Волновой обменник давления Советский патент 1992 года по МПК F04F11/02 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к волновымобменникамдавления, предназначенным для наддува двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение КПД путем снижения степени смешения сжимающего газа и сжимаемого воздуха.

На чертеже представлена схематическая развертка ротора относительно газо- распределительных окон корпуса обменника давления.

Волновой обменник давления содержит корпус 1 с каналами подвода 2, 3 и отвода 4 и 5 сжимающего газа и сжимаемого воздуха соответственно, ротор б с газообменными ячейками, установленный в корпусе 1, две торцовые плиты 7 и 8, в которых выполнены окна подвода 9 и 10 и отвода 11 и 12 сжимающего газа и сжимаемого воздуха соответ- ственно с передними и задними боковыми стенками, сообщенные с соответствующими каналами 2-5 корпуса 1, дополнительное окно 13, примыкающее к задней стенке окна отвода 12 сжимаемого воздуха.

В корпусе 1 выполнен соединительный канал 14, а в плите 7 - дополнительное окно 15, примыкающее к передней боковой стенке окна подвода 9 сжимающего газа, сообщенное посредством соединительного канала 14 с дополнительным окном 13, примыкающим к задней боковой стенке окна отвода 12 сжимаемого воздуха. Задняя боковая стенка окна отвода 12 сжимаемого воздуха выполнена в виде биметаллической пластины 16. Обменник содержит теплообменник 17, установленный между соединительным каналом 14 и каналом отвода 4 сжимающего газа.

Обменник давления работает следую- щим образом.

При совмещении газообменной ячейки ротора 6 с окнами 9,15 вдоль нее распространяется волна давления, сжимающая находящийся там воздух. Вслед за волной .давления в ячейку ротора 6 поступает сжимающий газ, отделенный от сжимаемого воздуха зоной смешения газа и воздуха. К моменту достижения волной правого торца ротора 6 ячейка сообщается с окном 12 и сжатый воздух отводится потребителю. К моменту достижения зоны смешения газа и воздуха правого торца ротора 6 ячейка сообщается с дополнительным окном 13, в результате чего смешанный газ через канал 14 подводится к дополнительному окну 15. Проходя через теплообменник 17, смешанный газ подогревается от тепла отработавших газов в канале 4, благодаря чему повышается общая энергия сжимающего газа. В процессе последующего подключения этой же ячейки ротора 6 к окнам 11 и 10 осуществляется продувка ячейки воздухом, После этого газодинамический цикл обменника повторяется.

При изменении режима работы обменника давления изменяется степень разбавления воздуха газом в зоне смешения или момент достижения этой зоны правого торца ротора 6. При этом изменяется температура газов в окне 13, а следовательно, и положение боковой стенки (биметаллической пластины) 16. Например, приуменьшении степени разбавления воздуха газами в зоне смешения боковая стенка изгибается в направлении уменьшения окна 13, в результате чего уменьшается количество газа, перепускаемого через канал 14.

При использовании в качестве потребителя наддувочного воздуха дизеля боковая стенка, выполненная из биметаллической пластины 16, осуществляет регулирование рециркуляции отработавших газов в цилиндры двигателя в зависимости от режима его работы с целью снижения выбросов окислов азота.

Таким образом, появляется возможность предотвращения попадания сжимающего газа в канал отвода 5 сжатого воздуха к потребителю, что улучшает характеристики сжатого газа как рабочего тела энергетической установки. Кроме того, повышение КПД обменника давления достигается как за счет повторного использования энергии смешанных газов для сжатия воздуха в об- меннике, так и за счет утилизации энергии отработавших (выпускных) газов установки.

Формула изобретения 1. Волновой обменник давления, содержащий корпус с каналами подвода и отвода сжимающего газа и сжимаемого воздуха, ротор с газообменными ячейками, установленный в корпусе, две торцевые плиты, в которых выполнены окна подвода и отвода сжимающего газа и сжимаемого воздуха с передними и задними боковыми стенками, сообщенные с соответствующими каналами корпуса, и дополнительные окна, примыкающие к окну отвода сжимаемого воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в корпусе выполнен соединительный канал, а в одной из торцовых плит - дополнительное окно, примыкающее к передней боковой стенке окна подвода сжимающего газа, сообщенное посредством соединительного канала с дополнитель- ным окном, примыкающим к задней боковой стенке окна отвода сжимаемого воздуха.

2. Обменник по п. 1,отличающийся тем, что задняя боковая стенка окна отвода сжимаемого воздуха выполнена в виде биметаллической пластины.

3. Обменник по п.2, отличающийся тем, что обменник снабжен теплообменником, установленным между соединительным каналом и каналом отвода сжимающего

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к волновым обменникам давления. Целью изобретения является повышение КПД об- менника давления путем снижения степени смешения сжимающего газа и сжимаемого воздуха. Волновой обменник давления содержит корпус 1 с каналами 2-5, ротор 6 с газообменньгми ячейками, дополнительные окна 13, 15, соответственно примыкающие к задней стенке окна 12 отвода сжимаемого газа и передней стенке окна 9 подвода сжимающего газа, сообщенные между собой со- единительным каналом 14. Между соединительным каналом 14 и каналом 4 отвода сжимающего газа установлен теплообменник 17. Сообщение между собой дополнительных окон 13 и 15 позволяет отводить зону перемешивания газа и воздуха из ячеек ротора 6 в канал 2 подвода сжимающего газа. Перепускаемая часть смеси газов после подогрева в теплообменнике 17 используется для сжатия воздуха в ячейках ротора 6, при этом осуществляется утилизация энергии газов, отработавших в обмен- нике. Задняя боковая стенка окна 12 отвода сжимаемого воздуха выполнена в виде биметаллической пластины 16, чем обеспечивается саморегулирование проходного сечения дополнительного окна 13 и количество перемещаемых газов в зависимости от степени разбавления сжатого воздуха горячими газами в ячейке ротора 6.2 з.п ф-лы, 1 ил сл с 2 0 00 О

5 газа.