Способ охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, содержащей внешнюю камеру сгорания, компрессорные полости энергомодуля, систему управления, клапан охлаждения, радиатор и поршневые группы, согласно изобретению в момент времени, когда в камеру сгорания из компрессорных полостей поршней поступит достаточная для поддержания горения топлива масса сжимаемого воздуха, система управления открывает клапан охлаждения, в результате чего воздух протекает через радиатор, где охлаждается до рабочей температуры, а затем протекая через внутренне каналы поршневых групп, отнимает тепло от их стенок и выбрасывается в атмосферу. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения патент РФ2427718 «Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей».

Реферат патента РФ 2427718 «Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей, включающий общую внешнюю камеру сгорания, электрогенератор с оппозитным движением якорей, две расширительные машины, приводящие в оппозитное движение якоря электрогенератора, и систему управления, шток и соединенные с ним поршни каждой расширительной машины охлаждаются протекающим в полости, ограниченной внутренней поверхностью штока, внешней и внутренней поверхностью установленной внутри этой полости трубы, хладагентом, для чего при движении поршней из точек крайнего схождения поршней в точки крайнего расхождения хладагент продавливается через радиатор, отдающий тепло хладагента внешней среде, и поступает в пневмоаккумулятор, а при движении поршней из точек крайнего расхождения в точки крайнего схождения хладагент из аккумулятора поступает в ту же полость, ограниченную внутренней поверхностью штоков, внешней и внутренней поверхностью трубы. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения поршней энергомодуля.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения - обеспечить охлаждение поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с двумя якорями.

Продукты сгорания (см. фигуру) из внешней камеры сгорания 1 (далее - камера сгорания 1) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по рисунку) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и газораспределительный клапан 7 - в левую полость поршня 8 правой расширительной машины 9. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни расширительных машин 4 и 8 и соединенные с ними якоря линейных электрогенераторов 10 и 11 начинают расходиться. Якоря 10 и 11 могут представлять собой постоянные магниты, либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12 при протекании по ее виткам тока подмагничивания. В обоих случаях магнитный поток замыкается по контуру - якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10. При оппозитном движении якорей 10 и 11 (в данном случае - движении расхождения) пересекаются магнитные линии их магнитных полей, в результате чего в статорном магните 13 и якорях 10 и 11 изменяется магнитный поток и, как следствие, в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления переводит клапаны 3, 7, 15, 16 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 15 поступают в левую полость поршня 17 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 16 - в правую полость поршня 18 правой расширительной машины 9. Поршни расширительных машин и соединенные с ними якоря начинают сходиться. В статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие продукты сгорания при расхождении поршней 17, 18 выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 15 и 16, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно при рабочих тактах расширительных машин 5, 9 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин 5, 9 по трубопроводам 23, 24 для обеспечения процесса горения топлива в камеру сгорания 1 подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 из атмосферы засасывается воздух.

Охлаждение поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания осуществляется следующим образом. В момент времени, когда в камеру сгорания 1 из компрессорных полостей поршней - левые полости поршней 4, 18 и правые полости поршней 8, 17 - поступит достаточная для поддержания горения топлива масса сжимаемого в них воздуха, система управления открывает клапан охлаждения 29. Так как вследствие сжатия в компрессорных полостях воздух имеет высокую температуру, то он протекает через радиатор 30, где охлаждается до рабочей температуры, а затем, протекая через внутренние каналы поршневых групп (на рисунке вверху справа показана одна поршневая группа энергомодуля 31), отнимает тепло от их стенок и выбрасывается в атмосферу.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, содержащий внешнюю камеру сгорания, компрессорные полости энергомодуля, систему управления, клапан охлаждения, радиатор и поршневые группы энергомодуля, отличающийся тем, что, в момент времени, когда во внешнюю камеру сгорания из компрессорных полостей поршней энергомодуля поступит достаточное для поддержания горения топлива масса сжимаемого воздуха, система управления открывает клапан охлаждения, в результате чего воздух протекает через радиатор, где охлаждается до рабочей температуры, и, протекая через внутренние каналы поршневых групп, отнимает тепло от стенок поршневых групп и выбрасывается в атмосферу.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ Затраты на НИОКР и производство заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработке классических двигателей. Требования к материалам и технологиям не выходят за рамки современных возможностей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Чертеж. Принципиальная схема спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания. 1 - камера сгорания; 2, 6, 23, 24 - трубопровод; 3, 7, 15, 16 - газораспределительный клапан; 4, 8, 17 18 - поршни расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 -катушка подмагничивания; 13 - статорный магнит; 14 - катушка генератора; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28- обратный клапан; 29 - клапан охлаждения; 30 - радиатор.

Способ охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, содержащий внешнюю камеру сгорания, компрессорные полости энергомодуля, систему управления, клапан охлаждения, радиатор и поршневые группы энергомодуля, отличающийся тем, что, в момент времени, когда во внешнюю камеру сгорания из компрессорных полостей поршней энергомодуля поступит достаточная для поддержания горения топлива масса сжимаемого воздуха, система управления открывает клапан охлаждения, в результате чего воздух протекает через радиатор, где охлаждается до рабочей температуры, и, протекая через внутренне каналы поршневых групп, отнимает тепло от стенок поршневых групп и выбрасывается в атмосферу.



 

Похожие патенты:

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 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 относится к двигателям внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит кольцевой поршень и центральный вал для такого двигателя.

