RU2115023C1 - Free-piston gas engine-compressor - Google Patents

Free-piston gas engine-compressor Download PDF

Info

Publication number
RU2115023C1
RU2115023C1 RU97111276A RU97111276A RU2115023C1 RU 2115023 C1 RU2115023 C1 RU 2115023C1 RU 97111276 A RU97111276 A RU 97111276A RU 97111276 A RU97111276 A RU 97111276A RU 2115023 C1 RU2115023 C1 RU 2115023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plunger
engine
pump
gas
pair
Prior art date
Application number
RU97111276A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97111276A (en
Inventor
Федор Васильевич Булычев
Леонид Григорьевич Кузнецов
Михаил Антонович Колб
Original Assignee
Федор Васильевич Булычев
Леонид Григорьевич Кузнецов
Михаил Антонович Колб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федор Васильевич Булычев, Леонид Григорьевич Кузнецов, Михаил Антонович Колб filed Critical Федор Васильевич Булычев
Priority to RU97111276A priority Critical patent/RU2115023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2115023C1 publication Critical patent/RU2115023C1/en
Publication of RU97111276A publication Critical patent/RU97111276A/en

Links

Images

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: proposed engine-compressor is designed for compressing natural or oil gas in which this gas is used as fuel for engine. Gas inlet valve installed on engine cylinder is connected to gaseous fuel feed line. Valve has spring-loaded shutoff member. Plunger pump is furnished with bell crank hinge-mounted on its housing. One arm of bell crank is in constant engagement with shutoff member of gas inlet valve, and second arm, with spring-loaded pusher installed in pump housing and mechanically coupled with plunger of accumulating pair. Non-return valve is placed between plunger pairs. Suction and delivery spaces of pump are placed in communication through closed external circuit and reservoir with working liquid. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателе- и компрессоростроению и может быть использовано для компримирования газа на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, дожимных станциях, станциях подземного хранения газа, в составе энерготехнологических комплексов при интенсификации добычи нефти и газа. The invention relates to engine and compressor engineering and can be used to compress gas at automobile gas-filling compressor stations, booster stations, underground gas storage stations, as part of energy technology complexes for the intensification of oil and gas production.

Известен свободнопоршневой двигатель-компрессор, содержащий цилиндропоршневые группы двигателя и компрессора, механизм синхронизации движения поршневых групп и систему подачи топлива в цилиндр двигателя [1]. Known free-piston engine-compressor, containing cylinder-piston groups of the engine and compressor, a mechanism for synchronizing the movement of piston groups and a fuel supply system to the engine cylinder [1].

В качестве топлива в известном двигателе-компрессоре может применяться только дизельное топливо. As fuel in a known engine compressor, only diesel fuel can be used.

Известен свободнопоршневой генератор газа, содержащий корпус с размещенными в нем цилиндропоршневыми группами двигателя и компрессорных ступеней, механизм синхронизации движения поршневых групп, устройство топливоподачи, установленное на корпусе цилиндра двигателя и содержащее плунжерный насос, включающий дозирующую и аккумулирующую плунжерные пары и приводной вал с кулачковой шайбой, кинематически связанной с плунжером дозирующей пары [2]. Known free-piston gas generator, comprising a housing with cylinder-piston groups of the engine and compressor stages located therein, a mechanism for synchronizing the movement of piston groups, a fuel supply device mounted on the engine cylinder housing and comprising a plunger pump including a metering and accumulating plunger pair and a drive shaft with a cam washer, kinematically connected to the plunger of the dosing pair [2].

Известный совбоднопоршневой генератор газа также работает только на жидком (дизельном) топливе. The well-known free-piston gas generator also works only on liquid (diesel) fuel.

