KR20230014844A - 제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구 - Google Patents

제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR20230014844A
KR20230014844A KR1020237001175A KR20237001175A KR20230014844A KR 20230014844 A KR20230014844 A KR 20230014844A KR 1020237001175 A KR1020237001175 A KR 1020237001175A KR 20237001175 A KR20237001175 A KR 20237001175A KR 20230014844 A KR20230014844 A KR 20230014844A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
fluid
mixing tube
suction nozzle
suction
Prior art date
Application number
KR1020237001175A
Other languages
English (en)
Inventor
다니엘 킨테아
다비드 슈나이더
루카 가브리스
미할 사이다크
Original Assignee
노르마 저머니 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노르마 저머니 게엠베하 filed Critical 노르마 저머니 게엠베하
Publication of KR20230014844A publication Critical patent/KR20230014844A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F04F5/463—Arrangements of nozzles with provisions for mixing
    • 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
    • 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
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F04F5/20—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating
    • F04F5/22—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating of multi-stage type
    • 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
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/16—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids
    • F04F5/20—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing elastic fluids for evacuating
    • 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
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/24—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
    • 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
    • F04F5/14—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid
    • F04F5/24—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
    • F04F5/26—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being elastic fluid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids of multi-stage type
    • 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
    • F04F5/467—Arrangements of nozzles with a plurality of nozzles arranged in series

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 제트 펌프를 위한 노즐 기구에 대한 것으로서, 상기 노즐 기구는 구동 노즐 및 제 1 흡입 노즐을 포함하고, 상기 제 1 흡입 노즐은 상기 구동 노즐의 반경 방향 외측에 배치되며, 상기 노즐 기구는 구동 노즐을 통해 흐르는 유체 유동이 제 1 흡입 노즐을 통과하는 유체를 구동시키도록 된다. 본 발명은 이러한 노즐 기구를 포함하는 제트 펌프에 대한 것이다.

Description

제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구
본 발명은 제트펌프용 노즐기구에 관한 것으로, 상기 노즐 기구는 구동노즐과 제 1 흡입 노즐을 포함하고, 상기 제 1 흡입노즐은 상기 구동노즐의 반경 방향 외측에 배치되며, 상기 노즐기구는 구동 노즐을 통한 유체 유동이 제 1 흡입 노즐을 통해 유체 유동을 구동하도록 설계된다. 본 발명은 또한 대응하는 노즐 기구를 포함하는 제트 펌프에 관한 것이다.
제트 펌프는 1차 구동 유체 유동을 통해 2차 유체 유동을 생성하는 데 사용된다. 1차 구동 유체는 예를 들어 펌프에 의해 가속되고 2차 유체와 접촉하도록 안내된다. 두 유체 사이의 속도 및 압력 구배는 제 2 유체가 제 1 유체 유동에 의해 가속되도록 한다. 따라서 제트 펌프에서 제 2 유체 유동은 제 1 유체 유동에 의해 구동된다.
제트 펌프는 단일 단계 또는 복수의 펌프 단계 및 노즐을 포함하는 다단계 제트 펌프로 설계될 수 있다. 제트 펌프의 주요 단점은 1차 구동 유체의 고속 제트와 거의 정체된 2차 유체의 혼합으로 인해 효율이 낮다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 공지된 제트 펌프 및 제트 펌프 노즐 구조에 비해 우수한 효율을 나타내는 개선된 제트 펌프 및 개선된 제트 펌프 노즐 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 노즐 기구 및 청구항 10에 따른 제트 펌프에 의해 달성되며, 상기 제트 펌프는 적어도 하나의 이러한 노즐 기구를 포함한다. 본 발명의 유리한 실시예는 종속항의 주제이다.
본 발명에 따르면, 제트 펌프용 노즐 기구가 제공되며, 상기 노즐 기구는 구동 노즐 및 제 1 흡입 노즐을 포함하고, 상기 제 1 흡입 노즐은 상기 구동 노즐의 반경 방향 외측에 배열되며, 상기 노즐 기구는 구동 노즐을 통한 유체 유동이 제 1 흡입 노즐을 통한 유체 유동을 구동하도록 설계된다. 간단한 실시예에서, 구동 노즐 출구는 구동 노즐의 저압 및 고속 유체 유동이 제 1 흡입 노즐의 유체와 상호 작용할 수 있도록 제 1 흡입 노즐 출구에 충분히 가깝게 위치될 수 있다.
제 1 흡입 노즐은 제트와 흡입 매스(mass) 사이의 경계에서의 전단 응력 또는 구동 노즐을 통한 유체 유동과 제 1 또는 추가 흡입 노즐을 통한 유체 유동이 감소되도록 위치될 수 있다. 이는 위에서 정의한 전단 응력이 유체 점도와 속도 구배의 곱이라는 사실과 관련이 있다. 후자는 당업계에 공지된 제트 펌프에서 매우 클 수 있다. 높은 전단 응력은 난류를 발생시키고, 이는 알려진 제트 펌프의 낮은 효율에 대한 이유인 1차 에너지의 소산을 오히려 초래한다. 본 발명의 제트 펌프 및 노즐 장치는 둘 이상의 매스 유동 또는 유체 유동의 혼합이 유도될 때 전단 응력이 감소되기 때문에 향상된 제트 펌프 효율을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 1 흡입 노즐이 구동 노즐 주위에 동심으로 배열되도록 및/또는 제 1 흡입 노즐이 환형 체적과 같은 축대칭 체적을 포함하도록 설계될 수 있다. 구동 노즐 및/또는 제 1 흡입 노즐은 특히 노즐 중 하나 또는 노즐 둘 모두의 중심축 주위에서 회전 대칭을 특징으로 하는 노즐 벽 섹션을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 1 혼합 튜브가 구동 노즐과 제 1 흡입 노즐의 하류에 제공되도록 설계될 수 있다. 상기 제 1 혼합 튜브는 상기 제 1 흡입 노즐의 외벽에 연결될 수 있다. 특히, 제 1 혼합 튜브과 제 1 흡입 노즐의 외벽은 일체형으로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 혼합 튜브, 구동 노즐 및 제 1 흡입 노즐은 서로 동축으로 배열될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 1 혼합 튜브가 제 1 혼합 튜브의 하류 단부에 있는 제 1 디퓨저 스테이지를 포함하도록 설계될 수 있다. 제 1 디퓨저 스테이지는 제 1 디퓨저 스테이지의 더 상류에 위치된 제 1 혼합 튜브의 섹션보다 더 큰 단면적을 특징으로 할 수 있다. 제 1 혼합 튜브의 제 1 디퓨저 스테이지는 제 1 혼합 튜브 및/또는 구동 노즐 및/또는 제 1 흡입 노즐의 다른 부분과 동심원으로 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특히 바람직한 실시예에서, 상기 노즐 기구는 제 2 흡입 노즐이 제 1 혼합 튜브의 하류에 배열되도록 설계될 수 있으며, 여기서 노즐 기구는 제 1 혼합 튜브를 통한 유체 유동이 제 2 흡입 노즐을 통과하는 유체를 구동하도록 설계되며, 및/또는 상기 제 2 흡입 노즐은 제 1 혼합 튜브 주위에 동심으로 배치되며 및/또는 제 2 흡입 노즐은 축대칭 체적부를 포함한다. 제 2 흡인 노즐의 설계 및 기능은 적용 가능한 경우 제 1 흡인 노즐에 대해 설명된 것과 같은 특징을 포함할 수 있다.
특히, 제 2 흡입 노즐은 제 1 혼합 튜브의 저압 및 고속 유체 유동이 제 2 흡입 노즐의 유체와 상호 작용할 수 있도록 제 1 혼합 튜브의 출구에 충분히 가깝게 위치할 수 있다. 제 2 흡입 노즐은 제트와 흡입 매스 사이의 경계에서의 전단 응력 또는 제 1 혼합 튜브를 통한 유체 유동과 제 2 흡입 노즐을 통한 유체 유동이 감소되도록 위치될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 2 혼합 튜브가 제 1 혼합 튜브 및 제 2 흡입 노즐의 하류에 제공되도록 설계될 수 있다. 상기 제 2 혼합 튜브는 상기 제 2 흡입 노즐의 외벽에 연결될 수 있다. 특히, 상기 제2 혼합 튜브와 상기 제 2 흡입 노즐의 외벽은 일체형으로 이루어질 수 있다. 상기 제 2 혼합 튜브, 제 1 혼합 튜브, 구동 노즐 및/또는 상기 제 1 흡입 노즐 및 제 2 흡입 노즐은 서로 동축으로 배치될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 2 혼합 튜브가 제 2 혼합 튜브의 하류 단부에 있는 제 2 디퓨저 스테이지를 포함하도록 설계될 수 있다. 상기 제 2 디퓨저 스테이지는 제 2 디퓨저 스테이지의 더 상류에 위치된 제 2 혼합 튜브의 섹션보다 더 큰 단면적을 특징으로 할 수 있다. 제 2 디퓨저 스테이지는 제 2 혼합 튜브 및/또는 구동 노즐 및/또는 제 1 및/또는 제 2 흡입 노즐의 다른 부분과 동심으로 배열될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 1 유체가 구동 노즐을 통해 흐르고 제 2 유체가 제 1 및/또는 제 2 흡입 노즐을 통해 흐르도록 설계될 수 있으며, 여기서 제 1 및 제 2 유체는 동일한 종류의 유체이며 또는 제 1 및 제 2 유체는 상이한 종류의 유체이다. 구동 노즐을 통해 흐르는 제 1 유체를 구동 유체라 할 수 있다. 제 1 및 제 2 유체는 동일한 유체 소스 또는 서로 다른 분리된 유체 소스로부터 제공될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 기구는 제 1 유체가 기체이고 제 2 유체가 기체이고 및/또는 제 2 유체가 액체이도록 설계될 수 있다. 일반적으로, 본 노즐 설계는 액체 및/또는 기체의 임의의 적절한 조합과 함께 사용될 수 있다. 가스가 유체 중 하나 또는 둘 다로 사용되는 경우, 공기, 연료 증기, 연소 가스 및 이들의 혼합물이 유체 중 하나로 선택될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 노즐 기구를 포함하는 제트 펌프에 관한 것이다. 제트 펌프라는 용어는 노즐 기구에 더하여 추가 구성요소를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 추가 구성요소는 전원, 압력원, 제어 장치, 전자 연결부, 유체 연결부, 하나 이상의 유체원 및/또는 유체 도관을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 세부사항 및 이점은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명된다.
도 1은 구동 노즐 1개와 흡입 노즐 2개로 구성된 노즐 장치를 도시한다.
도 2a, 2b는 최신 기술에 따른 노즐 기구의 개략도이다.
도 3a, 3b는 본 발명에 따른 노즐 기구의 개략도이다.
도 1은 제트 펌프용 노즐 기구를 도시한다. 제트 펌프라는 용어는 넓은 의미로 이해될 수 있으며 도 1에 표시된 실제 노즐 형상 이외의 추가 구성 요소를 포함할 수 있다. 노즐 기구는 구동 노즐(10)과 제 1 흡입 노즐(1)을 포함하며, 제1 흡입 노즐(1)은 구동 노즐(10)의 반경 방향 외측에 배치되고, 노즐 기구는 구동 노즐(10)을 통해 흐르는 유체 유동이 제 1 흡입 노즐(1)을 통해 흐르는 유체를 구동하도록 설계된다. 노즐 장치는 중심선(C) 주위에 배치될 수 있다. 특히, 노즐 기구는 중심선(C)에 대해 적어도 부분적으로 대칭일 수 있다.
제1 흡입 노즐(1)은 구동 노즐(10)을 중심으로 동심원상으로 배치될 수 있다. 구동 노즐(10)은 원형 단면을 가질 수 있고 원통형 도관부를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 구동 노즐(10)은 비원통형 도관부를 포함할 수 있다. 제 1 흡입 노즐(1)은 축대칭 체적부 또는 축대칭 도관부를 포함할 수 있다. 구동 노즐(10)의 도관부는 적어도 일부가 제 1 흡인노즐(1)의 도관부 내에 위치할 수 있다. 이러한 경우에 노즐 기구는 중심선(C)을 따라 있는 일부 위치에서 적어도 중심선(C) 주위에서 회전 대칭을 나타낼 수 있다.
대안적으로, 상기 노즐 기구는 중심선(C)을 포함하고 도 1의 투영 평면에 수직인 평면에 대해 반사 대칭을 나타낼 수 있다. 이 경우, 흡입 노즐(1)과 구동 노즐(10)은 예를 들어 직육면체 또는 인근 도관부를 포함할 수 있다. 또한, 노즐 기구는 정의된 상기 평면에 대해 반사 대칭을 나타내지 않을 수 있지만 여전히 전적으로 또는 적어도 부분적으로 직육면체 형상의 도관부를 포함할 수 있다. 도관부라는 용어는 현재 반경 방향으로 단단한 벽에 의해 경계를 이루는 도관부를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 중실벽은 도관부의 원주 방향으로 도관부를 완전히 둘러쌀 수 있다.
구동 노즐(10)과 제 1 흡인노즐(1)의 도관부는 제 1 벽(11)에 의해 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 제 1 벽(11)은 원뿔형 부분 및 상기 원뿔형 부분에 직접 연결된 적어도 하나의 원통형 부분을 포함할 수 있다.
제 1 벽(11)의 우측단부 또는 하류단부는 구동 노즐(10)의 출구부라 할 수 있으며, 여기서 구동 노즐(10)의 제 1 유체와 제 1 흡인 노즐(1)의 제 2 유체가 두 유체는 상호작용하여, 제 2 유체는 제 1 유체에 의해 구동된다. 제 1 벽(11)의 내측은 구동 노즐(10)을 완전히 둘러싸서 그 자체로 구동 노즐(10)의 단면적 및 형상을 정의할 수 있다. 제 1 벽(11)의 외측은 제 1 흡입 노즐(1)의 내측 경계를 정의할 수 있다. 제 1 벽(11)의 내측과 외측은 서로 평행하거나 거의 평행한 면을 포함할 수 있다. 특히, 제 1 벽(11)은 적어도 하나의 원통형 부분 또는 유동 방향을 따라 일정한 단면적을 갖는 부분을 포함할 수 있다. 이는 특히 제 1 벽(11)의 가장 먼 하류 부분 또는 가장 먼 하류 부분에 가까운 제 1 벽(11)의 부분에 적용된다. 제 1 벽의 이러한 2개의 면의 밀접한 정렬은 구동 노즐(10)을 통과하는 유동의 유선(streamline)과 제 1 흡입 노즐(1)을 통과하는 유동의 유선은 서로 함께 흐르거나 만날 때 서로 평행하거나 거의 평행하도록 보장한다.
구동 노즐(10)의 출구부의 하류에는 제 1 혼합 튜브(3)가 제공된다. 유체 유동 방향은 3개의 화살표에 의해 노즐 기구의 왼쪽과 위쪽으로 표시된다. 중심선(C) 부근에서 도 1의 일반적인 유동 방향은 왼쪽에서 오른쪽이다. 따라서 부품의 하류 위치는 도 1의 노즐 기구 부품 오른쪽에서 찾을 수 있다.
따라서 제 1 혼합 튜브(3)는 구동 노즐(10)과 제 1 흡입 노즐(1)의 하류에 제공된다. 혼합 튜브(3)의 직경 또는 단면적은 구동 노즐(10)과 제 1 흡입 노즐(1)의 결합된 체적유동을 수용할 수 있도록 선택될 수 있다.
제 1 혼합 튜브(3)는 제 2 벽(32)에 의해 구속될 수 있고 및/또는 제 1 혼합 튜브(3)는 부분적으로 또는 전체적으로 원통형 도관부를 포함할 수 있다. 제 1 혼합 튜브(3)의 길이는 혼합 튜브(3)의 폭 또는 직경의 2배 내지 5배로 선택될 수 있다. 특히 혼합 튜브(3)의 길이는 혼합 튜브(3)의 폭 또는 직경의 2.5배 내지 4배로 선택될 수 있다.
제 1 혼합 튜브(3)는 제 1 혼합 튜브(3)의 하류 단부에 제 1 디퓨저 스테이지(31)를 포함하도록 설계될 수 있다. 제 1 디퓨저 스테이지(31)는 특히 제 1 혼합 튜브(3)의 다른 부분, 특히 상류 부분보다 더 큰 단면적, 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 제 1 디퓨저 스테이지(31)는 제 1 혼합 튜브(3)의 최하류 부분이거나 최하류 부분에 근접할 수 있다. 제 1 혼합튜브(3)와 제 1 디퓨저 스테이지(31)는 제 2 벽(32)에 의해 일체로 형성될 수 있다.
제 1 디퓨저 스테이지(31)는 제 1 혼합 튜브(3)의 하류에 배열된 제 2 흡입 노즐(2)에 가깝거나 그 일부일 수 있으며, 노즐 기구는 제 1 혼합 튜브(3)를 통한 유체 유동이 제 2 흡입 노즐(2)을 통과하는 유체를 구동하도록 설계되고 및/또는 제 2 흡입 노즐(2)은 제 1 혼합 튜브(3) 주위에 동심으로 배열되고 및/또는 제 2 흡입 노즐(2)은 내벽과 외벽으로 둘러싸인 축대칭 체적부를 포함한다.
