專利名稱：可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣力式操作技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)及其工作方法。
背景技術(shù)：
在核能、化工、冶金、礦山等工業(yè)生產(chǎn)中，常常需要在有放射性、腐蝕性、毒性、高溫等的環(huán)境中對(duì)某一設(shè)備進(jìn)行與負(fù)壓抽吸和高壓壓沖有關(guān)的操作。由于放射性、腐蝕性等危險(xiǎn)性因素很容易損壞機(jī)械可動(dòng)部件，為維護(hù)生產(chǎn)的正常進(jìn)行，不得不進(jìn)行過(guò)于頻繁的維修和更換操作，這也同時(shí)使得維修和操作人員很容易被這些危險(xiǎn)性傷害。因此，在確定可同時(shí)提供負(fù)壓抽吸和高壓壓沖動(dòng)力的設(shè)備時(shí)，從大規(guī)模降低維修成本、減少人身傷害的角度考慮，尋求一種無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件的設(shè)備就成為一個(gè)必然的選擇。以核工業(yè)為例，由于沒(méi)有機(jī)械可動(dòng)部件，氣體噴射器對(duì)常被用于為處于放射性、強(qiáng)酸環(huán)境的設(shè)備提供所需的負(fù)壓抽吸和高壓壓沖的動(dòng)力。但在具體的使用過(guò)程中，當(dāng)壓沖噴射器工作時(shí)，由于后續(xù)阻力的影響，必然會(huì)有部分甚至是大量的高壓氣體通過(guò)連接橫管，從抽吸噴射器中的抽吸擴(kuò)散管的出口被排出。壓沖過(guò)程中的這種高壓氣體泄漏嚴(yán)重降低了高壓氣體的能量利用效率，并常使得設(shè)備不能達(dá)到所需的操作壓力。高壓氣體的泄漏現(xiàn)象一直是影響氣體噴射器對(duì)使用的一個(gè)棘手問(wèn)題。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵是如何在無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件的情況下，設(shè)計(jì)一種可有效抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)，但是目前還沒(méi)有針對(duì)解決該問(wèn)題的裝置方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)及其工作方法，實(shí)現(xiàn)了以免維修為前提，為了在危險(xiǎn)環(huán)境下提供負(fù)壓抽吸和高壓壓沖的動(dòng)力，提供了一種沒(méi)有機(jī)械可動(dòng)部件的且可在壓沖時(shí)有效抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)，包括通過(guò)渦流管17相互連接的抽吸噴射器1和壓沖噴射器2，所述的渦流管17是一個(gè)帶有軸向開(kāi)口 19和切向開(kāi)口 20的圓盤型腔室18，抽吸噴射器1包括抽吸噴嘴5，抽吸噴嘴5沿軸線同抽吸擴(kuò)散管4間隔相對(duì)，抽吸噴射器1的側(cè)面通過(guò)橫管21與所述的渦流管17上的軸向開(kāi)口 19相連，壓沖噴射器2包括壓沖噴嘴7，壓沖噴嘴7沿軸線同壓沖擴(kuò)散管6間隔相對(duì)，壓沖噴射器2的側(cè)面通過(guò)橫管 22與渦流管17上的切向開(kāi)口 20相連?？梢种聘邏簹怏w泄漏的氣體噴射器對(duì)的工作方法，具體如下1)低阻力的抽吸操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的抽吸噴嘴5以射流型式噴出并通過(guò)所述的抽吸擴(kuò)散管4的出口 8排出時(shí)，在橫管21中將產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓區(qū)將使得所述的壓沖擴(kuò)散管6的出口 9下端相連管線中的氣體，通過(guò)壓沖擴(kuò)散管6、橫管22、切向開(kāi)口 20、圓盤型腔室18、軸向開(kāi)口 19、橫管21被抽吸入抽吸擴(kuò)散管4并進(jìn)而從抽吸擴(kuò)散管4的出口 8被排出。