Волновой обменник давления

 

Использование: в энергомашиностроении , а именно в волновых обменниках дав32 1 12 7fJ7f/////f7////y////////////////////Л : Ч У//. Л - V //V - „ж«,и 13 ления. Сущность изобретения: обменных содержит барабан 2 с ячейками 12, направляющие коробы 6, 8 для сжимающего и сжимаемого газов, обращенные к барабану 2 своими торцевыми стенками 4,5 с образованием уплотнительных щелей 7, 9. Профиль боковых участков последних описан участками поверхностей 22, 23, 28, 29 двух конусов с вершинами 24, расположенными на продольной оси 3 внутри барабана 2. На торцевых стенках 4, 5 могут быть закреплены элементы скольжения в виде колец 33 из антифрикционного материала. 6 з.п. ф-лы, 2 ил. 26 г te 00 со 4 ю о о со 27253031

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s F 04 F 11/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

«

32 «2. 12

28

13 (21) 4894563/29 (22) 05.12.90 (46) 15.08.93. Бюл. № 30 (31) 4374/89 (32) 06.12.89 (33) Сн (71) Асеа Браун Бовери АГ (СН) (72) Рольф Альтхауз (СН) и Эрвин Цаунер (AT) (56) Патент США ¹ 2687843, кл. 417-64, 1954. (54) ВОЛНОВОЙ ОБМЕННИК ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: в энергомашиностроении, а именно в волновых обменниках дав„„5U „„1834990 АЗ ления. Сущность изобретения обменник содержит барабан 2 с ячейками 12, направляющие коробы 6, 8 для сжимающего и сжимаемого газов, обращенные к барабану

2 своими торцевыми стенками 4,5 с образованием уплотнительных щелей 7, 9. Профиль боковых участков последних описан участками поверхностей 22, 23, 28, 29 двух конусов с вершинами 24, расположенными на продольной оси 3 внутри барабана 2. На торцевых стенках 4, 5 могут быть закреплены элементы скольжения в виде колец

33 иэ антифрикционного материала, 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1834990

Изобретение относится к машиностроению, а именно к волновым обменникам давления.

Цель изобретения — повышение КПД обменника.

Достигаемые с помощью изобретения преимущества заключаются в том, что уп.лотнительные щели между ячейковым барабаном и прилегающими коробами выполнены таким образом, что они независимо от колебаний температуры остаются постоянными или приблизительно постоянными в широком диапазоне температур, Коэффициент полезного действия машины повышается при этом эа счет того. что потери на утечку через уплотнительные щели на стадии запуска значительно меньше, чем в обычных машинах ударной волны.

На фиг.1 схематично изображен вариант выполнения волнового обменника давления; на фиг.2 — участок торцевых стенок коробов и барабана.

Ячейковый барабан 2 установлен с возможностью вращения вокруг продольной оси 3, Барабан 2 имеет торцовые стенки 4 и

5, расположенные радиально относительно оси 3. Торцовая стенка 4 вместе с расположенным напротив направляющим коробом

6 для горячего газа ограничивает в осевом направлении радиально ориентированную уплотнительную щель 9, Направляющий короб 6 для горячего газа и направляющий газовый короб 8 показаны повернутыми относительно друг друга, чтобы улучшить наглядность фиг.f. Они имеют два канала 10 и

11 для прохода газов, протекающих через обменник. Представляемый барабан 2 имеет венец из ячеек 12, одинаково возможно и многовенцовое исполнение; внутри барабана располагается ступица 13. На ступице предусмотрено место для опоры (не показана), которая с одной стороны жестко связана со ступицей 13, а с другой стороны опирается на направляющий короб 8. Опора рассчитана таким образом, чтобы предотвратить люфт в осевом направлении. Ячейковый барабан 2 снаружи закрыт кожухом (не показан), который . механически соединяет направляющий короб 6 с направляющим коробом 8.

Уплотнительная щель 9 имеет первое 20 и второе 21 продолжения, расположенные с наклоном относительно оси 3, направленным внутрь барабана. Продолжение 20 щели ограничено двумя поверхностями 22 и 23.

Поверхность 22 представляет собой обработанную поверхность утолщения, расположенного снаружи на вращающемся барабане 2. Поверхность 22 можно рассматривать как кольцеобразный сегмент боковой поверхности первого конуса. Продолжение этого первого конуса до.его вершины, находящейся в точке 24 на оси 3, обозначено пунктирной линией 25. Поверхность 23 завершает изнутри осесимметричный фланец 26, соединенный с направляющим коробом 8. Поверхность 23 можно рассматривать как кольцеобразный сегмент боковой поверхности второго конуса. Продолжение этого второго конуса до его вершины, также находящейся в точке 24, обозначено пунктирной линией 27, Продолжение 21 щели ограничено двумя поверхно-стями 28 и 29, причем поверхность 29 осесимметрично выполнена в направляющем коробе 8, Обе поверхности 28 и 29 можно рассматривать как кольцевые сегменты боковой поверхности соответствующето конуса. Конус, соответствующий

20 поверхности 28, обозначен пунктирной линией 30, проходящей до его вершины, расположенной в точке 24. Конус, соответствующий поверхности. 29, обозначен пунктирной линией 31, которая ïðîõî25 дит до его вершины, находящейся в точке

24.

