Струйный компрессор

(71) Заявитель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(73) Патентообладатель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(57) Струйный компрессор, содержащий приемную камеру с входным патрубком инжектируемой среды, закрепленным на ее боковой стенке, и входной трубой рабочего потока, установленной на ее входной торцевой стенке, рабочее сопло, закрепленное на выходном торце входной трубы, выходной конфузор, установленный входным торцом к выходному торцу приемной камеры, камеру смешения, расположенную входным торцом вплотную к выходному торцу конфузора, выходной диффузор, установленный входным торцом вплотную к выходному торцу камеры смешения, и устройство завихрения с каналами, расположенное в приемной камере концентрично оси и установленное вплотную к выходному конфузору, отличающийся тем, что устройство завихрения выполнено в виде тангенциального лопаточного завихрителя и установленного на его входе,внутри него, аксиального лопаточного завихрителя. 4839 1 Изобретение относится к устройствам для сжатия газов или паров, содержащих капли жидкости, например влажного пара, с помощью струи газа или пара высокого давления и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеется необходимость в сжатии влажного пара или газа, содержащего капли жидкости. Известен струйный компрессор, содержащий приемную камеру с входным патрубком инжектируемой среды, укрепленным на боковой стенке, и с входной трубой рабочего потока, укрепленной на входной торцевой стенке, рабочее сопло, укрепленное на выходном торце входной трубы, выходной конфузор, установленный своим входным торцом вплотную к выходному торцу приемной камеры, камеру смешения, установленную своим входным торцом вплотную к выходному торцу конфузора, выходной диффузор,установленный своим входным торцом вплотную к выходному торцу камеры смешения, дополнительное устройство с каналами, расположенное в приемной камере концентрично оси и установленное вплотную к выходному конфузору, при этом дополнительное устройство выполнено в виде толстостенного цилиндра из пористого материала и установлено вплотную к входной торцевой стенке приемной камеры, и, кроме того,дополнительное устройство снабжено нагревательным элементом, работающим от электроисточника 1. Этот струйный компрессор обладает малой эффективностью вследствие повышенных расходов энергии на свою работу. Вследствие того, что дополнительное устройство выполнено в виде толстостенного цилиндра из пористого вещества, инжектируемый поток должен просачиваться через капиллярные отверстия, которые создают значительное гидравлическое сопротивление, для преодоления которого необходимо затрачивать значительную дополнительную энергию. При наличии же в газе или паре значительного количества жидкости возможно забивание ею капилляров и выход компрессора из строя. Вследствие того, что дополнительное устройство установлено вплотную к входной торцевой стенке приемной камеры, проходное сечение для инжектируемого газа будет заниженным, а следовательно, будет завышено сопротивление для его прохода, что ведет к увеличению необходимой энергии рабочего потока за счет повышения его давления или расхода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является струйный компрессор, содержащий приемную камеру с входным патрубком инжектируемой среды, укрепленным на боковой стенке, и с входной трубой рабочего потока, укрепленной на входной торцевой стенке, рабочее сопло, укрепленное на выходном торце входной трубы, выходной конфузор, установленный своим входным торцом вплотную к выходному торцу приемной камеры, камеру смешения, установленную своим входным торцом вплотную к выходному торцу конфузора, выходной диффузор, установленный своим входным торцом вплотную к выходному торцу камеры смешения, дополнительное устройство с каналами, расположенное в приемной камере концентрично оси и установленное вплотную к выходному конфузору, при этом дополнительное устройство выполнено в виде газонепроницаемого цилиндра и снабжено на входе плоским диском с отверстиями 2. Вследствие того, что дополнительное устройство выполнено в виде газонепроницаемого цилиндра, инжектируемый поток не может подходить непосредственно к струе рабочего газа или пара, что приводит к перерасходу энергии рабочего потока за счет увеличения его давления или расхода. Вследствие того, что дополнительное устройство на входе снабжено плоским диском с отверстиями, которые создают значительное гидравлическое сопротивление, необходимо затрачивать значительную дополнительную энергию. При наличии же в газе или паре значительного количества жидкости гидравлическое сопротивление отверстий еще более возрастает, что ведет к еще большему перерасходу энергии путем увеличения давления или