Ротор волнового обменника давления Советский патент 1991 года по МПК F04F11/02 

1

(21)4677636/29

(22)11.04.89

(46) 15.04.91. Бюл. № 14

(71)Ворошиловградский машиностроительный институт

(72)А. И. Крайнюк, А. Г. Рыбальченко, В. П. Левчук и В. А. Малыш

(53)621.43.052(088.8)

(56)Патент США № 3291380, кл 417-64, 1966.

(54)РОТОР ВОЛНОВОГО ОБМЕННИКА ДАВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам роторов волновых обменников давления. Целью изобретения является повышение КПД путем сни

жения гидравлических потерь. Ротор волнового обменника давления содержит периферийный и внутренний цилиндры 1 и 2, продольные перегородки 3, разделяющие кольцевой зазор между цилиндрами 1 и 2 на напоро- обменные ячейки. Число перегородок 3 выполнено четным, в средней части каждой второй выполнены выемка с образованием косых внутренних срезов 5 по всей длине перегородки 3, расположенных под острым углом к внутреннему цилиндру 2 Устранение средней части каждой второй перегородки 3 позволяет объединить две смежные ячейки в одну на основном участке ячейки. Благодаря такому объединению снижаются потери энергии волн возмущения, что способствует повышению КПД обменных процессов 3 ил.

SS

(Л

о

-U N3

О QO О

Фиг.1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам роторов волновых обменников давления, используемых в качестве устройств для поддува двигателя внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение КПД путем снижения гидравлических потерь в роторе волнового обменника.

На фиг. 1 представлен ротор, вид в аксонометрии; на фиг. 2 - развертка ротора по среднему диаметру относительно окна подвода рабочей среды; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2.

Ротор волнового обменника давления содержит периферийный 1 и внутренний 2 цилиндры, продольные перегородки 3, разделяющие кольцевой зазор между цилиндрами 1 и 2 на напорообменные ячейки 4, число перегородок 3 - четное, в средней части каждой второй выполнена выемка с образованием косых внутренних срезов 5 по всей длине перегородки 3, расположенных под острым углом к внутреннему цилиндру 2.

На фиг. 2 направление вращения ротора показано стрелкой, область местного отрыва потока в ячейке 4 в начальный период ее подключения к окну 6 подвода сжимающего газа обозначена О. Пунктирными линиями F и 2 показаны фронты волн давления в смежных ячейках, разделенных между собой усеченной перегородкой 3.

При подключении напорообменной ячейки 4 к окну 6 подвода сжимающего газа в период, когда ее входное отверстие частично защемлено, резко расширяется поток газа с образованием области местного (во- доворотного) отрыва И. Величина отрывной области и связанные с ней потери резкого расширения зависят от величины скачка площади на входе в ячейку 4. Уменьшением расстояния между перегородками 3 путем увеличения их количества достигается уменьшение екачка площади и подавление области местного отрыва и входного участка. При этом сокращается период переходного процесса подключения ячейки 4 к окну 6, вследствие чего уменьшается зона перемешивания сжимающего газа и сжимаемого воздуха в ячейке 4.

Распространяющийся от окна 6 фронт F волны давления в первой (по направлению вращения ротора) из двух смежных ячеек 4, разделенных между собой усеченной перегородкой 3, несколько опережает фронт F% волны давления во второй смежной ячейке 4. Поэтому при достижении фронтом FI первой волны давления косого среза 5 усеченной перегородки 3 вследствие кратковременного перепада давлений на нем происходит перетекание части рабочей среды из первой смежной ячейки 4 во вторую. Благодаря тому, что срез 5 расположен под острым углом к поверхности внутреннего цилиндра 2, происходит постепенное перетекание среды и

выравнивание давления газа между этими ячейками 4. Это способствует уменьшению потерь при слиянии потоков на внутреннем срезе 5 усеченной перегородки 3.

Аналогичная картина имеет место и при поступлении воздуха в ячейку 4 с правого

0 конца при ее подключении к окну 6 подвода свежего воздуха (не показано). В средней части каждая пара смежных ячеек 4 образует общий канал, на протяжении которого влияние пограничного слоя и трения о

J- стенки перегородок 3 уменьшается. Помимо уменьшения распределенных потерь на трение, на участке объединения смежных ячеек 4 достигается уменьшение подогрева сжимаемого воздуха от стенок перегородок 3, что является целесообразным с точки зрения

0 повышения плотности наддувочного воздуха.

Формула изобретения

Ротор волнового обменника давления, содержащий переферийный и внутренний ци- 5 линдры, а также продольные перегородки, разделяющие кольцевой зазор между цилиндрами на напорообменные ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем снижения гидравлических потерь, число перегородок выполнено четным, а в средней части каждой второй перегородки выполнена выемка с образованием косых внутренних срезов по всей длине перегородки, расположенных под острым углом к внутреннему цилиндру.

V//////A

x -vv4 v - фиг. Z