RU2111386C1 - Injector - Google Patents

Abstract

FIELD: fluidics. SUBSTANCE: depth of the longitudinal screw grooves of the injector nozzle is no less than 0.05 diameter of the cylindrical part of the injector. The product is supplied to the mixing chamber at an angle defined by a relationship presented in the invention description. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам типа струйных насосов, в частности к вихревым инжекторам. The invention relates to devices such as jet pumps, in particular to vortex injectors.

Известны инжекторы с регулируемой подачей сопла, содержащие активное сопло, перемещающееся с помощью резьбы в рабочей камере [1]. Последняя снабжается приемной камерой со штуцером. Засасываемый газ из приемной камеры поступает в камеру смешения через радиальные отверстия, выполненные на периферии камеры смешения и соединяющие последнюю с приемной камерой. Known injectors with controlled nozzle feed containing an active nozzle moving by means of a thread in the working chamber [1]. The latter is equipped with a receiving chamber with a fitting. The suction gas from the receiving chamber enters the mixing chamber through radial openings made on the periphery of the mixing chamber and connecting the latter to the receiving chamber.

Недостаток - степень сжатия инжектируемого газа, а значит, и его количество являются в ряде случае недостаточными. The disadvantage is the degree of compression of the injected gas, and hence its amount is in some cases insufficient.

Известны также вихревые эжекторы [2], содержащие закрытую с торцов цилиндрическую камеру смешения с тангенциальным активным соплом и расположенными по ее оси на противоположных концах пассивным соплом и входным каналом газосборника, в которых повышение степени сжатия эжектируемого потока осуществляется за счет увеличения угловой скорости вращения потока с помощью камеры смешения конической формы, в котором активно сопло и канал расположены в узком сечении камеры, имеющей форму диффузора. Vortex ejectors [2] are also known, which contain a cylindrical mixing chamber closed at the ends with a tangential active nozzle and a passive nozzle and an intake channel located along its axis at opposite ends, in which the compression ratio of the ejected stream is increased by increasing the angular velocity of the flow with using a conical-shaped mixing chamber in which the nozzle and channel are actively located in a narrow section of a diffuser-shaped chamber.

Недостаток - в известном устройстве использован эффект закрученных потоков создавать обратный вращающийся в ту же сторону ток жидкости. С помощью последнего создается пониженное давление в центре вращения потока, куда и засасывается инжектируемый поток. Однако при этом происходят значительные потери энергии закрученного потока, т.к. используется только вторичная энергия закрутки, а именно обратный вихревой ток жидкости. The disadvantage is that the known device uses the effect of swirling flows to create a reverse fluid flow rotating in the same direction. With the help of the latter, a reduced pressure is created in the center of rotation of the flow, where the injected flow is sucked. However, significant energy losses of the swirling flow occur because only secondary spin energy is used, namely the reverse eddy current of the liquid.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является инжектор [3], содержащий сопло с продольными винтовыми канавками, камеру подвода пассивной среды и патрубки пассивной и активной сред. The closest technical solution to the proposed invention is an injector [3] containing a nozzle with longitudinal helical grooves, a passive medium supply chamber and passive and active medium nozzles.

Недостаток - низкая степень сжатия инжектируемого потока газа. The disadvantage is the low compression ratio of the injected gas stream.

Задача изобретения - повышение эффективности работы устройства путем интенсификации процесса за счет повышения степени сжатия инжектируемого потока газа и более полного использования энергии закрутки. The objective of the invention is to increase the efficiency of the device by intensifying the process by increasing the degree of compression of the injected gas stream and more complete use of the spin energy.

Поставленная задача достигается тем, что инжектор, содержащий камеру подвода пассивной среды, патрубки пассивной и активной сред и сопло с продольными винтовыми канавками, глубина которых составляет не менее 0,05 диаметра цилиндрической части сопла, а угол подачи продукта в камеру смешения определяют соотношение

где
t - шаг винтовой канавки;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.This object is achieved in that the injector containing a passive medium supply chamber, passive and active medium nozzles and a nozzle with longitudinal helical grooves, the depth of which is not less than 0.05 of the diameter of the cylindrical part of the nozzle, and the angle of the product into the mixing chamber determines the ratio

Where
t is the pitch of the helical groove;
R, r - large and small radii of the nozzle;
β is the angle of inclination of the nozzle surface.

