Ступенчатый способ сжатия газа группой свободнопоршневых с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов


 


Владельцы патента RU 2545259:

Рыбаков Анатолий Александрович (RU)

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Ступенчатый способ сжатия газа группой свободнопоршневых с оппозитным движением поршней компрессорами с приводом их поршней энергией газов из внешней камеры сгорания двухцилиндрового свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, включающий внешнюю камеру сгорания, поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, поступающие из внешней камеры сгорания энергомодуля в полости поршней энергомодуля продукты сгорания приводят в колебательное движение поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, сжимают газ поршнями компрессора первой ступени сжатия и подают сжатый газ для всасывания и последующего сжатия газа компрессором второй ступени сжатия газа, отличающийся от компрессора первой ступени сжатия меньшей площадью поршней компрессора, откуда таким же образом подается для всасывания и сжатия компрессором следующей ступени сжатия газа, площади поршней которого также меньше площади поршней предыдущего компрессора. Изобретение обеспечивает повышение удельной производительности. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения «Способ синхронизации движения поршней спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля», патент 2441993.

Реферат к патенту 2441993. «Изобретение относится к области энергомашиностроения. В способе синхронизации движения поршней спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля, включающего систему управления и два единичных однотактных свободнопоршневых энергомодуля с оппозитным движением поршней, система управления спаренного энергомодуля отслеживает значение скоростей поршней единичных энергомодулей и, если скорости их поршней не равны, система управления переводит газораспределительный клапан единичного энергомодуля, скорость поршней которого больше скорости поршней другого единичного энергомодуля, в противоположное положение, в результате этот единичный энергомодуль прекращает преобразовывать энергию расширяющихся продуктов сгорания в механическую энергию движения поршней на время, обеспечивающее одновременность прибытия поршней обоих единичных энергомодулей в точки схождения или расхождения, после чего система управления переводит газораспределительный клапан в исходное положение. Изобретение обеспечивает нейтрализацию вибрации поршней и их синхронное движение в противофазе».

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Современный ступенчатый компрессор газа, как правило, представляет собой агрегат в составе блока цилиндров с поршнями, приводимыми в движение через коленвал двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем с вращающимся ротором. Диаметры (площади) поршней от цилиндра, в котором происходит начальное сжатие газа, последовательно уменьшаются и, следовательно, давление на выходе сжимаемого в каждом последующем цилиндре газа возрастает обратно пропорционально убыванию площадей поршней. Цель заявленного изобретения состоит в создании экономичного агрегата со ступенчатым сжатием газа и высокой удельной производительности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ступенчатый способ сжатия газа заключается в последовательном сжатии газа несколькими свободнопоршневыми компрессорами с приводом их поршней энергией газов из внешней камеры сгорания двухцилиндрового свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля.

