RU2617027C1 - Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting - Google Patents
Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617027C1 RU2617027C1 RU2016115454A RU2016115454A RU2617027C1 RU 2617027 C1 RU2617027 C1 RU 2617027C1 RU 2016115454 A RU2016115454 A RU 2016115454A RU 2016115454 A RU2016115454 A RU 2016115454A RU 2617027 C1 RU2617027 C1 RU 2617027C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- temperature
- rods
- radiator
- coolant
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
- F02B71/04—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
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."
Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фиг. 1) по трубопроводу 2 через клапан 3 поступают в правую (по фигуре) полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и 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 встречное движение. 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, якорь 11. При расхождении якорей 10 и 11 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 статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на фигуре не показана) переводит клапаны 3, 7, 15, 16 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через клапан 15 поступают в левую полость поршня 17, а по трубопроводу 6 и через клапан 16 - в правую полость поршня 18. Поршни расширительных машин и соединенные с ними якоря электрогенераторов начинают сходиться. В статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней 17, 18 выбрасываются в атмосферу через клапаны 15 и 16, а при схождении - через клапаны 3 и 7. Одновременно при рабочих тактах расширительных машин 5, 9 для обеспечения процесса горения топлива в камере сгорания 1 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин 5, 9 по трубопроводам 23, 24 подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 в те же полости из атмосферы засасывается воздух.The combustion products from the combustion chamber 1 (Fig. 1) through the
При работе энергомодуля поршни и штоки испытывают значительные термические нагрузки. Их охлаждение осуществляется следующим образом. На фиг. 2 показана левая расширительная машина энергомодуля. При поступлении продуктов сгорания из камеры сгорания 1 через клапан 3 в правую полость поршня 4 поршни 4, 5 начинают движение справа налево. Так как объем, заключенный в полости между внутренней поверхностью штока 29 и внешней поверхностью трубы 30, уменьшается, охлаждающий агент (далее - хладагент), занимающий этот объем и отбирающий тепло от их поверхностей, по внутреннему каналу трубы 30 через обратный клапан 31 и радиатор 32, где он охлаждается, поступает в гидроаккумулятор 33. По достижению поршнями левого крайнего положения система управления переводит клапаны 3 и 15 в противоположные положения. Поршни движутся слева направо. Жидкость из гидроаккумулятора 33 через обратный клапан 34 поступает в полость между штоком 29 и трубой 30. Рельеф внутренней поверхности штока и поршней повторяет рельеф их внешней поверхности. Внутри каждого поршня имеется перегородка 35 с окном 36. При движении хладагента в полости между штоком 29 и трубой 30 хладагент перетекает с одной стороны перегородки в другую через окно в перегородке 36, более эффективно отнимая тепло от поверхности поршней. При достижении поршнями крайнего правого положения система управления снова переводит газораспределительные клапаны 3 и 15 в противоположные положения и цикл перекачки и охлаждения штока и поршней повторяется.During operation of the power module, pistons and rods experience significant thermal stresses. Their cooling is carried out as follows. In FIG. 2 shows the left expansion machine of the energy module. Upon receipt of the combustion products from the combustion chamber 1 through the
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Цель изобретения - обеспечить управление температурой поршней и штоков свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания шунтированием радиатора.The purpose of the invention is to provide temperature control of the pistons and rods of the free piston power module with an external combustion chamber by shunting the radiator.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
