Способ продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором Российский патент 2020 года по МПК F02B71/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области машиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ 2476699 «Способ продувки камеры сгорания свободнопоршневого двухцилиндрового энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель заявленного изобретения состоит в том, чтобы снизить расход электроэнергии процесса продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором (далее - энергомодуль).

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ продувки внешней камеры сгорания энергомодуля (см. фигуру), трансформирующего энергию моторного топлива в электроэнергию, поясняется описанием принципа его действия. В состав энегомодуля входят две идентичные по устройству свободнопоршневые машины, поршневые группы и якоря которых движутся оппозитно. Поэтому принцип действия энегомодуля поясняется преимущественно на примере одной, левой свободнопоршневой машины. При пуске энегомодуля система управления подает топливо во внешнюю камеру сгорания 1 (далее - камера сгорания 1) форсункой 2 и воспламеняет его свечой зажигания 3. Продукты сгорания по трубопроводу 4 через открытый впускной клапан 5 поступают (по рисунку) в правую, расширительную, полость поршня 6. Площадь правой поверхности поршня 6 больше площади его левой поверхности на величину разности площадей поперечных сечений штока 7 с левой и штока 8 с правой стороны поршня 6. Поэтому давление сжимаемого в компрессорной (левой) полости поршня 6 воздуха больше давления продуктов сгорания в его расширительной (правой) полости, а также и в камере сгорания 1. Под воздействием продуктов сгорания поршень 6, соединенный штоком 7 с поршнем 9, и якорь 10, соединенный штоком 8 с поршнем 6, начинает движение справа налево. Воздух из компрессорной (левой) полости поршня 6 через обратный клапан 11 поступает в камеру сгорания 1, поддерживая в ней горение топлива, а через обратный клапан 12 воздух из атмосферы засасывается в компрессорную (правую) полость поршня 9. Воздух, а в дальнейшем отработавшие продукты сгорания, из расширительной (левой) полости поршня 9 через выпускной клапан 13 выбрасываются в атмосферу. Статорный магнит 14 представляет собой постоянный магнит, магнитный поток которого замыкается по контуру: статорный магнит 14, якорь 10, якорь 15 и снова статорный магнит 14. При расхождении якорей 10 и 15 в статорном магните 14 возникает переменный магнитный поток, который пересекает витки катушки линейного электрогенератора 16, в результате чего в ней генерируется импульс электроэнергии. По достижению поршнями 6, 9 и якоря 10 крайнего левого положения система управления переводит впускные клапаны 5, 17 и выпускные клапаны 13, 18 в противоположные положения. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 19 через открытый впускной клапан 17 поступают в расширительную (левую) полость поршня 9 и поршни 6, 9 и якорь 10 начинают движение слева направо. Продукты сгорания из компрессорной (правой) полости поршня 9 через обратный клапан 20 поступают в камеру сгорания 1, а через обратный клапан 21 в компрессорную (левую) полость поршня 6 засасывается воздух из атмосферы. В катушке линейного генератора 16 генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. В дальнейшем система управления, переводя впускные клапаны 5, 17 и выпускные клапаны 13, 18 из одного положения в другое, обеспечивает генерирование импульсов электроэнергии переменного знака.

