Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор


 


Владельцы патента RU 2474706:

Рыбаков Анатолий Александрович (RU)

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор включает свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, свободнопоршневой энергомодуль с теплообменником, помещенным во внешнюю камеру сгорания генератора газов, и систему управления. Теплообменник обтекается продуктами горения и сгорания моторного топлива, через стенки которого тепловая энергия передается находящемуся в теплообменнике воздуху, откуда система управления подает нагретый воздух к расширительным машинам энергомодуля. Изобретение обеспечивает снабжение электроэнергией расширительных машин силовых установок с одновременным обеспечением электроэнергией их систем управления. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ.

Ближайшим и аналогами изобретения являются три изобретения. Патент 2324060 "Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора", патент 2324830 "Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора", патент "Электрогенератор на основе свободнопоршневого двигателя с вынесенной камерой сгорания". Поскольку принцип действия комбинированного свободнопоршневого электрогазогенератора в основном тот же, что и аналоги, сразу рассматривается принцип его действия.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения создать комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор, преобразующий энергию моторного топлива в энергию газообразного рабочего тела и одновременно в электроэнергию. Область его применения - питание газообразным рабочим телом приводов пневматических машин, в том числе привода расширительных машин силовых установок транспортных средств, с одновременным обеспечением электроэнергией их систем управления, часть которой может использоваться для сторонних нужд.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор (далее для краткости - электрогазогенератор) действует следующим образом. Он включает свободнопоршневой генератор газов 1 (далее - генератор газов, см. фигуру) с внешней камерой сгорания 2, энергомодуль 3 с теплообменником 4 (в аналоге его функцию выполняет внешняя камера сгорания энергомодуля) и систему управления (на фигуре не показана).

При пуске электрогазогенератора 1 в камеру сгорания генератора газов 2 форсункой 5 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 6. Топливо горит, и продукты сгорания из внешней камеры сгорания 2 по трубопроводу 7 через открытый газораспределительный клапан 8 поступают в правую (по рисунку) полость поршня 9. Под действием продуктов сгорания поршень 9, шток 10 и поршень 11 начинают движение справа налево. Так как площадь правой поверхности поршня 9 больше его левой поверхности на величину, равную разности между площадями правой поверхности поршня 9 и площади поперечного сечения штока 10, то давление воздуха в его левой полости больше давления продуктов сгорания в его правой полости. Поэтому сжимаемый в левой полости поршня 9 воздух через обратный клапан 12 по трубопроводу 13 поступает во внешнюю камеру сгорания 2, обеспечивая горение топлива. При первом, пусковом, цикле воздух (при последующих рабочих циклах отработавшие продукты сгорания) из левой полости поршня 11 через газораспределительный клапан 14 выбрасывается в атмосферу, а через обратный клапан 15 из атмосферы засасывается воздух в его правую полость. По достижении поршнями левой крайней точки движения система управления переводит газораспределительные клапаны 8, 14, 16, 17 в противоположное положение. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 2 по трубопроводу 18 через газораспределительный клапан 16 поступают в левую полость поршня 11, а из его правой полости через обратный клапан 19 воздух подается в камеру сгорания 2, поддерживая процесс горения топлива. Отработавшие продукты сгорания из правой полости поршня 9 через газораспределительный клапан 17 выбрасывается в атмосферу, а из атмосферы через обратный клапан 20 воздух засасывается в его левую полость. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 8, 14, 16, 17 из одного положения в другое, обеспечивает подачу воздуха в камеру сгорания 2. После достижения в камере сгорания 2 рабочего давления система управления открывает заслонку 21 и продукты сгорания (газообразное рабочее тело) подаются на расширительную машину.

К основным недостаткам рассмотренной схемы генератора газов 1 следует отнести высокие температуры в его внешней камере сгорания и необходимость иметь электрогенератор, без которого невозможно обеспечить работу системы управления. Высокие температуры продуктов сгорания требуют применения особо жаропрочных материалов. Снижение температуры газов в камере сгорания обеспечивается обтеканием теплообменника 4 энергомодуля 3 продуктами горения и сгорания, тепло которых через стенки теплообменника нагревают находящийся в нем воздух. Когда в результате потока тепла от стенок теплообменника 4 воздух в его полости нагревается и его давление достигнет рабочего значения, система управления открывает газораспределительный клапан 22 энергомодуля 3 и продукты сгорания по трубопроводу 23 поступают в правую полость поршня 24. Поршень 24, шток 25, катушка подмагничивания якоря 26 и поршень 27 начинают движение справа налево. Сжимаемый в левой полости поршня 24 воздух через обратный клапан 28 по трубопроводу 29 подается в теплообменник 4. Из левой полости поршня 27 воздух через газораспределительный клапан 30 выбрасывается в атмосферу, а через обратный клапан 31 - воздух из атмосферы засасывается в его правую полость. При движении катушки подмагничивания якоря 26 мимо статорной катушки электрогенератора 32 в ней генерируется электрический импульс, энергия которого направляется в аккумулятор (на рисунке не показан), откуда она используется для питания системы управления, а излишек - для сторонних целей. При достижении поршнями 24, 27 и катушкой подмагничивания якоря 26 левого крайнего положения система управления меняет положение газораспределительных клапанов 22, 30, 33, 34 на противоположное. Теперь нагретый в теплообменнике 4 воздух по трубопроводу 35 через газораспределительный клапан 33 поступает в левую полость поршня 27, и поршни 24, 27 и катушка подмагничивания якоря 26 начинают движение слева направо. Сжимаемый в правой полости поршня 27 воздух через обратный клапан 36 по трубопроводу 37 поступает в теплообменник 4. Из правой полости поршня 24 отработавший воздух через клапан 34 выбрасывается в атмосферу, а в его левую полость через обратный клапан 38 засасывается воздух из атмосферы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор, включающий свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, свободнопоршневой энергомодуль с теплообменником и систему управления, отличается тем, что теплообменник энергомодуля помещен во внешнюю камеру сгорания генератора газов, где теплообменник обтекается продуктами горения и сгорания моторного топлива, через стенки которого тепловая энергия продуктов горения и сгорания моторного топлива передается находящемуся в теплообменнике воздуху, откуда система управления подает нагретый воздух к расширительным машинам энергомодуля.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технология производства и требования к материалам не отличаются от таковых современных силовых установок транспортных средств.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура.

Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор.

1 - генератор газов; 2 - внешняя камера сгорания генератора газов; 3 - энергомодуль; 4 - теплообменник; 5 - форсунка; 6 - свеча зажигания; 7 - трубопровод; 8, 14, 16, 17, 22, 30, 33, 34 - газораспределительный клапан; 9, 11, 24, 27 - поршень; 10, 25 - шток; 12, 15, 19, 20, 28, 31, 36, 38 - обратный клапан; 7, 13, 18, 23, 29, 35, 37 - трубопровод; 21 - заслонка; 26 - катушка подмагничивания якоря; 32 - статорная катушка электрогенератора.

Комбинированный свободнопоршневой электрогазогенератор включает свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, свободнопоршневой энергомодуль с теплообменником и систему управления, отличающийся тем, что теплообменник энергомодуля помещен во внешнюю камеру сгорания генератора газов, где теплообменник обтекается продуктами горения и сгорания моторного топлива, через стенки которого тепловая энергия продуктов горения и сгорания моторного топлива передается находящемуся в теплообменнике воздуху, откуда система управления подает нагретый воздух к расширительным машинам энергомодуля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению и служит для получения газа под давлением из смеси горючей жидкости с воздухом и может применяться на транспорте и в других областях техники.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при создании мотокомпрессора со свободнодвижущимися поршнями различного назначения. .

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к свободнопоршневому газогенератору, предназначенному для получения сжатого газа при сгорании органического топлива.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. Пневмодвигатель содержит многоступенчатый редуктор. На каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более. Пневмодвигатель включает выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням. Толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом. Источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления. В качестве источника сжатого газа используется пневматически связанная комбинация ресивера, выполненного с гофрированной оболочкой, и обеспечивающая постоянное давление на выходе при изменении его объема, а также свободнопоршневого газогенератора. Газогенератор включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом. Поршень содержит конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом. Газогенератор обеспечивает генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива. Изобретение направлено на повышение эффективности пневмодвигателя. 2 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления, при этом для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом обора мощности двигателя. Изобретение обеспечивает экономию ресурса двигателя, и снижение расхода топлива за счет выключения части расширительных машин. 2 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления фазами электроэнергии полимодульного электрогенератора на базе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающего группу идентичных по принципу действия свободнопоршневых энергомодулей с внешней камерой сгорания, количество которых равно числу фаз генерируемой электроэнергии, и систему управления фазами генерируемой электроэнергии, согласно изобретению для получения задаваемого числа фаз генерируемой электрогенератором электроэнергии система управления фазами запускает каждый энергомодуль последовательно с запозданием по фазе, соответствующим задаваемому числу фаз генерируемой электроэнергии. Изобретение обеспечивает преобразование энергии моторного топлива в многофазную электроэнергию. 1 ил.

Источник автономного электропитания содержит эластичный передаточный элемент в виде герметичной емкости (1), сообщенной каналом (2) с герметичным цилиндром (3). В цилиндр помещен поршень (5), который при помощи штока (16) связан с преобразователем (4) энергии. Последний представляет собой рабочий элемент (8), помещенный в поле постоянного магнита (9). Шток (16) жестко соединен с одной из сторон (15) рабочего элемента (8), выполненного в виде металлической пластины (10) прямоугольной формы. Противоположная сторона (13) упомянутой пластины подпружинена с помощью пружины (14). Под действием внешней силы Q на заполненную воздухом эластичную емкость (1) усилие по герметичному каналу (2) и цилиндру (3) передается на поршень (5), который, перемещаясь, оказывает давление на рабочий элемент (8). Последний начинает двигаться, пересекая силовые линии магнита (9), одновременно оказывая воздействие на пружину (14). Во время возвратно-поступательного движения рабочего элемента (8) между полюсами магнита (9) на двух противоположных сторонах (11) и (12) металлической пластины (10) возникает э.д.с., создающая электрический ток, поступающий в накопитель (6) по тоководам (7). 2 ил.
Наверх