RU2653613C1 - Method of piston impacts prevention against the single-cylinder, free-piston external combustion heat engine cylinder walls - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to power plant engineering. Method of piston impacts prevention against the single-cylinder, free-piston external combustion heat engine cylinder walls, including piston, control system, exhaust valve and shock absorber. According to the invention, with the piston movement from the motion starting point to the motion extreme point, control system opens the exhaust valve at the moment of time, which ensures the piston stopping at the extreme point of motion, and with movement from the motion extreme point to the motion starting point, the piston's motion energy is absorbed by the shock absorber installed between the piston and the cylinder end.

EFFECT: invention provides prevention of piston impacts against the cylinder walls.

1 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

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

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ 2548527 «Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля».The closest prototype of the claimed invention is RF patent 2548527 "A method for preventing gas distribution valves from blows of piston groups against the ends of cylinders of a two-cylinder free-piston with an external combustion chamber of an energy module."

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Цель заявленного изобретения состоит в предотвращении ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания.The purpose of the claimed invention is to prevent piston impacts on the cylinder walls of a single-cylinder free-piston heat engine of external combustion.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия тепловой машины внешнего сгорания с линейным электрогенератором.The essence of the claimed invention is illustrated by a description of the principle of operation of a thermal external combustion machine with a linear electric generator.

Тепловая энергия от топки подводится к теплообменнику 1 (см. чертеж) и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. В момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха, система управления открывает впускной клапан 2, чрез который воздух поступает в рабочую (правую по чертежу) полость поршня 3. Под действием воздуха поршень 3 начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения. Из компрессорной (левой) полости поршня 3 воздух через обратный клапан 4 заряжает пневмоаккумулятор 5. Магнитный поток статорного магнита 6 замыкается через якорь электрогенератора 7. В результате движения якоря электрогенератора 7 площадь поверхности якоря электрогенератора 7 и примыкающей к якорю электрогенератора 7 площади поверхности статорного магнита электрогенератора 6 уменьшается. Соответственно изменяется магнитный поток в якоре электрогенератора 7 и статорном магните электрогенератора 6, и в катушке электрогенератора 8 генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршня 3 в конечную (левую) крайнюю точку движения система управления закрывает клапан 2 и открывает выпускной клапан 9. Якорь электрогенератора 7 притягивается к противоположному полюсу статорного магнита электрогенератора 6. В результате поршень 3 движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение. Отработавший воздух из рабочей полости поршня 3 через открытый выпускной клапан 9 выбрасывается в атмосферу, а воздух из атмосферы через обратный клапан 10 засасывается в компрессорную полость поршня 3. Одновременно система управления открывает клапан теплообменника 11 и воздух из пневмоаккумулятора 5 поступает в теплообменник 1, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха, при котором температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха. После чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.Thermal energy from the furnace is supplied to the heat exchanger 1 (see drawing) and heats the air in the internal cavity of the heat exchanger 1. At the time when the gas temperature and pressure in the heat exchanger 1 reaches the maximum pressure and air temperature limit entered in the control system, the control system opens inlet valve 2, through which air enters the working (right in the drawing) piston cavity 3. Under the action of air, the piston 3 begins to move from the starting point of movement to the final point of movement. From the compressor (left) cavity of the piston 3, air through the check valve 4 charges the air accumulator 5. The magnetic flux of the stator magnet 6 closes through the armature of the generator 7. As a result of the movement of the arm of the generator 7, the surface area of the armature of the generator 7 and the surface area of the stator magnet of the generator adjacent to the armature of the generator 7 6 decreases. Accordingly, the magnetic flux changes in the armature of the generator 7 and the stator magnet of the generator 6, and an electric pulse is generated in the coil of the generator 8. At the time of arrival of the piston 3 at the end (left) extreme point of movement, the control system closes the valve 2 and opens the exhaust valve 9. The armature of the generator 7 is attracted to the opposite pole of the stator magnet of the generator 6. As a result, the piston 3 moves to its original position to generate another pulse of electricity . The exhaust air from the working cavity of the piston 3 through the open exhaust valve 9 is discharged into the atmosphere, and air from the atmosphere through the check valve 10 is sucked into the compressor cavity of the piston 3. At the same time, the control system opens the valve of the heat exchanger 11 and the air from the pneumatic accumulator 5 enters the heat exchanger 1, in which the next cycle of heating the air occurs, at which the temperature and pressure of the gas in the heat exchanger 1 will reach the maximum pressure and air temperature limit entered in the control system ear. After which the cycle of generating a pulse of electricity is repeated.

