RU62989U1 - FREE PISTON ENGINE COMPRESSOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к двигателе - и компрессоростроению, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для получения сжатого воздуха. Предложенный свободно-поршневой двигатель - компрессор, содержит цилиндр двигателя с поршнем, жестко связанным с поршнем компрессора, размещенном в цилиндре компрессора соосно с поршнем двигателя, при чем поршни установлены с возможностью перемещения вдоль оси цилиндров, размещенные в крышке цилиндра двигателя впускное окно, связанное через клапан с полостью ресивера, и выпускное окно, связанное через клапан с выпускным патрубком, впускной и выпускной клапаны цилиндра компрессора, поршень компрессора снабжен возвратной пружиной, а выпускной клапан цилиндра компрессора связан посредством трубопровода с ресивером. Полезная модель позволяет устранить двойное сжатие воздуха в компрессоре и в цилиндре двигателя, упрощает конструкцию двигателя - компрессора, уменьшает его габариты и увеличивает его мощность и коэффициент полезного действия, 1.н.п.ф., 1 илл.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to the engine - and compressor engineering, and can be used in various industries to produce compressed air. The proposed free-piston engine - compressor, comprises an engine cylinder with a piston rigidly connected to the compressor piston located in the compressor cylinder coaxially with the engine piston, the pistons being installed with the possibility of movement along the axis of the cylinders, the inlet window connected to the engine cylinder cover is connected through a valve with a receiver cavity, and an outlet window connected through a valve with an outlet pipe, inlet and outlet valves of the compressor cylinder, the compressor piston is equipped with a return spring, and A compressor cylinder quick valve is connected via a pipe to the receiver. The utility model allows to eliminate double air compression in the compressor and in the engine cylinder, simplifies the design of the engine - compressor, reduces its dimensions and increases its power and efficiency, 1.p.pf, 1 ill.

66

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к двигателе - и компрессоростроению, и может быть использована в различных отраслях промышленности для получения сжатого воздуха в компрессорных станциях, в строительстве и промышленности, для опрессовки трубопроводов и газовой аппаратуры, для технологических нужд.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to the engine - and compressor engineering, and can be used in various industries for compressed air in compressor stations, in construction and industry, for crimping pipelines and gas equipment, for technological needs.

Известен двигатель внутреннего сгорания (патент РФ №2254485, МПК7 F 01 P 1/02, опубликован 20.06.2005), содержащий рабочий цилиндр, выполненный с окнами охлаждения, через которые осуществляется подача воздуха в полость цилиндра из камеры охлаждения, образованной двойной стенкой цилиндра. На головке цилиндра расположены выпускной клапан, форсунка (клапан подачи топлива) и свеча зажигания. Камера охлаждения посредством канала соединяется с компрессором, включающим цилиндр с поршнем, соединенным с коленчатым валом посредством шатуна, впускной и перепускной клапаны. Кроме того, коленчатый вал при помощи шатуна соединен с поршнем рабочего цилиндра.A known internal combustion engine (RF patent No. 2254485, IPC7 F 01 P 1/02, published 06/20/2005) containing a working cylinder made with cooling windows through which air is supplied to the cylinder cavity from the cooling chamber formed by the double cylinder wall. An exhaust valve, nozzle (fuel supply valve) and spark plug are located on the cylinder head. The cooling chamber by means of a channel is connected to a compressor including a cylinder with a piston connected to the crankshaft by means of a connecting rod, inlet and bypass valves. In addition, the crankshaft is connected to the piston of the working cylinder by means of a connecting rod.

