RU2503838C1 - Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания - Google Patents
Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503838C1 RU2503838C1 RU2012130981/06A RU2012130981A RU2503838C1 RU 2503838 C1 RU2503838 C1 RU 2503838C1 RU 2012130981/06 A RU2012130981/06 A RU 2012130981/06A RU 2012130981 A RU2012130981 A RU 2012130981A RU 2503838 C1 RU2503838 C1 RU 2503838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- gas generator
- engine
- piston
- combustion chamber
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергомашиностроению. Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления, при этом для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом обора мощности двигателя. Изобретение обеспечивает экономию ресурса двигателя, и снижение расхода топлива за счет выключения части расширительных машин. 2 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к энергомашиностроению.
УРОВЕНРЬ ТЕХНИКИ
Ближайшие аналоги, имеющие отношение к заявленному изобретению.
1. Патент RU 2324060 «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора».
Свободнопоршневой генератор газов служит источником газообразного рабочего тела для поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания. Принцип его действия состоит в следующем.
При пуске генератора газов с внешней камерой сгорания (далее - генератор газов) в камеру сгорания 1 (фигура 1) форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания через газораспределительный клапан 4 поступают в левую полость поршня 5, в результате чего поршень 5 и соединенный с ним штоком 6 поршень 7 движутся (по рисунку) слева направо. Так как площадь левой поверхности поршня 5 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 6, то давление воздуха в полости справа от поршня 5 больше, чем давление продуктов сгорания слева от поршня 5. Поэтому воздух из правой полости поршня 5 (клапан 8 закрыт) через клапан 9 поступает в камеру сгорания 1, тем самым обеспечивая воздухом непрерывный процесс горения топлива. Одновременно воздух (при следующих рабочих циклах продукты сгорания) из правой полости поршня 7 через клапан 10 выбрасывается в атмосферу 9 (клапан 11 закрыт), а через открытый клапан 12 воздух из атмосферы засасывается в левую полость поршня 7. При достижении поршнями крайнего правого положение система управления (на фигуре не показана) переводит клапаны 4 и 10 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 через клапан 10 поступают в правую полость поршня 7 и поршни начинают движение справа налево. Воздух из левой полости поршня 7 открывает клапан 11 и поступает в камеру сгорания 1. Клапан 9 закрывается и воздух из атмосферы через открывшийся клапан 8 засасывается в правую полость поршня 5. Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания достигнет рабочего значения, система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают на расширительную машину.
2. Патент RU 2450137 «Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания».
Если продукты сгорания от генератора газов направить на поршневые расширительные машины, получится поршневой двигатель в составе генератора газов с внешней камерой сгорания и поршневыми расширительными машинами. Действует следующим образом.
Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания генератора газов 1 (фигура 1) достигнет рабочего значения, система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают к газораспределительным клапанам расширительных машин. Система управления отслеживает положение поршней в цилиндрах расширительных машин и открывает газораспределительный клапан того цилиндра, в котором поршень находится между начальной и конечной крайними точками движения. Поступающие в цилиндр продукты сгорания воздействуют на поршень и он начинает движение. Энергия движущегося поршня механизмом преобразования движения (для машин с цилиндрическими поршнями кривошипно-шатунный механизм, для машин с роторными поршнями кривошипный) преобразуется в энергию вращения вала отбора мощности. По прибытию поршня в крайнюю конечную точку движения система управления закрывает впускной клапан и открывает выпускной. Механизмом передачи поршень возвращается в исходную точку движения и продукты сгорания выбрасываются из цилиндра в атмосферу.
Поскольку поршни всех расширительных машин связаны шатунами с общим коленвалом, управление мощностью двигателя осуществляется производительностью газообразного рабочего тела генератором газов. Следовательно, во всем диапазоне развиваемых двигателем мощностей одновременно задействованы все расширительные машины. Происходит износ всех расширительных машин одновременно, а также и тепловые потери через стенки их цилиндров на всех режимах нагрузки.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения - создание силовой установки на основе поршневого двигателя с управляемыми тяговыми характеристиками (моментом силы) на валу отбора мощности силовой установки без механизма перемены передач.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поршневой двигатель с питанием рабочим телом, генерируемым свободнопоршневым генератором газов, включает свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя несколько поршневых расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления. Основой такого двигателя является поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания, указан выше патент RU 2450137. Действует он следующим образом.