在此過(guò)程中，由于所述的抽吸噴射器1中產(chǎn)生的負(fù)壓產(chǎn)生的抽吸作用，不足以使被抽吸氣體35通過(guò)所述的切向開(kāi)口 20以足夠高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室18中，不能形成渦流，因此被抽吸氣體以低阻力方式從切向開(kāi)口沿徑向通過(guò)軸向開(kāi)口被抽吸出；2)高阻力的壓沖操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的壓沖噴嘴7在慣性作用下沖入所述的壓沖擴(kuò)散管6并通過(guò)出口 9對(duì)后續(xù)管線及后續(xù)設(shè)備進(jìn)行加壓操作時(shí)，如果后續(xù)阻力過(guò)大， 會(huì)有部分高壓氣體31沿所述的橫管22通過(guò)所述的渦流管18上的切向開(kāi)口 20以很高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室18，在高的切向速度的控制下，沖入的高壓氣體將在所述的圓盤型腔室18中沿圓周方向流動(dòng)，形成圍繞所述的軸向開(kāi)口 19的渦流流動(dòng)34，從而在所述的切向開(kāi)口 20至軸向開(kāi)口 19的方向形成高阻力流動(dòng)區(qū)域，有效地抑制了壓沖時(shí)的高壓氣體泄漏。試驗(yàn)證明，本發(fā)明的可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)可有效抑制壓沖時(shí)的氣體泄漏，適于在危險(xiǎn)環(huán)境中為相關(guān)設(shè)備提供所需的負(fù)壓抽吸和高壓壓沖動(dòng)力，由于不存在機(jī)械可動(dòng)部件，整個(gè)設(shè)備的可靠性非常高，具有明顯的免維修特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是渦流管工作原理的示意圖，其中圖2(a)表示低阻力的抽吸操作，圖2 (b)表示高阻力的壓沖操作。圖3是采用本發(fā)明的實(shí)施例中作為負(fù)壓抽吸和高壓壓沖動(dòng)力來(lái)源的脈沖射流混合系統(tǒng)的示意圖，其中圖3(a)表示抽吸過(guò)程，圖3(b)表示壓沖過(guò)程，圖3(c)表示放空過(guò)程。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)，包括通過(guò)渦流管17相互連接的抽吸噴射器1和壓沖噴射器2，所述的渦流管17是一個(gè)帶有軸向開(kāi)口 19和切向開(kāi)口 20 的圓盤型腔室18，抽吸噴射器1包括抽吸噴嘴5，抽吸噴嘴5沿軸線同抽吸擴(kuò)散管4間隔相對(duì)，抽吸噴射器1的側(cè)面通過(guò)橫管21與所述的渦流管17上的軸向開(kāi)口 19相連，壓沖噴射器2包括壓沖噴嘴7，壓沖噴嘴7沿軸線同壓沖擴(kuò)散管6間隔相對(duì)，壓沖噴射器2的側(cè)面通過(guò)橫管22與渦流管17上的切向開(kāi)口 20相連。如圖1和圖2所示，可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)的工作方法，具體如下1)如圖2(a)所示，低阻力的抽吸操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的抽吸噴嘴5以射流型式噴出并通過(guò)所述的抽吸擴(kuò)散管4的出口 8排出時(shí)，在橫管21中將產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓區(qū)將使得所述的壓沖擴(kuò)散管6的出口 9下端相連管線中的氣體，通過(guò)壓沖擴(kuò)散管6、橫管22、 切向開(kāi)口 20、圓盤型腔室18、軸向開(kāi)口 19、橫管21被抽吸入抽吸擴(kuò)散管4并進(jìn)而從抽吸擴(kuò)散管4的出口 8被排出。在此過(guò)程中，由于所述的抽吸噴射器1中產(chǎn)生的負(fù)壓產(chǎn)生的抽吸作用，不足以使被抽吸氣體35通過(guò)所述的切向開(kāi)口 20以足夠高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室18中，不能形成渦流，因此被抽吸氣體以低阻力方式從切向開(kāi)口沿徑向通過(guò)軸向開(kāi)口被抽吸出；2)如圖2(b)所示，高阻力的壓沖操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的壓沖噴嘴7在慣性作用下沖入所述的壓沖擴(kuò)散管6并通過(guò)出口 9對(duì)后續(xù)管線及后續(xù)設(shè)備進(jìn)行加壓操作時(shí)，如果后續(xù)阻力過(guò)大，會(huì)有部分高壓氣體31沿所述的橫管22通過(guò)所述的渦流管18上的切向開(kāi)口 20以很高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室18，在高的切向速度的控制下，沖入的高壓氣體將在所述的圓盤型腔室18中沿圓周方向流動(dòng)，形成圍繞所述的軸向開(kāi)口 19的渦流流動(dòng)34，從而在所述的切向開(kāi)口 20至軸向開(kāi)口 19的方向形成高阻力流動(dòng)區(qū)域，有效地抑制了壓沖時(shí)的高壓氣體泄漏。該發(fā)明具體實(shí)施例如下圖3所示的是一個(gè)脈沖射流混合系統(tǒng)，該系統(tǒng)中一個(gè)帶有混合噴嘴25的氣鎮(zhèn)器M 被置于貯槽26中，用于對(duì)貯槽沈中的硝酸溶液中的泥漿27進(jìn)行混合，防止泥漿在槽底板結(jié)。氣鎮(zhèn)器M的頂部通過(guò)管路11與帶有渦流管17的氣體噴射器對(duì)中的壓沖擴(kuò)散管6的出口 9相連。渦流管17的切向開(kāi)口 20通過(guò)橫管22與壓沖噴射器2的側(cè)面相連，軸向開(kāi)口 19通過(guò)橫管21與抽吸噴射器1的側(cè)面相連。抽吸噴射器1的進(jìn)氣管路12、壓沖噴射器2 的進(jìn)氣管路13上分別設(shè)有第一電磁閥15和第二電磁閥16。進(jìn)氣管路12、13均與高壓氣體管路14相連。該脈沖射流混合系統(tǒng)的操作過(guò)程如下所述[1]抽吸過(guò)程如圖3(a)所示第二電磁閥16關(guān)閉，第一電磁閥15開(kāi)啟，高壓氣體通過(guò)進(jìn)氣管路12從抽吸噴射器1中的抽吸噴嘴5以射流型式噴入抽吸擴(kuò)散管4，并從出口 8放空。此時(shí)，該射流產(chǎn)生的負(fù)壓，使得氣鎮(zhèn)器M中的填充氣體四沿管路11、壓沖擴(kuò)散管 6、橫管22、切向開(kāi)口 20、圓盤型腔室18、軸向開(kāi)口 19、橫管21被抽吸入抽吸擴(kuò)散管4中并從出口 8被排出。貯槽沈中的液固混合物27從混合噴嘴25被填充入氣鎮(zhèn)器M中，直至氣鎮(zhèn)器被填充至設(shè)定位置。此時(shí)，由于從切向開(kāi)口 20進(jìn)入圓盤型腔室18的被抽吸氣體速度不足以產(chǎn)生渦流流動(dòng)，因此被抽吸氣體以低阻力的徑向流動(dòng)方式23通過(guò)渦流管17。[2]壓沖過(guò)程如圖3(b)所示第一電磁閥15關(guān)閉，第二電磁閥16開(kāi)啟，高壓氣體通過(guò)進(jìn)氣管路13從壓沖噴射器2中的壓沖噴嘴7噴出，并在慣性的影響下進(jìn)入壓沖擴(kuò)散管 6，并通過(guò)出口 9、管路11壓入氣鎮(zhèn)器對(duì)。進(jìn)入氣鎮(zhèn)器的壓沖氣體30擠壓填充的液固混合物觀從底部的混合噴嘴25以射流型式噴入貯槽26。射流的強(qiáng)烈湍動(dòng)作用將使得貯槽內(nèi)沉積的石英砂被攪動(dòng)，從而防止板結(jié)。此時(shí)，如果有大量高壓氣體31通過(guò)橫管22從切向開(kāi)口 20沖入圓盤型腔室18，高的切向速度將使得高壓氣體沿著腔室圓周運(yùn)動(dòng)形成渦流34，渦流的高阻力將有效抑制高壓氣體31從軸向開(kāi)口 19漏向抽吸噴射器1。實(shí)驗(yàn)表明，在相同的抽吸能力下，渦流管17的存在可降低約50%的高壓氣體泄漏。[3]放空過(guò)程如圖3 (C)所示當(dāng)氣鎮(zhèn)器M內(nèi)的填充流體觀被壓空后，第一電磁閥 15、第二電磁閥16均關(guān)閉。氣鎮(zhèn)器M內(nèi)殘存的高壓氣體32沿管路11、壓沖擴(kuò)散管6、橫管 22、渦流管17、橫管21，從抽吸擴(kuò)散管4的出口 8排出，直至氣鎮(zhèn)器M內(nèi)壓力與環(huán)境壓力平衡為止。