本發(fā)明屬于石油、石化、化工、冶金、電力、制冷、制藥、海水淡化等行業(yè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于產(chǎn)生真空的超音速波瓣噴嘴及其波瓣抽空器裝置。

此外，本發(fā)明涉及一種輸送流體的噴射泵。

此外，本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生真空的噴射式真空泵。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有抽空器是由一定壓力和溫度的流體介質(zhì)，如蒸汽、空氣、裝置工藝流體(稱(chēng)為主流)，經(jīng)過(guò)拉瓦爾噴嘴或錐形收擴(kuò)噴嘴減壓增速后進(jìn)入混合擴(kuò)壓室，在混合擴(kuò)壓室中與被抽的介質(zhì)(稱(chēng)為次流)進(jìn)行能量交換與混合，并攜帶被抽介質(zhì)在混合擴(kuò)壓室內(nèi)混合、減速、增壓，最終克服出口背壓排出，從而達(dá)到抽取次流的目的。因?yàn)槌榭掌骶哂泄r適應(yīng)范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)件、工作穩(wěn)定可靠、安裝使用維護(hù)簡(jiǎn)單、抽氣量大，能抽出含有大量水蒸汽、粉塵等雜質(zhì)等特點(diǎn)，是石油、石化、化工、冶金、電力、制冷、制藥、海水淡化等領(lǐng)域的核心設(shè)備之一。

在工程上主流經(jīng)常使用水蒸汽，所以也被稱(chēng)為蒸汽抽空器、蒸汽噴射泵。在工程實(shí)際中，蒸汽抽空器消耗大量的水蒸汽，是生產(chǎn)裝置耗能大戶(hù)之一。蒸汽抽空器的工作效率主要取決于兩個(gè)方面：其一，也是最為重要的，是完成能量轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生真空的噴嘴結(jié)構(gòu)形式、尺寸以及加工精度；其二，與噴嘴相配合的抽空器的流道形式、尺寸、制造裝配精度。

目前蒸汽抽空器使用的拉瓦爾噴嘴或收擴(kuò)噴嘴結(jié)構(gòu)，抽空能力小、蒸汽消耗大、效率低、噪音大。

在現(xiàn)有技術(shù)中，授權(quán)公告號(hào)為CN201949953U的專(zhuān)利公開(kāi)了一種高效節(jié)能?chē)娮旒鞍惭b有該噴嘴的蒸汽噴射泵，該種噴嘴是通過(guò)采用噴嘴直管段來(lái)努力實(shí)現(xiàn)降低蒸汽消耗量的目標(biāo)。然而該種結(jié)構(gòu)形式仍然采用拉瓦爾噴嘴，沒(méi)有突破性地從根本上、從機(jī)理上來(lái)大幅度提高蒸汽噴射泵的引射系數(shù)和抽真空效率。

在現(xiàn)有技術(shù)中，授權(quán)公告號(hào)為CN2475476Y的專(zhuān)利公開(kāi)了一種噴射器噴嘴，該種噴射器噴嘴是通過(guò)采用可變的噴嘴喉部截面積來(lái)實(shí)現(xiàn)降低蒸汽消耗量的目標(biāo)。噴嘴喉部直徑大則蒸汽消耗量大，噴嘴喉部直徑小則蒸汽消耗量小，然而該種結(jié)構(gòu)形式只是便于調(diào)節(jié)負(fù)荷，沒(méi)有研究改進(jìn)蒸汽噴射器的引射系數(shù)和抽空效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是從根本上、機(jī)理上大幅度提高抽空器引射系數(shù)和工作效率，發(fā)明了一種超音速波瓣噴嘴和相配套的波瓣抽空器裝置，代替現(xiàn)在大量使用的拉瓦爾噴嘴或收擴(kuò)噴嘴抽空器等裝置，從根本上、機(jī)理上改善了主流流體噴出噴嘴的流動(dòng)和分布形態(tài)，以及與被抽吸流體在混合擴(kuò)壓室中的流動(dòng)和分布形態(tài)，大幅度減少抽空器的主流流體的消耗量，降低氣動(dòng)噪聲。