На фиг. 3 показан фрагмент свободнопоршневого энергомодуля, отделенный от схемы энергомодуля линией обрыва. Управление температурой поршней и штоков свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания шунтированием радиатора осуществляется следующим образом. При движении хладагента (охлаждающей жидкости) ее тепло через радиатор 32 излучается в окружающую среду. Если температура поршней и штоков энергомодуля становится ниже оптимальной, система управления переводит шунтирующий клапан 37 в открытое (по рисунку - нижнее) положение, и охлаждающая жидкость циркулирует в обход радиатора, температура поршней и штоков энергомодуля повышается. В момент времени, когда их температура превысит оптимальную величину, система управления снова переведет шунтирующий клапан 37 в закрытое положение. Таким образом, температура поршней и штоков энергомодуля поддерживается в оптимальном диапазоне.In FIG. 3 shows a fragment of a free-piston power module, separated from the power module circuit by a break line. The temperature control of the pistons and rods of the free-piston power module with an external combustion chamber by shunting the radiator is as follows. When the movement of the refrigerant (coolant), its heat through the
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Способ управления температурой поршней и штоков свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля шунтированием радиатора, содержащий систему управления энергомодуля, содержащего радиатор, систему управления, поршни и штоки энергомодуля и шунтирующий клапан, отличающийся тем, что при движении охлаждающей жидкости через радиатор тепло охлаждающей жидкости излучается в окружающую среду, температура охлаждающей жидкости, поршней и штоков энергомодуля становится меньше оптимальной, система управления переводит шунтирующий клапан в открытое положение, и охлаждающая жидкость циркулирует в обход радиатора, в результате чего температура поршней и штоков энергомодуля становится больше, и в момент времени, когда температура охлаждающей жидкости, поршней и штоков превысит оптимальную величину, система управления снова переведет шунтирующий клапан в закрытое положение.A method for controlling the temperature of pistons and piston rods with an external combustion chamber of an energy module bypassing a radiator, comprising a control system for an energy module comprising a radiator, a control system, pistons and rods of an energy module and a shunt valve, characterized in that when the coolant moves through the radiator, the heat of the coolant is radiated to the surrounding medium, the temperature of the coolant, pistons and rods of the energy module becomes less than optimal, the control system transfers the shunt to the valve is in the open position, and the coolant circulates bypassing the radiator, as a result of which the temperature of the pistons and rods of the energy module becomes higher, and at the time when the temperature of the coolant, pistons and rods exceeds the optimum value, the control system will again transfer the shunt valve to the closed position .
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
Фигура 1. Принципиальная схема двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей:Figure 1. Schematic diagram 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:
1 - камера сгорания, 2, 6, 23, 24 - трубопроводы, 3, 7, 15, 16 - газораспределительные клапаны, 4, 8, 17, 18 - поршни расширительной машины, 5, 9 - расширительная машина, 10, 11 - якоря, 12 - катушка подмагничивания якоря, 13 - статорный магнит, 14 - статорная катушка, 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратные клапаны.1 - combustion chamber, 2, 6, 23, 24 - pipelines, 3, 7, 15, 16 - gas distribution valves, 4, 8, 17, 18 - pistons of the expansion machine, 5, 9 - expansion machine, 10, 11 - anchors 12 - magnetization coil of the armature, 13 - stator magnet, 14 - stator coil, 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - non-return valves.
Фигура 2. Принципиальная схема двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей и устройством охлаждения поршней расширительных машин:Figure 2. Schematic diagram of a two-cylinder single-stroke free-piston power module with a common external combustion chamber, a linear electric generator with opposed movement of the anchors and a device for cooling the pistons of expansion machines:
1 - камера сгорания, 3, 15 - газораспределительные клапаны, 4, 5 - поршни расширительной машины, 29 - шток, 30 - труба с каналом, 31, 34 - обратные клапаны, 32 - радиатор, 33 - пневмоаккумулятор, 35 - перегородка в поршне, 36 - окно в перегородке поршня.1 - combustion chamber, 3, 15 - gas distribution valves, 4, 5 - expansion machine pistons, 29 - rod, 30 - pipe with channel, 31, 34 - non-return valves, 32 - radiator, 33 - pneumatic accumulator, 35 - baffle in the piston , 36 - window in the piston baffle.