Продувка камеры сгорания 1 энергомодуля осуществляется следующим образом. В момент достижения поршневыми группами свободнопоршневых машин энергомодуля крайних точек расхождения система управления прекращает подачу форсункой 3 топлива в камеру сгорания 1 и открывает выпускные клапаны 18, 22 и впускные клапаны 5, 23. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 выбрасываются в атмосферу через впускные клапаны 5, 23 и выпускные клапаны 18, 22. Сжатый воздух из компрессорных полостей поршней 6, 24 через обратные клапаны 11, 25 поступают в камеру сгорания 1 и вытесняют из нее и расширительных полостей поршней 9, 24 продукты сгорания, обеспечивая тем самым воздухом воспламенение топлива в камере сгорания 1 при очередном пуске энергомодуля.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором, включающего поршневые группы свободнопоршневых машин энергомодуля, внешнюю камеру сгорания, систему управления, форсунку, выпускные клапаны, впускные клапаны, компрессорные полости поршней, обратные клапаны и расширительные полости поршней, отличающиеся тем, что для продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором в момент достижения поршневыми группами свободнопоршневых машин энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором крайних точек расхождения система управления прекращает подачу форсункой топлива во внешнюю камеру сгорания и открывает выпускные клапаны и впускные клапаны, продукты сгорания из внешней камеры сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускные клапаны и впускные клапаны, сжатый воздух из компрессорных полостей поршней через обратные клапаны поступают в камеру сгорания и вытесняют из нее и расширительных полостей поршней продукты сгорания, обеспечивая тем самым воздухом воспламенение топлива в камере сгорания при очередном пуске энергомодуля.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ Затраты на НИОКР и производство заявленного изобретения не могут существенно отличаться от таковых при проектировании и производстве механизмов сцепления-расцепления валов на основе ферромагнитного материала.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором.

1 - внешняя камера сгорания; 2 - форсунка; 3 - свеча зажигания; 4, 19 - трубопровод; 5. 17, 23 - впускной клапан; 6, 9, 24 - поршень; 7, 8 - шток; 10, 15 - якорь; 11, 12, 20, 21, 25 - обратный клапан; 13, 18, 22 - выпускной клапан; 14 - статорный магнит; 16 - катушка генератора,

Изобретение может быть использовано в свободнопоршневых двигателях. Способ продувки осуществляется во внешней камере (1) сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с внешней камерой сгорания и с линейным электрогенератором. Энергомодуль включает поршневые группы свободнопоршневых машин, внешнюю камеру сгорания (1), систему управления, форсунку (2), выпускные клапаны (13), (18), (22), впускные клапаны (5), (17), (23), компрессорные полости поршней (6), (9), (24), обратные клапаны (11), (12), (20), (21), (25) и расширительные полости поршней (6), (9), (24). Для продувки внешней камеры (1) сгорания энергомодуля в момент достижения поршневыми группами энергомодуля крайних точек расхождения система управления прекращает подачу форсункой (2) топлива во внешнюю камеру (1) сгорания и открывает выпускные клапаны (13), (18), (22) и впускные клапаны (5), (17), (23). Продукты сгорания из внешней камеры (1) сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускные клапаны (13), (18), (22) и впускные клапаны(5), (17), (23). Сжатый воздух из компрессорных полостей поршней (6), (9), (24) через обратные клапаны (11), (12), (20), (21), (25) поступает в камеру (1) сгорания и вытесняет из нее и расширительных полостей поршней (6), (9), (24) продукты сгорания, обеспечивая тем самым воздухом воспламенение топлива в камере (1) сгорания при очередном пуске энергомодуля. Технический результат заключается в снижении расхода электроэнергии процесса продувки внешней камеры сгорания. 1 ил.

Способ продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором, включающего поршневые группы свободнопоршневых машин энергомодуля, внешнюю камеру сгорания, систему управления, форсунку, выпускные клапаны, впускные клапаны, компрессорные полости поршней, обратные клапаны и расширительные полости поршней, отличающийся тем, что для продувки внешней камеры сгорания свободнопоршневого с оппозитным движением поршней энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором в момент достижения поршневыми группами свободнопоршневых машин энергомодуля с внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором крайних точек расхождения система управления прекращает подачу форсункой топлива во внешнюю камеру сгорания и открывает выпускные клапаны и впускные клапаны, продукты сгорания из внешней камеры сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускные клапаны и впускные клапаны, сжатый воздух из компрессорных полостей поршней через обратные клапаны поступает в камеру сгорания и вытесняет из нее и расширительных полостей поршней продукты сгорания, обеспечивая тем самым воздухом воспламенение топлива в камере сгорания при очередном пуске энергомодуля.