Недостатками известных двигателей являются сложность конструкции, значительная масса и большие габариты, обусловленные необходимостью наличия двух отдельных агрегатов - компрессора и двигателя, а также стартера и аккумулятора для запуска двигателя. Кроме того, наличие продувочных окон и перепускных каналов также усложняет и удорожает конструкцию. Полезная работа в этих двигателях внутреннего сгорания совершается только половиной хода поршня, вторая половина хода поршня используется для всасывания воздуха в цилиндр. Наличие двух кривошипно-шатунных механизмов, дважды преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное и наоборот, приводит к усложнению конструкции, снижению ее надежности и коэффициента полезного действия, требует системы смазки. Двойное сжатие воздуха The disadvantages of the known engines are the design complexity, considerable weight and large dimensions, due to the need for two separate units - a compressor and an engine, as well as a starter and a battery for starting the engine. In addition, the presence of purge windows and bypass channels also complicates and increases the cost of construction. Useful work in these internal combustion engines takes only half the stroke of the piston, the second half of the stroke is used to draw air into the cylinder. The presence of two crank mechanisms, which double-convert the reciprocating motion into rotational and vice versa, complicates the design, reduces its reliability and efficiency, requires a lubrication system. Double air compression

сначала в компрессоре, а затем в цилиндре при наличии компрессора нерационально.first in the compressor, and then in the cylinder in the presence of the compressor is irrational.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является свободно-поршневой двигатель - компрессор (патент РФ №2084662, МПК6 F 02 B 71/00), содержащий корпус, в котором размещен рабочий цилиндр двигателя с перемещающимися в нем в противоположных направлениях поршнями, жестко связанными соосно с поршнями ступеней компрессора, по оси рабочего цилиндра установлены две форкамеры, каждая из которых имеет клапан подачи газового топлива и свечу зажигания. В рабочем цилиндре двигателя выполнены впускные и выпускные окна и клапан подачи газового топлива. Впускные окна связаны с полостью продувочного ресивера, а выпускные окна с выпускным патрубком.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is a free-piston engine - compressor (RF patent No. 2084662, IPC6 F 02 B 71/00), containing a housing in which the working cylinder of the engine is placed with moving in opposite directions in it pistons rigidly coaxially connected with the pistons of the compressor stages, two pre-chambers are installed along the axis of the working cylinder, each of which has a gas fuel supply valve and a spark plug. The inlet and outlet windows and the gas fuel supply valve are made in the working cylinder of the engine. The inlet windows are connected to the cavity of the purge receiver, and the outlet windows are connected to the outlet pipe.

Известная конструкция двигателя-компрессора имеет большие габариты и усложненную конструкцию, для нее характерны недостатки классического двухтактного ДВС: наличие процесса сжатия и всасывания воздуха, занимающие половину рабочего хода поршня и снижающие эффективность двигателей внутреннего сгорания.The known design of the engine-compressor has large dimensions and a complicated design, it is characterized by the disadvantages of the classic two-stroke ICE: the presence of the compression and intake of air, which occupy half the piston stroke and reduce the efficiency of internal combustion engines.

Задачей полезной моделей являются повышение коэффициента полезного двигателя - компрессора путем удвоения его мощности за счет использования всего хода поршня, упрощение конструкции и уменьшение габаритов.The objective of the utility models is to increase the coefficient of the useful engine - compressor by doubling its power through the use of the entire piston stroke, simplifying the design and reducing the size.

Поставленная задача решается за счет того, что в свободно-поршневом двигателе - компрессоре, содержащем цилиндр двигателя с поршнем, жестко связанным с поршнем компрессора, размещенном в цилиндре компрессора соосно с поршнем двигателя, и установленных с возможностью перемещения вдоль оси, размещенные в цилиндре двигателя клапан подачи топлива и свечу зажигания, установленные в верхней части цилиндра, впускное окно, связанное через клапан с полостью ресивера, выпускное окно с выпускным патрубком и клапаном, впускной и выпускной The problem is solved due to the fact that in a free-piston engine - compressor, containing a cylinder of the engine with a piston rigidly connected to the piston of the compressor, located in the compressor cylinder coaxially with the piston of the engine, and installed with the possibility of movement along the axis, the valve located in the cylinder of the engine the fuel supply and the spark plug installed in the upper part of the cylinder, the inlet window, connected through the valve to the cavity of the receiver, the outlet window with the exhaust pipe and valve, inlet and outlet

клапаны цилиндра компрессора, в котором впускное и выпускное окна выполнены в крышке цилиндра двигателя, поршень компрессора снабжен возвратной пружиной, а выпускной клапан цилиндра компрессора связан посредством трубопровода с ресивером.valves of the compressor cylinder, in which the inlet and outlet windows are made in the engine cylinder cover, the compressor piston is provided with a return spring, and the exhaust valve of the compressor cylinder is connected via a pipe to the receiver.