以上三個(gè)過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)操作，即可以在有效抑制高壓氣體泄漏的情況下防止泥漿在槽底板結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)，其特征在于包括通過(guò)渦流管(17)相互連接的抽吸噴射器(1)和壓沖噴射器O)，所述的渦流管(17)是一個(gè)帶有軸向開(kāi)口(19)和切向開(kāi)口 00)的圓盤型腔室(18)，抽吸噴射器⑴包括抽吸噴嘴(5)，抽吸噴嘴(5)沿軸線同抽吸擴(kuò)散管⑷間隔相對(duì)，抽吸噴射器⑴的側(cè)面通過(guò)橫管與所述的渦流管(17) 上的軸向開(kāi)口(19)相連，壓沖噴射器(2)包括壓沖噴嘴(7)，壓沖噴嘴(7)沿軸線同壓沖擴(kuò)散管(6)間隔相對(duì)，壓沖噴射器O)的側(cè)面通過(guò)橫管02)與渦流管(17)上的切向開(kāi)口 (20)相連。
2.—種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)的工作方法，其特征在于，具體如下1)低阻力的抽吸操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的抽吸噴嘴(5)以射流型式噴出并通過(guò)所述的抽吸擴(kuò)散管的出口(8)排出時(shí)，在橫管中將產(chǎn)生負(fù)壓，該負(fù)壓區(qū)將使得所述的壓沖擴(kuò)散管(6)的出口(9)下端相連管線中的氣體，通過(guò)壓沖擴(kuò)散管(6)、橫管(22)、切向開(kāi)口(20)、圓盤型腔室(18)、軸向開(kāi)口(19)、橫管被抽吸入抽吸擴(kuò)散管并進(jìn)而從抽吸擴(kuò)散管(4)的出口(8)被排出，在此過(guò)程中，由于所述的抽吸噴射器(1)中產(chǎn)生的負(fù)壓產(chǎn)生的抽吸作用，不足以使被抽吸氣體(35)通過(guò)所述的切向開(kāi)口 OO)以足夠高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室(18)中，不能形成渦流，因此被抽吸氣體以低阻力方式從切向開(kāi)口沿徑向通過(guò)軸向開(kāi)口被抽吸出；2)高阻力的壓沖操作當(dāng)高壓氣體通過(guò)所述的壓沖噴嘴(7)在慣性作用下沖入所述的壓沖擴(kuò)散管(6)并通過(guò)出口(9)對(duì)后續(xù)管線及后續(xù)設(shè)備進(jìn)行加壓操作時(shí)，如果后續(xù)阻力過(guò)大，會(huì)有部分高壓氣體(31)沿所述的橫管0 通過(guò)所述的渦流管(18)上的切向開(kāi)口 OO) 以很高的切向速度沖入所述的圓盤型腔室(18)，在高的切向速度的控制下，沖入的高壓氣體將在所述的圓盤型腔室(18)中沿圓周方向流動(dòng)，形成圍繞所述的軸向開(kāi)口(19)的渦流流動(dòng)(34)，從而在所述的切向開(kāi)口 OO)至軸向開(kāi)口(19)的方向形成高阻力流動(dòng)區(qū)域，有效地抑制了壓沖時(shí)的高壓氣體泄漏。
全文摘要
一種可抑制高壓氣體泄漏的氣體噴射器對(duì)及其工作方法，該噴射器對(duì)包括兩個(gè)氣體噴射器和一個(gè)渦流管，其中一個(gè)氣體噴射器通過(guò)橫管與渦流管的軸向開(kāi)口相連，另一氣體噴射器通過(guò)橫管與渦流管的切向開(kāi)口相連；當(dāng)有高壓氣體從切向開(kāi)口以很高速度沖入渦流管時(shí)，由于渦流的形成，導(dǎo)致高阻力區(qū)的出現(xiàn)，從而可以有效抑制高壓氣體的泄漏；本發(fā)明的氣體噴射器對(duì)，通過(guò)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件的渦流管實(shí)現(xiàn)漏氣抑制，因?yàn)闊o(wú)與危險(xiǎn)性流體直接接觸的機(jī)械可動(dòng)部件，可最大程度地降低維修和更換要求，因此可在放射性、腐蝕性、毒性、高溫等危險(xiǎn)環(huán)境下使用，以保證維修和操作人員的人身安全。
文檔編號(hào)B05B9/03GK102430492SQ20111028421
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者徐聰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)