RU2180711C1

RU2180711C1 - Multi-stage jet apparatus

Info

Publication number: RU2180711C1
Application number: RU2001107859A
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Сафин; С.Г. Рогачев; Р.З. Сафиева; Р.З. Сюняев; Т.Ф. Сулимова
Original assignee: Рогачев Сергей Григорьевич
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-03-20

Abstract

FIELD: transportation of gaseous, vapor-and-gas, liquid and loose agents. SUBSTANCE: jet apparatus has several detachable and/or non- detachable sections with cylindrical and nozzle chambers, passive medium supply unit and active medium supply unit; first section is provided with multijet unit which consists of nozzle chamber provided with central and peripheral nozzles, intake chamber and mixing chamber; peripheral nozzles of first section are mounted at angle relative to axis of apparatus; mixing chamber adjoins directly second chamber where nozzles are mounted on the outside of chamber at angle of 0 to 60 deg. relative to axis of apparatus; increase of cross section of each section is made stepwise and with turn of flow in at least one section. EFFECT: enhanced reliability. 11 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области струйной техники и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтяной, энергетической, металлургической, пищевой и других отраслях, где возникает необходимость использовать струйные аппараты (эжекторы, инжекторы) для транспортировки газовых, парогазовых, жидких и сыпучих веществ, или для повышения давления газообразных и жидких веществ, или для создания вакуума в промышленных аппаратах путем отсасывания из аппаратов газов и паров. The invention relates to the field of inkjet technology and can be used in the chemical, petrochemical, oil, energy, metallurgical, food and other industries where it becomes necessary to use inkjet devices (ejectors, injectors) for transporting gas, combined-cycle, liquid and bulk solids, or for increasing the pressure of gaseous and liquid substances, or to create a vacuum in industrial apparatus by suctioning gases and vapors from the apparatus.

Известны струйные аппараты для использования при решении перечисленных задач (патенты РФ 2016262, 2073789, 2100659, а также авт. свид. СССР 840503, 847762, 1019112, полезные модели РФ 10850 и др.), в которых защищаются конкретные конструкции эжекторов и инжекторов, чаще всего в одноступенчатом варианте, и представляющие собой конструкции, состоящие из сопловых устройств, приемных камер, камер смешения и диффузоров. Known inkjet devices for use in solving these problems (RF patents 2016262, 2073789, 2100659, as well as auth. USSR certificate 840503, 847762, 1019112, utility models of the Russian Federation 10850 and others), in which specific designs of ejectors and injectors are protected, more often all in a single-stage version, and representing structures consisting of nozzle devices, receiving chambers, mixing chambers and diffusers.

Исследованиями эжекторов и инжекторов известных конструкций установлено, что значительные гидравлические потери энергии наблюдаются в диффузорах. Studies of ejectors and injectors of known designs have shown that significant hydraulic energy losses are observed in diffusers.

Известно из технической термодинамики, что сжатие газов в несколько ступеней компремирования позволяет по расчету снизить расход энергии на 40-50% (С. Г.Рогачев, О.Ф.Глаголева. Новое в процессе вакуумной перегонки нефтяного сырья. М. : ОАО "ЦНИИТЭНефтехим", 1999, с. 83). В связи с этим при сжатии газов до высокого давления или создании глубокого вакуума в промышленности используются три-четыре ступени сжатия газопарообразных веществ или трех- и четырехступенчатое эжектирование. It is known from technical thermodynamics that gas compression in several stages of compression allows the calculation to reduce energy consumption by 40-50% (S.G. Rogachev, O.F. Glagoleva. New in the process of vacuum distillation of oil raw materials. M.: OAO TsNIITENeftekhim ", 1999, p. 83). In this regard, when compressing gases to high pressure or creating a deep vacuum in industry, three to four stages of compression of gas-vapor substances or three and four-stage ejection are used.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются описания способов и конструкций в патентах РФ 2076250, 2094070, 2091117, в которых предусматривается создание вакуума эжектирующим вертикальным стояком или вертикальной напорной магистралью, состоящих из нескольких секций, в которых рабочую жидкость подают в нескольких местах. Closest to the proposed invention are the descriptions of the methods and structures in RF patents 2076250, 2094070, 2091117, which provide for the creation of a vacuum with an ejector vertical riser or a vertical pressure manifold consisting of several sections, in which the working fluid is supplied in several places.

