RU2615296C1 - Temperature control method of piston group with outside combustion chamber of power module - Google Patents

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: temperature control method of reciprocating of free-piston groups with external combustion chamber of energy-module electro-pump containing the energy-module management system, electro-pump, piston of energy-module channels group pumping coolant, radiator and coolant temperature sensor. The electro-pump pumps the coolant through channels of piston groups energy-module, coolant selects heat from reciprocating energy-module groups and through the radiator goes back to electro-pump, energy-module management system by coolant temperature sensor controls the temperature of the coolant, the coolant temperature is lowered below optimal coolant temperature sensor sends a signal to the control system outage electro-pump voltage, resulting in coolant temperature and piston groups increases and when the temperature of piston groups management system delivers a voltage at the electro-pump.

EFFECT: invention provides temperature control of free-piston energy-module groups with external combustion chamber electro-pump.

2 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

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».The closest analogue of the claimed invention is RF patent 2427718 "Method for cooling pistons of a two-cylinder single-stroke free-piston power module with a common external combustion chamber and a linear electric generator with opposed movement of the anchors."

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей, включающий общую внешнюю камеру сгорания, электрогенератор с оппозитным движением якорей, две расширительные машины, приводящие в оппозитное движение якоря электрогенератора, и систему управления, шток и соединенные с ним поршни каждой расширительной машины охлаждаются протекающим в полости, ограниченной внутренней поверхностью штока, внешней и внутренней поверхностью установленной внутри этой полости трубы, хладагентом, для чего при движении поршней из точек крайнего схождения поршней в точки крайнего расхождения хладагент продавливается через радиатор, отдающий тепло хладагента внешней среде, и поступает в пневмоаккумулятор, а при движении поршней из точек крайнего расхождения в точки крайнего схождения хладагент из аккумулятора поступает в ту же полость, ограниченную внутренней поверхностью штоков, внешней и внутренней поверхностью трубы. Изобретение обеспечивает улучшение охлаждения поршней энергомодуля.The invention relates to the field of power engineering. A method for cooling pistons of a two-cylinder single-stroke free-piston power module with a common external combustion chamber and a linear electric generator with opposed movement of the anchors, including a common external combustion chamber, an electric generator with the opposite movement of anchors, two expansion machines that drive the generator’s armature in opposite motion, and a control system, rod with it, the pistons of each expansion machine are cooled by the flowing in the cavity bounded by the inner surface of the rod, the external and internal the inner surface of the pipe installed inside this cavity, the refrigerant, for which, when the pistons move from the extreme convergence points of the pistons to the extreme divergence points, the refrigerant is forced through the radiator, which transfers the heat of the refrigerant to the external environment, and enters the pneumatic accumulator, and when the pistons move from the extreme divergence points to points extreme convergence of the refrigerant from the battery enters the same cavity bounded by the inner surface of the rods, the outer and inner surface of the pipe. The invention provides improved cooling of the pistons of the energy module.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Цель изобретения - обеспечить управление температурой поршневых групп свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания электропомпой.The purpose of the invention is to provide temperature control of the piston groups of the free-piston power module with an external electric pump combustion chamber.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия двухцилиндрового свободнопоршневого с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором энергомодуля, далее - энергомодуль.The invention is illustrated by the description of the principle of operation of a two-cylinder free-piston with a common external combustion chamber and a linear electric generator of the energy module, hereinafter - the energy module.

Продукты сгорания (фиг. 1) из внешней камеры сгорания 1 (далее - камера сгорания 1) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по чертежу) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и 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.The combustion products (Fig. 1) from the external combustion chamber 1 (hereinafter referred to as the combustion chamber 1) through the pipe 2 through the gas distribution valve 3 enter the right (according to the drawing) end cavity of the piston 4 of the left expansion machine 5, and through the pipe 6 and the gas distribution valve 7 - into the left cavity of the piston 8 of the right expansion machine 9. Under the influence of expanding combustion products, the pistons of the expansion machines 4 and 8 and the anchors of the linear electric generators 10 and 11 connected to them begin to diverge. The anchors 10 and 11 can be permanent magnets or electromagnets magnetized by a magnetizing coil 12 when a magnetizing current flows through its turns. In both cases, the magnetic flux is closed along the contour - the armature 11, the stator magnet 13, the armature 10, the magnetic closure 14 made of soft magnetic material, and again the armature 11. With the opposite movement of the anchors 10 and 11 (in this case, the movement of the divergence), the magnetic lines of their magnetic fields, as a result of which the magnetic flux changes in the stator magnet 13 and the anchors 10 and 11 and, as a result, an electric pulse is generated in the coil of the generator 15. When the pistons and anchors reach the points of extreme divergence, the control system puts the valves 3, 7, 16, 17 in opposite positions. Now, the combustion products from the combustion chamber 1 through the pipeline 2 and through the gas distribution valve 16 enter the left piston cavity 18 of the left expansion machine 5, and through the pipe 6 and through the gas distribution valve 17 enter the right cavity of the piston 19 of the right expansion machine 9. The pistons of the expansion machines and anchors connected to them begin to converge. An opposite sign pulse is generated in the stator coil 15. The exhaust products of combustion at the divergence of the pistons 18, 19 are discharged into the atmosphere through the gas distribution valves 16 and 17, and when converging through the gas distribution valves 3 and 7. At the same time, when the expansion machines 5, 9 work through the check valves 20, 21, 22, 23 of the corresponding piston cavities of the expansion machines 5, 9 through the pipelines 24, 25 to ensure the combustion process of the fuel, air is supplied to the combustion chamber 1, and air is sucked from the atmosphere through the check valves 26, 27, 28, 29.

Управление температурой поршневых групп энергомодуля электропомпой осуществляется следующим образом. На фиг. 2 показана поршневая группа правой расширительной машины энергомодуля - см. фиг. 1. Блок помпы для прокачки охлаждающей жидкости с электродвигателем, далее - электропомпа. Электропомпа 30 прокачивает охлаждающую жидкость через канал поршневой группы энергомодуля 31, отбирает тепло от поршневой группы 32, затем через радиатор 33 и возвращается к электропомпе 30. Система управления энергомодулем по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости 34 контролирует температуру охлаждающей жидкости. При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже оптимальной величины датчик температуры охлаждающей жидкости 34 подает сигнал системе управления на прекращение подачи напряжения на электропомпу 30, в результате чего прокачка охлаждающей жидкости через канал поршневой группы энергомодуля 31 и радиатор 33 прекращается. Температура поршневой группы энергомодуля 32 повышается. При понижении температуры охлаждающей жидкости система управления подает напряжение на электропомпу 30. Таким образом, система управления поддерживает температуру поршневых групп энергомодуля в оптимальном диапазоне.The temperature control of the piston groups of the power module of the electric pump is as follows. In FIG. 2 shows the piston group of the right expansion machine of the energy module - see FIG. 1. A pump unit for pumping coolant with an electric motor, then an electric pump. The electric pump 30 pumps coolant through the channel of the piston group of the energy module 31, removes heat from the piston group 32, then through the radiator 33 and returns to the electric pump 30. The energy module control system, by the signal of the coolant temperature sensor 34, controls the temperature of the coolant. When the coolant temperature drops below the optimum value, the coolant temperature sensor 34 sends a signal to the control system to stop supplying voltage to the electric pump 30, as a result of which the coolant pumping through the channel of the piston group of the energy module 31 and the radiator 33 are stopped. The temperature of the piston group of the energy module 32 rises. By lowering the temperature of the coolant, the control system supplies voltage to the electric pump 30. Thus, the control system maintains the temperature of the piston groups of the energy module in an optimal range.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ управления температурой поршневых групп свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля электропомпой, содержащего систему управления энергомодуля, электропомпу, поршневые группы энергомодуля с каналами прокачки охлаждающей жидкости, радиатор и датчик температуры охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что электропомпа прокачивает охлаждающую жидкость через каналы поршневых групп энергомодуля, охлаждающая жидкость отбирает тепло от поршневых групп энергомодуля и через радиатор возвращается к электропомпе, система управления энергомодулем по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости контролирует температуру охлаждающей жидкости, при понижении температуры охлаждающей жидкости ниже оптимальной величины датчик температуры охлаждающей жидкости подает сигнал системе управления на прекращение подачи напряжения на электропомпу, в результате чего температура охлаждающей жидкости и поршневых групп повышается, а при понижении температуры поршневых групп система управления подает напряжение на электропомпу.A method of controlling the temperature of free piston piston groups with an external combustion chamber of an electric pump power module, comprising an energy module control system, an electric pump, piston groups of an energy module with coolant pumping channels, a radiator and a coolant temperature sensor, characterized in that the electric pump pumps coolant through the piston groups of the energy module, the coolant removes heat from the piston groups of the energy module and through the radiator returns to the electric pump, the system The energy module control system monitors the temperature of the coolant by the signal of the coolant temperature sensor, when the coolant temperature drops below the optimum value, the coolant temperature sensor sends a signal to the control system to stop the voltage supply to the electric pump, as a result of which the temperature of the coolant and piston groups rises, and when lowering the temperature of the piston groups, the control system supplies voltage to the electric pump.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL APPLICABILITY OF THE INVENTION

