本发明专利技术公开了一种超音速菊花型喷嘴以及安装有该喷嘴的气体喷射式真空泵或蒸汽喷射式抽空器或蒸汽喷射器或水蒸汽喷射真空泵或蒸汽喷射泵等装置。所述超音速菊花型喷嘴包括4或5个部分：喷嘴入口段、喷嘴喉部、喷嘴出口段以及喷嘴延长段，其中喷嘴出口段可以是菊花型曲面段，也可以由拉瓦尔曲面段和菊花型曲面段依次连接组成。所述安装有超音速菊花型喷嘴的气体喷射式真空泵等装置包括：1)主流气体管道入口段；2)菊花型喷嘴；3)吸入室以及与吸入室相连的次流入口段；4)扩压室混合段，它由两部分组成：一是扩压室混合段入口部分，二是扩压室混合段收敛部分；5)扩压室喉部；6)扩压室扩压段。本发明专利技术从根本机理上大幅度提高了喷射系数、降低了能耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油、化工、冶金、电力、机械、制冷、制药、海水淡化以及军工等行业设备
，具体涉及一种超音速或跨音速菊花型喷嘴及安装有该喷嘴的气体喷射式真空栗。此外，本专利技术涉及一种用于产生真空的超音速或跨音速菊花型喷嘴。此外，本专利技术涉及一种用于炼油减压蒸馏等装置的石油化工蒸汽喷射式抽空器。此外，本专利技术涉及一种用于冶金钢水真空处理等系统的蒸汽喷射器。此外，本专利技术涉及一种用于电力、医药、海水淡化、制冷等的蒸汽喷射泵。此外，本专利技术涉及一种用于机械、石化等行业的水蒸汽喷射真空泵等。
技术介绍
自从1895年美国出现第一个真正意义上的喷射式真空泵专利(US536415，VacuumPump)以来，喷射式真空泵的主要结构和性能没有发生多大的变化。喷射式真空泵是由一定压力和温度的动力气态介质(称为主流)，经过拉瓦尔(Laval)喷嘴或锥形收缩喷嘴减压增速后进入扩压室，在扩压室中与被抽的气体(称为次流)进行能量交换与混合，并携带被抽气体在扩压室内减速、增压、混合，最终克服出口背压排出，从而达到抽取次流的目的。在实际生产中，喷射式真空泵使用的动力气体，常用的是水蒸汽，所以工程上经常被称之为蒸汽喷射式抽空器、蒸汽喷射器、蒸汽喷射式真空泵、水蒸汽喷射真空泵等。喷射式真空泵具有结构简单、没有运动件、工作稳定可靠、安装使用维护简单、抽气量很大，能抽出含有大量水蒸汽、粉尘等气体等特点，最大可为工艺提供一般不小于1.33-0.13Pa绝对压力的真空环境，是石油、化工、冶金、电力、机械、制冷、海水淡化、制药以及军工等领域大型成套装置中的关键部分。虽然喷射式真空泵的结构比较简单，但是主流气体在喷射式真空泵中的流动过程受多种重要因素影响，如湍流、激波，抽气机理比较复杂，其抽气理论和设计方法等尚不完善。本专利技术涉及使用气态动力介质(称为主流,如蒸汽、空气、工艺气体)来产生真空的喷射式真空泵，在工程上经常也被称为蒸汽喷射式抽空器、蒸汽喷射器、蒸汽喷射式真空泵、水蒸汽喷射真空泵等。在工程实际中，蒸汽喷射式真空泵(蒸汽喷射式抽空器、蒸汽喷射器、水蒸汽喷射真空泵等)消耗大量的水蒸汽，是生产装置耗能大户之一。蒸汽喷射式真空泵的工作效率主要取决于两个方面:其一，也是最为重要的，是完成能量转换、产生真空的喷嘴结构形式、尺寸以及加工精度等；其二，与喷嘴相配合的喷射式真空泵的流道形式、尺寸、制造装配精度以及安装质量等。如果使用多级喷射式真空泵，还与每一级喷射式真空栗的布局有关。目前市场上先进的大量使用的蒸汽喷射式真空泵(蒸汽喷射式抽空器、蒸汽喷射器、水蒸汽喷射真空泵等)都采用传统的拉瓦尔喷嘴结构，该种形式喷射式真空泵喷射系数小、动力介质蒸汽消耗量大、效率低、还有较大噪音。在现有技术中，授权公告号为CN201949953U的专利公开了一种高效节能喷嘴及安装有该喷嘴的蒸汽喷射泵，该种喷嘴是通过采用喷嘴直管段来努力实现降低蒸汽消耗量的目标。然而该种结构形式仍然采用拉瓦尔喷嘴，没有突破性地从根本上、从机理上来大幅度提高蒸汽喷射泵的喷射系数和抽真空效率。授权公告号为CN2475476Y的专利公开了一种喷射器喷嘴，该种喷射器喷嘴是通过采用可变的喷嘴喉部来实现降低蒸汽消耗量的目标。喷嘴喉部直径大则蒸汽消耗量大，喷嘴喉部直径小则蒸汽消耗量小，然而该种结构形式没有从根本上提高蒸汽喷射器的喷射系数和抽真空效率。授权公告号为CN2746983Y的专利公开了一种蒸汽制冷机组中的主喷射器喷嘴，该喷嘴只能用于夏季中央空调制冷，不能用于产生真空的喷射式真空泵。