Волновой обменник давления Советский патент 1983 года по МПК F04F11/02 F02B33/42 

01

00 СП Изобретение относится f. машиностр нию, в частности Тк устройству нагнета телей, перекачивающих воэаух непосрец ственным возцействием сжатой срецы и предназначенных идя наддува двигателей внутреннего сгорания. Известен вопновой обменник давления, содержащий неподвижный ципинпр ческий напорообменный элемент, разделенный на продольные ячейки, положенные по его торцам вращающиеся диски с окнами дня подвода и отвода сжимающего и сжимаемого -рабочего тепа и вращающиеся вместе с дисками конические распределители, каналы которых подключены к окнам в дисках. Известный обменник давления предназг начен для работы в системе наддува двигателя внутреннего сгсфанвя и обеспечивает повышенные показатели двигателя на переходных режимах и частичных нагрузках. Кроме того, возможность рагупиро ки взаимного углового положения циоков позволяет повышать КПД обмшшика на нерасчетных режимах С1 3 Однако для привода дисков и распределителей известного о етмика. ся иметь специальный 1 рявоа{.что усиоя няет его конструкцию. Целью изобретения является упрснце ние конструкции путем обеспечения возможности исключения привода дисков и конических распределителей. Поставленная цель достигается тем что в волновом обменнике оавления преиму щественно давления отработавших газови и дувочного воздуха двигателя внутреинего сгорания, содержащем непошшжный хшлиндрический напороой 1енный элемент, разделенный на продольные ячейки, расположенные по его торцам вращающиеся диски с окнами шга подвода и отвода сжимающего и сжимаемого рабочего тепа и вращающиеся вместе с дисками конические распред&литепи,. каналы которых подключены к окнам дисков, окна в дисках выполнены наклонными относительно оси на пороо енного элемента, а каналы в ко нйческих распределителях-винтовыми. Кроме того шгатовые каналы в конян ческих распределителях вьшолнены с переменным углом пооъема винта, увеличивающимся от оси к периферии на пороо енного элемента. На фиг. 1 показан волновой обменни цавления, продольный разрез; на фш. 2 торцовой диск; на фиг. 3 - оси кан лов конического распределителя напррообменного элемента; на фиг. 4 - разверо ка по среднему диаметру элемента; на фиг. 5 - планы скоростей ( а - на внутреннем, б-«а среднем, &-на наружном диаметрах для ГВД). В процессе сяшсания приняты сл дующие терминология и сокращения: ВОД - волновой обменник давления; ГВД - газ (рабочее тело) высокого давления, в данном случае отработавшие газы двигателя; газ ( рабочее тело) низкого давления; ВВД - воздух (рабочее тело) высокого давления, в данном случае надду нь1й воздух, поступающий в двигатель; ВИД - воздух (рабочее тело) низкого давления, т.е. атмосферный воздух, поступающий в ВОД. ВОД содержит неподвижный цилиндрический многосекцисжный напорообменный элемент, состоящий из кожуха 1 и полого вала 2, соединенных радиальными п егородкамн 3, офазующимв процол ные ячейки. С обоих торцов элемента уотанс влены вращающиеся торцовые писки 4 и 5, щ еш азначениые для поочерегшого сообщения ячеек с каналами подвода и отвода газа и воздуха (фиг. 1), Внутри полого вала 2 расположены чувствитеш 1шй элемент 6 и исполшьтельный эпемент 7 позволяющий регулировать относительное положение сжон подвода и отвода рабочих тел. К(жический распределитель (фиг. 2) соединен с диске 4, в которсм тлекп ся окна, нащэимер, для подвода ПЗД к отвода ГНД, снабжен двумя каналами в виде ксжвческих сектс ов 8, сообь шаюшкхся с полым Q, через коТ0| лй поступает ГВД, и образуюиих каналы для подвода и отвода сжимающего рабочего тела к окнам яисжа. Количество окон зависит от количества ffiumoB работы ВОД/за один оборот, & данном случав предполагается вьгао нение двух циклов за 1 оборот ВОД, Канал или полный ксжическвй секе S выполнен ви}{товым и наклсжш оси напсро(еш1ого зп&леага таким фазом, что его ось (i. 3) и ось 11 апорообменного элемента образуют ве скрешкваюошеся 1фямые в пространтве. На фаг. 3 показана аксшометр1&еская проекшш верхней, половины распреелителя в сихгтеме двух взаимно перпев цикуляркых плоскостей П и П При affOM утоп наклона сектора выб1фается таким образом, чтобы поток поступающи в нап фор6менный элемент, овигался ваоль ячеек. На ({дат. 4 цана развертка ВОД по среонему оиаметру, гае показаны птшны )остей потоков на входе тел в .