Компрессор состоит из свободнопоршневого двухцилиндрового энергомодуля с внешней камерой сгорания, поршневые группы которого соединены с поршнями компрессора. Действует компрессор следующим образом. Система управления компрессором подает во внешнюю камеру сгорания 1 (см. фиг., система управления не показана) топливо форсункой 2 и воспламеняет свечой зажигания 3. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 4 через впускной клапан 5 поступают в правую (по фигуре) полость поршня 6, а через впускной клапан 7 в левую полость поршня 8, и под действием поступающих продуктов сгорания поршни начинают расходиться. Так как площадь правой поверхности поршня 6 больше площади его левой поверхности на разность площадей поперечного сечения штоков 9 и 10, то давление сжимаемого в левой полости поршня 6 воздуха будет больше, чем давление продуктов сгорания в его правой полости. Поэтому воздух из левой полости поршня 6 через обратный клапан 11 по трубопроводу 12 подается во внешнюю камеру сгорания 1. Туда же форсункой 2 впрыскивается очередная доза топлива. Одновременно через обратный клапан 13 из атмосферы засасывается воздух в правую полость поршня 14, а из его левой полости через выпускной клапан 15 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасываются в атмосферу. Аналогично по тем же причинам при движении поршня 8 сжимаемый в его правой полости воздух через обратный клапан 16 по трубопроводу 12 подается во внешнюю камеру сгорания 1. Через обратный клапан 17 из атмосферы засасывается воздух в левую полость поршня 18, а из его правой полости через выпускной клапан 19 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасывается в атмосферу. После достижения поршнями точек крайнего расхождения система управления переводит впускные клапаны 5, 7, 20, 21 и выпускные клапаны 15, 19, 22, 23 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из внешней камеры сгорания 1 по трубопроводу 4 через впускной клапан 20 поступают в левую полость поршня 14 и через впускной клапан 21 в правую полость поршня 18, и поршни начинают сходиться. Через обратные клапаны 24 и 25 сжимаемый в правой полости поршня 14 и в левой полости поршня 18 воздух по трубопроводу 12 поступает во внешнюю камеру сгорания 1. Туда же форсункой 2 впрыскивается очередная доза топлива. Через обратные клапаны 26 и 27 из атмосферы засасывается воздух в левую полость поршня 6 и правую полость поршня 8. Из правой полости поршня 6 через выпускной клапан 22 и из левой полости поршня 8 через выпускной клапан 23 воздух (в дальнейшем отработавшие продукты сгорания) выбрасывается в атмосферу. Одновременно в цилиндрах компрессора происходит сжатие различных газов - основная функция компрессора. Сжимаемый в левой полости поршня 28 газ через выпускной клапан 29 по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 33 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его правую полость. Соответственно сжимаемый в правой полости поршня 34 газ через выпускной клапан 35 также по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 36 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его левую полость. По достижению поршнями крайних точек расхождения система управления переводит выпускные клапаны 29, 35, 37, 38 в противоположные положения. Теперь сжимаемый в правой полости поршня 28 газ через выпускной клапан 37 по трубопроводу 30 поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 39 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его левую полость. Сжимаемый в левой полости поршня 34 газ через выпускной клапан 38 по трубопроводу 30 также поступает в радиатор 31, где охлаждается, и затем оттуда в ресивер 32, а через обратный клапан 40 газ от источника сжимаемого газа засасывается в его правую полость. Сжатый таким образом в компрессоре газ из ресивера 32 по трубопроводу 41 подается потребителю. Как только давление в ресивере 32 достигнет максимального значения компрессора первой ступени сжатия, система управления включает компрессор второй ступени сжатия газа, газ к которым поступает из ресивера 32 по трубопроводу 41. Принцип действия компрессора второй ступени сжатия идентичен таковому компрессора первой ступени. Сжимаемый в компрессоре второй ступени газ поступает потребителю или компрессору очередной ступени сжатия. Площадь рабочих поверхностей поршней компрессора второй ступени меньше площади рабочих поверхностей поршней компрессора первой ступени. Следовательно, максимальное давление газа в компрессоре второй ступени сжатия газа по отношению к максимальному давлению в компрессоре первой ступени сжатия газа обратно пропорционально площадям рабочих поверхностей поршней первого и второго компрессоров.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ступенчатый способ сжатия газа группой свободнопоршневых с оппозитным движением поршней компрессорами с приводом их поршней энергией газов из внешней камеры сгорания двухцилиндрового свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, включающего внешнюю камеру сгорания, поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, отличающийся тем, что поступающие из внешней камеры сгорания энергомодуля в полости поршней энергомодуля продукты сгорания приводят в колебательное движение поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, сжимают газ поршнями компрессора первой ступени сжатия и подают сжатый газ для всасывания и последующего сжатия газа компрессором второй ступени сжатия газа, отличающийся от компрессора первой ступени сжатия меньшей площадью поршней компрессора, откуда таким же образом подается для всасывания и сжатия компрессором следующей ступени сжатия газа, площади поршней которого также меньше площади поршней предыдущего компрессора.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР и производство заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработке классических компрессоров.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, соединенных с поршнями компрессора сжатия газов.

1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 12, 30, 41 - трубопровод; 5, 7, 20, 21 - впускной клапан; 6, 8, 14, 18, 28, 34 - поршень; 9, 10 - шток; 11, 13, 16, 17, 24, 25, 26, 27, 33, 36, 39, 40 - обратный клапан; 15, 19, 22, 23, 29, 35, 37, 38 - выпускной клапан; 31 - радиатор; 32 - ресивер.

