ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР Российский патент 1994 года по МПК F02B63/04 

Изобретение относится к двигателестроению и промышленности, выпускающей электрические машины, в частности передвижные и стационарные электростанции, оборудованные генераторами электроэнергии и работающие от силовых установок типа ДВС и поршневых машин.

Известны электростанции, содержащие двигатель внутреннего сгорания и генератор, установленный на валу отбора мощности (патент Великобритании N 2168203, кл. H 02 K, опубл. 1986).

Недостатком данной конструкции является то, что использование кривошипно-шатунного механизма (КШМ) снижает эффективность установки. КШМ является самой дорогой и металлоемкой частью конструкции. Наличие боковых нагрузок между поршнем и цилиндром снижает моторесурс двигателя.

Известно техническое решение по заявке ФРГ N 3103432, кл. F 02 B 63/04, опубл. 1982. Недостатком является также наличие кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, как в первом случае, так и во втором якорь генератора совершает пол-оборота за один рабочий ход поршня, что снижает эффективность установки. Данное техническое решение является прототипом.

Цель изобретения - повышение эффективности двигателей-генераторов.

Поставленная цель достигается тем, что кривошипно-шатунный механизм заменен зубчатореечным, а поршни воздействуют непосредственно на якорь генератора, установленного в штоке, соединяющем поршни. В результате такого взаимодействия якорь генератора совершает большее количество оборотов за меньшее число ходов поршня, что увеличивает моторесурс установки.

На фиг. 1 изображен двигатель-генератора; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - то же, поперечный разрез; на фиг. 4 - корпус двигателя; на фиг. 5 - электрические обмотки; на фиг. 6 - ротор; на фиг. 7 - шток с дополнительными обмотками.

Двигатель-генератор состоит из корпуса 1, на котором установлены электрические обмотки 2, цилиндры 3 с размещенными в них поршнями 4 и реечный механизм 5 преобразования возвратно-поступательного движения ротора 6 во вращение.

Ротор 6 установлен в штоке 10 соединяющего поршни. В центральной части штока выполнена рама 8 с дополнительными обмотками 2 (фиг. 7). На раме установлены контактные пластины 11, взаимодействующие со щетками 12 электрообмоток 2. Ротор 6 с валом 13, в верхней части которого установлены зубчатое колесо 14 и направляющий ролик 15, смонтирован в раме 8 штока 10 (фиг. 2 и 3).

На фиг. 3 показан поперечный разрез двигателя-генератора. На раме штока в нижней части установлены фиксирующие ролики 16, передвигающиеся в направляющей канавке 17. Зубчатое колесо 14 взаимодействует с зубчатой рейкой 18. Рейка снабжена направляющим механизмом 19, выполненным в виде направляющей поверхности с ограничительным бортиком 20, эквидистантной делительной плоскости рейки и контактирующей с направляющим роликом 15.

Направляющий механизм 19 с помощью оси 21 установлен в корпусе 22 реечного механизма 5 и закреплен на корпусе двигателя.

Двигатель-генератор работает следующим образом.

При воздействии рабочего тела на поршни 4 шток 10 и размещенный в нем ротор совершают возвратно-поступательное движение. Находясь в зацеплении с зубчатой рейкой 18 колесом 14, ротор 6, вращаясь, обкатывается вокруг него, причем рейка при этом отклоняется то вправо, то влево. Направляющий ролик 15, закрепленный на приводном валу 13, взаимодействуя с направляющим механизмом 19, обеспечивает непрерывный контакт зубчатого колеса с рейкой. Направляющая поверхность механизма выполнена эквидистантно делительной плоскости рейки. Индуктируемый в обмотках штока ток через токосъемный механизм поступает в общую цепь обмоток 2, расположенных на корпусе двигателя. Опорные ролики 16 в направляющей канавке 17 фиксируют шток с ротором в вертикальном положении и принимают на себя вес штока с ротором. (56) Заявка ФРГ N 3103432, кл. F 02 B 63/04, опубл. 1982.

Сущность изобретения: двигатель-генератор содержит корпус, оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, связанными между собой при помощи штока, и электрогенератор, якорь которого расположен на установленном в подшипниках штока приводном валу, на конце которого закреплена шестерня. В корпусе на оси установлена с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной к оси цилиндров, замкнутая зубчатая рейка, зацепленная с шестерней приводного вала. 7 ил.

1. ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР, содержащий корпус, оппозитно расположенные цилиндры с размещенными в них поршнями, связанными между собой при помощи штока, и электрогенератор с обмотками статора, якорем и приспособлением для токосъема, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, якорь расположен на установленном в подшипниках штока приводном валу, на конце которого закреплена шестерня, а в корпусе на оси установлена с возможностью качания в плоскости, перпендикулярно к оси цилиндров, замкнутая зубчатая рейка, зацепленная с шестерней приводного вала. 2. Двигатель-генератор по п. 1, отличающийся тем, что рейка снабжена направляющим механизмом, выполненным в виде направляющей поверхности, эквидистантной делительной плоскости рейки и контактирующей с направляющим роликом, закрепленным на приводном валу. 3. Двигатель-генератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на штоке установлены опорные фиксирующие ролики, контактирующие с прямолинейной направляющей корпуса. 4. Двигатель-генератор по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что на штоке установлены дополнительные обмотки статора.