Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей

Авторы патента:

F02B71/04 - приспосабливание для специальных целей; комбинирование таких двигателей с приводимыми ими устройствами (комбинации, в которых преобладают отличительные признаки приводимых устройств, см. в классах, относящихся к этим устройствам)

Владельцы патента RU 2480595:

Рыбаков Анатолий Александрович (RU)

Замыкатель предназначен для получения электроэнергии. Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей входит в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания. Он выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее. Тем самым обеспечивается изменение магнитного потока в якорях и статорном магните линейной электрической машины - необходимое условие для обеспечения действия электрической машины. Технический результат - уменьшение удельного объема энергомодуля - отношение объема энергомодуля к его мощности. 2 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения - патент на изобретение RU 2422655 "Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей". В его состав входит линейный электрогенератор (далее - генератор) с оппозитным движением якорей. Действует энергомодуль следующим образом.

Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фигура 1) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по рисунку) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 7 - в левую полость поршня 8 правой расширительной машины 9. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни расширительных машин 4, 8 и соединенные с ними якоря линейного генератора 10, 11 начинают расходиться. Якоря могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12. Магнитный поток генератора замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10, снова якорь 11 и т.д. При расхождении якорей 10, 11 их магнитные поля пересекаются, в результате чего в статорном магните 13 изменяется магнитный поток и, как следствие, в катушке генератора 14 генерируется импульс электроэнергии. После достижения поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на рисунке не показана) переводит газораспределительные клапаны 3, 7, 15, 16 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 15 поступают в левую полость поршня 17 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 16 - в правую полость поршня 18 правой расширительной машины 9. Поршни расширительных машин и соединенные с ними якоря генератора 10, 11 сходятся и в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 15 и 16, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно в камеру сгорания 1 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин по трубопроводам 23, 24 подается воздух, обеспечивающий процесс горения топлива, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 из атмосферы засасывается воздух.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения - уменьшить удельный объем энергомодуля - отношение объема энергомодуля к его мощности. Для этого в схему двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей (патент RU 2422655) вводится замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность изобретения поясняется описанием принципа действия свободнопоршневого двухцилиндрового однотактного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей. Действует он следующим образом.

Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фигура 2) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по рисунку) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 7 - в левую торцевую 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 расходиться. Магнитный поток электрической машины замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10, замыкатель магнитного потока 12 (далее - замыкатель), снова якорь 11 и т.д. Статорный магнит 13 и якоря 10, 11 могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты. Намагничивание их тел может осуществляться катушкой 14 либо катушкой 15. Одна из них выполняет функцию катушки генератора, например катушка 14, другая - функцию катушки подмагничивания 15. Магнитные линии магнитных полей якорей 10, 11 и замыкателя 12 при этом пересекаются, в результате чего в их телах изменяется величина магнитного потока и, как следствие, в катушке генератора 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на фигуре не показана) переводит газораспределительные клапаны 3, 7, 16, 17 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 16 поступают в левую полость поршня 18 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 17 - в правую полость поршня 19 правой расширительной машины 9. Поршни расширительных машин и соединенные с ними якоря электрогенераторов начинают сходиться. В катушке генератора 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней 4, 8, 18, 19 выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 16 и 17, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно через обратные клапаны 20, 21, 22, 23 из соответствующих полостей поршней расширительных машин по трубопроводам 24, 25 в камеру сгорания 1 подается воздух, обеспечивающий процесс горения топлива. В противоположные полости поршней через обратные клапаны 26, 27, 28, 29 засасывается воздух из атмосферы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, отличается тем, что замыкатель магнитного потока выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Все материалы и технологии при производстве замыкателя магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав однотактного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей, используются в современных электрических машинах.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура 1. Двухцилиндровый свободнопоршневой энергомодуль с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей:

1 - камера сгорания; 2, 6, 23, 24 - трубопровод; 3, 7, 15, 16 - газораспределительный клапан; 4, 8, 17, 18 - поршни расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - катушка подмагничивания якоря; 13 - статорный магнит; 14 - катушка генератора; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.

Фигура 2. Свободнопоршневой двухцилиндровый однотактный энергомодуль с общей внешней камерой сгорания с линейным генератором с оппозитным движением якорей.

1 - камера сгорания; 2, 6, 24, 25 - трубопровод; 3, 7, 16, 17 - газораспределительный клапан; 4, 8, 18, 19 - поршни расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - замыкатель магнитного потока; 13 - статорный магнит; 14 - катушка генератора; 15 - катушка подмагничивания; 20, 21, 22, 23, 26, 27, 28, 29 - обратный клапан.

Замыкатель магнитного потока якорей и статорного магнита линейного электрогенератора с оппозитным движением якорей, входящего в состав двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, отличающийся тем, что замыкатель магнитного потока выполнен в виде магнитопровода с внутренней полостью, в которую при схождении поршней расширительных машин якоря вдвигаются с противоположных торцов замыкателя, а при расхождении поршней расширительных машин якоря выдвигаются из нее.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Способ продувки камеры сгорания свободнопоршневого двухцилиндрового энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором // 2476699

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания // 2476698

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двухтактным свободнопоршневым двигателям внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано в качестве силовых установок для привода стационарных и мобильных машин.