Задачей настоящего изобретения является создание свободнопоршневого газового двигателя-компрессора, предназначенного для компримирования природного или нефтяного газа, в котором топливом для двигателя служит этот же природный или нефтяной газ. An object of the present invention is to provide a free-piston gas engine compressor for compressing natural or petroleum gas, in which the same natural or petroleum gas is used as the fuel for the engine.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в свободнопоршневом двигателе-компрессоре, содержащем цилиндропоршневые группы двигателя и компрессорных ступеней, механизм синхронизации движения поршневых групп, устройство топливоподачи, включающее установленный на корпусе двигателя плунжерный насос, содержащий дозирующую и аккумулирующую плунжерные пары и приводной вал с кулачковой шайбой, кинематически связанной с плунжером дозирующей пары, устройство подачи топлива в цилиндр двигателя содержит газовпускной клапан, подсоединенный к линии подвода газового топлива и включающий подпружиненный запорный орган, плунжерный насос снабжен шарнирноразмещенным на его корпусе двуплечим рычагом, одно плечо которого постоянно взаимодействует с запорным органом газовпускного клапана, а второе плечо - с подпружиненным толкателем, установленным в корпусе насоса и кинематически связанным с плунжером аккумулирующей пары, при этом всасывающая и нагнетающая полости насоса сообщены между собой замкнутым внешним контуром, в который включена емкость с рабочей жидкостью. The essence of the claimed invention lies in the fact that in a free-piston engine-compressor containing cylinder-piston groups of the engine and compressor stages, a mechanism for synchronizing the movement of piston groups, a fuel supply device including a plunger pump mounted on the engine housing containing dosing and accumulating plunger pairs and a drive shaft with a cam a washer kinematically connected with the plunger of the metering pair, the fuel supply device to the engine cylinder contains a gas inlet valve, under connected to the gas fuel supply line and including a spring-loaded shut-off element, the plunger pump is equipped with a two-arm lever pivotally placed on its body, one arm of which constantly interacts with the shut-off element of the gas inlet valve, and the second arm with a spring-loaded pusher installed in the pump housing and kinematically connected with the plunger accumulating pairs, while the suction and discharge cavities of the pump are interconnected by a closed external circuit, which includes a container with a working fluid .

На фиг. 1 показана общая схема свободнопоршневого газового двигателя-компрессора; на фиг. 2 - газовпускной клапан (разрез); на фиг. 3 - узел установки газовпускного клапана и плунжерного насоса на цилиндре двигателя; на фиг. 4 - плунжерный насос (разрез). In FIG. 1 shows a general diagram of a free piston gas engine compressor; in FIG. 2 - gas inlet valve (section); in FIG. 3 - site installation of the gas inlet valve and the plunger pump on the engine cylinder; in FIG. 4 - plunger pump (section).

Свободнопоршневой газовый двигатель-компрессор содержит цилиндр 1 двигателя, цилиндры 2, 3, 4 компрессорных ступеней, цилиндр 5 буфера - продувочного насоса, поршни 6, 7 двигателя, жестко связанные с поршнями 8, 9, 10 ступеней компрессора и поршнем 11 буфера - продувочного насоса, механизм синхронизации 12 движения поршневых групп. На цилиндре двигателя установлен газовпускной клапан 13 с подпружиненным запорным органом 14, и две форкамеры 15, каждая из которых имеет клапан 16 подачи газового топлива и свечу 17 зажигания. На корпусе двигателя закреплен плунжерный насос 18. На корпусе насоса на кронштейне 19 шарнирно установлен двуплечий рычаг 20. The free-piston gas engine-compressor contains a cylinder 1 of the engine, cylinders 2, 3, 4 of the compressor stages, cylinder 5 of the buffer of the purge pump, pistons 6, 7 of the engine, rigidly connected with pistons 8, 9, 10 of the compressor and piston 11 of the buffer of the purge pump , a mechanism for synchronizing 12 movements of piston groups. A gas inlet valve 13 with a spring-loaded locking element 14, and two prechambers 15, each of which has a gas fuel supply valve 16 and a spark plug 17, are installed on the engine cylinder. A plunger pump 18 is mounted on the motor housing. On the pump housing on the bracket 19, a two-arm lever 20 is pivotally mounted.

В крышке 21 и в корпусе 22 плунжерного насоса установлен на подшипниках приводной вал 23 с шестерней 24 механизма синхронизации и кулачковой шайбой 25. В корпусе 22 смонтирован рычаг 26 с роликом 27 и установлена зубчатая рейка 28. Сверху в расточке корпуса 22 размещены дозирующая плунжерная пара 29, тарелка 30, пружина 31, проставка 32 с невозвратным клапаном 33, аккумулирующая плунжерная пара 34. Плунжерные пары 29 и 34 и проставка 32 плотно прижаты друг к другу гайкой 35. Плунжер 36 аккумулирующей пары через тарелку 37 связан с подпружиненным толкателем 38. In the cover 21 and in the housing 22 of the plunger pump, a drive shaft 23 with a gear 24 of the synchronization mechanism and a cam washer 25 is mounted on bearings. A lever 26 with a roller 27 is mounted in the housing 22 and a gear rack 28 is installed. A metering plunger pair 29 is placed on top in the bore of the housing 22 , plate 30, spring 31, spacer 32 with a non-return valve 33, accumulating plunger pair 34. Plunger pairs 29 and 34 and spacer 32 are tightly pressed against each other by nut 35. The plunger 36 of the accumulating pair is connected to the spring-loaded plunger 38 through the plate 37.