도 1의 실시예에 도시된 바와 같이, 본 발명의 노즐 기구는 다수의 흡입 노즐(1, 2) 및/또는 구동 노즐(10)을 포함하는 하나 이상의 스테이지 노즐 기구일 수 있다. 따라서, 제 1 혼합 튜브(3)의 최하류 부분, 특히 제 1 혼합 튜브(3)의 출구 부분은 다른 구동 노즐 또는 제 2 흡입 노즐(2)을 통해 유체를 구동하기 위한 또다른 구동 노즐의 일부로 간주될 수 있다.
제 2 흡입 노즐(2)의 기하학적 구조는 중심선(C) 주위의 회전 대칭 또는 전술한 제 1 흡입 노즐(1)의 반사 대칭과 유사하게 반사 대칭을 나타낼 수 있다는 점에서 제 1 흡입 노즐(1)의 기하학적 구조에 대응할 수 있다. 또는, 상술한 바와 같이 비대칭 실시예도 가능하다. 또한, 제 2 흡입 노즐(2)의 경계를 이루는 벽, 즉 제 2 흡입 노즐(2)의 내부에 있는 제 2 벽(32)과 제 2 흡입 노즐(2)의 외부에 있는 또다른 벽은 제 2 흡입 노즐(2)을 통과하는 유동을 제 1 혼합 튜브(3)를 통과하는 유동에 근접하게 정렬하도록 배향될 수 있다. 특히, 제 2 흡입노즐(2)은 제 2 흡입노즐(2)을 통과하는 유체의 속도 벡터가 제 1 혼합 튜브(3)를 통과하는 유체 유동의 속도 벡터에 방향과 크기가 근접하도록 제공될 수 있다. 따라서 제 2 흡입 노즐(2)의 경계벽은 제 1 혼합 튜브(3)를 통한 유동과 제 2 흡입 노즐(2)을 통한 유동이 최소한의 손실로 함께 혼합되도록 혼합 튜브(3)를 통한 유동 방향에 평행 및/또는 각을 이룰 수 있다.
제 1 혼합 튜브(3)와 제 2 흡입 노즐(2)의 하류에는 제 2 혼합 튜브(4)가 마련될 수 있다. 제 2 혼합 튜브(4)는 원통형 도관부 및/또는 제 2 혼합 튜브(4)의 하류 단부에 있는 제 2 디퓨저 스테이지(41)를 포함할 수 있다. 제 2 혼합 튜브(4)의 하류 단부는 유체 도관에 연결되거나 연결될 수 있다.
노즐 기구의 작동시 구동 노즐(10)에는 제 1 유체가 흐르고, 제 1 흡입 노즐(1) 및/또는 제 2 흡입 노즐(2)에는 제 2 유체가 흐르며, 제 1 유체와 제 2 유체는 동종의 유체이며 또는 제 1 및 제 2 유체는 상이한 종류의 유체이다. 구동 노즐(10)의 제 1 유체는 흡입 노즐(1,2)을 흐르는 유체를 구동하며, 유체는 기체 및/또는 액체일 수 있다.
제 1 흡입 노즐(1) 또는 2개 이상의 흡입 노즐(1, 2)은 원형 구동노즐(10)을 둘러싸거나 적어도 부분적으로 추가적인 구동 노즐을 둘러싸는 환형 또는 환형에 가까운 노즐일 수 있다. 구동 노즐(10)은 동심으로 둘러싸일 수도 있고 다른 방식으로 둘러싸일 수도 있다. 구동 노즐(10)은 구동 에어 노즐일 수 있다. 상기 노즐 기구는 내연 기관의 터보 챠저와 함께 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 노즐 기구는 예를 들어 연료 탱크로부터 연소 엔진으로 가스를 펌핑하기 위한 제트 펌프의 일부로 간주될 수 있다.
본 발명의 노즐은 인접한 노즐의 유동 속도 및/또는 유동 방향이 가능한 한 유사하도록 설계될 수 있다. 특히, 노즐은 구동 노즐(10)을 빠져나가는 제 1 유체 유동의 유동 방향 및/또는 속도가 제 1 및/또는 제 2 흡입 노즐(1, 2)을 빠져나가는 제 2 유체 유동과 가능한 한 유사하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 노즐 장치 및 대응하는 제트 펌프는 사실상 적어도 하나의 추가 흡입 노즐(1, 2)을 제공하여 흡입 유동이 구동 유동과 혼합되기 전에 흡입 유동의 유속을 증가시킨다. 추가 흡입 노즐(1, 2)은 적어도 2개의 유체 유동, 즉 제 1 및 제 2 유체 유동의 혼합 동안 난류의 생성을 효과적으로 감소시킨다. 결과적으로 펌프의 동력과 효율이 증가하게 된다.