Двигатель комплектуется несколькими расширительными машинами, принцип действия которых аналогичен расширительной машине парового двигателя. Такая схема позволяет путем включения-выключения расширительных машин менять величину момента силы на валу отбора мощности двигателя в нескольких диапазонах соответствующих числу расширительных машин двигателя. В первом диапазоне задействована одна расширительная машина. Для перехода во второй диапазон система управления подает продукты сгорания от генератора газов на следующую расширительную машину и соединяет ее вал с валом отбора мощности, т.д.
Как только давление продуктов сгорания в камере сгорания генератора газов достигнет рабочего значения (фигура 1), система управления открывает заслонку 13 и продукты сгорания поступают к газораспределительным клапанам расширительных машин.
Подключение и отключение расширительных машин осуществляется механизмами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя, действие которых обеспечивается энергией сжимаемого в генераторе газов воздухом. Для этого сжатый воздух отбирается из полости между клапанами 9, 11 и входом в камеру сгорания 1 и по трубопроводу 14, (фигура 2) через обратный клапан 15 поступает в пневмоаккумулятор 16 и при пуске генератора газов сначала заряжает, а затем по мере расхода воздуха подзаряжает его. Далее от пневмоаккумулятора 16 по трубопроводу 17 и через золотник 18, который находится в правом положении по рисунку, поступает в правую полость поршня привода муфты 19. Предположим, что поршень привода муфты 19 находится в правом положении как показано на рисунке. Тогда под действием сжатого воздуха поршень привода муфты 19 перемещается влево и поводком 20 перемещает муфту 21 и шестерню 22 влево. Муфта 21 шлицевая - может перемещаться вдоль вала расширительной машины 25. Шестерня 22 входит в зацепление с шестерней 23 и передает момент силы валу отбора мощности двигателя 24. Одновременно система управления направляет продукты сгорания от генератора газов в расширительную машину 25. Если расширительная машина 26 была уже включена, момент силы вала отбора мощности двигателя 24 становится равным сумме моментов сил валов расширительных машин 26 и 25. Дальнейшее наращивание момента силы двигателя может реализовываться подключением очередной расширительной машины, например расширительной машины 27. Подключение расширительных машин может производиться в любой другой последовательности. Для отключения расширительной машины 25 от вала отбора мощности двигателя 24 система управления подает электрический сигнал на обмотку катушки 28, в результате чего якорь соленоида 29 и соединенный с ним золотник 18 перемещается влево. Теперь сжатый воздух из пневмоаккумулятора 16 направляется в левую полость поршня привода муфты 19, перемещает его вправо и разъединяет шестерни 22 и 23. Таким образом, в зависимости от требуемого момента силы на валу двигателя производится включение и выключение требуемого числа расширительных машин.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя, и систему управления, отличающийся тем, что для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом обора мощности двигателя.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Расширительные машины представляют собой пневматические машины любого поршневого типа. Заявленный способ увеличения момента силы на валу двигателя позволит экономить ресурс двигателя и снизить расход топлива за счет выключения части расширительных машин - исключить влияние трения в парах трения отключенных расширительных машин - в режиме частичных нагрузок на двигатель.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 1. Принципиальная схема свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания.
1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4, 10 - газораспределительный клапан, 5, 7 - поршни, 6 - шток, 8, 9, 11, 12 - обратный клапан, 6 - шток, 13 - заслонка.
Фигура 2. Принципиальная схема пневматического привода муфт сцепления расширительных машин с валом отбора мощности двигателя.
14, 17 - трубопровод; 15 - обратный клапан; 16 - пневмоаккумулятор; 18 - золотник; 19 - поршень привода муфты; 20 - поводок; 21 - муфта; 22, 23 - шестерня; 24 - вал отбора мощности двигателя; 25, 26, 27 - расширительная машина; 28 - обмотка катушки соленоида; 29 - якорь соленоида.
