CN103195562B - 一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，属于能源动力领域。具体包括两个侧导轨、侧导杆、可调相位连杆组，可调相位连杆组包括活塞销座、螺纹套筒、底座。侧导杆位于活塞销座的中下部，穿过侧面的通孔、与活塞销座垂直；两个侧导轨平行对称位于活塞销座两侧，侧导杆的两端分别插入两个侧导轨；活塞销座的底部安装底座，底座内侧和活塞销座的底部圆周上均有放射状波浪纹，两者对齐咬合；本发明的自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置实现了在系统应用条件下两侧活塞组件相位的锁定，进一步保证了二冲程活塞的活塞环相位锁定。最终实现避免活塞环切口与气缸气口边缘发生摩擦。

Description

一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置

技术领域

本发明涉及一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，属于能源动力领域。

背景技术

自由活塞内燃发电动力系统是近年来兴起的一种新型动力装置，其整个系统包含内燃机与直线电机两大模块。内燃机模块与直线电机模块之间一般通过连杆直接相连，前者通过热能转化而来的机械能能够在直线电机中直接转化为电能并向外输出。得益于其较短的动力传送链，其机械损失比传统机型更低。因而在总体效率上，自由活塞式内燃发电动力系统有更高的提升空间。应对能源问题，它也有更大的潜力。

自由活塞内燃发电动力系统的发电机模块通常采用的一种方案是圆筒型直线电机，其内燃机模块基本构型与传统机型一致，均为圆形气缸和活塞组件。同时，内燃机模块的工作方式很多都采用二冲程工作形式。对于二冲程工作方式来说，活塞除起到承受气缸压力并做功的作用外，还承担控制气缸各气口开闭的作用，因此活塞上的活塞环将与缸壁气口产生摩擦。一般来说活塞环的切口应当避开各气口所处相位，避免切口与气口产生剧烈摩擦使得气缸内壁受损。在传统机型上，由于连杆不会发生以气缸轴线为中心的旋转，因此活塞环切口在活塞侧圆周面上所处相位可以通过活塞上的卡销以及固定的活塞组件相位控制，保证其相位永久稳定。

然而在自由活塞内燃发电动力系统内燃机模块上，由于两大模块内侧均为圆形，活塞组件会围绕气缸轴线旋转，因而活塞组件相位无法锁定。同时又因为活塞与直线电机动子之间的连杆螺纹加工无法极其精确地控制，因而旋紧之后，活塞销座的相位同样无法确定。两种因素均导致并恶化了活塞销相位锁定情况，继而影响活塞环相位锁定问题。所以在自由活塞内燃发电动力系统工作过程中，出现活塞环相位无法保持始终同一，导致其内燃机模块经常出现缸内壁被拉伤的现象。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中自由活塞内燃发电动力系统的活塞组件相位锁定问题，提出一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，包括两个侧导轨、侧导杆、可调相位连杆组，可调相位连杆组包括活塞销座、螺纹套筒、底座。

侧导杆位于活塞销座的中下部，穿过侧面的通孔、与活塞销座垂直；两个侧导轨平行对称位于活塞销座两侧，侧导轨呈L型，侧导杆的两端分别插入两个侧导轨；活塞销座的底部安装底座，底座内侧和活塞销座的底部圆周上均有放射状波浪纹，两者对齐咬合；所述放射状波浪纹的相邻两波峰之间的角度间隔小于系统允许的最大活塞组件误差相位角的一半。

螺纹套筒为中空的圆柱体，内侧有螺纹。活塞销座的底部与侧导杆之间为一螺杆，螺杆的螺纹与螺纹套筒的螺纹相咬合，螺杆穿过螺纹套筒的中空圆孔，与活塞销底座旋合紧密，形成可调相位连杆组。