: Уплотнительная щель 7 на.левой стороне обменника. также имеет продолжения, выполненные. аналогично продолжениям

20, 21, Завершение внешнего продолжения щели в радиальном направлении образует фланец 32, выполненный аналогично фланцу 26 и соединенный с направляющим коробом 6. Уплотнительные щели 7 и 9, а также их продолжения в данном случае показаны не в масштабе, чтобы сделать чертеж более наглядным. По этой >ке причине не обозна- чены видимые кромки, Обменник в данном случае выполнен симметрично с точкой 24 в центре барабана

2. Однако, как правило, такая предпочтительная конструкция не может быть реализована, так как ступица 13 должна быть смещена в осевом направлении вправо или влево. Такое смещение приводит к смещению точки 24 на оси 3. Точка 24 всегда располагается так, чтобы она находилась в центре опоры барабана 2. Возможно также, чтобы на левой стороне барабана 2 была предусмотрена уплотнительная щель, отличающаяся по производственным соображениям от правой стороны. Кроме того, можно предусмотреть только наружное продолжение 29 щели, а внутреннее продолжение 21 не делать.

В направляющий короб может быть вставлено кольцо 33 (фиг,2). Э го кольцо 33 предотвращает непосредственнь:й контакт торцовой стенки 4 барабана 2 с направляющим коробом 6 для горячего газа, если рас1834990 быть предусмотрены элементы скольжения, равномерно распределенные по окружно; 5 сплава, из материала, содержащего графит, или из керамики, например из окиси циркония. Можно также торцевую стенку 4 или 10

20 через радиально ориентированные уплотнительные щели. В холодном обменнике 25

30 продолжения 20; 21 щелей.

Ячейковый барабан 2 расширяется при 35 ширение барабана 2 превысит ширину уплотнительной щели 7, Вместо кольца 33, проходящего по всей окружности, могут сти. Эти элементы скольжения или кольцо

33 могут быть выполнены ив металлического противолежащий участок короба 6 снабдить скользящим покрытием. Соответствующие меры против контакта могут быть приняты и у уплотнительной щели 9.

Принцип действия обменника поясняется фиг.1, причем собственно наддув газов с помощью процессов образования ударной волны в ячейках 12 барабана 2 больше не нуждается в описании. Чем меньше рабочей среды под давлением теряется при входе и выходе газа в ячейки или из ячеек 12, тем выше коэффициент полезного действия.

Снижение давления неизбежно происходит эти щели относительно велики, при нагрева. нии машины они уменьшаются и после достижения рабочей температуры их величина становится оптимальной. В предлагаемом обменнике собственно уплотнительная функция обеспечивается не только радиальными уплотнительными щелями 7 и 9, зонами уплотнения являются также нагревании, если представлять упрощенно, в направлении лучей, исходящих из центральной точки 24, которую можно рассматривать как неподвижную точку. Пунктирные линии 25, 30 означают такие лучи в плоскости чертежа, продолжение этих лучей является поверхностями 22 и 28, которые, следовательно, смещаются в направлении . соответствующих пунктирных линий 25, 30.

Одновременно нагревается и пространство, окружающее барабан 2, поэтому направляющий газовый короб 8 вместе с фланцем 26 также расширяется. Поверхность 23 фланца

26 и поверхность 29 короба 8 расширяются в направлении расположенных внутри пун ктирных линий 23 и 31. Соотношение расширения можно регулировать путем согласованного с материалом барабана 2, то есть с коэффициентом его расширения, выбора материала для направляющего газового короба 8, фланца 26, кожуха и направляющего короба 6 для горячего газа с фланцем 32, Промежуток между поверхностями 22, 23 продолжения 20 щели и промежуток меж40

55 ду поверхностями 28, 29 продолжения 21 щели остается, таким образом, постоянным независимо от температуры. Эти промежутки могут:быть выбраны сравнительно малым, так как нет опасности касания, благодаря чему обеспечивается хорошее уп-,. лотнение, и следовательно, равномерная производительность машины 1 во всем температурном диапазоне до достижения рабочей температуры. Переход в виде колена между радиальными уплотнительными щелями и продолжениями щелей дополнительно улучшает герметичность, так как действующее как лабиринт колено затрудняет выход сжатого газа, Ширина радиальных уплотнительных щелей 7 и 9 имеет при такой конструкции обменника второстепенное значение, поэтому здесь могут быть сравнительно. большие допуски при изготовлении, что удешевляет производство.

Кольца 33 предотвращают повреждения при возможном контакте между барабаном 2 и направляющими коробами 6 или 8.

Кольца 33 могут быть встроены по обе стороны барабана 2. Они выполнены из материала с высокой стойкостью к истиранию, Формула изобретения

1. Волновой обменник давления, содержащий корпус, размещенный в нем ячейковый барабан со ступицей, опертой на вал, и

° направляющие короба для сжимающего и сжимаемого газов, обращенные своимиторцевыми стенками к торцевым стенкам барабана с образованием уплотнительных щелей, каждая иэ которых имеет торцевой участок и no меньшей мере один сообщенный с ним боковой участок, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения КПД обменника, по меньшей мере один иэ боковых участков образован по меньшей мере поверхностями барабана и короба, описанными участками поверхностейдвух конусов, .имеющих вершины, расположенные на продольной оси внутри барабана..

2. Обменник по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что поверхности барабана и коробов, образующие боковые участки, выпол- . нены в виде кольцеобразных сегментов боковой поверхности соответствующего конуса.

3. Обменник по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вершины конусов расположены в одной точке на продольной оси барабана..

4. Обменник по и.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что вершины конусов расположены на продольной оси барабана в центре его опоры.

5. Обмениик по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на торцевых стенках по меньшей мере одного из коробов, обращенных к

1834990

Составитель Л, Семенов

Техред М.Моргентал Корректор M. Ткач

Редактор

Заказ 2709 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 торцевым стенкам барабана, закреплены элементы скольжения.

6. Обменник по п.5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что элементы скольжения выполнены из металлического сплава, из материала, содержащего графит, или из керамики, например окиси циркония, 7. Обменникпопб,отл ичающийс я тем, что элемент скольжения выполнен

5 в виде кольца.