Фигура 3. Принципиальная схема фрагмента энергомодуля:Figure 3. Schematic diagram of a fragment of the energy module:
32 - радиатор; 37 - шунтирующий клапан.32 - radiator; 37 - shunt valve.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115454A RU2617027C1 (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115454A RU2617027C1 (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617027C1 true RU2617027C1 (en) | 2017-04-19 |
Family
ID=58642899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115454A RU2617027C1 (en) | 2016-04-20 | 2016-04-20 | Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617027C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002020A (en) * | 1988-04-26 | 1991-03-26 | Kos Joseph F | Computer optimized hybrid engine |
WO2000001933A2 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-13 | Sunpower, Inc. | Free piston internal combustion engine |
RU2427718C1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-08-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for cooling pistons of two-cylinder single phase plunger-free power module with common external combustion chamber and linear electro-generator with opposite motion of anchors |
RU2476699C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Blowing method of combustion chamber of free-piston two-cylinder power module with common external combustion chamber and linear electric generator |
US9097203B2 (en) * | 2011-12-29 | 2015-08-04 | Etagen, Inc. | Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine |
-
2016
- 2016-04-20 RU RU2016115454A patent/RU2617027C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5002020A (en) * | 1988-04-26 | 1991-03-26 | Kos Joseph F | Computer optimized hybrid engine |
WO2000001933A2 (en) * | 1998-07-06 | 2000-01-13 | Sunpower, Inc. | Free piston internal combustion engine |
RU2427718C1 (en) * | 2010-04-26 | 2011-08-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Procedure for cooling pistons of two-cylinder single phase plunger-free power module with common external combustion chamber and linear electro-generator with opposite motion of anchors |
RU2476699C1 (en) * | 2011-10-26 | 2013-02-27 | Анатолий Александрович Рыбаков | Blowing method of combustion chamber of free-piston two-cylinder power module with common external combustion chamber and linear electric generator |
US9097203B2 (en) * | 2011-12-29 | 2015-08-04 | Etagen, Inc. | Methods and systems for managing a clearance gap in a piston engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2427718C1 (en) | Procedure for cooling pistons of two-cylinder single phase plunger-free power module with common external combustion chamber and linear electro-generator with opposite motion of anchors | |
RU2422655C1 (en) | Two-cylinder free piston energy module with common external combustion chamber and linear electric generator with opposite movement of armatures | |
CN103206804A (en) | Magnetic cooling apparatus and control method thereof | |
US10630145B2 (en) | Device in a heat cycle for converting heat into electrical energy | |
EP3819559B1 (en) | Magnetic field application device | |
CN104616855A (en) | Magnetizing method and device for sintered neodymium-iron-boron magnet or magnet assembly | |
Chaudron et al. | Performance measurements on a large-scale magnetocaloric cooling application at room temperature | |
RU2617027C1 (en) | Method of management of piston temperature and of free-piston rod with external chamber of combustion of energomodular by radiator shunting | |
Karimi-Moghaddam et al. | Thermomagnetic liquid cooling: A novel electric machine thermal management solution | |
RU2625075C1 (en) | Temperature control method of piston groups and cylinders with outside combustion chamber of free-piston power module with pump drive of compressed air cooling system | |
RU2602652C1 (en) | Cooling method of double cylinder single-stroke free piston power module external combustion chamber | |
CN102510243A (en) | Power generating device by waste heat of automobiles | |
JP6060789B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
RU2615296C1 (en) | Temperature control method of piston group with outside combustion chamber of power module | |
RU2615297C1 (en) | Cooling method of piston groups of plunger-free module with external combustion chamber | |
RU2651901C1 (en) | Method of lubrication of friction pair of piston-cylinder of free piston power module with external combustion chamber | |
Tatevosyan et al. | Characteristics research of a permanent magnet linear synchronous motor driving piston compressor | |
RU2618689C1 (en) | Way of the air gap magnetic flux drag reduction among linear electric power generator anchors of the free-piston energy module with the external combustion shaft | |
RU2612494C1 (en) | Temperature control method of piston group with outside combustion chamber of power module | |
GB2559179B (en) | Waste heat recovery using an inverted Brayton cycle | |
GB2559176B (en) | Method for controlling a power-assist waste heat recovery system | |
RU2652092C1 (en) | Method for conversion of thermal energy to electrical energy by a two-cylinder free piston power module with opposite motion of pistons, linear power generator and heat exchanger | |
US20230151802A1 (en) | Systems and methods for compression and expansion of gas | |
US20190285319A1 (en) | Magnetic Heat Pump Device | |
CN106568228A (en) | Solar motor based on electromagnetic propulsion magnetorheological fluid refrigerating |