Ступенчатый способ сжатия газа группой свободнопоршневых с оппозитным движением поршней компрессорами с приводом их поршней энергией газов из внешней камеры сгорания двухцилиндрового свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля, включающего внешнюю камеру сгорания, поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, отличающийся тем, что поступающие из внешней камеры сгорания энергомодуля в полости поршней энергомодуля продукты сгорания приводят в колебательное движение поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора, сжимают газ поршнями компрессора первой ступени сжатия и подают сжатый газ для всасывания и последующего сжатия газа компрессором второй ступени сжатия газа, отличающийся от компрессора первой ступени сжатия меньшей площадью поршней компрессора, откуда таким же образом подается для всасывания и сжатия компрессором следующей ступени сжатия газа, площади поршней которого также меньше площади поршней предыдущего компрессора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ включает два цилиндра компрессора с поршнями компрессора и газораспределительными клапанами, двухцилиндровый свободнопоршневой с оппозитным движением поршней энергомодуль в составе внешней камеры сгорания с форсункой и свечой зажигания, двух цилиндров с поршнями и газораспределительными клапанами, и систему управления, при этом система управления впрыскивает топливо форсункой во внешнюю камеру сгорания энергомодуля, воспламеняет топливо свечой зажигания, подает продукты сгорания из внешней камеры сгорания энергомодуля в цилиндры энергомодуля, газораспределительными клапанами приводит поршни энергомодуля и соединенные с ними поршни компрессора в колебательные движения, в цилиндрах компрессора газораспределительными клапанами обеспечивает всасывание газа из источника газа в цилиндр компрессора и после сжатия газа в цилиндре компрессора газораспределительными клапанами подает сжатый газ потребителю.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ включает систему управления, цилиндр двигателя с впускными клапанами, перепускным клапаном и двумя поршнями, каждый из которых имеет рабочую и компрессорную полости, и внешнюю камеру сгорания, при этом для обеспечения оптимальной степени расширения продуктов сгорания в рабочих полостях поршней цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания система управления открывает впускной клапан цилиндра и продукты сгорания из внешней камеры сгорания поступают в рабочую полость одного из поршней цилиндра, одновременно система управления отслеживает текущие значения скорости поршней цилиндра, давления продуктов сгорания во внешней камере сгорания, давления продуктов сгорания в рабочей полости поршня цилиндра и давления сжимаемого в его компрессорной полости воздуха, и после начала движения поршней в определенный системой управления момент времени начала расширения продуктов сгорания система управления закрывает впускной клапан цилиндра, поле чего начинается процесс расширения продуктов сгорания в рабочей полости поршня цилиндра, затем в момент времени, соответствующий максимальному расширению продуктов сгорания в рабочей полости поршня цилиндра к моменту прибытия обеих поршней цилиндра в противоположную крайнюю точку движения, система управления открывает перепускной клапана цилиндра, в результате чего сжатый в компрессорной полости поршня цилиндра воздух через перепускной клапан перетекает в компрессорную полость другого поршня цилиндра, при этом энергия, затрачиваемая на сжатие воздуха на данной фазе такта, также вместе с воздухом перебрасывается туда же, сообщая дополнительный импульс энергии обоим поршням цилиндра.

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям в системе генерирования электроэнергии. Свободнопоршневой двигатель, содержащий цилиндр и единственный элемент поршня, содержащий поршень с двумя концами, выполненный с возможностью движения в цилиндре, в котором элемент поршня делит цилиндр на две отдельные камеры, в каждую из которых подается сжимаемая рабочая текучая среда от одного или более впускного средства, при этом поршень расположен с возможностью движения над и мимо впускного средства на каждом такте так, что текучая среда пополняется в одной камере, когда поршень сжимает текучую среду в другой камере, при этом поршень выполнен удлиненным и имеет длину, по меньшей мере, в пять превышающую его диаметр, причем цилиндр имеет длину, по меньшей мере, в десять раз превышающую его диаметр, и средство впуска содержит золотниковый клапан.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Задача изобретения - повышение КПД двигателя и снижение вибронагрузок.

Изобретение относится к поршневой машине. Она содержит поршень (3) и корпус (2).