授权公告号为CN2096009U的专利公开了一种蒸汽冷凝水回收喷射器，其收敛圆锥型喷嘴是一种用于锅炉蒸汽冷凝水回收装置中的汽与水的混合喷射器，专利技术目的是混合和解决汽堵问题，不能用于产生真空的喷射式真空泵。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是解决上述现有技术中存在的难题，专利技术了一种超音速或跨音速菊花型喷嘴和相配套的气体喷射式真空泵，代替现在大量使用的拉瓦尔喷嘴和气体喷射式真空泵等装置，从根本上、机理上改善了主流气体(如水蒸汽、空气、工艺气体)喷出喷嘴的流动和分布形态，以及与被引射气体在扩压室混合段中的流动和分布形态，进而使喷射式真空泵的喷射系数和工作效率得到根本的提高，大幅度减少喷射式真空泵的主流气体(如蒸汽)的消耗量，降低气动噪声。本专利技术还有另一个目的是提供一种与菊花型喷嘴相配套的蒸汽喷射式抽空器。本专利技术还有另一个目的是提供一种与菊花型喷嘴相配套的蒸汽喷射器。本专利技术还有另一个目的是提供一种与菊花型喷嘴相配套的水蒸汽喷射真空泵或蒸汽喷射泵等。根据本专利技术一实施例，公开了一种工质为气体(如水蒸汽)的超音速或跨音速菊花型喷嘴，包括4个部分:1)喷嘴入口段(图1中符号1) ；2)喷嘴喉部(图1中符号2) ；3)喷嘴出口段(图1中符号3) ；4)喷嘴延长段(图1中符号4)。这4个部分依次连接，形成完整的菊花型喷嘴结构。菊花型喷嘴入口段为沿流动方向截面积逐渐减小结构，其壁面型线可以是便于加工的锥形管结构或理想的维托辛斯基型线轴对称收敛结构或以维托辛斯基型线为原型的圆弧线、双曲线或抛物线等；喷嘴喉部为直管段；喷嘴出口段的型面为菊花形的褶皱扩张型结构，沿流动方向喷嘴出口段截面积逐渐增大；喷嘴出口段的褶皱扩张型结构，在圆周方向上为呈周期性排列的对称结构或非对称结构；菊花形的褶皱扩张型结构在任意一个横截面上可以是具有壁厚的由圆弧线、三角函数线、双曲线、抛物线、椭圆线、直线等或它们之间的任意组合围成的一个封闭曲线，在工程上常用的为圆弧线、三角函数线、直线或它们之间的任意组合；喷嘴延长段为等横截面积或变横截面积的管道形状，对于等横截面积形状，其向下游延伸段的横截面形状与喷嘴出口段的终止截面相同，对于变横截面积形状，其向下游延伸段的横截面形状与喷嘴出口段的终止截面形状相同，横截面积不同，但拉伸母线可以是直线或任意曲线。优选地，如图1和图2所述超音速或跨音速菊花型喷嘴满足:1)D1 > D2，D2 = D3，其中，喷嘴入口段起始截面直径为D1，喷嘴入口段终止截面直径为D2，喷嘴喉部直径为D3 ；2)L1 > 0mm, L2 = 0.1?300mm，L2优选常用的为2?20mm，其中，喷嘴入口段轴向长度为L1，喷嘴喉部轴向长度为 L2 ;3)S3 = S4，S4 < S5，S4: S5 = 1: 1.2 ?1: 1000，S5 = S6*s5 < s6，其中，喷嘴喉部横截面流通面积为s3，喷嘴出口段起始横截面流通面积为s4，喷嘴出口段终止横截面流通面积为s5，喷嘴延长段横截面流通面积为S6 ；4)L3 = 10?2000mm，AN1 = 45。?-45。，AN2 = 0。?75。，n = 2 ?48，B = 2 ?500mm，其中，喷嘴出口段菊花型结构的轴向长度为L3，内扩张角为AN1，外扩张角为AN2，圆周方向上菊花瓣型结构的个数为n，喷嘴出口段终止截面上菊花瓣型结构周向宽度为B;5)L4 = 2?500mm，其中，喷嘴延长段轴向长度为L4。一种安装有至所述超音速或跨音速菊花型喷嘴的气体喷射式真空泵或蒸汽喷射式抽空器或蒸汽喷射器或水蒸汽喷射真空泵或蒸汽喷射泵等装置，其特征在于:所述气体喷射式真空泵或蒸汽喷射式抽空器或蒸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于产生真空的超音速或跨音速菊花型喷嘴，其特征在于该喷嘴包括4个部分：喷嘴入口段、喷嘴喉部、喷嘴出口段和喷嘴延长段。这4个部分依次连接，形成完整的菊花型喷嘴结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘友宏，
申请(专利权)人：刘友宏，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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