що складається з вхідного сопла та корпусу-дифузора, в якому розміщено кільцеву вставку, яка має кільцеву напірну камеру з отворами-соплами, що направлені вздовж стінки внутрішнього каналу, згідно з корисною моделлю містить модуль сопел, які розміщені всередині тракту ежектора і з'єднані з кільцевою камерою пілоном-патрубком та направлені під кутом до осі ежектора в область між соплами кільцевої вставки.The task is solved by the fact that the gas ejector, consisting of an inlet nozzle and a diffuser body, in which an annular insert is placed, which has an annular pressure chamber with nozzle holes directed along the wall of the internal channel, according to the useful model, contains a nozzle module, which are placed inside the ejector tract and connected to the annular chamber by a pylon-pipe and directed at an angle to the axis of the ejector in the area between the nozzles of the annular insert.

Суть корисної моделі пояснює креслення.The drawing explains the essence of a useful model.

Конструктивна схема пристрою показана на кресленні, де: 1 - потік, що ежектується; 2 - вхідне сопло засмоктуваного газу; З - модуль сопел; 4 - пілон-патрубок; 5 - потік стисненого газу; б - штуцер; 7 - кільцева напірна камера; 8 - кільцева вставка; 9 - сопло в кільцевій камері; 10 - сопло модуля; 11 - пакет пристінних струменів, що витікають із сопел кільцевої камери; 12 - пакет вільних струменів, що витікають із сопел модуля; 13 - корпус - дифузор; 14 - потік газу на виході з ежектора.The design scheme of the device is shown in the drawing, where: 1 - the ejected stream; 2 - inlet nozzle of suction gas; C - nozzle module; 4 - pylon pipe; 5 - compressed gas flow; b - fitting; 7 - ring pressure chamber; 8 - ring insert; 9 - nozzle in the ring chamber; 10 - module nozzle; 11 - a package of wall jets flowing from the nozzles of the annular chamber; 12 - a package of free jets flowing from the nozzles of the module; 13 - body - diffuser; 14 - gas flow at the exit from the ejector.

Принцип дії ежектора є наступним. Стиснене повітря 5 через штуцер 6 надходить у кільцеву камеру 7, звідки через сопла 9 в стінці кільцевої вставки 8 видувається у вигляді пакету поздовжніх пристінних струменів 11 з надзвуковою швидкістю усередину каналу у напрямку вихідного перерізу корпусу - дифузора 13. Одночасно додається пакет центральних високошвидкісних струменів 12, які витікають із сопел 10 модуля 3. Зона розрядження, яка утворюється витіканням пакетів високошвидкісних струменів всередині ежектора, через вхідне сопло 2 підсмоктує вторинний потік газу 1, що ежектується.The principle of action of the ejector is as follows. The compressed air 5 through the fitting 6 enters the annular chamber 7, from where it is blown through the nozzle 9 in the wall of the annular insert 8 in the form of a packet of longitudinal wall jets 11 at supersonic speed into the channel in the direction of the outlet section of the body - diffuser 13. At the same time, a packet of central high-speed jets 12 is added , which flow from the nozzles 10 of module 3. The discharge zone, which is formed by the outflow of high-speed jet packets inside the ejector, sucks the secondary flow of gas 1, which is ejected, through the inlet nozzle 2.

Особливість роботи запропонованого технічного рішення полягає в тому, що розміщення додаткового модуля сопел всередині тракту дозволяє реалізувати більш щільну упаковку у просторі пакетів високошвидкісних струменів. Маємо два пакети взаємно проникаючих поздовжніх струменів, а саме гребінці однієї групи входять в простір (зазори) між струменями другої групи.The peculiarity of the work of the proposed technical solution is that the placement of an additional nozzle module inside the tract allows for denser packing in the space of high-speed jet packages. We have two packages of mutually penetrating longitudinal jets, namely the combs of one group enter the space (gaps) between the jets of the second group.

Рознесені у просторі газодинамічного тракту сопла для видування високошвидкісного первинного потоку істотно видозмінюють картину течії газу всередині пристрою. При цьому підвищується інтенсивність масообміну між первинним та вторинним газовими потоками всередині ежектора.Dispersed in the space of the gas-dynamic tract, the nozzles for blowing the high-speed primary flow significantly change the pattern of gas flow inside the device. At the same time, the intensity of mass exchange between the primary and secondary gas flows inside the ejector increases.