本發(fā)明還有另一個(gè)目的是提供一種與超音速波瓣噴嘴相配套的輸送流體的噴射泵。

本發(fā)明還有另一個(gè)目的是提供一種與超音速波瓣噴嘴相配套的產(chǎn)生真空的噴射式真空泵。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，公開(kāi)了一種工質(zhì)為流體的超音速波瓣噴嘴，包括3個(gè)部分：1)噴嘴入口段(圖 1中符號(hào)1)；2)噴嘴喉部(圖1中符號(hào)2)；3)噴嘴出口段(圖1中符號(hào)3)。這3個(gè)部分依次連接，形成完整的波瓣噴嘴結(jié)構(gòu)。

波瓣噴嘴的入口段沿流動(dòng)方向橫截面積逐漸減小，其壁面型線(xiàn)是錐形管結(jié)構(gòu)或理想維托辛斯基型線(xiàn)母線(xiàn)軸對(duì)稱(chēng)收斂結(jié)構(gòu)或以維托辛斯基型線(xiàn)為原型的圓弧線(xiàn)、雙曲線(xiàn)或拋物線(xiàn)型線(xiàn)母線(xiàn)結(jié)構(gòu)。噴嘴喉部為等直徑、略收縮或略擴(kuò)張的圓形、波瓣形截面通道。波瓣形是一種波浪形的褶皺收擴(kuò)結(jié)構(gòu)，在任意一個(gè)橫截面上可以是具有壁厚的由圓弧線(xiàn)、三角函數(shù)線(xiàn)、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)、橢圓線(xiàn)、直線(xiàn)等或它們之間的任意組合圍成的一個(gè)封閉曲線(xiàn)，在工程上常用的為圓弧線(xiàn)、直線(xiàn)或它們之間的任意組合。噴嘴出口段為波瓣形結(jié)構(gòu)，沿流動(dòng)方向噴嘴橫截面積不變、逐漸收縮、逐漸增大或它們之間的任意組合，沿圓周方向呈周期性排列的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)或非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為軸對(duì)稱(chēng)波瓣噴嘴，非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為非對(duì)稱(chēng)波瓣噴嘴。

一種安裝有[009]至[013]所述超音速波瓣噴嘴抽空器裝置，其特征在于，所述波瓣抽空器裝置包括：1)主流流體管道入口段(圖2中符號(hào)5)；2)波瓣噴嘴(圖2中符號(hào)6)；3)吸入室(圖2中符號(hào)7)以及與吸入室相連的次流入口段(圖2中符號(hào)13)；4)混合擴(kuò)壓室混合段(圖2中符號(hào)8)，它由兩部分組成：一是混合擴(kuò)壓室混合段入口部分(圖2中符號(hào)9)，二是混合擴(kuò)壓室混合段收斂部分(圖2中符號(hào)10)；5)混合擴(kuò)壓室喉部(圖2中符號(hào)11)；6)混合擴(kuò)壓室擴(kuò)壓段(圖2中符號(hào)12)。在所述超音速波瓣噴嘴(圖2中符號(hào)6)安裝在吸入室內(nèi)，波瓣噴嘴入口段(圖1中符號(hào)1)與主流流體管道入口段(圖2中符號(hào)5)的接頭采用焊接，或墊片密封加螺紋連接，或墊片密封加法蘭連接的方式連接。

