СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМИ КЛАПАНАМИ УДАРОВ ПОРШНЕВЫХ ГРУПП О ТОРЦЫ ЦИЛИНДРОВ ДВУХЦИЛИНДРОВОГО СВОБОДНОПОРШНЕВОГО С ВНЕШНЕЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ ЭНЕРГОМОДУЛЯ Российский патент 2015 года по МПК F02B71/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения «Способ синхронизации движения поршней спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля», Патент 2441993. Энергомодуль действует следующим образом. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (см. чертеж) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по чертежу) 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 4, 8 и соединенные с ними якоря линейного электрогенератора 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 и снова якорь 11. При расхождении якорей 10, 11 их магнитные потоки пересекаются, в результате чего в статорном магните 13 изменяется магнитный поток и, как следствие, в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления 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 торцевую полость поршня 17, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 16 - в правую торцевую полость поршня 18. Поршни и соединенные с ними якоря генератора начинают сходиться, и в статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. При расхождении поршней отработавшие продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускные клапаны 15 и 16, а при схождении - через выпускные клапаны 3 и 7. Одновременно через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней по трубопроводам 23, 24 в камеру сгорания 1 подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 засасывается воздух из атмосферы.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как следует из описания принципа действия энергомодуля, велика вероятность жестких ударов поршневых групп о торцы цилиндров энергомодуля. Для предотвращения ударов поршневых групп о торцы цилиндров в любой свободнопоршневой машине необходим механизм, предотвращающий такие удары. Действие известных подобных механизмов основано на механических связях. Цель заявленного изобретения - достигнуть того же эффекта в свободнопоршневых машинах, без применения каких-либо механических связей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля состоит в следующем.

При движении поршневых групп в составе поршней 4, 17 в левом цилиндре и поршней 8, 18 в правом цилиндре из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку система управления на основании отслеживаемых мгновенных скоростей поршневых групп определяет момент времени перевода газораспределительных клапанов 3, 15, 7, 16 в противоположные положения с таким расчетом, чтобы при прибытии поршневых групп к крайним точкам движения их скорости оказались равны нулю. Затем при приближении поршневых групп к крайним точкам движения система управления в соответствии с определенным моментом времени переводит газораспределительные клапаны 3, 15 и 7, 16 в противоположные положения. В результате поступление продуктов сгорания из внешней камеры сгорания 1 в полость поршня 4 и выброс отработавших продуктов сгорания из полости поршня 17 в левом цилиндре и в полость поршня 8 и выброс продуктов сгорания прекращается, давление оставшихся в полости поршня 17 и в полсти поршня 18 оставшихся продуктов сгорания увеличивается, а скорость движения уменьшается до их остановки, в результате чего исключается удар поршневых групп о торцы цилиндров. Затем система управления газораспределительными клапанами организует в цилиндрах энергомодуля газообмен, обеспечивающий движение поршневых групп в противоположные крайние точки движения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля, включающего систему управления, цилиндры с газораспределительными клапанами и поршневыми группами в составе каждой двух соединенных штоком поршней и внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что 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.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

На чертеже дана принципиальная схема поршневого спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля: 1 - камера сгорания; 2, 6, 23, 24 - трубопровод; 3, 7, 15, 16 - газораспределительный клапан; 4, 8, 17, 18 - поршень расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - катушка подмагничивания якоря; 13 - статорный магнит; 14 - статорная катушка; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.

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.

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля, включающего систему управления, цилиндры с газораспределительными клапанами и поршневыми группами в составе каждой двух соединенных штоком поршней и внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что 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.