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 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 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 может быть использовано в системах топливоподачи энергетических установок с общей внешней камерой сгорания (ВКС). Предложен способ повышения степени диспергирования топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей ВКС 1, согласно которому сжатый воздух отбирается из магистрали 23, 24 подачи сжатого воздуха в ВКС 1 и поступает в пневмоаккумулятор 31 по магитсрали 29. Для подачи топлива в ВКС 1 система управления переводит золотник 32 управления подачей сжатого воздуха в положение, при котором сжатый воздух из пневмоаккумулятора поступает в полость над поршнем 35 привода топливной форсунки, в результате чего поршень 35 с ускорением движется в сторону ВКС 1, накапливает кинетическую энергию и через плунжер 36 топливной форсунки передает ее топливу в полости под плунжером. Вследствие этого кинетическая энергия движущихся деталей переходит в энергию сжатия топлива и энергию упругой деформации стенок полости под плунжером. Топливо из полости под плунжером подается в ВКС. При этом энергия сжатия топлива и упругой деформации стенок полости под плунжером топливной форсунки преобразуется в энергию диспергирования топлива. 3 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ пневматического привода двухклапанного газораспределителя свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем. Сжатый воздух для привода пневматического двухклапанного газораспределителя энергомодуля отбирается из магистрали подачи сжатого воздуха во внешнюю камеру сгорания, поступает в пневмоаккумулятор и заряжает его. Для открытия газораспределительного клапана система управления устанавливает золотник управления положением газораспределительного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении сжатого воздуха в которую газораспределительный клапан открывается, и продукты сгорания из внешней камеры сгорания поступают в полость поршня расширительной машины энергомодуля. Для закрытия газораспределительного клапана система управления переводит золотник управления положением газораспределительного клапана в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, при поступлении сжатого воздуха в которую газораспределительный клапан закрывается. После такта выпуска отработавших продуктов сгорания клапан впуска продуктов сгорания переводится в закрытое, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания в открытое положение. Для этого система управления переводит золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в ту полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении сжатого воздуха в которую клапан впуска продуктов сгорания закрывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания открывается. Отработавшие продукты сгорания из полости поршня расширительной машины энергомодуля выбрасываются в выхлопной коллектор. Для возвращения клапана впуска продуктов сгорания в открытое, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания в закрытое положение система управления переводит золотник управления потоком воздуха клапана впуска-выпуска в положение, при котором воздух из пневмоаккумулятора поступает в ту полость поршня привода клапана впуска-выпуска, при поступлении сжатого воздуха в которую клапан впуска продуктов сгорания открывается, а клапан выпуска отработавших продуктов сгорания закрывается. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности процессов газообмена в цилиндрах свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания во всем диапазоне нагрузок на энергомодуль. 2 ил.

Предложен способ управления дозой топлива пневматическим приводом топливной форсунки свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания (ВКС). Сжатый воздух для привода топливной форсунки отбирается из магистрали подачи сжатого воздуха в ВКС 1, поступает в пневмоаккумулятор 31 и заряжает его. Для установки подачи необходимой дозы топлива в ВКС 1 система управления устанавливает установщик 32 дозы топлива в соответствующее задаваемой дозе топлива положение. Для подачи топлива в ВКС 1 система управления переводит золотник 33 управления подачей сжатого воздуха в положение, при котором сжатый воздух из пневмоаккумулятора 31 поступает в одну из полостей поршня 36 привода топливной форсунки. Под действием давления воздуха поршень 36 движется в сторону ВКС 1, соединяется с плунжером 37 топливной форсунки и вместе с ним движется до упора в ограничитель 38. Топливо из полости плунжера 37 подается в ВКС 1. Для подготовки топливной форсунки к очередному циклу подачи топлива система управления переводит золотник 33 управления подачей сжатого воздуха в положение, при котором сжатый воздух из пневмоаккумулятора 31 поступает в другую полость поршня 36 привода топливной форсунки. Поршень 36 движется в противоположную сторону от ВКС. Плунжер 37 топливной форсунки под действием пружины 43 плунжера также перемещается в противоположную сторону от ВКС. При этом топливо из топливного бака через обратный клапан 44 всасывается в полость плунжера топливной форсунки. 3 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с электрическим генератором и может использоваться для выработки электроэнергии и перекачки жидкости. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнями 2 объемного насоса, соединенными между собой штоком 3. На концах цилиндра 1 расположены уплотнительные поршни 4 и камеры сгорания 5. Объемный насос разделен перегородкой 7 на камеры 8, 9 со всасывающими 10 и нагнетательными клапанами 11. Камеры 8, 9 заполнены рабочей жидкостью, в качестве которой используется ферромагнитная жидкость на водяной основе. Всасывающий 12 и нагнетательный 13 патрубки объемного насоса соединены энергосберегающей магистралью 14, вокруг которой установлена обмотка 15 линейного электрического генератора, концентрично которой размещен кольцевой постоянный магнит 16. При воспламенении смеси в камерах сгорания 5 происходит возвратно-поступательное движение поршней 2, перекачивающих жидкость по энергосберегающей магистрали 14. Кольцевой магнит 16 создает магнитное поле, перемещение столба ферромагнитной жидкости генерирует ЭДС в обмотке 15 линейного электрического генератора. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей двигателя, а также генерацию электрической энергии. 1 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, содержащей внешнюю камеру сгорания, компрессорные полости энергомодуля, систему управления, клапан охлаждения, радиатор и поршневые группы, согласно изобретению в момент времени, когда в камеру сгорания из компрессорных полостей поршней поступит достаточная для поддержания горения топлива масса сжимаемого воздуха, система управления открывает клапан охлаждения, в результате чего воздух протекает через радиатор, где охлаждается до рабочей температуры, а затем протекая через внутренне каналы поршневых групп, отнимает тепло от их стенок и выбрасывается в атмосферу. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания. 1 ил.

Наверх