[发明专利]一种螺旋排列喷嘴的超声速气体引射器

说明书

一种螺旋排列喷嘴的超声速气体引射器，其特征在于引射器由混合室(1)、引射气集气室(2)、超声速引射喷嘴阵列(3)、进气室(4)、扩压器(5)组成。超声速引射喷嘴阵列(3)在混合室(1)的锥形筒壁面上沿多头螺旋线分布，进而增加引射流与被引射流的接触面积，逐步改变混合室内流向压力梯度，达到缩短掺混距离，提高混合效率，提升引射器性能的目的。

技术领域

本发明涉及一种以气体作为引射工质获得真空及流体输送的装置，属于空气动力学领域。

背景技术

超声速气体引射器是一种流体输送装置，它依靠高压气体(蒸汽)流经超声速喷嘴后所形成的高速流卷吸另一种低压流体，并在装置中进行能量交换与物质掺混，达到抽取真空或者输送低压流体的目的。使用超声速气体引射器只消耗引射气体自身能量而无需外加动力，其结构简单、制造容易、与管道的连接方便，而且某些气体(如蒸汽)可以在后续设备中冷凝回收，循环使用，因此超声速气体引射器广泛应用于真空环境获取领域。

目前在用的超声速气体引射器多采用常规的拉瓦尔喷嘴来实现气体超声速流动，引射抽吸效果已经接近上限。CN105179328A公布了一种动态自调节蒸汽喷射泵，采用多孔固定板和调节活塞相结合适应工作蒸汽压力波动带来的影响，保证喷射泵变工况条件下稳定运行能力，但无法提高额定工况下的喷射泵引射系数k。CN202946460U公布的蒸汽喷射泵中采用了球形吸入室，简化了喷射泵结构，但也无法提高额定工况下的喷射泵引射系数k。CN201949953U公布了平滑型面的高效节能喷嘴，能够减少喷嘴内工质流动损失，但对喷射泵(引射器)性能提升缺乏实例验证。CN104847708A公布了一种多级拉瓦尔喷管的超声速引射器，主要利用空气压力能、气体分级膨胀压缩来充分混合、提高效率。

发明内容

本发明的技术解决问题：经过几十年的发展，常规超声速气体引射器性能已经达到上限，本发明采用多喷嘴空间分布思路，构型了全新的引射器结构，大幅提高了超声速气体引射器性能。

本发明的技术解决方案：

本发明的技术解决方案是重构引射喷嘴数量及其与混合室空间关系，利用多喷嘴阵列增加引射流与被引射流的接触面积，同时逐步改变混合室内流向压力梯度，从而缩短掺混距离，提高混合效率，提升引射器性能。

本发明与现有超声速气体引射器相比的优点如下：

(1)在保持引射工质流量和引射系数不变的情况下，可实现更高的单级引射器压缩比，从而大幅降低引射器入口处负载压强，提高引射器抽吸能力；

(2)在保持引射器压缩比不变的情况下，可实现更大的引射系数，从而抽吸更多的负载；若负载流量保持不变，则可以降低引射工质流量，节约高品质工质消耗，提高引射器运行经济性。

附图说明

图1螺旋排列喷嘴的超声速气体引射器结构示意图

图2混合室展开及喷嘴阵列分布示意图

图3引射器性能测试曲线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行详细说明。

本发明涉及一种螺旋排列喷嘴的超声速气体引射器，其特征在于引射器由混合室1、引射气集气室2、超声速引射喷嘴阵列3、进气室4、扩压器5组成(图1)。