Опыт эксплуатации конструкций эжекторов по рассмотренным патентам показал, что они обладают недостаточной надежностью, а также требуют, чтобы эжектирующий стояк или магистраль входили в аппарат разделения газа и жидкости вертикально с допущением отклонения по вертикали не более 15^o, что часто при внедрении в производство вышеуказанных способов и конструкций трудно выполнить.The operating experience of ejector designs according to the considered patents showed that they have insufficient reliability and also require that the ejector riser or main line enter the gas and liquid separation apparatus vertically with a vertical deviation of not more than 15 ^o , which is often the case when introducing the above methods into production and designs are difficult to complete.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать многоступенчатый струйный аппарат повышенной надежности и эффективности. The objective of the invention is to create a multi-stage inkjet apparatus of increased reliability and efficiency.

Эта задача решается и технический результат достигается за счет того, что многоступенчатый струйный аппарат, содержит несколько разъемных и/или неразъемных секций с цилиндрическими и сопловыми камерами, устройство подвода пассивной среды, устройство подвода активной среды для подачи в нескольких местах через сопла, при этом в первой секции установлено многоструйное устройство, состоящее из сопловой камеры, имеющей центральное и периферийные сопла, приемной камеры и камеры смешения, при этом новым является то, что в первой секции периферийные сопла установлены под углом к оси аппарата, камера смешения непосредственно примыкает ко второй секции, в которой и в последующих секциях сопла установлены в кольцевых камерах и расположены с внешней стороны камеры под углом от 0 - 60^o к оси аппарата, при этом по ходу потока увеличение сечения каждой секции выполнено ступенчато и хотя бы на одной секции с поворотом потока.This problem is solved and the technical result is achieved due to the fact that the multi-stage inkjet apparatus contains several detachable and / or one-piece sections with cylindrical and nozzle chambers, a device for supplying a passive medium, a device for supplying an active medium for supplying in several places through nozzles, while the first section has a multi-jet device consisting of a nozzle chamber having central and peripheral nozzles, a receiving chamber and a mixing chamber, while new is that in the first section of the periphery jet nozzles are installed at an angle to the axis of the apparatus, the mixing chamber is directly adjacent to the second section, in which, in subsequent sections, nozzles are installed in annular chambers and are located on the outside of the chamber at an angle from 0 - 60 ^o to the axis of the apparatus, while upstream an increase in the cross section of each section is performed stepwise and at least on one section with a flow turn.

В другом варианте сущность изобретения заключается в том, что каждая последующая секция состоит из конфузора, цилиндрической камеры смешения, а последняя - из конфузора, цилиндрической камеры смешения и диффузора. In another embodiment, the essence of the invention lies in the fact that each subsequent section consists of a confuser, a cylindrical mixing chamber, and the latter consists of a confuser, a cylindrical mixing chamber and a diffuser.

При реализации настоящего изобретения необходимо стремиться к тому, чтобы каждая ступень кроме первой могла быть выполнена с кольцевыми карманами, в которые входят сопла. When implementing the present invention, it is necessary to strive to ensure that each step except the first can be performed with annular pockets, which include nozzles.

Целесообразно также, чтобы внутренняя поверхность секций была выполнена обработанной или покрытой веществом, уменьшающим гидравлическое сопротивление, например тефлоном, полиэтиленом, полипропиленом, эмалью и т.п. It is also advisable that the inner surface of the sections was made of treated or coated with a substance that reduces the hydraulic resistance, for example, Teflon, polyethylene, polypropylene, enamel, etc.

При реализации настоящего изобретения сопла могут быть выполнены щелевыми или крестообразными проходными сечениями или снабжены завихряющими насадками, или завихряющими камерами, а устройство подвода активной среды выполнено тангенциальными, прямыми или под углом к оси аппарата патрубками. When implementing the present invention, the nozzles can be made with slit or cross-shaped cross-sections or provided with swirl nozzles, or swirl chambers, and the device for supplying the active medium is made tangential, straight or at an angle to the axis of the apparatus nozzles.