Додатковий пакет центральних сопел дозволяє підвищити напір на виході ежектора / ступінь вакууму у вхідному соплі. Більш щільне компонування пакета високошвидкісних струменів забезпечує зростання коефіцієнта ежекції і підвищення рівня витратних параметрів ежектора.An additional package of central nozzles allows to increase the pressure at the exit of the ejector / the degree of vacuum in the inlet nozzle. A denser arrangement of the package of high-speed jets ensures an increase in the ejection coefficient and an increase in the level of the ejector's consumption parameters.

Як наслідок, поліпшуються характеристики пристрою в цілому, при тому габаритні параметри пристрою не змінюються або навіть зменшуються.As a result, the characteristics of the device as a whole improve, while the overall parameters of the device do not change or even decrease.

Покращення характеристик ежектора розширює сферу їх використання, дозволить створювати функціонально нові агрегати та пристрої. Можливе застосування при розробці нових технологічних ліній (в тому числі транспортних, вакуумних) в машинобудуванні і харчовій промисловості.Improving the characteristics of the ejector expands the scope of their use, will allow the creation of functionally new units and devices. Possible application in the development of new technological lines (including transport, vacuum) in mechanical engineering and the food industry.

Джерела інформації: 1. Христианович С.А., Гальперин В.Г., Миллионщиков М.Д., Симонов Л.А. Прикладная газовая динамика. Ч. 1, 2 - М.: ЦАГИ, 1948. 2. Аркадов Ю.К. Оптимальньй газовьій зжектор с диффузором. - Ученье записки ЦАГИ. 1980, т. 11, Мо 2. 3. Янов А.П., Гагауз Ф.Г., Дребница А.В., Переверзов В.В. Зжектор для проветривания горньїх вніработок. - Авт. свид. Мо 259018, Бюл. изобр. и товарн. знаков, 1970, Мо 2. 4. Коробов В.И., Загуменньй Я.В., Парамонов Ю.А. Течениє в зжекторной системе с полуограниченной внісокоскоростной струей. - Прикладна гідромеханіка, Ін-т гідромеханіки НАНSources of information: 1. Khristianovych S.A., Halperin V.G., Millionshchikov M.D., Simonov L.A. Applied gas dynamics. Part 1, 2 - M.: TSAGY, 1948. 2. Arkadov Yu.K. The optimal gas burner with a diffuser. - A student of TsAGA's notes. 1980, v. 11, Mo. 2. 3. Yanov A.P., Gagauz F.G., Drebnitsa A.V., Pereverzov V.V. A torch for ventilating mining wastes. - Auth. certificate Mo 259018, Bul. image and goods Znakov, 1970, Mo 2. 4. Korobov V.Y., Zagumennyi Y.V., Paramonov Yu.A. It flows in a jet system with a semi-confined high-speed jet. - Applied Hydromechanics, Institute of Hydromechanics of the National Academy of Sciences

України, Київ, 2007, т.8, Мо 1, с. 36-44. пир//азрасе. прим. дому. ца/бйзігтеат/напа!|є/123456789/4692/04-Когобом, раг?зеднепсе-1 5. пе Мас. - Ехаїг Согрогаїйоп СаїаІод 22. пирз/Лимли.ехаїї-сот/Ліпе-мас.піті - найближчий аналог.of Ukraine, Kyiv, 2007, vol. 8, Mo. 1, p. 36-44. feast//azrase approx. home tsa/byzigteat/napa!|ie/123456789/4692/04-Kogobom, rag?zednepse-1 5. pe Mas. - Ehaig Sogrogaiiop SaiaIod 22. pyrz/Lymly.ehaii-sot/Lipe-mas.piti - the closest analogue.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A gas ejector, consisting of an inlet nozzle and a diffuser body, in which an annular insert is placed, which has an annular pressure chamber with nozzle openings directed along the wall of the internal channel, which differs in that it contains a module of nozzles that are placed inside the ejector tract and connected to the annular chamber by a pylon-pipe and directed at an angle to the axis of the ejector in the area between the nozzles of the annular insert. : и : ио КК : г щ- - я Я : и Тк s o : т х s . y sht s g i "M i Kn v. i Ba Peng; her ! ; i o deno Her VK : : robsesk osi MO | goji dn kn zadu zhk tk OV Ko set eh eh ku huyu ZK yuyu i ZK yuyu i ZK MK duh miye muh same pl MYSI More Z ZK AK TATO DYM and more Ku t DKKHHAII NK i | и и: ии E I Ujzhalovyulykekknnyayu i; ; / daytime