Предотвращение ударов поршня 3 о стенки цилиндр осуществляется следующим образом. При движении поршня 3 из исходной точки движения в крайнюю точку движения система управления открывает выпускной клапан 9 в момент времени, обеспечивающий остановку поршня 3 в крайней точке движения, а при движении из крайней точки движения в исходную точку движения энергия движения поршня 3 гасится установленным между поршнем 3 и торцом цилиндра амортизатором 12.The prevention of shock of the piston 3 against the walls of the cylinder is as follows. When the piston 3 moves from the starting point of movement to the extreme point of movement, the control system opens the exhaust valve 9 at a point in time, which stops the piston 3 at the extreme point of movement, and when moving from the extreme point of movement to the starting point of movement, the energy of movement of the piston 3 is suppressed installed between the piston 3 and the cylinder end with a shock absorber 12.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ предотвращения ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания, включающей поршень, систему управления, выпускной клапан и амортизатор, отличающийся тем, что при движении поршня из исходной точки движения в крайнюю точку движения система управления открывает выпускной клапан в момент времени, обеспечивающий остановку поршня в крайней точке движения, а при движении из крайней точки движения в исходную точку движения энергия движения поршня гасится установленным между поршнем и торцом цилиндра амортизатором.A method for preventing piston impacts on the cylinder walls of a single-cylinder free-piston heat engine of external combustion, comprising a piston, a control system, an exhaust valve and a shock absorber, characterized in that when the piston moves from the starting point of movement to the extreme point of movement, the control system opens the exhaust valve at a point in time that provides the piston stops at the extreme point of movement, and when moving from the extreme point of movement to the starting point of movement, the energy of movement of the piston is extinguished installed between the piston and the cylinder end with a shock absorber.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.The cost of research and development of the claimed invention cannot differ significantly from those in the design of a classic ICE.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

Чертеж: принципиальная схема одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания, где:Drawing: schematic diagram of a single-cylinder free-piston heat engine of external combustion, where:

1 - теплообменник; 2 - впускной клапан; 3 - поршень; 4 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - статорный магнит; 7 - якорь электрогенератора; 8 - катушка электрогенератора; 9 - выпускной клапан; 10 - обратный клапан; 11 - клапан теплообменника; 12 - амортизатор.1 - heat exchanger; 2 - inlet valve; 3 - the piston; 4 - check valve; 5 - pneumatic accumulator; 6 - stator magnet; 7 - an anchor of an electric generator; 8 - generator coil; 9 - exhaust valve; 10 - check valve; 11 - valve heat exchanger; 12 - shock absorber.

Claims (1)

Способ предотвращения ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания, включающей поршень, систему управления, выпускной клапан и амортизатор, отличающийся тем, что при движении поршня из исходной точки движения в крайнюю точку движения система управления открывает выпускной клапан в момент времени, обеспечивающий остановку поршня в крайней точке движения, а при движении из крайней точки движения в исходную точку движения энергия движения поршня гасится установленным между поршнем и торцом цилиндра амортизатором.A method for preventing piston impacts on the cylinder walls of a single-cylinder free-piston heat engine of external combustion, comprising a piston, a control system, an exhaust valve and a shock absorber, characterized in that when the piston moves from the starting point of movement to the extreme point of movement, the control system opens the exhaust valve at a point in time that provides the piston stops at the extreme point of movement, and when moving from the extreme point of movement to the starting point of movement, the energy of movement of the piston is extinguished installed between the piston and the cylinder end with a shock absorber.

Images