расхода рабочего газа. Задачей изобретения является повышение эффективности работы струйного компрессора за счет снижения затрат энергии на его работу. Для решения задачи в струйном компрессоре, содержащем приемную камеру с входным патрубком инжектируемой среды, закрепленным на ее боковой стенке, и входной трубой рабочего потока, установленной на ее входной торцевой стенке, рабочее сопло, закрепленное на выходном торце входной трубы, выходной конфузор,установленный входным торцом к выходному торцу приемной камеры, камеру смешения, расположенную входным торцом вплотную к выходному торцу конфузора, выходной диффузор, установленный входным торцом вплотную к выходному торцу камеры смешения, и устройство завихрения с каналами, расположенное в приемной камере концентрично оси и установленное вплотную к выходному конфузору. Согласно изобретению, устройство завихрения выполнено в виде тангенциального лопаточного завихрителя и установленного на его входе, внутри него, аксиального лопаточного завихрителя. Благодаря тому, что устройство завихрения выполнено в виде тангенциального лопаточного завихрителя,проходное сечение к струе рабочего газа для инжектируемого потока резко возрастает, что приводит к резкому снижению сопротивления, что в свою очередь приводит к снижению необходимого давления или расхода рабочего газа, то есть к снижению затрат энергии на работу компрессора и повышению его эффективности. Это обстоятельство еще значительнее сказывается при наличии капель жидкости в инжектируемом газе капли жидкости тангенциальным завихрителем отбрасываются к периферии и не мешают взаимодействию струй инжектируемого и рабочего потоков. 4839 1 Благодаря тому, что устройство завихрения снабжено аксиальным лопаточным завихрителем, установленным на его входе внутри него, проходное сечение к струе рабочего газа для инжектируемого потока еще более возрастает, что приводит к дальнейшему снижению сопротивления, что в свою очередь приводит к дальнейшему снижению необходимого давления или расхода рабочего газа, то есть к еще большему снижению затрат энергии на работу компрессора и повышению его эффективности. Это обстоятельство еще значительнее сказывается при наличии капель жидкости в инжектируемом газе капли жидкости аксиальным завихрителем отбрасываются к периферии и не мешают взаимодействию струй инжектируемого и рабочего потоков. Эффективность работы струйного компрессора становится значительно выше. На фиг. 1 и 2 представлен предлагаемый струйный компрессор на фиг. 1 - продольный разрез, а на фиг. 2- поперечный разрез по приемной камере. Струйный компрессор содержит камеру 1 с входным патрубком 2 для инжектируемого потока по боковой стенке и с входной трубой 3 для рабочего потока на входной торцевой стенке 4, рабочее сопло 5 на конце входной трубы 3, выходной конфузор 6 приемной камеры 1, камеру смешения 7, выходной диффузор 8,устройство завихрения 9, выполненное в виде тангенциального лопаточного завихрителя, аксиальный лопаточный завихритель 10, расположенный внутри устройства завихрения 9 на его входе. Струйный компрессор работает следующим образом. По трубе 3 осуществляют подачу рабочего газа(или пара) высокого давления, который, истекая с большой скоростью из рабочего сопла 5, создает разряжение в выходном конфузоре 6 приемной камеры 1. Благодаря разряжению происходит подсос в приемную камеру 1 инжектируемого потока через патрубок 2. Инжектируемый поток может содержать капельки жидкости, в частности это может быть поток влажного пара. Инжектируемый поток поступает в выходной конфузор 6 частично через тангенциальный лопаточный завихритель устройства завихрения 9, а частично через аксиальный лопаточный завихритель 10 этого устройства. Оба потока при этом получают вращательное движение, при котором капли жидкости отбрасываются к периферии конфузора 6. На входе в камеру смешения 7 по центру идет рабочий газ, вокруг него поток инжектируемого газа, а по стенке - пленка отсепарированной жидкости. По мере продвижения потоков вдоль камеры смешения 7 взаимное перемешивание газовых потоков и испарение жидкости. В диффузоре 8 происходит преобразование скоростного напора в давление (что сопровождается повышением температуры) и окончательное испарение жидкости (если она еще осталась). Благодаря тому, что устройство завихрения выполнено в виде тангенциального лопаточного завихрителя и снабжено аксиальным лопаточным завихрителем, установленным на его входе, внутри его, сопротивление инжектируемому потоку незначительно даже при наличии в нем капель жидкости. Поэтому затраты энергии на сжатие потока уменьшаются и возрастает эффективность работы струйного компрессора. Источники информации 1.708071, 1980. 2.3035 2, 1999. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.