동력은 구동 매스 유동의 형태로 해당 제트 펌프에 공급되며, 이는 구동 노즐에서 가속되고 이에 따라 고속 및 저압의 유체 제트를 생성하게 된다. 발생하는 낮은 압력은 구동 유동, 즉 제 1 유체 유동과 혼합되는 흡입 매스 유동을 펌프 또는 노즐 기구로 끌어들이는 데 사용된다. 구동 매스 유속 또는 제 1 유체 유동 및 흡입 매스 유속 또는 제 2 유체 유동은 유동의 압력을 증가시키는 하나 이상의 디퓨저 스테이지(31, 41)를 통과한 후에 펌프 또는 노즐 장치를 떠나게 된다.
제트 펌프의 주요 장점 중 하나는 움직이는 부품이 필요 없는 단순한 설계라는 것이다. 주요 단점은 거의 정체된 유체와 고속 제트의 혼합으로 인해 이러한 펌프의 낮은 효율을 포함한다는 것이다.
도 2a는 당업계에 공지된 전형적인 제트 펌프 유동 구성의 개략도를 보여준다. 도 2b는 해당 유체 유동의 단순화된 표현을 보여준다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 구동 노즐(10)에 의해 고속 제트가 생성되고, 이는 일반적으로 매우 낮은 속도를 갖는 흡입 매스 유동을 끌어들이게 된다.
도 2b는 일반적인 제트 펌프 유동을 이상적으로 나타낸 것이다. 저속 흡입 매스 유동은 짧은 수평 화살표로 표시된다. 이것은 긴 수평 화살표로 표시된 고속 제트와 혼합된다. 표시된 높은 속도 구배는 높은 전단 응력으로 이어진다. 도 2b에 도시된 유동은 제트 방향, 즉 수평 방향의 유동 성분만을 도시한다.
제트와 흡입 매스 유동 사이 또는 제 1 유체 유동과 제 2 유체 유동 사이의 경계에서의 전단 응력(τ)는 각각 해당 유체 유동의 속도 구배에 따라 증가하게 된다. 후자는 일반적으로 두 유체 유동의 속도 차이가 크기 때문에 매우 크다. 높은 전단 응력은 난류를 발생시키고, 그 결과 제트 펌프의 효율이 낮은 1차 에너지 소실로 이어지게 된다. 보다 효율적인 제트 펌프는 두 매스 유동의 혼합으로 인해 발생하는 전단 응력의 감소를 필요로 한다. 제트 속도는 필요한 펌핑 압력에 의해 결정되므로, 경계면에서 전단 응력을 줄이는 유일한 방법은 제트 유동 방향으로 흡입 유동의 유속을 증가시키는 것이다.
도 3a 및 3b는 흡입 유동이 제트와 혼합되기 전에 가속되어 속도 구배가 감소하는 제트 펌프 유동 구성을 도시한다. 이렇게 하면 전단 응력이 감소하므로 생성된 난류 및 소산되는 에너지의 양이 감소하게 된다. 결과적으로 에너지 손실이 적고 제트 펌프가 더 효율적으로 된다. 도 3a에서, 제트 펌프 또는 노즐 기구는 구동 노즐(10) 및 흡입 유동을 위한 제 1 흡입 노즐(1)을 포함한다. 도 3b는 해당 유동의 이상적인 상태를 도시한다. 흡입 유속은 짧은 수평 화살표로 표시되고 제트 유속은 긴 수평 화살표로 도시된다. 도시된 바와 같이, 길이와 속도의 차이는 도 2b에 표시된 상황보다 작다. 따라서 전단 응력이 감소하게 된다. 이전과 마찬가지로 도 3b에 표시된 유동은 제트 방향, 즉 수평 방향의 유동 성분만을 도시한다. 흡입 노즐(1, 2)은 제 1 유체 유동에 평행한 방향으로 또는 매우 작은 각도로 제 1 유체 유동에 접근하도록 제 2 유체 유동을 지향하도록 설계될 수 있다. 이러한 효과를 달성하기 위해, 흡입 노즐(1, 2)은 상응하는 각진 경계를 포함할 수 있다.
