ЗАМЫКАТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОТОКА ЯКОРЕЙ И СТАТОРНОГО МАГНИТА ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА С ОППОЗИТНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЯКОРЕЙ Российский патент 2013 года по МПК F02B71/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент на изобретение RU 2422655 "Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей". В его состав входит линейный электрогенератор (далее - генератор) с оппозитным движением якорей. Действует энергомодуль следующим образом.

Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фигура 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 через газораспределительный клапан 7 - в левую полость поршня 8 правой расширительной машины 9. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни расширительных машин 4, 8 и соединенные с ними якоря линейного генератора 10, 11 начинают расходиться. Якоря могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12. Магнитный поток генератора замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10, снова якорь 11 и т.д. При расхождении якорей 10, 11 их магнитные поля пересекаются, в результате чего в статорном магните 13 изменяется магнитный поток и, как следствие, в катушке генератора 14 генерируется импульс электроэнергии. После достижения поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на рисунке не показана) переводит газораспределительные 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 генератора 10, 11 сходятся и в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 15 и 16, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно в камеру сгорания 1 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин по трубопроводам 23, 24 подается воздух, обеспечивающий процесс горения топлива, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 из атмосферы засасывается воздух.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения - уменьшить удельный объем энергомодуля - отношение объема энергомодуля к его мощности. Для этого в схему двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей (патент RU 2422655) вводится замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия свободнопоршневого двухцилиндрового однотактного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей. Действует он следующим образом.

Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фигура 2) 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 через газораспределительный клапан 7 - в левую торцевую 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. Магнитный поток электрической машины замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10, замыкатель магнитного потока 12 (далее - замыкатель), снова якорь 11 и т.д. Статорный магнит 13 и якоря 10, 11 могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты. Намагничивание их тел может осуществляться катушкой 14 либо катушкой 15. Одна из них выполняет функцию катушки генератора, например катушка 14, другая - функцию катушки подмагничивания 15. Магнитные линии магнитных полей якорей 10, 11 и замыкателя 12 при этом пересекаются, в результате чего в их телах изменяется величина магнитного потока и, как следствие, в катушке генератора 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на фигуре не показана) переводит газораспределительные клапаны 3, 7, 16, 17 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 16 поступают в левую полость поршня 18 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 17 - в правую полость поршня 19 правой расширительной машины 9. Поршни расширительных машин и соединенные с ними якоря электрогенераторов начинают сходиться. В катушке генератора 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней 4, 8, 18, 19 выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 16 и 17, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно через обратные клапаны 20, 21, 22, 23 из соответствующих полостей поршней расширительных машин по трубопроводам 24, 25 в камеру сгорания 1 подается воздух, обеспечивающий процесс горения топлива. В противоположные полости поршней через обратные клапаны 26, 27, 28, 29 засасывается воздух из атмосферы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, отличается тем, что замыкатель магнитного потока выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Все материалы и технологии при производстве замыкателя магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав однотактного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей, используются в современных электрических машинах.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1. Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей:

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 якоря; 13 - статорный магнит; 14 - катушка генератора; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.

Фигура 2. Свободнопоршневой двухцилиндровый однотактный энергомодуль с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей.

1 - камера сгорания; 2, 6, 24, 25 - трубопровод; 3, 7, 16, 17 - газораспределительный клапан; 4, 8, 18, 19 - поршни расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - замыкатель магнитного потока; 13 - статорный магнит; 14 - катушка генератора; 15 - катушка подмагничивания; 20, 21, 22, 23, 26, 27, 28, 29 - обратный клапан.

Замыкатель предназначен для получения электроэнергии. Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей входит в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания. Он выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее. Тем самым обеспечивается изменение магнитного потока в якорях и статорном магните линейной электрической машины - необходимое условие для обеспечения действия электрической машины. Технический результат - уменьшение удельного объема энергомодуля - отношение объема энергомодуля к его мощности. 2 ил.

Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, отличающийся тем, что замыкатель магнитного потока выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее.