Волновой обменник давления Советский патент 1988 года по МПК F04F11/02 

(Л

4 &9 СП

СХ)

со

/

глза. Дополнительная полость 12 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 в каналах 13 и 10 причем его надпорщневая полость 14 сообщена с каналом 5 и полостью 12. Обменник м.б. снабжен подогревателем, размещенным в канале 4, и его подпоршне- вая 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 з.п. ф-лы, 4 ил.

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

1

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

Цель изобретения - повышение КПД обменника.

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

Волновой Обменник давления содержит вращающийся ротор 1 с напорооб- менными ячейками 2 и статор 3 с каналами 4-7 подвода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами 8 и 9, сообщенными при помощи перепускного канапа 10, первое из кото- рмх размещено по направлению вращения ротора 1 перед каналом 5 отвода, а второе - перед каналом 4 подвода сжимающего газа.

Обменник давления снабжен поршневым золотником 11 и дополнительной полостью 12, вьтолненной в статоре 3 со стороны напорообменных ячеек 2 меду каналом 5 отвода сжимающего газа и первым из окон 8. Последнее сообщено при помощи соединительного канала 13 с каналом 4 подвода сжимаю- щего газа, а золотник 11 расположен в п ерепускном и соединительном каналах 10 и 13, причем его надпоршневая полость 14 сообщена с каналом 5 отвода сжимающего газа и дополнитель- ной полостью 12. Обменник давления снабжен подогревателем 15, размещенным в канале 4 подвода сжимающего газа, и его подпоршневая полость 16 do общена с каналом 5 отвода сжимающего

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 в ней сжимаемый газ (воздух). К момен ту достижения волной давления правого торца ротора 1 ячейка 2 совмещается с каналом 7, и сжатый воздух отводится из 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 вьщ1е, 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 газодинамический 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 в надпор- щневой полости золотника 11. Под действием пружины золотник 11 перемещается в верхнее положение, при кото-; ром перекрывается перепускной канал 10 и открывается соединительный канал 13. Сжимающий газ из канала 4

поступает через окно 8 в ячейку 2, вследствие чего давление в ней повышается. Одновременно включается подо- Ггрева- ель 15, что, в свою очередь, способствует- повышению давления в

канале 4 и, в

конечном счете - повышению 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 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 хщклу 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

30

11 под действием давления газа в над- 25 снабжен поршневым золотником и допол- поршневой 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 волн ы.

j Процесс продувки ячейки 2 воздухом реализуется при ее сообщении вначале с окном канала 5, а затем, по-

35

40

нительной полостью, вьшолненной в статоре со стороны напорообменных ячеек между каналами отвода сжимающего газа и первым из окон, последнее сообщено при помощи соединительного канала с к аналом 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, отличающийся тем, что он снабжен подогревателем, размещенным в канале подвода сжимающего газа.

О

5

0

еле pacnpocTpaiiefiMH волны разрежения к правому торцу яапорообменных ячеек 2, - с окном канала 6. Импульс движения, вносимый волной возмущения в процессе двухкратного ее отражения от открытых концов напорообменного элемента, обеспечивает удаление газов и заполнение ячейки 2 воздухом.

Формула изобретения

снабжен поршневым золотником и допол-

нительной полостью, вьшолненной в статоре со стороны напорообменных ячеек между каналами отвода сжимающего газа и первым из окон, последнее сообщено при помощи соединительного канала с к аналом 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, отличающийся тем, что он снабен подогревателем, размещенным в канале подвода сжимающего газа.

15

id

Фиё.З

S

фие. .

лшШ

13

Редактор И. Касарда

Составитель А. Шпара Техред Л.Сердюкова

Заказ 5873/35

Тираж 574

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Фиг.

Корректор Л. Пилипенко

Подписное