На корпусе насоса закреплена поплавковая камера 39 с фильтром. A float chamber 39 with a filter is fixed to the pump housing.

Во втулке дозирующей плунжерной пары 29 и в проставке 32 выполнены каналы для циркуляции рабочей жидкости между всасывающей 40 и нагнетающей 41 полостями насоса. Плунжер 42 дозирующей пары выполнен с косой кромкой 43 на торце и имеет две кольцевые канавки 44, 45 и осевую расточку 46, сообщенную с верхней канавкой 44. In the sleeve of the metering plunger pair 29 and in the spacer 32, channels are made for circulating the working fluid between the suction 40 and the pump 41 cavities. The plunger 42 of the dispensing pair is made with an oblique edge 43 at the end and has two annular grooves 44, 45 and an axial bore 46 in communication with the upper groove 44.

Нагнетающая 41 и всасывающая 40 полости насоса сообщены между собой внешним контуром 47 через емкость 48 с рабочей жидкостью. The pumping 41 and the suction 40 of the pump cavity are interconnected by an external circuit 47 through a container 48 with the working fluid.

Свободнопоршневой газовый двигатель-компрессор работает следующим образом. Free piston gas engine compressor operates as follows.

При движении поршневых групп от наружной мертвой точки - НМТ к внутренней мертвой точке - ВМТ, после закрытия продувочных и выпускных окон кулачковая шайба 25 своей активной частью набегает на ролик 27 и через рычаг 26 приводит в движение вверх плунжер 42 дозирующей пары. После перекрытия косой кромкой плунжера всасывающего канала во втулке начинается нагнетание рабочей жидкости через невозвратный клапан 33 в аккумулирующую плунжерную пару 34 с подъемом вверх плунжера 36 и сжатием пружины толкателя 38. Движение плунжера 36 передается через толкатель 38 и двуплечий рычаг 20 подпружиненному запорному органу 14 газовпускного клапана 13. Это положение соответствует началу подачи газового топлива в цилиндр двигателя. When the piston groups move from the outside dead center - BDC to the inside dead center - TDC, after closing the purge and outlet windows, the cam washer 25 runs on the roller 27 with its active part and drives the plunger 42 of the dosing pair through the lever 26. After the oblique channel plunger overlaps the suction channel in the sleeve, the pumping fluid begins to flow through the non-return valve 33 into the accumulating plunger pair 34 with the plunger 36 being raised upward and the pusher spring 38 is compressed. 13. This position corresponds to the start of gas fuel supply to the engine cylinder.

При дальнейшем движении кулачковой шайбы, плунжеры дозирующей и аккумулирующей пар продолжают движение вверх до тех пор, пока верхняя канавка 44 на плунжере дозирующей пары не сообщится через отверстие с всасывающей полостью 40. В этот момент происходит разгрузка дозирующей пары от давления, закрывается невозвратный клапан 33, ролик 27 выходит на цилиндрическую часть кулачковой шайбы и прекращается подъем плунжеров. При дальнейшем вращении кулачковой шайбы ролик 27 движется по ее цилиндрической части. With further movement of the cam washer, the metering and accumulating steam plungers continue to move upward until the upper groove 44 on the metering pair plunger communicates through the opening with the suction cavity 40. At this moment, the metering couple is unloaded from the pressure, the non-return valve 33 closes. the roller 27 goes to the cylindrical part of the cam washer and the rise of the plungers stops. With further rotation of the cam washer, the roller 27 moves along its cylindrical part.