напороой енный элемент н выхоае из него. Из вращаюищхся каналов расдрацел тепей ГВД выхоцит с относительной cкcчJOCTЬЮ W. Склааывая векторно с окружной скоростью распрецепителей получим абсотиотную скорость вхоца С цля ГВД в напорообменный элемент. Из ячейки напс юобменнсго элемента ВВД выхооит со скоростью Сд. Во врашакчкийся канал распрецелителя он входит с относительной скоростью NX/ которая нахосштся векторным вычйтаня&л окружной скорости и из абсо. лютной сксфости Ся.На аналогичных рассуждениях строятся планы скоростей пля низконапорных рабочих тел. Выхоаящий из распреаелигеля поток Г созцает на распрецепителях реактивный вращающий момент, который приводит I во вращеш1е распределителях реактивны вращающий момент, который приводит во вращение распрецепители с окружной сксйростью и .. .Окружная скорость с увеличением возрастает, поэтому винтош91е каналы в конических распрецелителях могут иметь переменный угол наклона к оси нш СЧ}Ообмеш1ого элемента чтобы на всех раоиальных расстояниях поток ва вхоае в элемент имел нащ авление воопь ячеек. Эа счет этого можно поклеить и эффективность работы ВОД ударные потери в ВОД во многом эаввсят от фо1я«афования планов скороо тей на входе к выходе рабочих тел. Под ударными потерями здесь пош маются потери, связанные с поступлением (и выходом) рабочих тел в яче{ ки ротора в момент ее открытия (или закрытия). На фиг. 5 - показаны планы скс оотей на внутреннем, среднем и наружном диаметрах для ГВД. Таким образсж, стенки канала ГВД должны иметь соответствующую закрутку, чтобы на всех радиусах сохранить осевое направление С Штриховой линией показано положение боковых стенок канала на внутреннем диаметре, штрих-пунктиром на среднем и сплошной линией на нару)кном диамет ре распределителя. Соответствующую закрутку могут иметь и остальные каналы. Данный ВОД естественно будет обладать и способностью к регулированию, если будет снабжен известным устройством для установки взаимного углового положения торцовых дисков. В этом случае увеличение расхода ГВД создает больший реактивный момент на распределителях, а соответственно вызовет и их большую окружную скорость и . Изменение окружной сксфости будет воспринято чувствительным элементом 6 регулятора (фиг. 1) и через исполнительный механизм 7 вызо вет изменение относительного углового положения распределителей. Кроме этого иэт 1енение скорости U cooтвe ственно отразится и на расходах остальных рабочих тел. Таким образом, наличие боковой составляющей обеспечивает вращение дисков и распределителей, что позволяет исключить 1фивод упростить ко струкиию и позволяет более рационально решить задачу конструктивного размещения ВОД на двигателе.

Ф//г/

1. ВОЛНОВОЙ ОБМЕМНИК ДАВЛЕНИЯ, прежмущест веннр давления отработавших газов и ваацувочного воздуха авигатепя внутреннего огорания, ооаержаший неподвижный 1шлиндрич ес1Шй )ообменный элемент, раацелеюшй на продольные ячейки располонсеиные по его торцам вращающиеся циски с окнами дпд поцвоц и отвода сжима1ощего и сжимаемого рабочего тела и вращающиеся вместе с дисками хош ческие распределители, каналы которых подключены к окнам дисков, о т л чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции путем обеспечения возможности исключения привода дисков и конических распределителе, окна в дисках вьтолиены наклонными относительно оси напороо енного эл& мента, а каналы в конических распределителях - винтовыми. 2. Обменник по п. 1 о т л и ч а ю щ и и с я т&л, что винтовые каналы в к(щических расп| е делителях выпопнеI ны с перем шым )тлом подъема ю тд, увеличивающимся от оси к ||аш нйпфообменнсоч) элемента.