Способ управления давлением воздуха в пневмоаккумуляторе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания Российский патент 2019 года по МПК F02B71/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший аналог заявленного изобретения - патент РФ 2422655 «Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей».

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По патенту 2422655 коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания изменяется в зависимости от нагрузки на двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей. Цель заявленного изобретения - обеспечить давление воздуха в пневмоаккумуляторе свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, при котором достигается задаваемый коэффициент избытка воздуха при сгорания топлива во внешней камере сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность заявленного изобретения поясняется на примере принципа действия двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания (далее - энергомодуль). В состав энергомодуля входят две идентичные по устройству расширительные машины, поршни и якоря которых движутся оппозитно. Поэтому действие энергомодуля поясняется на примере одной, левой, расширительной машины (см. фиг.). При пуске энергомодуля система управления подает топливо во внешнюю камеру сгорания 1 форсункой 2 и воспламеняет его свечой зажигания 3. Продукты сгорания через открытый клапан 4 поступают в правую (по фигуре) полость поршня 5. Под их воздействием поршень 5, соединенный штоком 6 с поршнем 7 и штоком 8 с якорем 9, начинает движение справа налево. Воздух из правой полости поршня 5 через обратный клапан 10 поступает в пневмоаккумулятор 11. Воздух из атмосферы через обратный клапан 12 засасывается в правую полость поршня 7. Из левой полости поршня 7 через клапан 13 выбрасываются отработавшие продукты сгорания. Статорный магнит 14 представляет собой постоянный магнит, магнитный поток которого замыкается по контуру: якорь 9, статорный магнит 14, якорь 15 и снова якорь 9. При расхождении якорей 9 и 15 в статорном магните 14 возникает переменный магнитный поток, который пересекает витки катушки генератора 16, в результате чего в ней генерируется импульс электроэнергии. По достижению поршнями 5, 7 и якоря 9 крайнего левого положения система управления переводит клапаны 4, 13, 17, 18 в противоположные положения и открывает клапан пневмоаккумулятора 19. Воздух из пневмоаккумулятора 11 поступает во внешнюю камеру сгорания 1. Одновременно туда же форсункой 2 подается доза топлива и воспламеняется свечой зажигания 3. Топливо горит и продукты сгорания через открытый клапан 17 поступают в левую полость поршня 7, в результате чего поршни 5, 7 и якорь 9 движутся вправо. Сжимаемый в правой полости поршня 7 воздух через обратный клапан 20 поступает в пневмоаккумулятор 11. Отработавшие продукты сгорания из правой полости поршня 5 через клапан 18 выбрасываются в атмосферу, а через обратный клапан 21 воздух из атмосферы засасывается в левую полость поршня 5. В катушке генератора 16 генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. В дальнейшем система управления, манипулируя газораспределительными клапанами, обеспечивает генерирование электроэнергии.

Сущность заявленного изобретения состоит в следующем.

В момент времени, когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе 11 достигнет величины, обеспечивающей задаваемый коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания 1, система управления устанавливает клапан стравливания воздуха 22 в открытое положение. Сжимаемый в левой полости поршня 5 воздух выбрасывается в атмосферу. При противоположном движении поршней 5, 7 и якорей 9, 15 стравливание воздуха производится через клапан стравливания 23. Стравливание воздуха из полостей (левая полость поршня 5 и правая полость поршня 7) может производиться на отрезке трубопровода до клапанов стравливания 22, 23 (как показано на фигуре), так и на отрезке трубопровода до обратных клапанов 12, 21.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ управления давлением воздуха в пневмоаккумуляторе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающего пневмоаккумулятор, внешнюю камеру сгорания, систему управления и клапаны стравливания воздуха, отличающийся тем, в момент времени, когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе достигнет величины, обеспечивающей задаваемый коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания, система управления устанавливает клапан стравливания воздуха в открытое положение и сжимаемый в левой полости поршня воздух выбрасывается в атмосферу.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработки классических ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема двухцилиндрового

свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания.

1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 13, 17, 18 - клапан; 5, 7 - поршень; 6, 8 - шток; 9, 15 - якорь; 11 -пневмоаккумулятор; 10, 12, 20, 21 - обратный клапан; 14 - статорный магнит; 16 - катушка генератора; 19 - клапан пневмоаккумулятора; 22, 23 - клапан стравливания воздуха.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления давлением воздуха в пневмоаккумуляторе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающего пневмоаккумулятор, внешнюю камеру сгорания, систему управления и клапаны стравливания воздуха, согласно изобретению в момент времени, когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе достигнет величины, обеспечивающей задаваемый коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания, система управления устанавливает клапан стравливания воздуха в открытое положение и сжимаемый в левой полости поршня воздух выбрасывается в атмосферу. Изобретение обеспечивает достижение задаваемого коэффициента избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания. 1 ил.

Способ управления давлением воздуха в пневмоаккумуляторе свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающего пневмоаккумулятор, внешнюю камеру сгорания, систему управления и клапаны стравливания воздуха, отличающийся тем, что в момент времени, когда давление воздуха в пневмоаккумуляторе достигнет величины, обеспечивающей задаваемый коэффициент избытка воздуха при сгорании топлива во внешней камере сгорания, система управления устанавливает клапан стравливания воздуха в открытое положение и сжимаемый в левой полости поршня воздух выбрасывается в атмосферу.