본 발명은 차량의 크랭크 케이스 및 연료 탱크의 환기(ventilation)에 특히 사용된다. 누출 및 연료 증발로 인해, 이러한 구성 요소는 현재의 배출 규제를 준수하기 위해 해당 제트 펌프를 사용하여 환기해야 한다. 여기서, 내연 기관에 공급되는 공기는 구동 유체 또는 제 1 유체로 사용될 수 있다. 제공되는 공기는 예를 들어 터보 챠저 또는 압축기에서 나오는 압축 공기일 수 있다. 본 발명은 낮은 구동 압력과 높은 구동 압력을 야기하는 풀 쓰로틀링 작동 및 아이들 엔진에서 이들 구성요소를 환기시키기 위한 고성능 수단을 제공한다. 동시에, 본 발명은 엔진의 풀 쓰로틀링에서 구동 공기 또는 구동 유체의 소비가 적은 제트 펌프를 제공한다.
본 발명은 전술한 실시예 또는 특징에 제한되지 않는다. 본 발명은 설명된 실시예에 대한 다양한 추가 또는 수정을 포함할 수 있다.
구조적 세부 사항, 공간 배치 및 절차적 단계를 포함하여 청구범위, 설명 및 도면에서 발생하는 모든 특징 및 장점은 개별적으로 그리고 가장 다양한 조합으로 본 발명에 필수적일 수 있다.
1: 제 1 흡입 노즐
2: 제 2 흡입 노즐
3: 제 1 혼합 튜브
4: 제 2 혼합 튜브
10: 구동 노즐
11: 제 1 벽
31: 제 1디퓨저 스테이지
32: 제 2 벽
41: 제 2 디퓨저 스테이지
C: 중심선

Claims (10)

  1. 제트 펌프용 노즐 기구에 있어서, 상기 노즐 기구는 구동 노즐(10) 및 제 1 흡입 노즐(1)을 포함하고, 상기 제 1 흡입 노즐(1)은 상기 구동 노즐(10)의 반경 방향 외측에 배치되며, 상기 노즐 기구는 구동노즐(10)을 통해 흐르는 유체 유동이 제 1 흡입 노즐(1)을 통과하는 유체를 구동시키도록 되는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흡입 노즐(1)은 상기 구동 노즐(10) 주위에 동심으로 배치되고 및/또는 상기 제 1 흡입 노즐(1)은 축대칭 체적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 노즐(10)과 상기 제 1 흡입 노즐(1)의 하류에는 제 1 혼합 튜브(3)가 구비되는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 튜브(3)는 제 1 혼합 튜브(3)의 하류 단부에 있는 제 1 디퓨저 스테이지(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    제 2 흡입 노즐(2)은 제 1 혼합 튜브(3)의 하류에 배치되고, 상기 노즐 기구는 제 1 혼합 튜브(3)를 통해 흐르는 유체 유동이 제 2 흡입 노즐(2)을 통과하는 유체를 구동하도록 되고, 상기 제 2 흡입 노즐(2)은 제 1 혼합 튜브(3) 주위에 동심으로 배치되고 및/또는 상기 제 2 흡입 노즐(2)은 축대칭 체적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 혼합 튜브(3)와 상기 제 2 흡입 노즐(2)의 하류에 제 2 혼합 튜브(4)가 구비되는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 혼합 튜브(4)는 제 2 혼합 튜브(4)의 하류 단부에 있는 제 2 디퓨저 스테이지(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 유체는 구동 노즐을 통해 유동하고, 제 2 유체는 제 1 흡입 노즐(1) 및/또는 제 2 흡입 노즐(2)을 통해 유동하고, 제 1 유체 및 제 2 유체는 동일한 종류의 유체이고 또는 제 1 유체 및 제 2 유체는 다른 종류의 유체인 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 유체는 기체이고, 제 2 유체는 기체이고 및/또는 제 2 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 노즐 기구.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 노즐 기구를 포함하는 제트 펌프.