Требования к материалам и технологиям заявленного изобретения не выходят за рамки современных возможностей.The requirements for materials and technologies of the claimed invention do not go beyond the scope of modern capabilities.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

Фиг. 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.FIG. 1. Schematic diagram of a twin twin-cylinder free-piston with an external combustion chamber of the energy module: 1 - combustion chamber; 2, 6, 24, 25 - pipeline; 3, 7, 16, 17 - gas distribution valve; 4, 8, 18, 19 - the piston of the expansion machine; 5, 9 - expansion machine; 10, 11 - anchor; 12 - magnetization coil; 13 - stator magnet; 15 - generator coil; 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28, 29 — check valve.

Фиг. 2. Принципиальная схема системы охлаждения поршневых групп энергомодуля электропомпой: 30 - электропомпа; 31 - канал поршневой группы энергомодуля; 32 - поршневая группа; 33 - радиатор; 34 - датчик температуры охлаждающей жидкости.FIG. 2. Schematic diagram of the cooling system of the piston groups of the power module electric pump: 30 - electric pump; 31 - channel of the piston group of the energy module; 32 - piston group; 33 - radiator; 34 - the gauge of temperature of a cooling liquid.

Claims (1)

Способ управления температурой поршневых групп свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля электропомпой, содержащего систему управления энергомодуля, электропомпу, поршневые группы энергомодуля с каналами прокачки охлаждающей жидкости, радиатор и датчик температуры охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что электропомпа прокачивает охлаждающую жидкость через каналы поршневых групп энергомодуля, охлаждающая жидкость отбирает тепло от поршневых групп энергомодуля и через радиатор возвращается к электропомпе, система управления энергомодулем по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости контролирует температуру охлаждающей жидкости, при понижении температуры охлаждающей жидкости ниже оптимальной величины датчик температуры охлаждающей жидкости подает сигнал системе управление на прекращение подачи напряжения на электропомпу, в результате чего температура охлаждающей жидкости и поршневых групп повышается, а при понижении температуры поршневых групп система управления подает напряжение на электропомпу.A method of controlling the temperature of free piston piston groups with an external combustion chamber of an electric pump power module, comprising an energy module control system, an electric pump, piston groups of an energy module with coolant pumping channels, a radiator and a coolant temperature sensor, characterized in that the electric pump pumps coolant through the piston groups of the energy module, the coolant removes heat from the piston groups of the energy module and through the radiator returns to the electric pump, the system The energy module control system monitors the temperature of the coolant by the signal of the coolant temperature sensor, when the coolant temperature drops below the optimum value, the coolant temperature sensor sends a signal to the system to stop the voltage supply to the electric pump, as a result of which the temperature of the coolant and piston groups rises, and when lowering the temperature of the piston groups, the control system supplies voltage to the electric pump.

Images