专利名称:射流泵的制作方法
本发明涉及射流泵，特别是涉及一种稳定通过这种泵的一次和二次流体之间的混合过程的装置。
射流泵已为人们所熟知并已被使用多年，它利用高速喷射的一次流体的夹带性质来泵送二次流体。图1中表示出了射流泵的一个简例，它包括一次喷嘴1，高压一次流体通过该喷嘴以高速喷入与该喷嘴1同轴设置的混合管2。混合管2有围绕一次流体喷嘴1的二次入口3，二次流体通过入口3被导入。入口3通常包括空气动力学上的流线型入口，该入口设计成能够减小被夹带的流体在进入混合管2时可能产生的压降。混合管2的横截面积是不变的，其长度能使一次和二次流体充分混合，以使管的出口端的速度分布大致均匀。一般地，如果混合管的形状是圆柱形，则其长度至少是其直径的六倍。混合管2的出口端装有扩散管4，因此在混合管的出口端，至少部分动能可在流体最后从装置排出之前转换为压力的增加。由于这一作用，扩散管在其入口处造成一个低压区，该低压区又向上游扩展到混合管的入口，因而有助于夹带二次流体。
射流泵的一个具体应用是用于燃气轮发动机的试验，发动机的出口为射流泵装置提供一次流体，环境空气作为二次流体被吸入，以减低发动机的出口燃气速度和降低喷出气流的温度，使试验能在相当有限的区域进行。但是，射流泵中的不稳定问题造成了很大的噪音问题。
虽然这种射流泵可能有广泛的用途，但是由于一次和二次流体之间的混合过程效率相当低，因此这种射流泵尚未得到广泛使用。混合过程的低效率降低了驱动压力，要求射流泵很长，以达到充分混合，并会产生噪音和流动不稳定，特别是在一次流体的流动超过声速时。
本发明的目的是解决伴随通过射流泵的一次和二次流体的混合效率低而产生的这些问题。
根据本发明，提供一种射流泵，它包括用于高速一次流体的喷嘴，混合管，一次流体通过喷嘴导入该混合管，用于二次流体进入混合管的入口，入口围绕一次流体喷嘴，其特征是具有混合管中用于急剧改变混合管横截面、以在下游立即增大静压力、从而加强一次和二次流体的混合并提高混合过程的稳定性的装置。
用于改变混合管的横截面的装置最好设置在混合管的入口端并可包括管本身横截面的阶形或倾斜式增大，但也可包括孔板或栅栏。在另一种方案中，混合管的直径在一个短的纵向距离上增大，在混合管的管壁上形成一个环形槽。
已经发现，这能使朝着混合管端的速度分布显著均匀，并减小了压力的变化，即增加了稳定性，并加强了一次和二次流体的混合。这使得混合管的长度能够从传统长度减小，并能减小噪音。在高噪音级可能是主要公害的环境下，这在对发动机的试验是特别有意义的。
下面参照附图描述根据本发明的四种结构的射流泵，附图中图1以纵向截面表示传统的射流泵;
图2a至图2c以纵向截面表示根据本发明的射流泵的一部分;
图3详细表示根据本发明的第四实施例;
图4A和图4B分别表示本发明和先有技术的射流泵中的静压力的描迹记录;
图5以曲线形式表示本发明的实施例与相同尺寸的传统射流泵比较沿混合管管壁的压力变化。
图2a中表示了混合管2，带有用于改变混合管的横截面的装置2′，它包括混合管入口壁6和管壁7之间的环形台阶5，因此混合管的直径有一个阶形突增。台阶5的高度最好为混合管直径的10%，但精确的尺寸取决于喷嘴1和管2的直径之比，并取决于所设计的一次流体驱动压力。
图2b表示类似于图2a的结构，但它有一个截头锥形壁部分8，它使混合管直径的突增较小，但直径方向的尺寸最好类似于图2a。
图2c表示了混合管2的壁7，它带有一个纵向距离相当短的环形槽10，槽的深度约为混合管直径的10%。
图3表示了一只射流泵，它有直径8mm的一次喷嘴1，喷嘴1将一次流体喷入直径28mm、长235mm的混合管，在紧靠入口3处有一块孔板9，从而减小了混合流体的截面积。图中孔9′的直径为22.5mm。混合管延伸到长240mm、外径45mm的扩散管4。孔板只是部分地伸入一次流体的高速射流中，确保一次射流不射到孔板上是重要的。
在用同样尺寸但没有孔板的射流泵所做的对比试验中发现，用空气驱动的一次射流以30磅/吋2(Psi)的驱动压力通过喷嘴1，在沿混合管管壁的一系列位置上，根据本发明的射流泵的静压力变化的平均值显著地减小了。
图4A和图4B表示在同样条件下在入口3下游的混合管管壁上的一处位置测量的静压力P对于时间t的描迹记录，图4A表示在混合管2中图3所示位置装有孔板时，图4B表示混合管中没有孔板时。图4A和图4B清楚地表示出了前者压力的变化变得平缓了。
曾使用了一系列开孔点n(图3中未示出)测量静压力，开孔点从孔板开始沿混合管长度方向以20mm间隔设置。从图5中可看出，虽然在传统的射流泵中，压力变化δP的水平(以KPa测量)的平均值在下游方向减小了(曲线A)，但是在本发明的实施例中，压力变化水平在混合管的全长上都显著地减小了(曲线B)，减小到不足传统射流泵中压力变化值的一半。
可以想到，在本发明的范围内可以在混合管2内做出其它变形。
权利要求
1.一种射流泵，包括用于高速一次流体的喷嘴(1)，混合管(2)，一次流体通过喷嘴(1)导入该混合管(2)，用于二次流体进入混合管(2)的入口(3)，该入口(3)围绕一次流体喷嘴(1)，这种射流泵的特征是具有用于改变混合管(2)的横截面、以在下游立即增大静压力、从而加强一次和二次流体的混合并提高混合过程的稳定性的装置(2′)。
2.一种根据权利要求
1的射流泵，其特征在于用于改变混合管(2)的横截面的装置(2′)设置在混合管(2)的入口端。
3.一种根据权利要求
1或2的射流泵，其特征在于用于改变混合管(2)的横截面的装置(2′)包括混合管(2)的横截面的阶形或倾斜式增大。
4.一种根据权利要求
1或2的射流泵，其特征在于用于改变混合管(2)的横截面的装置(2′)包括一块孔板或栅栏。
5.一种根据权利要求
1或2的射流泵，其特征在于用于改变混合管(2)的横截面的装置(2′)包括在一个短的纵向距离上增大混合管(2)的直径而在混合管(2)的管壁上形成的环形槽。
6.一种发动机试验装置，在使用中，发动机产生燃气流作为射流泵的一次流体，空气作为二次流体被吸入射流泵，射流泵根据权利要求
1至5中任意项构成。
专利摘要
射流泵，包括高速流体喷嘴(1)、通过喷嘴(1)导入一次流体的混合管(2)和二次流体进入混合管(2)的入口(3)，入口(3)围绕一次流体喷嘴(1)，设有用于急剧改变混合管(2)的横截面、以在下游立即增大静压力，从而在用于发动机试验装置时加强一次和二次流体的混合，提高混合过程的稳定性并能显著减小噪音的装置(2′)。
文档编号F04F5/00GK87105403SQ87105403
公开日1988年2月17日 申请日期1987年8月7日
发明者理查德·希里尔·阿德金斯 申请人:克朗费尔德技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan