Волновой обменник давления

ОЛИСАНИЕ 883571ИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М, Кл.зг 04 Г 1 Ц 02 Г 02 В 33/42 Государствеииый комитет Опубликовано 23.11.81. Бюллетень43(53) УДК 621,43. .052(088,8) ио делан нзобретеннй н открытийДата опубликования описания 23.11.81 В. Г. Рябикин, И. И. Тимченко и Н. Р. Междобаев(72) Авторы изобретения Харьковский автомобильно-дорожный институт им, Комсомола Украины(54) ВОЛНОВОЛ ОБМЕННИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству нагнетателей, перекачивающих воздух непосредственным воздействием сжатой среды и предназначенных для наддува двигателей внутреннего сгорания.Известны волновые обменннки давления, содержащие неподвижный барабан, разделенный на продольные ячейки, каналы подвода и отвода сжимающего рабочего тела к одному иэ его торцев, каналы подвода и отвода сжимаемого рабочего тела ко второму торцу, вращающиеся торцевые диски, снабженные окнами для поочередного сообщения ячеек с каналами, и соединенный с дисками вал, расположенный в центральной полости барабана и связанный с приводом. Каждый торцевой диск может быть вы полнен в виде днища стакана, охватывающего концевой участок барабана, и окна при этом располагаются по образующим цилиндрической части стакана.При наддуве двигателей внутреннего сгорания при помощи волнового обменника давления сжимающим рабочим телом служат отработавшие газы двигателя, а сжимаемым - воздух,. Взаимное угловое положение торцевых дисков рассчитано на то, чтобы при работе двигателя на расчетном режиме волны давления и расширения, распространяющиеся в ячейках, достигали торцев каждой ячейки в момент, когда она сообщена с соответствующим каналом 1 и 2.Однако если частота вращения привода обменника давления изменяется, то моменты сообщения торцев ячеек с каналами не совпадают, с моментами подхода волн к этим торцам, и эффективность обменника давления падает. Известны волновые обменники давления позволяющие избежать рассогласования волн с фазами газообмена, выполненные в виде вращающегося барабана и неподвижных торцевых дисков. Неподвижность дисков позволяет изменять их взаимное угловое положение 3.Такие обменники давления обладают серьезным недостатком, существенно затрудняющим их применение для наддува двигателей внутреннего сгорания, поскольку та83571ней кромки 31 отверстия ГВД, заканчивается у нее.Таким образом, происходит полное восстановление правильной синхронизации главных волн ВОД, как показано на фиг. 6, еслйскорость вращения ВОД уменьшается илиувеличивается по сравнению с расчетнойПри этом ВОД с регулируемыми положениемВ зоне 26 давление ниже, чем взоне дисков работает с оптимальными КПД за.счет восстановления правильной синхронизации главных волн, благодаря чему в отверстии ВВД всегда поддерживается постоянноедавление, независимо от скорости вращенияВОД. Как было отмечено, при помощи предлагаемого ВОД можно . поддерживать нетолько заданное давление на входе в двигатель, но также можно удовлетворить требование изменяемости массового потока воздуха для поршневого двигателя.Так, например, если скорость вращенияпоршневого двигателя уменьшается, а значит уменьшается и скорость вращения ВОД,то соответствующее уменьшение требуемойвеличины массового потока воздуха дляпоршневого двигателя автоматически производится ВОД, поскольку, благодаря наличию регулируемых дисков, массовый потоквоздуха в отборном отверстии уменьшенбез уменьшении КПД. При этом, так какрегулируемые диски поддерживают практически постоянное давление в отверстии ВВД,то уменьшение скорости, вследствие уменьщения частоты вращения поршневого двигателя, автоматически вызывает уменьшениемассовых потоков ВОД в соответствии суменьшенной потребностью поршневогодвигателя,Таким образом, предлагаемый волновойячейки барабана и заканчивается на протию- обменник давления сохраняет требуемуюсинхронизацию волн для различных скоростей вращения и постоянное давление в отверстии ВВД, а также изменяет величинумассового потока воздуха, необходимого дляпоршневого двигателя. 