Пневмодвигатель с электромагнитным поршнем



Пневмодвигатель с электромагнитным поршнем
Пневмодвигатель с электромагнитным поршнем

 

F15B1/033 - Пневмогидравлические системы общего назначения; гидравлические и пневматические исполнительные механизмы, например сервомеханизмы; конструктивные элементы и принадлежности пневмогидравлических систем, не отнесенные к другим рубрикам (двигатели, турбины, компрессоры, воздуходувки, вентиляторы, насосы F01-F04; гидродинамика F15D; гидравлические и пневматические муфты или тормоза F16D; гидравлические и пневматические рессоры и амортизаторы F16F, гидравлические и пневматические передачи F16H; поршни, цилиндры, уплотнения F16J; клапаны, задвижки, краны, поплавковые клапаны, предохранительные клапаны F16K; предохранительные клапаны с серводействием F16K 17/10; средства управления клапанами с гидравлическими или пневматическими

Владельцы патента RU 2493441:

Игошин Владимир Иванович (RU)
Игошин Иван Владимирович (RU)

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 машиностроению, в частности к двигателестроению и может быть предназначено для привода транспортных средств, генераторов, машин и механизмов, и других нужд хозяйственной и научной деятельности человека.

Известен пневмодвигатель, (Патент на полезную модель РФ №52927, МПК F01B 1/06, опубликован 27.04.2006) содержащий многоступенчатый редуктор, установленный на каждой из ступеней редуктора, по меньшей мере, один рычаг, выполненные по числу рычагов пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров, кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа сообщен со ступенями редуктора через регулятор распределения давления.

Недостатками известного пневмодвигателя является низкая эффективность работы двигателя, из-за низкого КПД системы, если учитывать в ее составе систему заправки источника сжатого воздуха, а также малого времени его автономной работы, ограниченного объемом источника сжатого воздуха, а также того, что для возобновления работы двигателя источник сжатого воздуха должен быть заменен или заправлен, что при использовании двигателя в транспортных средствах, требует создания разветвленной сети пневмозаправочных станций.

Технической результатом, на получение которого направлено изобретение, является повышение эффективности работы двигателя, путем повышения КПД двигателя и времени его автономной работы.

Технический результат заявленного изобретения достигается за счет повышения КПД отдельных его узлов входящих в состав двигателя. КПД двигателя внешнего сгорания системы Игошина состоит из КПД отдельных узлов системы.

η ' о б щ . = η ' д η ' г η ' р

где

η ' д - КПД пневмодвигателя

η ' г - КПД газогенератора

η ' р - КПД ресивера

Достоинством пневмодвигателя является то, что в каждом гофрированном пневмоцилиндре сжатый газ полностью отдает свою потенциальную энергию от максимума до практического нуля КПД доходит до 96%.

При этом свободнопоршневой газогенератор состоит из цилиндрического корпуса, с размещенным в нем электромагнитным поршнем, отличающимся увеличенной силой втягивания его в цилиндрическую катушку стартера, катушки электромагнитного стартера с витками управления им, расположенными коаксиально с корпусом. В корпусе выполнены входные и выходные отверстия, при этом корпус выполнен с фланцами на торцах, на которых установлены головки цилиндров со свечами зажигания и тлеющими спиралями для обеспечения полноты сгорания топлива, а также установлены инжекторы подачи топлива, при этом на корпусе установлен виток управления зажиганием, а поршень выполнен электромагнитным, т.е. содержит конденсатор и, по крайне мере одну внутреннюю катушку самоиндукции, с кольцевым магнитопроводом, и с Т-образными компрессионными спиралями, а во входных и выходных отверстиях корпуса установлены клапаны с запорной пружиной, причем к выходным отверстиям подсоединена трубка отвода сжатого газа в ресивер, а корпус установлен в защитном кожухе, на котором размещен воздушный фильтр. Увеличение силы втягивания электромагнитного поршня в цилиндрическую катушку стартера происходит за счет взаимодействия сил притяжения между цилиндрической катушкой стартера и цилиндрической катушкой поршня, что способствует снижению величины пускового тока стартера, а, следовательно, приводит к уменьшению расхода электроэнергии для запуска газогенератора и увеличению КПД двигателя и времени автономной работы двигателя без замены аккумулятора. В качестве топлива для газогенератора могут использоваться любые виды органического топлива, как в жидком, так и в газообразном состоянии, при соответствующей замене инжекторов, рассчитанных на используемый вид топлива. Особенностью газогенератора является то, что вся энергия горения органического топлива полностью трансформируется в потенциальную энергию сжатого газа и это доводит его КПД до 98%.

