Волновой обменник давления Советский патент 1983 года по МПК F02B37/00 F04F11/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройству (ВОЛНОВЫХ обменников давления, испол зуёмых для наддува двигателей внутреннего сгорания.; Известен волновой обменник давления для надг1ува двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с периферийными окнами для впуска и выпуска сжимающих газов, расположенными посередине длины, торцовые плиты, каждая из-которых снабжена каналами для подвода и отвода сжима емого воздуха, и напорообменные яче ки, расположенные в корпусе в виде двух колец, каждсзе из которых размещено на периферии ротора и сообщено с каналами одной из торцовых плит и с периферийными окнами корпу са . Такая компоновка обменника давл ния позволяет существенно увеличить его производительность при несущественном увеличении веса и габаритов и улучшить условия работы подшипников, расположенных в торцовых плитах, так как плиты не омываются горячими газами ij. Однако известный обменник давления выполнен с двумя роторами по (.числу колец ячеек, которые могут вращаться в противоположных направлениях. Вследствие этого отсутствуют средства .для организации поворота входящих и выходящих газов на 90 при входе в ячейки и выходе из них, что увеличивает сопротивление и ухудшает очистку ячеек от отработаг вших газов, Кроме того, в условиях хорошего охлаждения находится один подшипник каждого ротора. Цель изобретения ;; повышение эффективности волнового обменника дав ления путем снижения сопротивления улучшения очистки ячеек от отработавших газов. Эта цель достигается тем, что в волновом обменнике давления для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с периферийными окнами для впуска и выпуска сжи мающих газовJ расположенными посередине длины, торцовые плиты, каждая из которых снабжена каналами для подвода и отвода сжимаемого воздуха, и напорообменные ячейки, расположенные в корпусе в виде двух колец, каждое из которых размещено на периферии ротора и сообщено с каналами 9162 одной из плит и с периферийными окнами корпуса, роторы обоих колец выполнены заодно в виде барабана, и торцы колец состыкованы между собой. На фиг. 1 изображен волновой обменник давления, продольный разрез; на фиг. 2 - вид на одну из торцовых плит с частичным разрезом А-А по периферийным окнам; на фиг. 3 - схема прохождения волн давления. Корпус 1 снабжен периферийным окном впуска 2 и выпуска 3 сжимающих газов и закрыт по торцам торцовыми плитами и 5. Каналы 6 и 7 в этих плитах служат для выпуска сжимаемого воздуха, а каналы 8 и 9 для впуска.. Ячейки. 10 расположены .на периферии ротора в виде двух колец 11 и 12 и отделены одна от другой радиальными перегородками 13. Одним торцом каждое кольцо сообщено с периферийными окнами 2 и 3, а другие торцы колец состыкованы, в результате чего ячейки получаются сквозными, сообщенными своими торцовыми сечениями с каналами для воздуха и открытыми с периферии. Роторы обоих колец выполнены заодно в виде барабана k, и на цилиндрической поверхности последнего в стыке между торцами колец может ыть размещен плавно српряженный с ней заостренный кольцевой гребень 15. Барабан установлен в плитах на подшипниках 16 и 17. Волновой обменник давления работает следующим образом. При вращении барабана каждая ячейка, заполненная воздухом,имеющим приблизительно атмосферное давление, соединяется с окном 2 впуска сжимающих выхлопных газов двигателя,имеющих высокое давление. По направлению к обеим торцовым плитам в ячейке начинают распространяться волны сжатия (изображены штрихпунктирной линией).Когда волны сжатия достигают концов ячейки, ее торцы соединяются с каналами 6 и 7 выпуска сжимаемого воздуха под высоким давлением и среда, находящаяся под повышеннымдавлением за волной сжатия, выходит из ячейки. Отразившись от открывающих кромок каналов 6 и 7, волны сжатия в виде отраженных волн сжатия начинают распространяться в обратном направлении. Скорость |эаспространения волн в ячей31

ке значительно больше скорости движения среды.

Между воздухом, заполняющим ячейку , и выхлопными газами существует зона смешения. На фиг. 3 изображена граница раздела (прерывистая линия).Когда отраженная волна достигает . закрывающую кромку окна 2 впуска сжимающих выхлопных газов высокого давления, ячейка разобщается с окном 2.

От закрывающей кромки окна 2 распространяются волны разрежения, достигающие концов ячейки, когда закрывающие кромки каналов 6 и 7 выпуска сжатого воздуха высокого давле ния отключают эту ячейку от каналов. Когда оба конца ячейки закрыты,в ней существуют слабые отраженные волны.

Угловая скорость вращения барабана и взаимное расположение окон 2 и каналов и 7 выбираются так, чтобы границы раздела чистого воздуха и выхлопных газов не достигали концов ячейки. При этом не будет поступления газов в наддувочный воздух двигателя, для наддува которого служит обменник давления. При дальнейшем повороте ячейка подключается к окну 3 выпуска сжимающих выхлопных газов низкого давления. От открывающей кромки окна 3 в обе стороны по

19164.

ячейке распространяются волны разрежения. Выхлопные газы выходят из ячеки . Когда волны разрежения достигают торцовых плит, ячейка подключается к каналам 8 и 9 впуска, через которые она заполняется атмосферным воздухом. При соединении ячейки одновременно с окном 3 и каналами 8 и Э в ней имеются слабые отраженные

10 волны..

Лучшая очистка ячеек от. аыхлоп ных газов достигается за счет того, что радиальные перегородки 13 между ячейками напротив окна отвода выхлоп15 ных газов низкого давления работают как лопатки центробежного вентилятора, создавая дополнительное разре. жение. Отсутствие зазора между торцами колец и дополнительный кольцевой гребень снижают гидравлическое сопротивление при входе и выходе сжимающих газов.

Подшипники 16 и 17 работают при

. благоприятном температурном режиме, так как расположены в зонах подвода и отвода атмосферного воздуха, имеющего меньшую температуру, чем температура выхлопных газов. Нат1рав1пёния движения воздуха и газов обозначены стрелками (фиг. 1 и 2)

|Стрелкой обозначено направление враи(ения барабана (фиг. З). .

/7-Х7

ВОЛКОВОЙ ОБМЕННИК ДАВЛЕНИЯ для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с пери ферийными окнами для впуска и выпуска сжимающих газов, расположенн ми посередине длины, торцовые пли- . ты, каждая из которых снабжена каналами для подвода и отвода ежимае- мого воздуха, и напорообменные ячейки, расположенные в корпусе в виде двух колец, каждое из которых размещено на периферии ротора и сообщено с каналами одной из торцовых плит и , с периферийными окнами корпуса, V отличающийся тем, что,с целью повышения эффективности путем снижения сопротивления и улучшения очистки ячеек от отработавших газов, роторы обоих колец выполнены заодно в виде барабана, и торцы колец состыкованы между собой. / 2

Фиг.2