На чертеже показана общая схема свободнопоршневого газового двигателя - компрессора.The drawing shows a General diagram of a free piston gas engine - compressor.

Свободнопоршневой газовый двигатель - компрессор содержит цилиндр 1 двигателя, цилиндр 2 компрессора, поршень 3 двигателя, жестко связанный с поршнем 4 компрессора, установленные соосно с возможностью перемещения вдоль оси цилиндров.Free piston gas engine - the compressor comprises an engine cylinder 1, a compressor cylinder 2, an engine piston 3, rigidly connected to the compressor piston 4, mounted coaxially with the possibility of movement along the axis of the cylinders.

На крышке цилиндра 1 двигателя выполнено впускное окно 5 подачи рабочего газа, связанное через клапан и трубопровод 6 с ресивером 7, размещены клапан подачи 8 топлива, свеча зажигания 9 и выпускное окно 10, связанное через клапан с патрубком 11.On the cover of the cylinder 1 of the engine there is an inlet window 5 for supplying working gas, connected through a valve and a pipe 6 with a receiver 7, a fuel supply valve 8, a spark plug 9 and an outlet window 10 connected through a valve with a pipe 11 are placed.

В днище цилиндра 2 компрессора установлены впускной клапан 12 и выпускной клапан 13 компрессора, связанный посредством трубопровода 14 с ресивером 7. Поршень 4 компрессора снабжен возвратной пружиной 15.At the bottom of the cylinder 2 of the compressor, an inlet valve 12 and an exhaust valve 13 of the compressor are installed, connected through a pipe 14 to the receiver 7. The compressor piston 4 is provided with a return spring 15.

Отвод воздуха из ресивера 7 к потребителю осуществляется по трубопроводу 16.The air is removed from the receiver 7 to the consumer through a pipe 16.

Предлагаемый двигатель-компрессор работает следующим образом.The proposed engine compressor operates as follows.

При движении поршня 3 двигателя к «верхней мертвой точке» подается сжатый воздух из ресивера 7 через впускное окно 5 в камеру сгорания цилиндра 1 двигателя. Подача топлива в камеру сгорания цилиндра 1 осуществляется через клапан 8. При подходе поршня 3 двигателя к «верхней мертвой точке» на свечу 9 зажигания подается напряжение и возникшая искра поджигает газовую смесь в цилиндре 1 двигателя. Возникающее при этом в камере сгорания цилиндра 1 повышенное давление приводит к перемещению поршня 3 двигателя и жестко связанного с ним поршня 4 компрессора, при этом осуществляется сжатие воздуха в цилиндре When the piston 3 of the engine moves to the “top dead center”, compressed air is supplied from the receiver 7 through the inlet window 5 to the combustion chamber of the cylinder 1 of the engine. Fuel is supplied to the combustion chamber of cylinder 1 through valve 8. When the piston 3 of the engine approaches the “top dead center” voltage is applied to the spark plug 9 and the resulting spark ignites the gas mixture in the cylinder 1 of the engine. The increased pressure that occurs in the combustion chamber of the cylinder 1 causes the piston 3 of the engine and the compressor piston 4 rigidly connected to it to move, while the air is compressed in the cylinder

компрессора. Сжимаемый воздух из полости цилиндра 2 компрессора через выпускной клапан 13 перетекает по трубопроводу 14 в ресивер 7.compressor. Compressed air from the cavity of the cylinder 2 of the compressor through the exhaust valve 13 flows through the pipe 14 into the receiver 7.