При этом отношение внешнего диаметра кольцевой сопловой камеры к диаметру секции может быть выполнено в отношении от 0,5 до 5,0. The ratio of the outer diameter of the annular nozzle chamber to the diameter of the section can be performed in a ratio of from 0.5 to 5.0.

Кроме того, кольцевые сопловые камеры имеют фланцевые разъемы. In addition, annular nozzle chambers have flange connectors.

При реализации настоящего изобретения аппарат может быть установлен в вертикальной или горизонтальной плоскости или под углом к горизонту. When implementing the present invention, the apparatus can be installed in a vertical or horizontal plane or at an angle to the horizontal.

При этом длина секции равна 1-35 диаметрам секции. The length of the section is 1-35 diameters of the section.

При этом целесообразно в кольцевых камерах против каждого сопла устанавливать пробки. At the same time, it is advisable to install plugs in the annular chambers against each nozzle.

На фиг.1 показан вертикальный многоступенчатый струйный аппарат, который имеет в первой секции конфузор и несколько цилиндрических камер, а последняя ступень имеет на выходе цилиндр с боковыми круговыми карманами. Figure 1 shows a vertical multi-stage inkjet apparatus, which has a confuser and several cylindrical chambers in the first section, and the last stage has a cylinder with lateral circular pockets at the outlet.

На фиг.2 показан вертикальный многоступенчатый струйный аппарат, в котором каждая последующая секция состоит из конфузора, цилиндрической камеры смешения, а последняя - из конфузора, цилиндрической камеры смешения и диффузора. Figure 2 shows a vertical multi-stage inkjet apparatus, in which each subsequent section consists of a confuser, a cylindrical mixing chamber, and the last of the confuser, a cylindrical mixing chamber and a diffuser.

На фиг.3 показан многоступенчатый аппарат, выполненный в горизонтальном исполнении. Figure 3 shows a multi-stage apparatus made in horizontal design.

Многоступенчатый струйный аппарат состоит из приемной камеры 1, куда подводится по двум трубопроводам пассивная среда 2 (газы, пары и жидкость), сопловой камеры 3, куда подводится поток рабочей активной среды 4 после фильтров 5. В камере 3 установлено несколько сопел 6, выходя из которых центральные струи активной среды 4, смешиваясь с периферийными струями этой же активной среды 4, подаваемых под углом к оси аппарата (и соответственно центральным струям), захватывают пассивную среду 2 из трубопроводов и направляют ее в камеру смешения 7, непосредственно примыкающую или входящую во вторую секцию (ступень эжектирования) 8, имеющую кольцевую камеру 9, куда по тангенциальному, прямому или под углом к оси аппарата патрубку 10 подводится второй поток активной среды 4 после фильтра 5. В кольцевой камере 9 установлены сопла 6 под углом 0-60^o к оси многоступенчатого аппарата. По ходу потока установлена третья секция (ступень эжектирования) 11, куда также после фильтра 5 подается третий поток активной среды 4, который, проходя через сопла 6, подает смесь активного потока с пассивным на четвертую ступень 12, в который активный поток 4 (фильтр на фиг.1 не указан), проходя сопловую камеру 13 и выходя струями через сопла 6, поворачивает смешанный поток и проталкивает его в трубопровод 19 с карманами 17, после которого сжатая смесь 15 активной и пассивной среды поступает в последующие аппараты (на фиг.1, 2, 3 не указаны).A multi-stage inkjet apparatus consists of a receiving chamber 1, where passive medium 2 (gases, vapors and liquid) is supplied through two pipelines, a nozzle chamber 3, where the flow of the working active medium 4 is supplied after filters 5. Several nozzles 6 are installed in chamber 3, leaving of which the central jets of the active medium 4, mixing with the peripheral jets of the same active medium 4, supplied at an angle to the axis of the apparatus (and, accordingly, the central jets), capture the passive medium 2 from the pipelines and direct it to the mixing chamber 7, directly adjacent to or entering into the second section (ejection stage) 8, having an annular chamber 9, where the second flow of active medium 4 is supplied along the tangential, direct or at an angle to the axis of the apparatus 10 after the filter 5. In the annular chamber 9 nozzles 6 are installed at an angle 0-60 ^o to the axis of the multi-stage apparatus. In the direction of the flow, a third section (ejection stage) 11 is installed, where also after the filter 5 a third stream of active medium 4 is supplied, which, passing through nozzles 6, delivers a mixture of active and passive flows to the fourth stage 12, into which the active stream 4 (filter on 1 is not indicated), passing the nozzle chamber 13 and exiting jets through the nozzles 6, turns the mixed stream and pushes it into the pipe 19 with pockets 17, after which the compressed mixture 15 of the active and passive medium enters the subsequent apparatuses (in figure 1, 2, 3 are not indicated).

