Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом Российский патент 2017 года по МПК F02B71/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения патент РФ 2427718 «Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей».

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения - обеспечить управление температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия двухцилиндрового свободнопоршневого с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором энергомодуля, далее - энергомодуль.

Продукты сгорания (фигура 1) 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 через 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, магнитный замыкатель 14, изготовленный из магнитомягкого материала, и снова якорь 11. 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 катушке генератора 15 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления переводит 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 начинают сходиться. В статорной катушке 15 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие продукты сгорания при расхождении поршней 18, 19 выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 16 и 17, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно при рабочих тактах расширительных машин 5, 9 через обратные клапаны 20, 21, 22, 23 из соответствующих полостей поршней расширительных машин 5, 9 по трубопроводам 24, 25 для обеспечения процесса горения топлива в камеру сгорания 1 подается воздух, а через обратные клапаны 26, 27, 28, 29 из атмосферы засасывается воздух.

Управление температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом осуществляется следующим образом. На фигуре 2 показана поршневая группа правой расширительной машины энергомодуля - см. фигуру 1. При действии энергомодуля в момент времени, когда в камеру сгорания 1 поступит масса сжимаемого в компрессорных полостях энергомодуля воздуха, система управления энергомодуля открывает клапан подачи воздуха на турбину 30. При расхождении поршневых групп энергомодуля (фигура 1) из компрессорных полостей поршней 4 и 19 и при схождении из компрессорных полостей поршней 8 и 18 воздух (фигура 2) поступает на турбину 31 и приводит ее во вращение, и по каналу 32 выбрасывает воздух в окружающую среду. Турбина 31 соединена валом с вентилятором 33 и насосом 34. Насос 34 прокачивает охлаждающую жидкость по каналу 35, каналу поршневой группы 36, каналу 37, радиатору 38 и снова к насосу 34. Охлаждающая жидкость отбирает тепло от поршневой группы 39 и переносит его в радиатор 38. Вентилятор 33 по каналу 40 забирает атмосферный воздух и обдувает радиатор 38, который отдает тепло окружающей среде. Система управления датчиком температуры воздуха 41 контролирует температуру охлаждающей жидкости. Если температура охлаждающей жидкости меньше оптимальной величины, система управления закрывает клапан подачи воздуха на турбину 30, и температура охлаждающей жидкости и поршневой группы повышается. Для охлаждения поверхности цилиндра поршневой группы энергомодуля насос 34 прокачивает охлаждающую жидкость от насоса 34 по каналу 42 цилиндра энергомодуля 43, радиатор 38 и снова к насосу 34. Охлаждающая жидкость отбирает тепло от стенок цилиндра энергомодуля 43 и переносит его в радиатор 38. Термостаты 44 и 45 настроены таким образом, что при превышении температуры охлаждающей жидкости сверх оптимальной перекрывают поток охлаждающей жидкости. При повышении охлаждающей жидкости и поршневых групп и цилиндра энергомодуля выше оптимальной величины система управления энергомодуля снова открывает клапан подачи воздуха на турбину 30.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом, включающего клапан подачи воздуха на турбину, турбину, вентилятор, насос, радиатор, поршневые группы энергомодуля с каналами для прокачки охлаждающей жидкости, цилиндр энергомодуля с каналом для прокачки охлаждающей жидкости и датчик температуры охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что при действии энергомодуля в момент времени, когда в камеру сгорания поступит масса сжимаемого в компрессорных полостях поршней энергомодуля воздуха, система управления энергомодуля открывает клапан подачи воздуха на турбину из компрессорных полостей поршней энергомодуля, воздух поступает на турбину и приводит турбину во вращение, турбина соединена валами с вентилятором и насосом, насос прокачивает охлаждающую жидкость по каналам поршневых групп энергомодуля для прокачки охлаждающей жидкости и по каналам цилиндров для прокачки охлаждающей жидкости энергомодуля, через радиатор и снова к насосу, охлаждающая жидкость переносит тепло от поршневых групп и цилиндров энергомодуля в радиатор, вентилятор обдувает радиатор, который отдает тепло окружающей среде, система управления датчиком температуры воздуха контролирует температуру охлаждающей жидкости, и, если температура охлаждающей жидкости меньше оптимальной величины, система управления закрывает клапан подачи воздуха на турбину.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Требования к материалам и технологиям заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1. Принципиальная схема спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля.

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

Фигура 2. Принципиальная схема системы охлаждения поршневых групп и цилиндров энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом.

30 - клапан подачи воздуха на турбину; 31 - турбина; 32, 35, 37, 40 - канал; 33 - вентилятор; 34 - насос; 36 - канал поршневой группы; 38 - радиатор; 39 - поршневая группа; 41 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 42 - канал цилиндра энергомодуля, 43 - цилиндр энергомодуля, 44, 45 - термостат.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом состоит в следующем: при действии энергомодуля в момент времени, когда в камеру сгорания энергомодуля поступит масса сжимаемого в компрессорных полостях поршней энергомодуля воздуха, система управления энергомодуля открывает клапан подачи воздуха на турбину из компрессорных полостей поршней энергомодуля, воздух поступает на турбину и приводит турбину во вращение. Турбина соединена валами с вентилятором и насосом, насос прокачивает охлаждающую жидкость по каналам поршневых групп энергомодуля для прокачки охлаждающей жидкости и по каналам цилиндров с каналами для прокачки охлаждающей жидкости энергомодуля, через радиатор и снова к насосу. Охлаждающая жидкость переносит тепло от поршневых групп и цилиндров энергомодуля в радиатор, вентилятор обдувает радиатор, который отдает тепло окружающей среде. Система управления датчиком температуры воздуха контролирует температуру охлаждающей жидкости, и, если температура охлаждающей жидкости меньше оптимальной величины, система управления закрывает клапан подачи воздуха на турбину. Изобретение обеспечивает управление температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом. 2 ил.

Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом, включающего клапан подачи воздуха на турбину, турбину, вентилятор, насос, радиатор, поршневые группы энергомодуля с каналами для прокачки охлаждающей жидкости, цилиндр энергомодуля с каналом для прокачки охлаждающей жидкости и датчик температуры охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что при действии энергомодуля в момент времени, когда в камеру сгорания поступит масса сжимаемого в компрессорных полостях поршней энергомодуля воздуха, система управления энергомодуля открывает клапан подачи воздуха на турбину из компрессорных полостей поршней энергомодуля, воздух поступает на турбину и приводит турбину во вращение, турбина соединена валами с вентилятором и насосом, насос прокачивает охлаждающую жидкость по каналам поршневых групп энергомодуля для прокачки охлаждающей жидкости и по каналам цилиндров для прокачки охлаждающей жидкости энергомодуля, через радиатор и снова к насосу, охлаждающая жидкость переносит тепло от поршневых групп и цилиндров энергомодуля в радиатор, вентилятор обдувает радиатор, который отдает тепло окружающей среде, система управления датчиком температуры воздуха контролирует температуру охлаждающей жидкости, и, если температура охлаждающей жидкости меньше оптимальной величины, система управления закрывает клапан подачи воздуха на турбину.