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технике запуска сваебойных дизель-молотов, и может быть использовано для улучшения воспламенения дизельных топлив в камерах сгорания сваебойных молотов.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора, для подзарядки гидропневмоаккумуляторов.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора, для подзарядки гидропневмоаккумуляторов.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора для подзарядки гидропневмоаккумуляторов.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение при снабжении гидропневмоэнергией механизмов, работающих от гидропневмоаккумулятора, для подзарядки гидропневмоаккумуляторов.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ, включающий систему управления, цилиндры с газораспределительными клапанами и поршневыми группами в составе каждой двух соединенных штоком поршней и внешнюю камеру сгорания, в соответствии с изобретением при движении поршневых групп из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку движения система управления в каждом цилиндре на основании отслеживаемой мгновенной скорости поршневой группы переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, при этом при прибытии поршневой группы в крайнюю точку движения скорость поршневой группы равна нулю, и при приближении поршневой группы к крайней точке движения система управления переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, и поступление продуктов сгорания из внешней камеры сгорания в полость одного поршня и выброс отработавших продуктов сгорания из полости другого поршня прекращается, давление оставшихся в полости другого поршня продуктов сгорания увеличивается, что приводит в результате сжатия оставшихся в другой полости поршня продуктов сгорания к торможению и остановке поршневой группы в конечной точке движения, в результате чего исключается удар поршневой группы о торец цилиндра, после чего система управления газораспределительными клапанами организует в цилиндрах энергомодуля газообмен, обеспечивающий движение поршневой группы в противоположную крайнюю точку движения. Изобретение обеспечивает предотвращение ударов поршневых групп о торцы цилиндров. 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит кольцевой поршень и центральный вал для такого двигателя. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров по меньшей мере с одной камерой сгорания и кольцевой поршень с центральной камерой. Кольцевой поршень двигателя выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в камере сгорания. Двигатель внутреннего сгорания также содержит центральный вал, прикрепляемый к блоку цилиндров и выполненный с возможностью посадки, по меньшей мере, частично внутрь центральной камеры кольцевого поршня. Центральный вал содержит по меньшей мере один канал, выполненный с возможностью направления текучей среды внутрь и наружу центральной камеры кольцевого поршня. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения кольцевого поршня. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров компрессора и энергомодуля в компрессоре с приводом поршней компрессора свободнопоршневым энергомодулем, включающего систему управления, два цилиндра с впускными и выпускными клапанами и внешнюю камеру сгорания, при этом поступление из внешней камеры сгорания через впускные клапаны в один из цилиндров, в каждом из которых оппозитно движутся поршневые группы в составе поршня компрессора и двух поршней энергомодуля с рабочими и компрессорными полостями, в рабочую полость одного поршня энергомодуля продуктов сгорания, приводит в движение поршневую группу с выбросом в атмосферу отработавших продуктов сгорания из рабочей полости другого поршня энергомодуля, при этом система управления на основании отслеживаемой мгновенной скорости поршневой группы в каждом цилиндре закрывает выпускные клапаны, причем после прибытия поршневой группы в крайнюю точку движения скорость поршневой группы окажется равна нулю, и при приближении поршневой группы к крайней точке движения система управления закрывает выпускной клапан, в результате чего выпуск отработавших продуктов сгорания из рабочей полости поршня прекращается и давление оставшихся в силовой полости поршня продуктов сгорания увеличивается, что приводит к торможению и остановке поршневой группы в конечной точке движения, что исключает удар поршневой группы о торец цилиндра, и в момент, близкий к остановке поршневой группы, система управления организует впускными и выпускными клапанами газообмен поступающих из внешней камеры сгорания продуктов сгорания, обеспечивающий движение поршневой группы в противоположную крайнюю точку движения. Изобретение обеспечивает предотвращение ударов поршневых групп о торцы цилиндров. 1 ил.

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания. Различные варианты осуществления настоящего изобретения направлены на получение линейного двигателя внутреннего сгорания, содержащего: цилиндр, имеющий стенку цилиндра и два конца, причем цилиндр содержит секцию сгорания, расположенную в центральной части цилиндра; два оппозитных поршневых узла, приспособленных для прямолинейного перемещения внутри цилиндра, причем каждый поршневой узел расположен по одну сторону секции сгорания напротив другого поршневого узла, каждый поршневой узел содержит пружинный шток и поршень, включающий сплошную переднюю часть, примыкающую к секции сгорания, и пневматическую часть; и две линейные электромагнитные машины, приспособленные для непосредственного преобразования кинетической энергии поршневого узла в электрическую энергию и приспособленные для непосредственного преобразования электрической энергии в кинетическую энергию поршневого узла для обеспечения работы сжатия во время такта сжатия. Изобретение обеспечивает достижение высоких степеней сжатия/расширения, а также повышение КПД. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх