Волновой обменник давления

СО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (И 1 504 Р 04 Р 11/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США У 2901163, кл.417-64 опублик. 1959.Авторское свидетельство СССР Нф 947479, кл. Е 04 Г 1/02, 1980.(57) Изобретение позволяет повыситьКПД обменника. Обменник содержит вращающийся ротор 1 с напорообменнымиячейками 2 и статор 3 с каналами 4,5, 6, 7 подвода и отвода сжимающегои сжимаемого газов и двумя окнами8 и 9, сообщенными при помощи перепускного канала 10. Окно 8 размещено по направлению вращения ротораперед каналом 5 отвода, а окно 9перед каналом 4 подвода сжимающего437589 газа. Дополнительная полость 2 выполнена в статоре 3 со стороны ячеек2 между каналом 5 и окном 8. Окно 8сообщено при помощи соединительногоканала 13 с каналом 4 подвода сжимающего газа, Поршневой золотник 11расположен и каналах 13 и 1 О, причемего надпоршневая полость 14 сообщенас каналом 5 и полостью 12. Обменникм.б. снабжен подогревателем, размеИзобретение относится к энергетическому машиностроению, а именно к волновым обменникам давления.Цель изобретения - повышение КПД обменника. 5На фиг. 1 представлена схема волнового обменника давления; на фиг,2 - схема положения поршня золотника на пусковом режиме, на фиг. 3 - то же, на средних нагрузках; на фиг, 4 - 10 , ;то же, на режиме полных нагрузок.Волновой обменник давления содержит вращающийся ротор 1 с напорообменными ячейками 2 и статор 3 с каналами 4-7 поднода и отвода сжимающего и сжимаемого газов и двумя окнами 8 и 9, сообщенными при помощи перепускного канала 10, первое иэ которых размещено по направлению вращения ротора 1 перед каналом 5 отвода, 20 а второе - перед каналом 4 подвода сжимающего газа.Обменник давления снабжен поршневым золотником 11 и дополнительной полостью 12, выполненной н статоре 3 со стороны напорообменных ячеек 2 меж. ду 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 перепускном и соединительном каналах 10 и 13, причем его надпоршненая полость 14 сообщена с каналом 5 отвода сжимающего газа и дополнительной полостью 12. Обменник давления снабжен подогревателем 15, размещенным в канале 4 подвода сжимающего газа, и его подиоршневая полость 16 сообщена с каналом 5 отвода сжимающего 40 щенным в канале 4, и его подпоршненая полость 16 м,б. сообщена с каналом 5. Процесс продувки ячейки 2 воздухом реализуется при ее сообщениивначале с окном канала 5, а затем после распространения волны разреженияк торцу ячеек 2 с окном канала 6,обеспечивая удаление газов и заполнение ячеек 2 воздухом. 2 э.п. ф-лы,4 ил,2газа. 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 н ней сжимаемый газ (воздух). К моменту достижения волной давления правого торца ротора 1 ячейка 2 совмещается с каналом 7, и сжатый воздух отводится иэ 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 выше, 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 гаэодинамический 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 н надпоршневой полости золотника 11. Под действием пружины золотник 11 перемещается в верхнее положение, при котором перекрывается перепускной канал 10 и открывается соединительный канал 13. Сжимающий газ из канала 47589 3 143 поступает через окно 8 в ячейку 2,1 вследствие чего давление в ней повышается. Одновременно включается подо греватель 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 для 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 циклу 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 11 под действием давления газа в над" 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 волны.Процесс продувки ячейки 2 воздухом реализуется при ее сообщении вначале с окном канала 5, а затем, по сле распространения волны разрежения к правому торцу напорообменньм 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. 10 Формула изобретения 1. Волновой обменник давления, содержащий вращающийся ротор с напорообменными ячейками и статор с каналами подвода и отвода сжимающего исжимаемого газов и двумя окнами, сообщенными при помощи перепускногоканала, первое из которых размещенопо направлению вращения ротора передканалом отвода, а второе - перед каналом подвода сжимающего газа, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД,обменник давления 26 снабжен поршневым золотником .и дополнительной полостью, выполненной встаторе со стороны напорообменных ячеек между каналами отвода сжимающегогаза и первым из окон, последнее сообщено при помощи соединительногоканала с каналом подвода сжимающего газа, а золотник расположен в перепускном и соединительном каналах, причем его надпоршневая полость сообщена с каналом отвода сжимающего газаи дополнительной полостью.2. Обменник давления по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен подогревателем, размещенным в 40 канале подвода сжимающего газа.3. Обменник давления по п. 1, о тл и ч а.ю щ и й с я тем, что егоподпоршневая полость золотника сообщена с каналом отвода сжимающего газа.143 758 3 Составитель А, ШпараТехред Л.Сердюкова Корректор Л. Пилипенко Редактор И. Касарда Подписное Тираж 574 Заказ 5873/35 В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5