Ресивер, отличительной особенностью которого является способность накапливать максимальное количество сжатого газа при минимальном изменении заданного давления, включает в себя цилиндрический корпус с закрепленной внутри него направляющей осью, размещенный на направляющей оси кожух, образованный, выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющей оси, гофрированной оболочкой, и связанными с ней подвижной торцевой оболочкой и неподвижной торцевой оболочкой со штуцером входа и выхода газа, и уплотнительный элемент, размещенный в месте сопряжения подвижной торцевой оболочки и направляющей оси. Ресивер обеспечивает также автоматическое включение и выключение газогенератора при минимальном и максимальном заполнении ресивера за счет концевых переключателей.

Ресивер окружен мощной теплоизоляцией (на чертеже не изображено), что обеспечивает сохранение потенциальной энергии сжатого газа на 98%

Из ресивера газ через регулируемый клапан направляется на пневмоцилиндры, связанные с редуктором посредством рычагов и муфт, которые преобразуют потенциальную энергию газа в кинетическую энергию вращения вала отбора мощности двигателя.

Таким образом, общий КПД установки будет соответствовать:

η ' о б щ . = η ' д η ' г η ' р = 96 * 98 * 98 = 92 %

Согласно изобретению пневмодвигатель, содержащий многоступенчатый редуктор, на каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более, выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления, отличается тем, что 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, который включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем, содержащим конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом, и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом, обеспечивая генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива.

На фиг.1 изображена схема двигателя.

На фиг.2 изображена схема электромагнитного поршня газогенератора.

Газогенератор, показанный на фиг.1 содержит:

1. Устройство запуска газогенератора в составе аккумулятора и ключа зажигания.

2. Поршень.

3. Цилиндр.

4. Воздушный фильтр.

5. Свеча зажигания с инжектором.

6. Амортизатор.

7. Клапан входа воздуха.

8. Клапан выхода сжатого газа.

9. Электромагнитная катушка.

10. Кольцевой магнитопровод.

11. Катушка управления зажиганием.

12. Фильтр.

13. Гофрированная оболочка ресивера.

14. Механический клапан подачи сжатого газа в пневмодвигатель.

15. Центробежный распределитель сжатого газа.

16. Поворотная односторонняя муфта сцепления.

17. Гофрированный пневматический цилиндр.

18. Трехступенчатый редуктор.

19. Вал отбора мощности.

20. Рычаг.

Резервуар с топливом не входит в состав двигателя и подключается к инжекторам 5.

Электромагнитный поршень, показанный на фиг.2 содержит: 2.1. - корпус поршня, 2.2. - две Т-образные компрессионные спирали, 2.3 - конденсатор, 2.4. - два кольцевых (цилиндрических) магнитопровода, 2.5. - две катушки самоиндукции, 2.6. - две головки поршня.

Устройство работает следующим образом. При повороте ключа в устройстве запуска газогенератора, поршень 2 начинает движение внутри цилиндра 3 слева направо до правой мертвой точки. При достижении крайнего правого положения происходит подача топлива, например, бензина, и его воспламенение. После этого поршень 2 начинает двигаться к левой мертвой точке. Газ, находящийся в цилиндре 3, начинает выходить через клапан 8 в ресивер 13. При достижении крайнего левого положения происходит подача топлива и его воспламенение. После этого поршень 2 движется к правой мертвой точки, после чего цикл повторяется.