58 канала ГВД создает волну 25 разрежения, которая снижает давление газов и уменьшает до нуля скорость их движения. В тот момент, когда кромка, перекрывающая канал ВВД, проходит первый конец ячейки, выпускные газы заполняют приблизительно две трети ячейки и отделяются от имеющегося воздуха зоной перемешивания,высокого давления, но выше, чем атмосферное, поэтому газы вытекают из ячейки в выпускное окно диска, как только диск поворачивается в положение, при котором ячейка сообщается с каналом отвода газов ГНД. Волна 27 разрежения, возникающая в ячейке, достигает правого ее конца в тот момент, когда устанавливается сообщение с каналом ВНД, Эта волна разрежения и отраженные волны 28, 29 и 30 создают повышенное давление у газового края ячейки, и газы вытекают в канал ГНД. При этом с воздушнок стороны этой ячейки образуется разрежение, и она заполняется свежим 20 воздухом. Когда выпускные газы и смесь газов с воздухом, естественно образующаяся при их непосредственном контакте, полкостью вытекает из ячеек, цикл может начинаться вновь с заполнения ячейки барабана свежим воздухом,Если скорость вращения ВОД, например, уменьшается беэ соответствующего изменения углового положения отверстий на правой стороне относительно отверстий на левой стороне ВОД, то наблюдается полная рассинхронизацня главных волн ВОД, как. показано на фиг. 5. Поэтому, например, волна 23 сжатия, возникающая у передней кромки 31 отверстия ГВД, проходит через формула изобретения Волновой обменник давления, преимущественно для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий неподвижный барабан, .разделенный на продольные ячейки. каналы подвода и отвода сжимающего рабочего тела к одному из его торцев, каналы подвода и отвода сжимаемого рабочего тела ко второму торцу, вращающиеся торцевые диски, снабженные окнами для поочередного сообщения ячеек с каналами, и соединенный с дисками вал, расположенный в центральной полости барабана и связанный с приводом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем регулирования взаимного углового положения торцевых дисков, обменник давления снабжен центробежным датчиком частоты вращения привода, а расположенный в полости бараположном распределителе перед передней кромкой 32 отверстия ВВД. В результате это приводит к возникновению главной отраженной волны 24, которая снова отражается, когда достигнет отверстия ГВД.Кроме того, возникает волна 33 ускоренного разрежения у передней кромки 32 от. верстия ВВД. Возникновение этих и нежелательных главных волн, вследствие рассинхронизации, приводит к возникновению обратного потока у отверстия ВВД, что вызывает не толькб существенное уменьшение давления в отверстии ВВД, но и уменьшение массового потока до величины, существенно меньшей, чемтребуется для поршневого двигателя, для которого ВОД служит нагнетателем.При помощи регулирования взаимного углового положения торцевых дисков можно скорректировать это состояние. Например, на фиг. 6 показано, как диски поворачиваются друг относительно друга на определенный угол так, что угловое смещение между окном ВВД и окном ГНД уменьшает- ся настолько, что передняя кромка 32 отверстия ВВД занимает такое угловое положение, что волна 23, возникающая у перед 35 40 45 50 5588357 бана участок вала выполнен составнь м с соединением двух его частей при помощи винтовой .цдри связанной через исполнительный механизм е датчиком частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе е. Патент США252688, кл. 47 - 64,опублик, 950. 2, Авторское свидетельство СССР ЪЪ 6229%, кл. Г 02 В 33/42, 974. 3. Патент США2836346, кл. 47 - 64,5 опублик. 958.883571 фиг. СоставителТех ред А, БойТираж 715арствеиного кизобретений иЖ - 35, Раушст, г. Ужгород Рош Редактор В. ДанкоЗаказ 10177/57ВНИИПИ Госудпо делам13035, Москва,филиал ППП Патен ь М. Файнас Корректор ЕПодписноемитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5ул. Проектная, 4