KR1020237001175A 2020-07-10 2021-06-10 제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구 KR20230014844A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118330.5A DE102020118330A1 (de) 2020-07-10 2020-07-10 Düsenvorrichtung für eine Strahlpumpe und Strahlpumpe
DE102020118330.5 2020-07-10
PCT/EP2021/065702 WO2022008162A1 (en) 2020-07-10 2021-06-10 Nozzle appliance for a jet pump and jet pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230014844A true KR20230014844A (ko) 2023-01-30

Family

ID=76601187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237001175A KR20230014844A (ko) 2020-07-10 2021-06-10 제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230287903A1 (ko)
EP (1) EP4179213A1 (ko)
JP (1) JP2023533328A (ko)
KR (1) KR20230014844A (ko)
CN (1) CN115917161A (ko)
DE (1) DE102020118330A1 (ko)
WO (1) WO2022008162A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114688105A (zh) * 2022-04-13 2022-07-01 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种多级辅助增压船舶给水装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US267022A (en) * 1882-11-07 Steam jet injector and exhauster
US742618A (en) * 1902-03-17 1903-10-27 Eynon Evans Mfg Company Blower.
US1138125A (en) * 1907-09-10 1915-05-04 Expl Des Procedes Westinghouse Leblanc Sa Fluid-ejector.
US1135834A (en) * 1913-01-09 1915-04-13 Campbell Morton Hydraulic air-ejector for vacuum cleaning and other purposes.
US2711284A (en) * 1951-05-08 1955-06-21 Marshall W Phillips Vacuum pump
US3662960A (en) 1966-11-21 1972-05-16 United Aircraft Corp Injector head
DE2410570C2 (de) * 1974-03-06 1982-04-29 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Vorrichtung zum Ansaugen und Verdichten von Gasen und deren Vermischung mit Flüssigkeit
CN102392838B (zh) * 2010-06-21 2016-04-13 靳北彪 高效射流泵
WO2013153096A1 (de) 2012-04-10 2013-10-17 J. Schmalz Gmbh Pneumatischer vakuumerzeuger mit treibdüse und empfängerdüse
CN104454670A (zh) * 2014-10-22 2015-03-25 江苏振华泵业制造有限公司 汽液混抽型喷射泵
DE102015200341A1 (de) * 2015-01-13 2016-07-14 Polytec Plastics Germany Gmbh & Co. Kg Mehrstufige Saugstrahlpumpe
DE102017203877A1 (de) 2017-03-09 2018-09-13 Polytec Plastics Germany Gmbh & Co. Kg Geschaltete Saugstrahlpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020118330A1 (de) 2022-01-13
CN115917161A (zh) 2023-04-04
WO2022008162A1 (en) 2022-01-13
JP2023533328A (ja) 2023-08-02
EP4179213A1 (en) 2023-05-17
US20230287903A1 (en) 2023-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105156176B (zh) 消音器
EP2123863B1 (en) Pre-diffuser for centrifugal compressor
EP2299072B1 (en) Engine, vehicle, boat, and engine exhaust gas cleaning method
RU2379525C2 (ru) Сборка трубы для использования в газотурбинном двигателе, обводная труба и газотурбинный двигатель
JP6063246B2 (ja) 小型高圧排気消音装置
EP1985865B1 (en) Compressor and compressor housing
EP3258115B1 (en) Service routing configuration for gas turbine engine diffuser systems
US10544737B2 (en) Method and system for mitigation of cavity resonance
US7553122B2 (en) Self-aspirated flow control system for centrifugal compressors
JP2008255987A (ja) ターボ機械の冷却及びシーリング空気システムのためのミキサ
JP4613061B2 (ja) 振動ジェットを使用してジェットエンジン排気騒音を低減するための装置
KR20230014844A (ko) 제트 펌프 및 제트 펌프용 노즐 기구
US5134855A (en) Air flow diffuser with path splitter to control fluid flow
US6582188B2 (en) Turbocharger
JP2018025191A (ja) 吸気口消音器
US10036401B2 (en) Recirculating pump inlet
KR20200058719A (ko) 내연기관의 흡배기 매니폴드에서 와류를 발생시키는 장치
CN105209741A (zh) 推力推进***
JP2003097359A (ja) ガスエンジン
WO2019186873A1 (ja) 排気ガス吸引流力装置、排気ガス吸引流力装置を備えた自動車及び排気ガス吸引流力装置を備えたモーターサイクル
US3139838A (en) Suction pump means having opposite suction tubes with transversal and peripheral openings
JP6239908B2 (ja) タービンで使用されるための排気システム並びにその組立方法
US20190085846A1 (en) Airfoil batts for air intake of a compressor housing
CN115605677A (zh) 涡轮机排气壳体
KR20180027144A (ko) 차량의 egr쿨러