В круговых камерах 9 против каждого сопла 6 могут быть установлены монтажные пробки 16 для замены при необходимости сопел. In circular chambers 9, mounting plugs 16 can be installed against each nozzle 6 to replace nozzles if necessary.

Для уменьшения гидравлического сопротивления при переходе потока из одной ступени в другую кроме первой и последней ступени выполнены круговые карманы 17, где установлены сопла 6. To reduce the hydraulic resistance during the transition of the flow from one stage to another, in addition to the first and last stage, circular pockets 17 are made, where nozzles 6 are installed.

На фиг.1 многоступенчатый струйный аппарат имеет у первой струйной секции конфузор и несколько цилиндрических секций у последующих ступеней, а последняя ступень имеет на выходе цилиндр с боковыми круговыми карманами 17. Во второй секции сопла 6 расположены с внешней рабочей стороны круговой камеры, имеющей "гнезда" для установки сопел, которые позволяют монтировать сопла с внешней стороны камеры, естественно с соответствующим профилем сопла. In Fig. 1, a multistage inkjet apparatus has a confuser at the first inkjet section and several cylindrical sections at subsequent stages, and the last stage has a cylinder at the outlet with side circular pockets 17. In the second section, nozzles 6 are located on the outer working side of the circular chamber having "sockets "for the installation of nozzles that allow the nozzles to be mounted on the outside of the chamber, naturally with an appropriate nozzle profile.

Многоступенчатый струйный аппарат работает следующим образом. Поток активной среды 4 после фильтра 5 под большим перепадом давления через одно или несколько сопел 6 струями с большой скоростью (40-70 м/сек) вытекает из сопел 6, захватывая пассивную среду 2 в камеру смешения 7, которая входит во вторую ступень 8, имеющую кольцевую сопловую камеру 9, куда после фильтров 5 поступает второй поток активной среды 4. Активная среда 4, вытекая с большой скоростью из сопел 6, проталкивает поток смеси активной и пассивной среды в третью ступень 11, куда после фильтра 5 в кольцевую камеру входит третий поток активной среды 4, которая также, вытекая из сопел 6, проталкивает поток смеси на четвертую ступень 12, в которую через сопловую камеру 13 поступает четвертый поток активной среды 4 (фильтр 5 этого потока на фиг.1 не указан) и, выходя струями из сопел 6, поворачивает поток смеси, в частности на фиг. 1, в горизонтальном направлении и проталкивает поток смеси в трубопровод 19 с карманами 17, далее поток смеси 15 поступает в последующие аппараты (на фиг.1, 2, 3 не указаны). Multistage inkjet apparatus operates as follows. The flow of the active medium 4 after the filter 5 under a large pressure drop through one or more nozzles 6 with jets at high speed (40-70 m / s) flows from the nozzles 6, capturing the passive medium 2 into the mixing chamber 7, which enters the second stage 8, having an annular nozzle chamber 9, where after the filters 5 a second stream of active medium 4 enters. Active medium 4, flowing out from the nozzles 6 at a high speed, pushes the flow of the mixture of active and passive medium into the third stage 11, where after the filter 5 the third enters the annular chamber active medium flow 4, also, flowing out of the nozzles 6, pushes the mixture flow to the fourth stage 12, into which the fourth active medium stream 4 enters through the nozzle chamber 13 (the filter 5 of this stream is not shown in Fig. 1) and, exiting the jets from the nozzles 6, turns the flow mixtures, in particular in FIG. 1, in the horizontal direction and pushes the flow of the mixture into the pipeline 19 with pockets 17, then the flow of the mixture 15 enters the subsequent apparatuses (not shown in FIGS. 1, 2, 3).

