Кіріспе

Жоғары қысымды сұйықтықты пайдаланып, төмен қысымды сұйықтықты араластырып тартатын сорғы түрі. Инжектор – жоғары қысымды сұйықтықтың ағынын басқарып, төмен қысымды сұйықтықты осы ағынға қосып, оны жоғары қысымды аймаққа жеткізетін арналар және соплолар жүйесі. Бұл – қозғалмалы бөліктері жоқ, тек кіріс ағынын реттеуге арналған клапаны бар сұйықтық динамикалық сорғы. Қолданылуына қарай, инжектор эдукторлық реактивтік сорғы, су эдукторы немесе аспиратор болып та келеді. Экзектор да осы принциптерге негізделген жұмыс істейді, мысалы, тежегіш жүйелері үшін вакуумдық қосылыс жасауға қолданылады. Жетекші сұйықтық – сұйықтық, бу немесе кез келген газ болуы мүмкін. Ал араластырылатын сору сұйықтығы – газ, сұйықтық, шлам немесе шаңды газ ағыны болуы мүмкін.

Бу инжекторы

Бу инжекторы – суды бу қазандықтарына, әсіресе бу локомотивтеріне жеткізуге арналған көп қолданылатын құрылғы. Бұл инжекторлық принциптің типолық қолданылуы болып табылады, ол қазанның өзінің қысымына қарсы суық суды жеткізу үшін, кез келген механикалық сорғыны алмастыра отырып, оның тірі немесе кәдеге жаратылған буын пайдаланады. Алғаш рет ойлап табылғанда, оның жұмысы қызығушылық тудырды, себебі ол парадоксалды сияқты, тіпті мәңгілік қозғалысқа ұқсады, бірақ кейін термодинамикалық заңдармен түсіндірілді. Басқа типтегі инжекторлар басқа қысымды қозғалтқыш сұйықтықтарды, мысалы, ауаны қолдануы мүмкін.

Гиффард

Инжекторды Генри Гиффар 1850 жылдардың басында ойлап тапты және 1858 жылы Францияда бу локомотивтерінде қолдану үшін патент алды. Оны Ұлыбританияда Глазго қаласындағы Sharp, Stewart and Company компаниясы патенттеді. Жаңалыққа байланысты және сырттай түсініксіздей көрінетін жұмыс принципіне байланысты бастапқы күмәннен кейін, инжектор бу локомотивтерінде механикалық сорғылардың орнына кеңінен қолданыла бастады.

Тізе

Стрикленд Лэндис Книсс - азаматтық инженер, тәжірибеші және автор, теміржол саласында көптеген жетістіктерге қол жеткізген. Книсс бумен тәжірибе жасап тексерген инжектор физикасының математикалық моделін жариялай бастады. Бу инжекторының үш негізгі бөлігі бар:

Конденсацияланған будың көп бөлігі жылу энергиясы қазанға қайтарылады, бұл процестің жылу тиімділігін арттырады. Сондықтан инжекторлардың жалпы энергия тиімділігі әдетте 98%-дан жоғары; олар сондай-ақ, қоректендіру сорғысындағы көптеген қозғалмалы бөлшектерге қарағанда қарапайым.

Көтергіштік қасиеттері

Инжектордың басқа да маңызды қасиеттеріне сұйықтықтың кіріс қысымының талаптары жатады, яғни ол көтеруге қабілетті немесе көтермейтін типке жатады. Көтермейтін инжекторда оң кіріс қысымы қажет, мысалы, суық судың кірісі гравитация арқылы беріледі. Бу конусының ең кішкентай диаметрі, біріктіру конусының ең кішкентай диаметрінен үлкен болады. Оңтүстік Тынық мұхиты 4294 локомотивінде қолданылған көтермейтін Nathan 4000 инжекторы сағатына 12 000 АҚШ галлоны (45 000 л) 250 psi (17 бар) қысыммен қамтамасыз ете алады. Көтеруге қабілетті инжектор теріс кіріс қысымымен жұмыс істей алады, яғни инжектор деңгейінен төмен орналасқан сұйықтықпен жұмыс істейді. Ол көтермейтін типтен негізінен соплалардың салыстырмалы өлшемдерімен ерекшеленеді.

Ашып кету

Артық бу немесе суды шығару үшін, әсіресе іске қосылғанда, ағып кету қажет. Егер инжектор бастапқыда қазандық қысымын жеңе алмаса, ағып кету инжектордың су мен буды соруын жалғастыруға мүмкіндік береді.