Выпуск отработанных газов из камеры сгорания цилиндра 1 двигателя происходит по патрубку 11 через выпускное окно 10 в момент прохождения в «нижней мертвой точке» поршня 4 компрессора.The exhaust gas from the combustion chamber of the cylinder 1 of the engine occurs through the pipe 11 through the exhaust window 10 at the time of passage at the "bottom dead center" of the piston 4 of the compressor.

Для возврата поршня 4 компрессора в «верхнюю мертвую точку» используется возвратная пружина 15. При этом происходит всасывание воздуха в полость цилиндра 2 компрессора через впускной клапан 12 (выпускной клапан 13 при этом закрыт).To return the compressor piston 4 to the “top dead center”, a return spring 15 is used. In this case, air is sucked into the cavity of the compressor cylinder 2 through the inlet valve 12 (the exhaust valve 13 is thus closed).

Из ресивера 7 часть воздуха по трубопроводу 16 направляется к потребителю, а часть - по трубопроводу 6 через клапан впускного окна 5 поступает в цилиндр 1 двигателя. Одновременно с открытием клапана впускного окна 5 и подачей воздуха в полость цилиндра 1 двигателя происходит закрытие клапана выпускного окна 10. Затем происходит следующий цикл.From the receiver 7, part of the air through the pipeline 16 is directed to the consumer, and part - through the pipe 6 through the valve of the inlet window 5 enters the cylinder 1 of the engine. Simultaneously with the opening of the valve of the inlet window 5 and the supply of air to the cavity of the cylinder 1 of the engine, the valve of the outlet window 10 is closed. Then the next cycle occurs.

Полезная модель позволяет повысить коэффициент полезного двигателя - компрессора, упростить его конструкцию и уменьшить его габариты за счет устранения дублирования функций: сжатие воздуха осуществляется в компрессоре вследствие рабочего хода поршня двигателя, при этом исключаются 2 такта: «всасывание» и «сжатие» в двигателе и остаются такты «рабочий ход-выпуск», предлагаемый двигатель - компрессор работает по тактам «рабочий ход-выпуск.The utility model allows to increase the coefficient of a useful engine - compressor, simplify its design and reduce its dimensions by eliminating duplication of functions: air is compressed in the compressor due to the stroke of the engine piston, and 2 cycles are excluded: “suction” and “compression” in the engine and the “stroke-release” cycles remain, the proposed engine - the compressor runs on the “stroke-release.

Claims (1)

Свободно-поршневой двигатель - компрессор, содержащий цилиндр двигателя с поршнем, жестко связанным с поршнем компрессора, размещенным в цилиндре компрессора соосно с поршнем двигателя, и установленный с возможностью перемещения вдоль оси цилиндров, размещенные в цилиндре двигателя клапан подачи топлива и свеча зажигания, установленные в верхней части цилиндра, впускное окно и выпускное окно, связанное через клапан с выпускным патрубком, впускной и выпускной клапаны цилиндра компрессора, отличающийся тем, что впускные и выпускные окна выполнены в крышке цилиндра двигателя, поршень компрессора снабжен возвратной пружиной, а впускной клапан цилиндра двигателя связан посредством трубопровода с ресивером.

Free piston engine - a compressor containing an engine cylinder with a piston rigidly connected to a compressor piston placed in a compressor cylinder coaxially with the engine piston and installed with the possibility of movement along the cylinder axis, the fuel supply valve and spark plug placed in the engine cylinder, installed in the upper part of the cylinder, the inlet window and the outlet window connected through the valve to the outlet pipe, the inlet and outlet valves of the compressor cylinder, characterized in that the inlet and outlet windows made in the engine cylinder cover, the compressor piston is provided with a return spring, and the inlet valve of the engine cylinder is connected via a pipeline to the receiver.