На фиг. 1 показан общий вид прямоточного вихревого инжектора; на фиг. 2 - сопло с винтовыми каналами для закрутки потока; на фиг. 3 - вид А-А фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of a direct-flow vortex injector; in FIG. 2 - nozzle with screw channels for swirling the flow; in FIG. 3 is a view aa of FIG. one.

Инжектор включает подводящий трубопровод 1 с втулкой 4 и с рабочим активным соплом 6. Сопло 6 выводится в камеру смешения 3 цилиндрической формы. Камера смешения 3 заканчивается конфузором. Камера смешения соединяется с конфузором либо с помощью резьбовой муфты, либо с помощью фланцев. Регулирование зазора между камерой смешения и соплом осуществляется при помощи резьбового соединения 2 втулки с подводящим трубопроводом путем вращения втулки. Для этого втулка снабжается привинченными рукоятками 5. С целью предотвращения выхода рабочего продукта между втулкой и корпусом рабочей камеры установлены уплотнительные кольца. Для закрутки потока внутренняя поверхность соплового наконечника снабжается винтовыми каналами прямоугольной формы, равномерно расположенными по окружности сопла с глубиной канавки не менее 0,05 диаметра сопла в цилиндрической части и сходящими на нет на выходе из сопла. По окружности эти канавки занимают не менее 50% окружности сопла. Для уменьшения сопротивления инжектируемого продукта последний подается в камеру смешения тангенциально под углом α , тангенс которого равен

где
t - шаг винтового канала;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.The injector includes a supply pipe 1 with a sleeve 4 and with a working active nozzle 6. The nozzle 6 is discharged into the mixing chamber 3 of a cylindrical shape. Mixing chamber 3 ends with a confuser. The mixing chamber is connected to the confuser either with a threaded sleeve or with flanges. The clearance between the mixing chamber and the nozzle is controlled by a threaded connection 2 of the sleeve with the supply pipe by rotating the sleeve. For this, the sleeve is supplied with screwed handles 5. In order to prevent the output of the working product between the sleeve and the housing of the working chamber, sealing rings are installed. For swirling the flow, the inner surface of the nozzle tip is provided with rectangular helical channels uniformly spaced around the circumference of the nozzle with a groove depth of at least 0.05 nozzle diameters in the cylindrical part and vanishing at the exit of the nozzle. Around these grooves occupy at least 50% of the nozzle circumference. To reduce the resistance of the injected product, the latter is fed into the mixing chamber tangentially at an angle α, whose tangent is

Where
t is the pitch of the helical channel;
R, r - large and small radii of the nozzle;
β is the angle of inclination of the nozzle surface.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рабочая жидкость под давлением через подводящий трубопровод и втулку подается в сопло, где она приобретает вращательное движение за счет передачи энергии вращения из поверхностных слоев к внутренним. Для эффективного закручивания внутренних слоев потока необходима закрутка хотя бы на глубине 0,05 диаметра сопла. В силу такой интенсивной закрутки потока один объем жидкости способен инжектировать несколько объемов газа, что указывает на увеличение степени сжатия инжектируемого потока. Этому же способствует и наклонный тангенциальный ввод в камеру сжатия под углом, равным углу подъема винтового канала. The working fluid under pressure through the inlet pipe and the sleeve is fed into the nozzle, where it acquires a rotational movement due to the transfer of rotational energy from the surface layers to the inner. For effective twisting of the inner layers of the flow, twisting is required at least at a depth of 0.05 nozzle diameters. Due to such intense swirling of the flow, one volume of liquid is capable of injecting several volumes of gas, which indicates an increase in the degree of compression of the injected stream. The oblique tangential entry into the compression chamber at an angle equal to the angle of elevation of the helical channel also contributes to this.

Конструктивное исполнение внутренней поверхности сопла в виде большого цилиндра, переходящего в конус и далее малый цилиндр, и выполнение на ней винтовых канавок позволяет более эффективно закручивать поток жидкости. Профиль канавок может быть произвольный, например прямоугольный. Смещение винтовой канавки от большого диаметра - основания усеченного конуса - до его малого диаметра составляет π/2. . Глубина канавки при этом равномерно изменяется от максимального значения у большого диаметра основания усеченного конуса. The design of the inner surface of the nozzle in the form of a large cylinder turning into a cone and then a small cylinder, and the implementation of screw grooves on it allows a more efficient flow of fluid. The groove profile may be arbitrary, for example rectangular. The displacement of the helical groove from the large diameter — the base of the truncated cone — to its small diameter is π / 2. . The groove depth in this case varies uniformly from the maximum value of a large diameter of the base of the truncated cone.

Для подтверждения вышесказанного были проведены сравнительные лабораторные испытания известного и предлагаемого инжекторов. Эффективность работы устройства оценивалась по разрежающей способности предлагаемой конструкции инжектора. Величина разрежения в камере смешения определялась с помощью U-образного ртутного манометра при давлении жидкости (воды) во входном патрубке рабочего сопла 0,2 МПа. Результаты испытаний приведены в таблице. To confirm the above, comparative laboratory tests of the known and proposed injectors were carried out. The efficiency of the device was evaluated by the rarefying ability of the proposed injector design. The rarefaction in the mixing chamber was determined using a U-shaped mercury manometer at a liquid (water) pressure in the inlet of the working nozzle of 0.2 MPa. The test results are shown in the table.

Как видно из таблицы, увеличение величины разрежения на величину 30-40% происходит за счет выполнения инжектора с соплом с винтовыми канавками глубиной 0,05 диаметра цилиндрической наружной поверхности сопла. Следует ожидать, что при одинаковых параметрах перекачки газов инжекторами в последнем случае объем его возрастет на 30-40%. As can be seen from the table, the increase in rarefaction by 30-40% occurs due to the execution of the injector with a nozzle with helical grooves with a depth of 0.05 of the diameter of the cylindrical outer surface of the nozzle. It should be expected that with the same parameters for pumping gases by injectors in the latter case, its volume will increase by 30-40%.

Использование предлагаемого изобретения позволит значительно интенсифицировать процесс инжекции газов жидкостью, что позволяет решить ряд важнейших народнохозяйственных задач по перекачке газосодержащих жидкостей, в частности нефти и нефтепродуктов, а значит, сэкономить большие количества попутного газа и довести их до потребителя, не сжигая на факелах, или хотя бы не сжигая наиболее ценные его компоненты. The use of the present invention will significantly intensify the process of gas injection with liquid, which allows to solve a number of most important economic problems in pumping gas-containing liquids, in particular oil and oil products, which means saving large amounts of associated gas and bringing them to the consumer without flaring, or although without burning its most valuable components.

Claims (1)

Инжектор, содержащий сопло с продольными винтовыми канавками, камеру подвода пассивной среды и патрубки пассивной и активной сред, отличающийся тем, что глубина продольных винтовых канавок сопла составляет не менее 0,05 диаметра цилиндрической части последнего, а угол подачи продукта в камеру смешения определяют соотношением

где t - шаг винтовой канавки;
R, r - большой и малый радиусы сопла;
β - угол наклона поверхности сопла.An injector comprising a nozzle with longitudinal helical grooves, a passive medium supply chamber and passive and active medium nozzles, characterized in that the depth of the longitudinal helical grooves of the nozzle is at least 0.05 of the diameter of the cylindrical part of the latter, and the angle of the product into the mixing chamber is determined by the ratio

where t is the pitch of the helical groove;
R, r - large and small radii of the nozzle;
β is the angle of inclination of the nozzle surface.

Images