ДИЗЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ДИСКРЕТНЫМ ОТБОРОМ МОЩНОСТИ Российский патент 2022 года по МПК F02B71/04 

Изобретение относится к тепловым двигателям работающим по дизельному циклу, а именно к свободнопоршневым.

Известны свободнопоршневые двигатели (патенты RU №2584769, 2653344, 2665783, 2667818) которые благодаря почти полному расширению продуктов сгорания (обеспечивается большим ходом свободного поршня) имеют очень высокий КПД, но отбор мощности через вращательное движение кривошипа, хотя и является наиболее распространенным, но не всегда является оптимальным. В частности, для привода поршневых насосов и компрессоров не требуется промежуточное преобразование поступательного перемещения рабочего органа теплового двигателя (поршня) во вращательное движение кривошипа.

Целью изобретения является упрощение и повышение эффективности передачи мощности от ее производителя (дизельного двигателя) к потребителю (поршневые насосы, компрессора и др.)

Поставленная цель достигается тем, что в свободнопоршневом двигателе содержащем вертикально расположенный рабочий цилиндр со свободным поршнем внутри и взаимодействующим внутренней поверхностью с соосным с ним буферным цилиндром, а также механизм отбора мощности, соединенный с буферным цилиндром двухзвенным трубопроводом способным совершать качательные перемещения, по изобретению, механизм отбора мощности выполнен в виде цилиндра с поршнем внутри и со штоком выходящим наружу через одну из торцовых стенок цилиндра. При этом в механизме отбора мощности при среднем расположении поршня, полость цилиндра со штоком заполнена сжатым воздухом с давлением примерно вдвое меньшем, чем в другой полости цилиндра.

На фиг. изображен двигатель с механизмом отбора мощности в продольном разрезе.

Дизельный двигатель (далее СПД) содержит рабочий цилиндр 1 со свободным поршнем 2 внутри (патент RU №2637587) взаимодействующий своей внутренней поверхностью с буферным цилиндром 3. Последний с помощью двухзвенных трубопроводов 4 соединяется с механизмом отбора мощности (далее MOM), который содержит цилиндр 5 с помещенным в него поршнем 6 со штоком 7 выходящим наружу через одну из торцовых стенок цилиндра 5. СПД с помощью вакуумных цилиндров 8 подвешивается к каким либо верхнерасположенным конструкциям (много вариантов). К штоку 7 присоединяется потребитель мощности 9 (вариант - поршневой насос).

СПД совместно с MOM действуют следующим образом. В работающем СПД (технологический процесс описан в базовом патенте RU №2584769) свободный поршень 2 совершая в рабочем цилиндре 1 продольные разнонаправленные перемещения создает колебания давления сжатого воздуха в буферном цилиндре 3 и которые через трубопроводы 4 передаются в MOM. В последнем колебания давления сжатого воздуха вызывают продольные разнонаправленные перемещения поршня 6 в цилиндре 5 совместно с присоединенным к нему штоком 7. Возникающие в процессе работы СПД продольные перемещения рабочего цилиндра 1 гасятся вакуумными цилиндрами 8 системы подвески (см. патент RU №2653344). Продольные перемещения штока 7 передаются потребителю мощности 9.

Поскольку рабочий ход и скорость перемещения штока 7 многократно меньше хода и скорости перемещения свободного поршня 2, то появляется возможность просто (без использования промежуточного кривошипного механизма) и эффективно (т.е. с высоким КПД) передавать мощность различным потребителям с линейным перемещением рабочих органов, в частности поршневым насосам.

Изобретение может быть использовано в свободнопоршневых двигателях. Свободнопоршневой двигатель содержит вертикально расположенный рабочий цилиндр (1) со свободным поршнем (2) внутри и взаимодействующим внутренней поверхностью с соосным с ним буферным цилиндром (3). Механизм отбора мощности соединен с буферным цилиндром (3) двухзвенным трубопроводом (4), способным совершать качательные перемещения. Механизм отбора мощности выполнен в виде цилиндра (5) с поршнем (6) внутри и со штоком (7), выходящим наружу через одну из торцовых стенок цилиндра. В механизме отбора мощности при среднем расположении поршня (6) полость цилиндра (5) со штоком (7) заполнена сжатым воздухом с давлением, примерно вдвое меньшем, чем в другой полости цилиндра (5). Технический результат заключается в упрощении передачи мощности. 1 ил.

Свободнопоршневой двигатель, содержащий вертикально расположенный рабочий цилиндр со свободным поршнем внутри и взаимодействующим внутренней поверхностью с соосным с ним буферным цилиндром, а также механизм отбора мощности, соединенный с буферным цилиндром двухзвенным трубопроводом, способным совершать качательные перемещения, отличающийся тем, что механизм отбора мощности выполнен в виде цилиндра с поршнем внутри и со штоком, выходящим наружу через одну из торцовых стенок цилиндра, причем в механизме отбора мощности при среднем расположении поршня полость цилиндра со штоком заполнена сжатым воздухом с давлением, примерно вдвое меньшем, чем в другой полости цилиндра.