Волновой обменник давления

 

Изобретение позволяет повысить КПД обменника. Обменник содержит вращающийся ротор 1 с напорообменными ячейками 2 и статор 3 с каналами 4, 5, 6, 7 подвода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами 8 и 9, сообщенными при ПОМОЕЦИ перепускного канала 10. Окно 8 размещено по направлению вращения ротора перед каналом 5 отвода, а окно 9 - перед каналом 4 подвода сжимающего

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И1

А1 (u 4 F 04 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4 190254/25-06 (22) 03.02.87 (46) 15.11.88. Вюл. 11 42 (71) Ворошиловградский,машиностроительный институт (72) A.И, Крайнюк, А.Г. Рыбальченко, В.П. Левчук и С.A. Нестеров (53) 621.043.52(088.8) (56) Патент СИ!А У 2901163, кл.417-64, опублик. 1959.

Авторское свидетельство СССР

N - 947479, кл . F 04 F 11/02, 1980. (54) BOJIHOBOA OBNEHHHK ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить

КПД обменника. Обменник содержит вращающийся ротор 1 с напорообменными ячейками 2 и статор 3 с каналами 4, 5, 6, 7 подвода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами

8 и 9, сообщенными при помощи перепускного канала 10. Окно 8 размещено по направлению вращения ротора перед каналом 5 отвода, а окно 9 перед каналом 4 подвода сжимающего

1437589 газа. Дополнительная полость 2 выполнена в статоре 3 со стороны ячеек

2 между каналом 5 и окном 8. Окно 8 сообщено при помощи соединительного канала 13 с каналом 4 подвода сжимающего газа, Поршневой золотник 11 расположен и каналах 13 и 1О, причем его надпоршневая полость 14 сообщена с каналом 5 и полостью 12. Обменник м.б. снабжен подогревателем, размеИзобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к волновым обменникам давления.

Цель изобретения — повышение КПД . обменника. 5

На фиг. 1 представлена схема волнового обменника давления; на фиг.2— схема положения поршня золотника на пусковом режиме, на фиг. 3 — то же, на средних нагрузках; на фиг, 4 — 10, ;то же, на режиме полных нагрузок.

Волновой обменник давления содержит вращающийся ротор 1 с напорообменными ячейками 2 и статор 3 с каналами 4-7 поднода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами

8 и 9, сообщенными при помощи перепускного канала 10, первое иэ кото1 рых размещено по направлению вращения ротора 1 перед каналом 5 отвода, 20 а второе — перед каналом 4 подвода сжимающего газа.

Обменник давления снабжен поршневым золотником 11 и дополнительной полостью 12, выполненной н статоре 3 со стороны напорообменных ячеек 2 между каналом 5 отвода сжимающего газа и первым из окон 8. Последнее сообщено при помощи соединительного канала 13 с каналом 4 подвода сжимаю- 30 щего газа, а золотник 11 расположен в перепускном и соединительном каналах 10 и 13, причем его надпоршненая полость 14 сообщена с каналом 5 отвода сжимающего газа и дополнительной полостью 12. Обменник давления снабжен подогревателем 15, размещенным в канале 4 подвода сжимающего газа, и его подпоршневая полость 16 сообщена с каналом 5 отвода сжимающего 40 щенным в канале 4, и его подпоршненая полость 16 м,б. сообщена с каналом 5. Процесс продувки ячейки 2 воздухом реализуется при ее сообщении вначале с окном канала 5, а затем после распространения волны разрежения к торцу ячеек 2 с окном канала 6, обеспечивая удаление газов и заполнение ячеек 2 воздухом. 2 э.п. ф-лы, 4 ил.

2 газа. Обменник давления подключен к двигателю 17.

Волновой обменник давления работает следующим образом.

При совмещении напорообменных ячеек 2 с каналом 4 в ячейках 2 распространяется волна давления, сжимающая находящийся н ней сжимаемый газ (воздух). К моменту достижения волной давления правого торца ротора 1 ячейка 2 совмещается с каналом 7, и сжатый воздух отводится иэ обменника давления. Отсечка потока сжимающего газа в результате разобщения ячейки

2 с каналом 4 создает волну разрежения, которая сжимает давление в ячейке 2.

В зависимости от режима работы двигателя 17 давление в ячейке 2 после разобщения с каналами 4 и 7 может быть как выше, так и ниже уровня, необходимого для продувки ячейки 2 воздухом при ее последующем сообщении с каналами 5 и 6. Поэтому при сообщении ячейки 2 с первым дополнительным окном 8 гаэодинамический процесс будет протекать по одному из следующих вариантов.

В случае работы двигателя на пусковых режимах давление газа в ячейке 2 в .период, предшествующий ее сообщению с каналом 5, невелико. Через дополнительную полость 12 такое же давление устанавливается и н надпоршневой полости золотника 11. Под действием пружины золотник 11 перемещается в верхнее положение, при котором перекрывается перепускной канал

10 и открывается соединительный канал 13. Сжимающий газ из канала 4

7589

3 143 поступает через окно 8 в ячейку 2, > вследствие чего давление в ней повышается. Одновременно включается подо-! греватель 15, что, в свою очередь, способствует повьппению давления в канале 4 и, в конечном счете, - повы- . шению давления сжимаемого газа и улучшению качества очистки ячеек 2.

На режимах средних нагрузок, когда давление в ячейке 2 после разобщения с каналами 4 и 7 достаточно для последующей реализации процесса продувки, золотник 11 занимает среднее положение, при котором перекрываются перепускной и соединительный каналы 10 и 13. В этом случае устройство работает по циклу известных одноступенчатых обменников давления.

На режимах полных нагрузок, когда давление газа в ячейке 2 после разобщения с окнами каналов 4 и 7 заметно превышает уровень, необходимый для осуществления продувки, золотник

11 под действием давления газа в надпоршневой полости 14 перемещается в нижнее положение, открывая перепускной канал 10. В этом случае избыточный.газ перепускается через канал 10 в ячейки 2, сообщенные с окном 9,где осуществляется предварительное сжатие находящегося там воздуха. При этом степень открытия перепускного канала .10, а следовательно, и степень первичного сжатия воздуха в ячейке 2, увеличиваются с повышением давления сжимающего газа в канале 4. Такое саморегулирование способствует снижению потерь энергии, связанных с обменными процессами во фронте ударной волны.

Процесс продувки ячейки 2 воздухом реализуется при ее сообщении вначале с окном канала 5, а затем, по3 сле распространения волны разрежения к правому торцу напорообменньм ячеек

2, — с окном канала 6. Импульс движе5 ния вносимый волной возмущения в процессе двухкратного ее отражения от открытых концов напорообменного элемента, обеспечивает удаление газов и заполнение ячейки 2 воздухом.

Формула изобретения

1. Волновой обменник давления, содержащий вращающийся ротор с напорообменными ячейками и статор с каналами подвода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами, сообщенными при помощи перепускного канала, первое из которых размещено по направлению вращения ротора перед каналом отвода, а второе — перед каналом подвода сжимающего газа, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД,обменник давления

25 снабжен поршневым золотником .и дополнительной полостью, выполненной в статоре со стороны напорообменных ячеек между каналами отвода сжимающего газа и первым из окон, последнее сообщено при помощи соединительного канала с каналом подвода сжимающего газа, а золотник расположен в перепускном и соединительном каналах, причем его надпоршневая полость сообщена с каналом отвода сжимающего газа и дополнительной полостью.

2. Обменник давления по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен подогревателем, размещенным в

40 канале подводя сжимающего газа

3. Обменник давления по п. 1, о тл и ч а.ю шийся тем, что его подпоршневая полость золотника сообщена с каналом отвода сжимающего газа.

1437589

1437589

Составитель А. Шпара

Техред Л.Сердюкова

Корр ек т ор Л. Пилипенко

Редактор И. Касарда

Подписное

Тираж 574

Заказ 5873/35

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4