一種安裝有[009]至[013]所述超音速波瓣噴嘴抽空器裝置，其特征在于，在所述超音速波瓣噴嘴(圖2中符號(hào)6)出口段的褶皺收擴(kuò)結(jié)構(gòu)中，切除了三角形部分(圖1中符號(hào)4)，形成了尾緣修形波瓣噴嘴。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：主流流體在波瓣噴嘴入口段中逐漸加速；在噴嘴喉部最小橫截面恰好達(dá)到臨界狀態(tài)，速度為當(dāng)?shù)芈曀?；在噴嘴出口段中，超音速流體繼續(xù)膨脹加速。在噴嘴出口段的末端截面上，速度達(dá)到最大值，壓力達(dá)到最小值，從而形成一個(gè)低壓區(qū)。因?yàn)榇瘟髁黧w壓力高于該低壓區(qū)壓力，所以次流流體在壓力差的作用下被吸引進(jìn)入抽空器中。同時(shí)，因?yàn)榱黧w的粘性作用以及波瓣噴嘴出口段的褶皺收擴(kuò)結(jié)構(gòu)，所以噴嘴下游主流流體與次流流體的有效接觸面積大大增加了，即主流粘性拖拉次流的作用力大大強(qiáng)化了。另外，在超音速波瓣噴嘴出口段尾緣進(jìn)行了修形，從機(jī)理上再次增加了主流流體與次流流體的有效接觸面積，改變了主流流體離開(kāi)噴嘴后的流動(dòng)形態(tài)以及流線(xiàn)分布，改善了主流流體與被引射次流介質(zhì)在混合擴(kuò)壓室中的流動(dòng)形態(tài)。最終因?yàn)樯鲜鋈蠓矫娴脑颍髁髁黧w在超音速波瓣噴嘴出口附近和下游的大范圍高真空低壓區(qū)、主次流接觸粘性剪切周長(zhǎng)的增加、主次流有效接觸裹挾面積的增加、混合擴(kuò)壓室與超音速?lài)娮斓挠行浜系葯C(jī)理，使波瓣抽空器主流粘性裹挾次流介質(zhì)的能力突破性地增強(qiáng)，所以超音速波瓣抽空器能夠在同樣主流流體質(zhì)量流量下大大增加了引射的次流質(zhì)量流量，或在同樣的引射次流質(zhì)量流量下大大減少了主流流體消耗量，即本質(zhì)上具有高的引射系數(shù)和工作效率。

附圖說(shuō)明

圖1代表本發(fā)明所述實(shí)施例的一種超音速波瓣噴嘴主視圖的基本示意圖。其中，圖1中符號(hào)1表示噴嘴入口段，圖1中符號(hào)2表示噴嘴喉部，圖1中符號(hào)3表示噴嘴出口段，圖1中符號(hào)4表示噴嘴出口段中切掉的三角形部分。

圖2代表本發(fā)明所述實(shí)施例的安裝有該超音速波瓣噴嘴的波瓣抽空器基本示意圖。其中，圖2中符 號(hào)5表示主流流體管道入口段，圖2中符號(hào)6表示波瓣噴嘴，圖2中符號(hào)7表示吸入室，圖2中符號(hào)8表示混合擴(kuò)壓室混合段，圖2中符號(hào)9表示混合擴(kuò)壓室混合段入口部分，圖2中符號(hào)10表示混合擴(kuò)壓室混合段收斂部分，圖2中符號(hào)11表示混合擴(kuò)壓室喉部，圖2中符號(hào)12表示混合擴(kuò)壓室擴(kuò)壓段，圖2中符號(hào)13表示與吸入室相連的次流入口。

具體實(shí)施方式

圖1和圖2示出一種超音速波瓣噴嘴及安裝有該超音速波瓣噴嘴的波瓣抽空器裝置。將圖1中波瓣噴嘴的3個(gè)部分：噴嘴入口段(圖1中符號(hào)1)、噴嘴喉部(圖1中符號(hào)2)、噴嘴出口段(圖1中符號(hào)3)，依次連接，形成完整的超音速波瓣噴嘴結(jié)構(gòu)。然后，將完整的超音速波瓣噴嘴(圖2中符號(hào)6)安裝在吸入室(圖2中符號(hào)7)內(nèi)，波瓣噴嘴入口段(圖1中符號(hào)1)與主流流體(如水蒸汽、空氣、工藝流體)管道入口段(圖2中符號(hào)5)的接頭采用焊接，或墊片密封加螺紋連接，或墊片密封加法蘭連接，將工藝裝置中需要被抽吸流體的工藝管道采用焊接，或墊片密封加螺紋連接，或墊片密封加法蘭連接到次流入口(圖2中符號(hào)13)，將混合擴(kuò)壓室擴(kuò)壓段出口(圖2中符號(hào)12)與工藝裝置中輸送混合流體的工藝管道采用焊接，或墊片密封加螺紋連接，或墊片密封加法蘭連接。

最后需要說(shuō)明的是：上述各技術(shù)方案、設(shè)計(jì)分析方法和實(shí)施例只是本發(fā)明的實(shí)施方式而非限制，盡管參照較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在本發(fā)明公開(kāi)的原理、技術(shù)方案、方法或應(yīng)用等基礎(chǔ)上，很容易做出各種類(lèi)型的修改、變形或等同替換，而未脫離本發(fā)明原理、技術(shù)方案、方法或應(yīng)用等的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。