При колебательном движении поршня, газ заполняет ресивер 13, при этом его гофрированная оболочка начинает расширяться и двигаться в крайнее левое положение. При достижении крайнего левого положения срабатывает концевой переключатель и компрессор выключается. При использовании сжатого газа из ресивера в пневмодвигателе, его гофрированная оболочка сжимается и занимает крайнее правое положение, при этом срабатывает второй концевой переключатель и компрессор включается, при этом вновь начинается заполнение ресивера газом из газогенератора.

Из ресивера сжатый газ поступает через механический расходный клапан 14 на центробежный распределительный клапан 15 и далее через поворотный клапан в гофрированный цилиндр 17. Расширяясь в цилиндре, сжатый газ приводит в движение рычаг 20 и тот через поворотную муфту сцепления 16 вращает вал 19 редуктора 18.

Поскольку в качестве топлива может использоваться топливо различных видов, в том числе и самый распространенный - бензин, автономность пневмодвигателя существенно возрастает.

Таким образом, достигается технический результат изобретения.

Пневмодвигатель, содержащий многоступенчатый редуктор, на каждом из валов редуктора установлены, по крайней мере, один рычаг и более, выполненные по числу рычагов гофрированные пневмоцилиндры с толкателями, клапанами подачи сжатого газа и выхода отработанного газа, регулятор распределения давления по ступеням, причем толкатель каждого из пневмоцилиндров кинематически связан с соответствующим рычагом, а источник сжатого газа соединен со ступенями редуктора через центробежный регулятор распределения давления, отличающийся тем, что 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, который включается и выключается за счет концевых переключателей, установленных на ресивере, и состоит из корпуса с размещенным в нем поршнем, содержащим конденсатор и, по крайней мере, одну катушку самоиндукции с кольцевым магнитопроводом, и катушки стартера с витками, расположенными коаксиально с корпусом, обеспечивая генерацию рабочего газа за счет сжигания различных видов органического топлива.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству гидропневматических аккумуляторов, преимущественно расположенных на транспортных машинах с двигателями внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к производству гидропневматических аккумуляторов, преимущественно расположенных на транспортных машинах с двигателями внутреннего сгорания.

Изобретение относится к пневмогидравлическим аккумуляторам мембранным и может быть использовано в машиностроении, а, именно, в гидроприводах с переменным потреблением жидкости, нефтяной, химической и других отраслях промышленности для гашения пульсаций давления жидкости и обеспечения дополнительного питания гидросистемы привода рабочей жидкостью.

Изобретение относится к гидравлической приводной системе для привода устройства, содержащей приводной блок, который может приводить устройство через первичный гидравлический контур из первой и второй гидравлических вытеснительных машин, третью гидравлическую вытеснительную машину, соединяемую или соединенную для передачи механической энергии с устройством, и аккумулятор высокого давления, гидравлически соединенный или соединяемый с третьей гидравлической вытеснительной машиной.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для рекуперации гидравлической энергии с повышенной эффективностью и безопасностью в мобильных приложениях, таких как дорожно-строительные машины, подъемно-транспортное оборудование, а также гидравлические гибридные грузовые и легковые автомобили.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в гидравлических системах для передачи гидравлической энергии между рабочими жидкостями с разными температурами с пониженным теплообменом между ними.

Изобретение относится к области гидроавтоматики, в частности к объемным источникам рабочей жидкости под давлением, и может быть использовано в конструкциях рулевых электрогидравлических приводов летательных аппаратов, маршрут которых может находиться в разреженных слоях атмосферы.

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, точнее - к приводным устройствам, включающим гидравлические или пневматические средства, и может быть использовано в качестве привода, например насоса, для подъема жидкостей с больших глубин.

Изобретение относится к объемным гидродвигателям, предназначенным для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, движущегося возвратно-поступательно.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

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. .
Наверх