При положении поршней двигателя на расстоянии ≈ 120 мм от оси форкамер ролик 27 переходит на вторую активную часть кулачковой шайбы и при положении поршней на расстоянии ≈ 80- 90 мм до оси форкамер, нижняя канавка 45 на плунжере дозирующей пары сообщается со сверлением во втулке. При этом положении полость аккумулирующей пары через каналы во втулке дозирующей пары и вставке сообщается с нагнетающей полостью 41. Рабочая жидкость вытесняется в емкость 48. Плунжер 36 опускается вниз, толкатель 38 опускается вниз, газовпускной клапан 13 закрывается. With the position of the engine pistons at a distance of ≈ 120 mm from the axis of the pre-chambers, the roller 27 passes to the second active part of the cam washer and with the position of the pistons at a distance of ≈ 80-90 mm to the axis of the pre-chambers, the lower groove 45 on the plunger of the dosing pair communicates with drilling in the sleeve. In this position, the cavity of the accumulating pair through the channels in the sleeve of the metering pair and the insert communicates with the injection cavity 41. The working fluid is forced into the container 48. The plunger 36 is lowered, the plunger 38 is lowered, the gas inlet valve 13 is closed.

При дальнейшем движении поршней двигателя к ВМТ при прохождении их на некотором расстоянии от оси форкамер, в форкамерах поджигается от электрической искры топливо, происходит сгорание его и в цилиндре двигателя, поршни останавливаются во внутренней мертвой точке. При обратном движении поршней происходит расширение продуктов сгорания. With further movement of the engine pistons to the TDC when they pass at a certain distance from the axis of the prechambers, fuel is ignited in the prechambers from the electric spark, it is burned in the engine cylinder, the pistons stop at internal dead center. With the reverse movement of the pistons, the combustion products expand.

После того как косая кромка плунжера дозирующей пары откроет всасывающий канал во втулке, начинается наполнение дозирующей пары рабочей жидкостью из поплавковой камеры, сообщенной с емкостью 48. After the oblique edge of the plunger of the dispensing pair opens the suction channel in the sleeve, filling of the dispensing pair with the working fluid from the float chamber connected to the tank 48 begins.

Изменение величины подъема плунжера аккумулирующей пары и соответственно и величины хода запорного органа газовпускного клапана осуществляется поворотом плунжера дозирующей пары вокруг своей оси с помощью рейки 28. При выдвижении рейки в крайнее положение прекращается подача рабочей жидкости дозирующей парой, что может быть использовано для остановки двигатель-компрессора. Changing the amount of lift of the plunger of the accumulating pair and, accordingly, the stroke of the shut-off element of the gas inlet valve is carried out by turning the plunger of the metering pair around its axis with the help of rack 28. When the rack is pulled out to the extreme position, the flow of working fluid is stopped by the dispensing pair, which can be used to stop the engine-compressor .

Использование предложенного свободнопоршневого газового двигателя-компрессора способствует экономии дефицитного дизельного топлива путем замены его на природный или нефтяной газ, повышению ресурса работы двигателя на 40 - 50% по сравнению с двигателем, работающим на жидком топливе, улучшению экологической обстановки окружающей среды за счет уменьшения токсичности отработавших газов. The use of the proposed free-piston gas engine compressor helps to save scarce diesel fuel by replacing it with natural or petroleum gas, increasing the engine life by 40-50% compared with a liquid fuel engine, and improving the environmental environment by reducing the toxicity of exhaust gases.

Источники информации
1. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. - Л.: Машиностроение, 1969, с. 145 - 148.
Sources of information
1. Frenkel M.I. Piston compressors. - L .: Engineering, 1969, p. 145 - 148.

2. Кошкин В.К. и др. Свободнопоршневые генераторы газа для газотурбинных установок. - М.: Машгиз, 1963, с. 206 - 247. 2. Koshkin V.K. and other free-piston gas generators for gas turbine plants. - M.: Mashgiz, 1963, p. 206 - 247.

Claims (1)

Свободнопоршневой газовый двигатель-компрессор, содержащий цилиндро-поршневые группы двигателя и компрессорных ступеней, механизм синхронизации движения поршневых групп, устройство топливоподачи в цилиндр двигателя, включающее установленный на корпусе двигателя плунжерный насос, содержащий дозирующую и аккумулирующую плунжерные пары с невозвратным клапаном между ними и приводной вал с закрепленной на нем кулачковой шайбой, кинематически связанной с плунжером дозирующей пары насоса, отличающийся тем, что устройство подачи топлива в цилиндр двигателя содержит газовпускной клапан, подсоединенный к линии подвода газового топлива и включающий подпружиненный запорный орган, плунжерный насос снабжен шарнирно размещенным на его корпусе двуплечим рычагом, одно плечо которого постоянно взаимодействует с запорным органом газовпускного клапана, а второе плечо - с подпружиненным толкателем, установленным в корпусе насоса и кинематически связанным с плунжером аккумулирующей пары, при этом всасывающая и нагнетающая полости насоса сообщены между собой замкнутым внешним контуром, в который включена емкость с рабочей жидкостью. A free-piston gas engine-compressor containing cylinder-piston groups of the engine and compressor stages, a mechanism for synchronizing the movement of piston groups, a fuel supply device to the engine cylinder, including a plunger pump mounted on the engine housing, containing a metering and accumulating plunger pair with a non-return valve between them and a drive shaft with a cam washer fixed to it, kinematically connected with the plunger of the metering pump pair, characterized in that the fuel supply device the engine cylinder contains a gas inlet valve connected to the gas fuel supply line and including a spring-loaded shut-off element, the plunger pump is equipped with a two-arm lever pivotally mounted on its body, one arm of which constantly interacts with the shut-off element of the gas inlet valve, and the second arm with a spring-loaded plunger installed in the pump housing and kinematically connected with the plunger of the accumulating pair, while the suction and discharge cavities of the pump are communicated with each other by a closed external plant, which includes a container with a working fluid.
RU97111276A 1997-06-30 1997-06-30 Free-piston gas engine-compressor RU2115023C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97111276A RU2115023C1 (en) 1997-06-30 1997-06-30 Free-piston gas engine-compressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97111276A RU2115023C1 (en) 1997-06-30 1997-06-30 Free-piston gas engine-compressor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2115023C1 true RU2115023C1 (en) 1998-07-10
RU97111276A RU97111276A (en) 1999-02-27

Family

ID=20194893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97111276A RU2115023C1 (en) 1997-06-30 1997-06-30 Free-piston gas engine-compressor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2115023C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110566373A (en) * 2019-09-27 2019-12-13 阜新德尔汽车部件股份有限公司 Motor-driven high-pressure liquefied natural gas delivery pump

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Кошкин В.К. и др. Свободнопоршневые генераторы газа для газотурбинных уст ановок - М.: Машгиз, 1963, с.206-247. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110566373A (en) * 2019-09-27 2019-12-13 阜新德尔汽车部件股份有限公司 Motor-driven high-pressure liquefied natural gas delivery pump
CN110566373B (en) * 2019-09-27 2024-03-15 阜新德尔汽车部件股份有限公司 Motor-driven high-pressure liquid natural gas delivery pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8191517B2 (en) Internal combustion engine with dual-chamber cylinder
KR960010281B1 (en) Intensifier-injector for gaseous fuel for positive displacement engines
US8327831B2 (en) Dual fuel compression ignition engines and methods
CN201826953U (en) Two-stroke cylinder piston engine
ES529100A0 (en) FUEL INJECTION DEVICE FOR COMBUSTION ENGINES WITH AIR COMPRESSION AND SELF-IGNITION
CN107939520A (en) To cylinder two-stroke internal combustion engine
WO2012050541A1 (en) Internal combustion engine
JPH05240121A (en) Internal combustion engine
US6860251B1 (en) Rotary piston engine
RU2115023C1 (en) Free-piston gas engine-compressor
CN113309646B (en) Fuel pump with improved sealing performance
US4062335A (en) Variable volume pump for internal combustion engine
US4487167A (en) Oscillating piston diesel engine
CN207485540U (en) To cylinder two-stroke internal combustion engine
US3492947A (en) Fuel injection pump for internal combustion engines
RU2079695C1 (en) Fuel pump
RU2309277C2 (en) Vacuum pump
RU2101523C1 (en) Internal combustion engine
RU2170833C1 (en) Two-stroke internal combustion engine
US10294792B2 (en) Split-chamber rotary engine improvements
CN111720210A (en) Engine with improved structure
RU2006622C1 (en) Internal combustion engine
WO2023075737A1 (en) Free-piston engine/hydraulic pump operating method and free-piston engine/hydraulic pump (embodiments)
SU985378A1 (en) I.c.engine
JPH09158802A (en) Liquefied gas force-feed pump