Claims (1)
- Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания, включающего свободнопоршневой генератор газов с внешней камерой сгорания, вал отбора мощности двигателя, две и более расширительных машин с муфтами сцепления валов расширительных машин с валом отбора мощности двигателя и систему управления, отличающийся тем, что для увеличения момента силы на валу отбора мощности двигателя при соединенном вале отбора мощности двигателя с валом одной или более одной расширительных машин система управления двигателя подает продукты сгорания от генератора газов на еще одну, либо на несколько, либо на все незадействованные расширительные машины и муфтами сцепления соединяет их валы с валом отбора мощности двигателя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130981/06A RU2503838C1 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130981/06A RU2503838C1 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2503838C1 true RU2503838C1 (ru) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130981/06A RU2503838C1 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2503838C1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3610215A (en) * | 1969-11-21 | 1971-10-05 | James S Carter | Gas generator |
| SU1508001A1 (ru) * | 1984-06-11 | 1989-09-15 | Л. М. Жмуд к | Свободнопоршневой генератор газа |
| WO1991014087A1 (en) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Hammett Robert B | Free-piston engine |
| WO1997034079A1 (en) * | 1996-03-12 | 1997-09-18 | Kvaerner Asa | A free-piston gas generator |
| RU2186231C2 (ru) * | 2000-03-06 | 2002-07-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Свободнопоршневой двигатель |
| RU2324060C1 (ru) * | 2006-07-19 | 2008-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора |
| RU2324830C1 (ru) * | 2006-07-19 | 2008-05-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора |
| RU2450137C1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания |
-
2012
- 2012-07-19 RU RU2012130981/06A patent/RU2503838C1/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3610215A (en) * | 1969-11-21 | 1971-10-05 | James S Carter | Gas generator |
| SU1508001A1 (ru) * | 1984-06-11 | 1989-09-15 | Л. М. Жмуд к | Свободнопоршневой генератор газа |
| WO1991014087A1 (en) * | 1990-03-05 | 1991-09-19 | Hammett Robert B | Free-piston engine |
| WO1997034079A1 (en) * | 1996-03-12 | 1997-09-18 | Kvaerner Asa | A free-piston gas generator |
| RU2186231C2 (ru) * | 2000-03-06 | 2002-07-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Свободнопоршневой двигатель |
| RU2324060C1 (ru) * | 2006-07-19 | 2008-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора |
| RU2324830C1 (ru) * | 2006-07-19 | 2008-05-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора |
| RU2450137C1 (ru) * | 2011-03-11 | 2012-05-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2572075B1 (en) | Free-piston internal combustion engine | |
| CN101495714A (zh) | 采用空气燃料混合物自燃式的内燃机 | |
| CN102449293A (zh) | 热机 | |
| EP1058779A4 (en) | FREE PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| CN104806350A (zh) | 圆转子式内燃机 | |
| AU2011307969B2 (en) | An engine usable as a power source or pump | |
| RU2503838C1 (ru) | Способ увеличения момента силы на валу отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с общей внешней камерой сгорания | |
| US5551233A (en) | Thermal cycle for operation of a combustion engine | |
| CN112049723A (zh) | 四冲程直线发动机 | |
| CN104903544A (zh) | 循环式活塞发动机 | |
| RU2472952C1 (ru) | Пневматический способ привода механизма сцепления валов секций расширительных машин с валом отбора мощности поршневого двигателя с питанием рабочим телом, генерируемым свободнопоршневым генератором газов с общей внешней камерой сгорания | |
| CN212130616U (zh) | 一种压爆内燃式高副传动发电机构 | |
| US5426940A (en) | Free piston external combustion engine | |
| CN212838078U (zh) | 四冲程直线发动机 | |
| RU2538429C1 (ru) | Способ реверсирования вращения коленчатого вала однотактного двигателя с внешней камерой сгорания | |
| RU2450137C1 (ru) | Поршневой двигатель с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания | |
| RU2538231C1 (ru) | Способ рециркуляции выхлопных газов в цилиндр однотактного двигателя с внешней камерой сгорания | |
| CN107218127B (zh) | 一种四汽缸自增压发动机 | |
| RU2524577C1 (ru) | Генераторная установка | |
| RU2451802C1 (ru) | Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания в цилиндре поршневого двигателя с питанием рабочим телом от свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания | |
| JP5020092B2 (ja) | 動的質量移送迅速応答動力変換システム | |
| RU2441997C1 (ru) | Бесшатунный двигатель внутреннего сгорания | |
| CN111120090A (zh) | 一种储能式动力装置 | |
| RU2825688C2 (ru) | Четырехтактный цилиндр относительного движения со специальной камерой сжатия | |
| WO2009079687A1 (en) | A four-stroke free piston internal combustion engine |