本发明的自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，其作用方式为：先将底座下部的螺杆穿过螺纹套筒的底部圆孔。然后根据所需要的活塞组件锁定条件，将活塞销底座的放射状波浪纹与底座的放射状波浪纹按指定相位对齐咬合。螺纹套筒的内侧面螺纹与活塞销底座侧面螺纹咬合，旋合紧密，形成可调相位连杆组，再将侧导杆插入侧导轨。最后将L型侧导轨的短端固定安装于直线电机定子上，且呈水平对称状态。每一台自由活塞内燃发电动力系统的直线电机两端分别布置一套本装置。

有益效果

本发明的自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置实现了在系统应用条件下两侧活塞组件相位的锁定，进一步保证了二冲程活塞的活塞环相位锁定。最终实现避免活塞环切口与气缸气口边缘发生摩擦。

本装置结构简单，具有高可靠性，便于制造生产，易于实现。

附图说明

图1为具体实施方式中本装置的组装结构示意图；

图2为具体实施方式中用于配合组装的放射状波浪纹示意图，其中（a）为活塞销座底部示意图，（b）为底座顶部示意图；

图3为具体实施方式中本装置在自由活塞内燃发电动力系统上实施的剖面示意图；

图4为图3中虚线框的局部放大图。

标号说明：

1—侧导轨，2—侧导杆，3—活塞销座，4—螺纹套筒，5—底座，6—活塞销座放射状波浪纹，7—底座放射状波浪纹，8—管状直线电机定子，9—管状直线电机动子，10—气缸，11—活塞组件。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，它主要包括侧导轨1、侧导杆2、可调相位连杆组，可调相位连杆组包括活塞销座3、螺纹套筒4、底座5，如图1所示。

其中，活塞销座的侧面中下部有一根与侧导轨相配合的侧导杆2，侧面下部的圆周有与螺纹套筒箱配合的螺纹，底部有与底座相配合的放射状波浪纹6，如图2所示。螺纹套筒底面中部有圆孔，内部侧面有与活塞销座相配合的螺纹。底座顶面上有与活塞销座相配合的放射状波浪纹7，底部有一螺杆。此实验中系统允许的最大活塞组件误差相位角为35°，取放射状波浪纹的之间的角度间隔为15°。

底座5下部的螺杆穿过螺纹套筒4的底部圆孔。活塞销座3的放射状波浪纹6与底座的放射状波浪纹7按相位要求对齐咬合。螺纹套筒4的内侧面螺纹与活塞销底座3侧面螺纹咬合。如图3和图4所示，然后将组件通过底座5的螺杆与管状直线电机的动子连接。活塞销底座3侧面的侧导杆2插入侧导轨1。将侧导轨1安装到管状直线电机定子8上。最后将活塞组件11安装到活塞销座3的销孔上。活塞两侧两套装置以同样的方式安装。此时活塞11在气缸10内的相位被锁定。

Claims (4)

1.一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，其特征在于：包括两个侧导轨、侧导杆、可调相位连杆组，可调相位连杆组包括活塞销座、螺纹套筒、底座；侧导杆位于活塞销座的中下部，穿过活塞销座侧面的通孔、与活塞销座垂直；两个侧导轨平行对称位于活塞销座两侧，侧导杆的两端分别插入两个侧导轨；活塞销座的底部安装底座，底座内侧和活塞销座的底部圆周上均有放射状波浪纹，两者对齐咬合；

螺纹套筒为中空的圆柱体，内侧有螺纹；活塞销座的底部与侧导杆之间为一螺杆，螺杆的螺纹与螺纹套筒的螺纹相咬合，螺杆穿过螺纹套筒的中空圆孔，与活塞销底座旋合紧密，形成可调相位连杆组。

2.根据权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，其特征在于：侧导轨呈L型，短端固定安装于直线电机定子上，且水平对称。

3.根据权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，其特征在于：所述放射状波浪纹的相邻两波峰之间的角度间隔小于系统允许的活塞组件的最大误差相位角的一半。

4.根据权利要求1所述的一种自由活塞内燃发电动力系统活塞组件相位锁定装置，其特征在于：自由活塞内燃发电动力系统的直线电机两端分别安装一套。