节能喷射器的制作方法

本发明属于流体动力机械领域。

背景技术：

在喷射器或喷射抽气器应用领域，因为其无转动件产生喷射或抽气动力的特点在一些真空动力领域发挥着低成本免维护优势。专利申请201210165823.0、210310497436.1提出了多级循环喷射及单级喷射多循环喷射器对喷射抽气器的结构及应用开创了广阔的空间，提出了循环喷射器、直管式喷射器及旋流式喷射器以及单喷嘴多循环喷射器，提出了适应热力系统高参数高效率喷射动力的广泛的节能应用，另外专利申请201510346819.8提出了在真空动力领域的灵活且巨大的优势。但是，一方面动力流体高速射流与低速被动流体的接触与碰撞混合过程效率非常低，低速气流总是形成大量的旋窝而不是迅速形成同向射流，尤其传统喷射抽气器抽吸气流速度几乎为零，效率最低；另一方面，如何使动力流体与被动流体迅速充分混合缩短高速碰撞混合过程与时间也是减小流动损失的关键问题，目前也没有好的解决方案，尤其射水抽气器水的射流与抽吸气体混合难度更大。而传统的完全依赖喉管结构实现高低速流体混合方式还会因为射流不可避免的“楔子效应”而产生冲击波(或音障)，阻力更大，效率更低。

技术实现要素：

本发明的目的：大幅度提高喷射器尤其喷射抽气器工作效率。

本发明的技术方案：尽可能使被抽吸气流或低压流体以射流方式乃至超音速进入喷射器内，最大程度减少速度差进而减少旋窝损失，同时迅速高效实现混合与扩压。具体方案是，一种节能喷射器，属于流体动力机械领域，高压流体通过喷嘴喷射进入喷射器内部与共同进入喷射器的低压流体混合减速扩压到出口，其特征是：喷射器用于喷射抽气，被抽吸低压或真空流体通过抽气喷嘴喷射进入喷射器内部；或者喷射器内部采用了使射流改变方向的具有反射面结构的导流件，高压流体进入喷射器内部先喷射到导流件改变方向后与进入的低压流体混合减速扩压到出口；或者以上两种特征都存在。

高压流体与低压或真空流体进入喷射器内部的方向可以相同或存在小于90度的夹角，抽气喷嘴的大小与结构匹配动力气源压力使被抽吸气流进入喷射抽气器内部可达到或超过音速，高压流体与低压流体进入喷射器后速度差越小效率越高。而采用导流件可使两种或多种流体迅速深度混合，混合过程可减少甚至可以避免产生旋窝，效率必然更高，结构可更简单。

这里涉及的喷射抽气器的高压流体包括液体或气体，或者是气液固中的二相或三相混合流体，喷射器定义，具体方案将结合实施方式进一步说明。

本发明的优点：

1.容易使被抽吸气流以超音速的射流方式进入喷射抽气器内，两种气流直接接近同向碰撞而最大程度减少旋窝，迅速高效实现混合与扩压，大幅度提高抽气效率减小流动损失，大幅度提高与实用性。

2.提出在喷射器内部采用导流件，高压流体喷射后只受到单侧约束，而另一侧是相对开放空间，可快速实现气流强制深度混合同时避免了激波“楔子效应”形成的气阻，可确保高效率完成混合扩压过程。

3.高压流体为液体工质时被抽气流喷射速度很容易超过液体工质射流，加上导流件的强制反射与扩散作用，效率更高。

4.虽然增加的喷嘴与导流件有流动阻力，但相对传统喷射器内部混合扩压过程的流动损失占很小的比例。

5.喷射混合及扩压过程效率大幅度提高可使喷射抽气器的长度缩短，工程应用更灵活，更简单实用。

6.采用可调喷射器可使喷射器尽可能有较宽的高效工况区，更实用。

7.专利申请201210165823.0与201310497436.1及201510346819.8提出了多级循环喷射及单级喷射多循环喷射器对喷射抽气器的结构及应用开创了高参数高效率做功及利用空气能及真空动力等广阔的空间，而本发明将突破喷射器各种用途的最后的障碍，使喷射器的低成本无转动见动力设备及应用灵活性的优势发挥到几乎所有的热能动力及流体动力机械领域，是节能领域的基础性突破，将开启节能领域崭新的局面。

附图说明

图1是混合扩压通道采用了缩放式喉管结构的喷射器示意图；图2是混合扩压通道与抽气室合为整体扩径管结构的喷射器示意图；图3是混合扩压通道与抽气室合为整体直管结构的喷射器示意图。图4是使高压流体与低压流体从同一侧喷向导流件反射面的喷射器示意图；图5是使高压流体与低压流体分别从两侧喷向导流反射板的喷射器示意图；图6是几种导流件反射板结构示意图；图7是多级循环喷射抽气器；图8是单级喷射多循环式喷射抽气器，图9是采用双反射面，高压流体采用双喷的喷射器；图10是采用窄缝喷嘴的双反射面导流件，高压流体采用双喷，低压流体通过窄缝喷嘴进入喷射器的喷射器示意图；图11是喷射器内采用了高压流体射流经过导流件反射面反射，低压流体正向被抽入喷射器的示意图；图12是喷射器内采用了高压流体射流经过导流件反射面反射，低压流体按传统方式侧面被抽入喷射器的示意图。

具体实施方式

实施方式1，采用了抽气喷嘴的喷射抽气器：

如图1所示是混合扩压通道采用了缩放式喉管结构的增加了抽气喷嘴的喷射器，高压流体通过管路及高压喷嘴1喷射进入抽气室3产生抽气动力，并通过管路与抽气喷嘴2抽吸低压或真空气流，然后经过混合扩压通道4内混合扩压后排出，抽气喷嘴2的方向与高压喷嘴1的方向相同或存在小于90度的夹角，另外为最大程度实现高效率，喷嘴的大小与结构设计容易使被抽吸气流进入喷射抽气器内部可达到或超过音速，一般情况气体工质通过喷嘴膨胀比(或喷嘴前后压力比)达到2左右就可以超过音速，即使真空流体或低压流体也可以在喷射器内部产生超真空后容易达到很高流速。

如附图2所示的混合减速扩压通道为整体扩径管结构的增加了抽气喷嘴的喷射器，比采用喉部结构流动损失更小结构也更简单。类似的，如附图3所示的混合扩压通道为整体直管结构的喷射抽气器，结构更简单，这是采用抽气喷嘴方式的喷射抽气器的优势。

另外，高压流体是液体或气体，或者是气液固中的二相或三相混合流体。而喷射器内部人肉椅达到高真空，因此低压流体进入喷射器之前可以被加湿或加热提高喷射速度，或者被加湿与加热都采用。

实施方式2，采用喷射导流件的喷射器

如附图4所示的使高压流体与低压流体从同一侧喷向导流件10反射面的喷射器，如附图5所示是使高压流体与低压流体分别从两侧喷向导流反射板的喷射器。采用导流反射板只有一侧约束射流方向，另一侧相对为开放空间，可确保低阻力高效率完成混合扩压过程。另外，在喷射器内不仅可以布置专门的反射板，也可以将抽气室内壁加工成符合反射要求的导流反射面而成为特殊的导流件，反射面可以是平面也可以是曲面，也可以采用附图6所示的采用了厚度渐缩的双面射流反射板，或波纹状结构，或球面型曲面，或凹形曲面等反射面型式，以尽可能提高混流效率。

另外，也可以采用如附图9所示的采用双反射面导流件，高压流体采用双喷的喷射器。或者如附图10所示采用窄缝喷嘴的双反射面导流件，高压流体采用双喷，低压流体通过窄缝喷嘴进入喷射器的喷射器示意图。或者如附图11是喷射器内采用了高压流体射流经过反射面反射，低压流体正向被抽入喷射器的示意图，以及如附图12所示的喷射器内采用了高压流体射流经过反射面反射，低压流体按传统方式侧面被抽入喷射器的示意图。说明喷射器可以采用各种简单灵活的导流件布置方式，以迅速实现高效深度混合，满足各种喷射器节能需要。

综上所述导流件可采用以下应用方式：(1)使高压流体与低压流体从同一侧喷向导流件反射面；(2)导流件采用双反射面，高压流体与低压流体分别喷射到导流件的两侧反射面；(3)采用双反射板结构，使高压流体与低压流体分别从两侧喷向双导流件两侧反射面，低压流体从双导流件中间进入喷射器；(4)导流件采用窄缝喷嘴结构的双反射面，高压流体采用双喷分别喷射到窄缝喷嘴外两侧反射面，低压流体通过窄缝喷嘴内部进入喷射器；(5)高压流体射流经过导流件反射面导流，低压流体正向被抽入喷射器；(6)高压流体射流经过导流件反射面导流，低压流体从侧向被抽入喷射器；(7)采用平面结构；(8)采用曲面结构；(9)采用了厚度渐缩的双面反射板结构；(10)采用了波纹状结构；(11)将抽气室内壁加工成符合反射要求的导流反射面而成为特殊的导流件。

实施方式3，循环喷射器

如附图7所示的采用了抽气喷嘴的多级循环喷射抽气器，用箭头表示了流动与循环方向，每级抽气通道都增加了抽气喷嘴，初始的动力流体从主喷嘴通道1进入喷射器，从抽气通道11抽气，最终通过扩压管12排出，增加阀13表示排出气体有一定压力，例如从抽气通道11抽吸大气中空气时，排出喷射器的气体是大于一个大气压的。如附图8所示的增加了各级抽气喷嘴的单级喷射多循环式喷射抽气器，同样用箭头表示了流动方向。两种循环喷射抽气器及其用途在专利申请201210165823.0与201310497436.1中分别有详细描述，基本特点是在原理上随着逐级喷射参数降低而流量增加整体做功能力不减，其最显著优势是因为没有转动件可以适应任何燃烧器或加热器提供的高温高压动力气源，进而实现高参数高效率做功，也有利于高真空抽气，采用抽气喷嘴后可以更充分发挥其节能优势。

实施方式4，可调喷射器

在工程应用中常常遇到变负荷工况的要求，一般采用调节动力流体的压力来适应，即采用动力源调节，其缺点是喷射抽气器容易偏离最佳公开点使效率下降，因此应尽可能采用可调喷射抽气器，具体可以采用以下可调方式，可单独实施也可以灵活组合，使喷射抽气器尽可能有较宽的高效工况区：(1)主喷嘴方向可调；(2)主喷嘴流量可调；(3)抽气喷嘴方向可调；(4)抽气喷嘴流量可调；(5)射流反射板或射流反射面角度可调；(6)射流反射面或反射板位置可调；(7)喉部可调。可调喷嘴(或喷管)在航空发动机等领域普遍使用，而其它可调措施至少很容易采用机械连动控制方式实现。

本发明不局限于实施方式所述范围。