Вакуумды шығаратын құрылғылар

Инжектор технологиясының тағы бір қолданылуы – үздіксіз пойыз тежегіш жүйелеріндегі вакуумдық экжекторлар, олар 1889 жылғы Темір жолдарды реттеу заңымен Ұлыбританияда міндетті етілді. Вакуумдық экжектор бу қысымын пайдаланып, вакуумдық құбырдан және үздіксіз пойыз тежегіші резервуарларынан ауаны сорып алады. Будың жеткілікті көзі бар бу локомотивтері, экжектор технологиясын беріктігімен, қарапайымдылығымен және жылжымалы бөліктерінің болмауымен өте қолайлы деп тапты. Бу локомотивінде әдетте екі экжектор болады: пойыз тұрғанда тежегіштерді босатуға арналған үлкен экжектор және вакуумды сақтауға арналған кішкентай экжектор. Экжекторлардан шығатын бу әдетте түтін камерасына бағытталады, бұл ошақтың жануын күшейтуге көмектеседі. Кішкентай экжектор кейде крейцголовкадан инерциялық сорғымен алмастырылады, себебі ол буды үнемдеуге мүмкіндік береді және тек пойыз қозғалғанда жұмыс істеуі керек. Қазіргі пойыздарда вакуумдық тежегіштердің орнына пневматикалық тежегіштер қолданылады, олар атмосфералық қысымнан айырмашылығының артуына байланысты кішкентай тежегіш цилиндрлерін және/немесе жоғары тежегіш күшін пайдалануға мүмкіндік береді.

Бұл принциптің бұрын қолданылуы

Бұл принциптің эмпирикалық қолданылуы, оның инжектор ретінде ресми түрде дамуынан бұрын, локомотивтерде кеңінен қолданылған, оның мысалы – локомотивтің түтін камерасындағы жарылыс құбыры мен түтін шығару құрылымының орналасуы. Оң жақтағы суретте 90 градусқа бұрылған түтін камерасының қимасы көрсетілген; мақала жоғары жағындағы инжектордың схемалық кескініндегідей, бірдей компоненттер бар екені көрінеді, бірақ олар басқаша аталады. Цилиндрлерден шыққан бу жарылыс құбырының ұшындағы сопло арқылы бағытталады, бұл қазандықтан шығатын түтін газдарын тартып, түтін камерасының ішіндегі қысымды төмендетеді, содан кейін газдар түтін шығару құрылысы арқылы сыртқа шығарылады. Бұл отқа соруды бу тұтыну мөлшеріне пропорционалды түрде арттырады, яғни қанша көп бу қолданылса, оттан сонша көп жылу бөлінеді және бу өндірісі де артады. Бұл әсерді алғаш Ричард Тревитик байқаған, ал кейіннен ертедегі локомотив инженерлері тәжірибелік жолмен дамытқан; Стивенсонның "Ракетасы" осыдан пайдаланды, және бұл оның замандас машиналарынмен салыстырғанда айқын жақсарған көрсеткіштерінің маңызды себебі болды.

Қазіргі қолданысы

Инжекторларды (немесе экжекторларды) әр түрлі өнеркәсіптік қолдануларда пайдалану олардың салыстырмалы қарапайымдылығы мен бейімделу қабілетіне байланысты кең таралған. Мысалы:

Кіші, стационарлық, төмен қысымды қазандықтардың қазандық барабандарына химиялық заттарды енгізу үшін. Үлкен, жоғары қысымды заманауи қазандықтарда химиялық дозалау үшін инжекторларды пайдалану олардың шектеулі шығыс қысымына байланысты мүмкін емес. Жылу электр станцияларында олар қазандықтың төменгі күлін, сондай-ақ қазандықтың түтін газынан күлді алып тастауға арналған электростаттық тұндырғыштардың бункерлерінен ұшқыш күлді шығару және бу турбинасының конденсаторларында вакуумдық қысым жасау үшін қолданылады. Ағызатын сорғылар суыту сұйықтығын айналдыру үшін қайнаған сумен ядролық реакторларда қолданылған. Бу сорғыштарын салқындату жүйелерінде вакуумдық қысым жасау үшін. Ауа баптау және тоңазыту жүйелерінде кеңейту жұмысының қалпына келтірілуі үшін. Мұнай және газ өнеркәсібінде мұнайды күшпен шығару процестерін жақсарту үшін. Дәндерді немесе басқа ұнтақ немесе түйіршікті материалдарды көп көлемде тасымалдау үшін. Құрылыс индустриясы оларды лайлы су мен шламды сорғылау үшін пайдаланады. Эдукторлар кемелерде қалдық балласт суын немесе центрифугалық сорғыларды қолдану мүмкін болмайтын, сорғыш жоғалғандықтан немесе құрғақ жұмыс істегенде зақымдануы мүмкін жүк майын сорғылау үшін қолданылады, бұл кеменің қисайуынан немесе тіктелуінен туындауы мүмкін. Эдукторлар кемелерде су астындағы суды сорғылау үшін де қолданылады, себебі центрифугалық сорғыны пайдалану тиімді болмайды, өйткені сорғыш жиі жоғалуы мүмкін. Кейбір ұшақтар (әсіресе ескі үлгілер) гироскопиялық аспаптарға, мысалы, көлбеу индикаторына (жасанды горизонт) вакуум беру үшін фюзеляжға бекітілген экжекторды қолданады. Эдукторлар ұшақ отын жүйелерінде май беру сорғылары ретінде қолданылады; қозғалтқышқа орнатылған механикалық сорғыдан отын ағыны отын багына орнатылған эдукторға жеткізіліп, сол бактан отынды тасымалдауға мүмкіндік береді. Аспираторлар – осы принципке негізделген вакуумдық сорғылар, олар зертханаларда жартылай вакуум жасау және медициналық мақсаттарда шырышты немесе дене сұйықтықтарын сору үшін қолданылады. Су эдукторлары – бұл балшықты кептіру және алтын іздеу үшін қолданылатын су сорғылары, олар өте тозғыш қоспаларды жақсы көтере алады. Вакуумдық дистилляция қондырғысында (мұнай өңдеу зауытында) вакуумдық жүйе құру үшін. Вакуумдық автоклавтар вакуум жасау үшін экжекторды қолданады, әдетте машинаға суық сумен қамтамасыз ету арқылы қуатталады. Жеңіл салмақты реактивті сорғыларды қағаз массасынан жасауға болады.