Опыт показывает, что струи вырвавшегося из сопел 6 потока заполняют практически полностью сечение камеры смешения 7 или последующей трубной части аппарата через 1-35 диаметров цилиндрической части секции. Это определяет оптимальную длину секции. Experience shows that the jets of the stream escaping from the nozzles 6 fill almost completely the cross section of the mixing chamber 7 or the subsequent tube part of the apparatus through 1-35 diameters of the cylindrical part of the section. This determines the optimal section length.

В зависимости от количества подаваемой активной среды 4 в каждую секцию оптимальный диаметр секции будет различным, поэтому диаметры кольцевых камер и секции будут отличаться между собой. Расчеты показывают, что оптимальным является отношение этих диаметров от 0,5 до 5,0. Depending on the amount of active medium 4 supplied to each section, the optimal diameter of the section will be different, so the diameters of the annular chambers and sections will differ from each other. Calculations show that the ratio of these diameters from 0.5 to 5.0 is optimal.

Особенностью струйных аппаратов является то, что эффективность значительно зависит от противодавления и гидравлического сопротивления последующих трубопроводов, поэтому всякая обработка, шлифовка, покрытие эмалью, тефлоном, полиэтиленом и другими покрытиями внутренней части секций, повышает эффективность предыдущих ступеней эжектирования или инжектирования. A feature of inkjet devices is that the efficiency significantly depends on the back pressure and hydraulic resistance of subsequent pipelines, therefore, any processing, grinding, coating with enamel, Teflon, polyethylene and other coatings of the inside of the sections increases the efficiency of the previous stages of ejection or injection.

В силу того, что эффективность струйных аппаратов существенно зависит от поверхности, т. е. дисперсности струй, вытекающих из сопел 6, и их разбрызгивания, то эффективность многоступенчатого аппарата возрастает, если сопла 6 изготовлены с щелевыми или крестообразными проходными сечениями, а также, если в соплах 6 имеются завихряющие вставки или камеры. Due to the fact that the efficiency of jet devices substantially depends on the surface, i.e., the dispersion of the streams emerging from nozzles 6 and their spraying, the efficiency of a multi-stage device increases if nozzles 6 are made with slotted or cross-shaped passage sections, as well as if in nozzles 6 there are swirling inserts or chambers.

Для целей ремонта кольцевых сопловых камер 9 их делают с фланцевыми разъемами. For the purpose of repairing annular nozzle chambers 9, they are made with flanged connectors.

Claims

1. A multi-stage inkjet apparatus comprising several detachable and / or one-piece sections with cylindrical and nozzle chambers, a device for supplying a passive medium, a device for supplying an active medium for supplying in several places through nozzles, while in the first section there is a multi-jet device consisting of a nozzle chamber having central and peripheral nozzles, a receiving chamber and a mixing chamber, characterized in that in the first section the peripheral nozzles are mounted at an angle to the axis of the apparatus, the mixing chamber is directly continuously adjacent to the second section, and wherein in the subsequent sections of the nozzle installed in the annular chambers and are arranged at the outer side of the chamber at an angle of 0-60 ^o to the machine axis, the downstream section of increasing cross section of each formed stepwise and at least one sections with a turn of a stream.

2. A multi-stage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that each subsequent section consists of a confuser, a cylindrical mixing chamber, and the last one consists of a confuser, a cylindrical mixing chamber and a diffuser.

3. A multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that each step except the first is made with annular pockets, which include nozzles.

4. A multi-stage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the inner surface of the sections is made of treated or coated with a substance that reduces hydraulic resistance, for example, Teflon, polyethylene, polypropylene, enamel, etc.

5. A multi-stage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzles are made with slotted or cross-shaped passage sections or equipped with swirl nozzles or swirl chambers.

6. A multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the device for supplying an active medium is made by tangential, straight or angled to the axis of the apparatus nozzles.

7. A multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the ratio of the outer diameter of the annular nozzle chamber to the diameter of the section is made in the ratio from 0.5 to 5.0.

8. Multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the annular nozzle chambers have flange connectors.

9. A multi-stage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the apparatus is installed in a vertical or horizontal plane or at an angle to the horizontal.

10. A multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that the section length is 1-35 section diameters.

11. Multistage inkjet apparatus according to claim 1, characterized in that in the annular chambers, plugs are installed against each nozzle.