Свободнопоршневой двухцилиндровый с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором энергомодуль двойного назначения // 2468224

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Способ работы двигателя внутреннего сгорания и двигатель для его осуществления // 2466282

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .

Линейный двигатель-генератор (варианты) // 2462605

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания и электротехники и предназначено для эффективного преобразования энергии различных видов углеводородного топлива в электрическую.

Двигатель внутреннего взрыва гребенюка // 2447299

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям, в которых в качестве носителя энергии используются жидкости, газы. .

Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением якорей // 2427718

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Импульсный способ синхронизации движения поршней свободнопоршневого спаренного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания // 2427717

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания // 2426900

Изобретение относится к области энергомашиностроения. .

Устройство для преобразования энергии, система и метод для сжигания водорода и кислорода // 2493387

Изобретение может быть использовано для преобразования энергии сгорания топлива. Устройство состоит из камеры и системы подачи, оснащенной, как минимум, одним клапаном для последовательного нагнетания водорода и кислорода в камеру. Камера частично заполнена водой. Система зажигания воспламеняет смесь водорода и кислорода в камере, что приводит к увеличению давления и перемещению воды в камере. В камеру встраиваются энергопринимающие элементы (ЭЭ) для принятия движения и давления воды. ЭЭ могут быть выполнены в виде поршней, оснащенных электромагнитами. ЭЭ могут преобразовывать механическую энергию в гидравлическую. Камера снабжена перепускным клапаном для выпуска излишков воды, образующихся при сгорании. Описан способ работы устройства преобразования энергии, а также системы, использующей такое устройство. Технический результат заключается в создании замкнутой системы без выпуска газов из камеры. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ создания многоцилиндрового жидкостного двигателя внутреннего сгорания и двигатель // 2495262

Изобретение относится к двигателям, использующим жидкость. Способ создания многоцилиндрового жидкостного двигателя внутреннего сгорания, содержащего гидросистему, состоящую из турбины и цилиндров, подающих на турбину из внешней камеры сгорания жидкость под давлением газов сгорающей топливной смеси и системы подготовки и воспламенения горючей смеси, при этом жидкостные двигатели объединены в один агрегат, цилиндры которого спарены в проточные блоки, закольцованы на общую турбину, поочередно заполняемыми жидкостью, отсекаемой от потока, отклоненного в спаренный цилиндр, при этом истечение жидкости под давлением газов из внешней камеры сгорания из первого цилиндра, поток снова возвращается в него, вытесняя газы, пока извергается спаренный цилиндр, а последующий блок четырехцилиндрового двигателя включается в действие при снижении давления в цилиндре предыдущего блока вдвое, значит обратно-пропорционально числу блоков двигателя. Многоцилиндровый жидкостный двигатель, содержащий гидросистему с цилиндрами, подающими на общую турбину жидкость с помощью давления газов из камер сгорания и системы подготовки и воспламенения горючей смеси, жидкостные двигатели объединены в один агрегат, проточные цилиндры которого спарены в блоки и поочередно заполняемы жидкостью, отсекаемой от потока, отклоненного в спаренный цилиндр, при этом после истечения жидкости давлением от его внешней камеры из первого цилиндра поток, давлением из спаренного, снова после турбины возвращается в первый, вытесняя газы, а последующий блок четырехцилиндрового двигателя включается в действие при снижении давления в предыдущем блоке вдвое. Изобретение обеспечивает повышение КПД двигателя за счет улучшения догорания топлива и уменьшение вредных выбросов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2500905

Изобретений относится к двигателям внутреннего сгорания. Свободнопоршневой двигатель выполнен из одного цилиндра с форсунками, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, линейный генератор, содержащий обмотку статора, расположенных на цилиндре, впускные и выпускные окна на обеих концах цилиндра, при этом впускные и выпускные окна сообщены соответственно с впускными и выпускными коллекторами, к полостям которых присоединены управляемые впускные и выпускные клапаны, двигатель оборудован блоком управления, на боковой стенке цилиндра установлен датчик положения поршней, который электрическими связями соединен с блоком управления, с которым также соединены впускные и выпускные клапаны, а в средней части штока установлен вспомогательный поршень, на котором установлены постоянные магниты. Внутри цилиндра выполнены два радиальных ограничителя хода поршня. В торцах цилиндра установлены свечи зажигания. Цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает повышение КПД и надежности. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2500906

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания Свободнопоршневой двигатель, выполненный, по меньшей мере, из одного цилиндра, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, содержащий свечи зажигания, линейный генератор, обмотку статора, расположенную на цилиндре, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов, согласно изобретению каждая система газораспределения выполнена в виде пустотелого корпуса, установленного на торце цилиндра, внутри которого размещена втулка с впускными и выпускными окнами топлововоздушной смеси и выхлопных газов, имеющими возможность сообщаться соответственно с впускными и выпускными коллекторами, на оси втулки выполнено ведомое колесо гибкой передачи, а на штоке выполнена зубчатая рейка, с которой контактирует зубчатое колесо с ведущим валом, на внешнем конце которого установлено ведущее колесо гибкой передачи. На ведущем валу установлен прерыватель, соединенный с электрической свечой. Двигатель оборудован блоком управления, на валу ведущего колеса установлен датчик положения поршней. Цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает увеличение КПД и надежности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2503834

Изобретениу относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, генератор электроэнергии, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов и систему управления, согласно изобретению каждый цилиндр оборудован двумя генераторами электроэнергии, соединенными через муфты обратного хода и ведущие шестерни, контактирующие с зубчатыми рейками, установленными на штоке. Каждая система газораспределения выполнена в виде подпружиненных впускного и выпускного клапанов, содержащих седло и шток и установленных в головках цилиндра, и гидротолкателей, установленных на торцах штоков клапанов, соединенных трубопроводами с гидрораспределителем. Система управления содержит блок управления и датчик положения поршней, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиком положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания. Цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает повышение КПД и надежности. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2503835

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус, четыре цилиндра, внутри которых расположены по два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов и систему управления, согласно изобретению каждый цилиндр оборудован зубчатой рейкой на штоке и двумя контактирующими с ней зубчатыми колесами, установленными на ведущих валах, которые соединены с обгонными муфтами, обеспечивающими противоположное вращение двух выходных валов, выходные валы соединены с входом в общий редуктор, имеющий вал нагрузки. Общий редуктор содержит две шестерни, установленные на выходных валах и соединенные с ними, ведомую шестерню, установленную при этом на валу нагрузки, при этом одна из шестерен соединена с ведомой непосредственно, а другая - через промежуточную шестерню. Изобретение обеспечивает повышение надежности и и КПД двигателя. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2503836

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем два корпуса двигателя, четыре цилиндра, внутри которых расположены оппозитно установленные поршневые группы, свечи зажигания, общий входной коллектор, индивидуальные входные коллекторы, общий выхлопной коллектор выхлопных газов, индивидуальные выхлопные коллекторы, форсунку, свечи и систему управления с блоком управления, согласно изобретению топливная форсунка установлена в общем входном коллекторе, поршневые группы выполнены в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим корпусом, в котором радиально установлены постоянные магниты, вне корпусов двигателя установлена общая обмотка возбуждения. Система управления содержит блок управления, датчики давления и датчики положения поршней, установленные на всех цилиндрах, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиками давления и свечами зажигания. Изобретение обеспечивает увеличение КПД и надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2503837

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем по меньшей мере один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, линейный генератор, содержащий в свою очередь статорную обмотку, расположенную на цилиндре, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов, систему газораспределения и систему управления, согласно изобретению система управления содержит блок управления и датчик положения поршней, каждая система газораспределения выполнена в виде подпружиненных впускного и выпускного клапанов, содержащих седло и шток и установленных в головках цилиндра, и гидротолкателей, установленных на торцах штоков клапанов, соединенных трубопроводами с гидрораспределителем, который электрической связью соединен с блоком управления, с которым также соединен датчик положения поршней. Цилиндр может быть выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает увеличение КПД и надежности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2504672

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов и систему управления, согласно изобретению каждый цилиндр оборудован зубчатой рейкой на штоке и двумя контактирующими с ней зубчатыми колесами, установленными на ведущих валах, которые соединены с обгонными муфтами, обеспечивающими противоположное вращение двух выходных валов, выходные валы соединены с входом в редуктор, имеющий вал нагрузки. Редуктор содержит две ведомые шестерни, установленные на выходных валах, и соединенную с ними промежуточную шестерню, установленную на валу нагрузки, при этом одна из шестерен соединена с ведомой непосредственно, а другая - через промежуточную шестерню. Система управления содержит блок управления и датчик положения поршней, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиком положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания. К валу нагрузки присоединен электрогенератор. Каждый цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает увеличение КПД и надежности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Генератор энергии // 2504673

Изобретение относится к машиностроению, а именно к генераторам энергии, в которых в качестве носителя энергии используется жидкость или газы. Генератор энергии содержит связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом. Камера сгорания выполнена в виде емкости со стенками, рассчитанными на работу при давлении, по меньшей мере, 60 МПа, при этом в качестве средства воспламенения энергоносителя использована емкость сжатого до 40 МПа воздуха, выполненная с возможностью сообщения с полостью камеры сгорания и свеча зажигания. В состав генератора включен вакуум-насос, выход высокого давления которого сообщен с емкостью сжатого воздуха, а вакуумный выход которого сообщен с вакуумной емкостью, при этом распределительный узел выполнен с возможностью последовательного соединения полости камеры сгорания с вакуумной емкостью, с баком для воды и баком для энергоносителя, с емкостью сжатого воздуха, с гидропневмоаккумулятором, с атмосферой, с последующим повторением этой последовательности. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции и его эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.