Құдықтар

Реактивті сорғылар көбінесе су бұрғыларынан су шығару үшін қолданылады. Негізгі сорғы, көбінесе центрифугалық сорғы, жер бетінде қуатпен жабдықталады және орнатылады. Оның шығысы екіге бөлінеді, ағынның басым бөлігі жүйеден шығып кетеді, ал ағынның бір бөлігі ұңғымадағы жер астында орнатылған реактивті сорғыға қайтарылады. Бұл қайта айналымға түскен сұйық реактивті сорғыны іске қосу үшін пайдаланылады. Реактивті сорғыда жоғары энергиялы, азырақ массалы қайтарылған ағын ұңғымадан көбірек сұйықтықты айдайды, нәтижесінде төмен энергиялы, көп массалы ағын пайда болады, ол негізгі сорғының кіреберісіне жіберіледі. Шағын тереңдіктегі ұңғымалық сорғылардың реактивті құрастырмасы тікелей негізгі сорғыға бекітіледі және кавитацияны болдырмау үшін шамамен 5-8 метр тереңдікпен шектеледі. Терең ұңғымалық сорғылардың реактивтік бөлігі ұңғыманың түбінде орналасқан. Терең ұңғымалық сорғылардың максималды тереңдігі реактивті сорғының ішкі диаметрімен және оның ішіндегі ағыс жылдамдығымен анықталады. Терең ұңғымаларды пайдалануда реактивті сорғылардың басты артықшылығы – барлық механикалық бөліктерді (мысалы, электрлік/бензиндік қозғалтқыш, айналмалы роторлар) оңай күтіп-жөндеу үшін жер бетіне орналастыру мүмкіндігі. Электрлік батырылатын сорғылардың пайда болуы реактивті типтегі ұңғымалық сорғылардың қажеттілігін ішінара қысқартып, оларды негізінен қозғалтқышты ұңғымалар немесе жер бетінен су алу үшін қолдануға мүмкіндік берді.

Көп сатылы буды вакууммен шығаратын құрылғылар

Іс жүзінде, 100 мбар абсолютті қысымнан төмен сору қысымы үшін, көбінесе экзектор сатылары арасында конденсаторлармен бірден астам экзектор қолданылады. Қозғалтқыш будың конденсациялануы экзектор жиынтығының тиімділігін едәуір арттырады; барометрлік және қабық-түтік типтес конденсаторлар қолданылады. Екі сатылы жүйе жұмыс істеген кезде, негізгі жоғары вакуумды (HV) экзектор және екінші деңгейлі төмен вакуумды (LV) экзектордан тұрады. Алдымен LV экзекторы бастапқы қысымнан аралық қысымға дейін вакуумды түсіру үшін іске қосылады. Осы қысымға жеткеннен кейін HV экзекторы LV экзекторымен бірге жұмыс істейді, содан кейін вакуум қажетті қысымға дейін тартады. Үш сатылы жүйе жұмыс істеген кезде, негізгі бустер, екінші деңгейлі жоғары вакуумды (HV) экзектор және үшінші деңгейлі төмен вакуумды (LV) экзектордан тұрады. Екі сатылы жүйеге сәйкес, бастапқыда LV экзекторы бастапқы қысымнан аралық қысымға дейін вакуумды түсіру үшін іске қосылады. Осы қысымға жеткеннен кейін HV экзекторы LV экзекторымен бірге вакуумды төменгі аралық қысымға дейін тарту үшін жұмыс істейді. Соңында бустер (HV және LV экзекторларымен бірге) вакуумды қажетті қысымға дейін тарту үшін іске қосылады.

Құрылыс материалдары

Инжекторлар немесе экжекторлар көміртекті болаттан, тот баспайтын болаттан, латуньдан, титаннан, ПТФЕ, көміртектен және басқа материалдардан жасалады.