Переносная электрическая установка

Изобретение относится к энергетике. Переносная электрическая установка содержит тепловой двигатель и электрический генератор, установленные в корпусе. Соединенные между собой штоком рабочий поршень и вспомогательный поршень образуют в корпусе рабочую камеру теплового двигателя и вспомогательную камеру. Сердечники обмотки статора выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают шток и расположены по обеим сторонам сердечников. При движении штока с поршнем кольцевые магниты генерируют переменный электрический ток в обмотке статора. Сжатый вспомогательным поршнем во вспомогательной камере воздух может использоваться для привода пневмоинструмента. Изобретение позволяет повысить надежность работы портативной электрической установки, электрического генератора и упростить конструкцию теплового двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к переносным электрическим установкам, использующим тепловые двигатели для привода электрических генераторов, а также для производства сжатого воздуха.

Известна электрическая установка [1], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора генератора переменного тока якорь совершает вращательное движение, а в качестве привода используют двигатель внутреннего сгорания [2]. Недостатком такой конструкции является сложность преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательного движения поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала, соединенного с якорем генератора.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является портативная электрическая установка, в которой ЭДС вырабатывается за счет поступательного движения штока поршня, содержащая корпус, тепловой двигатель с поршнями, соединенными между собой штоком и размещенными в рабочих камерах [3]. Установка содержит электрический генератор с обмотками статора. Подвижная часть генератора имеет магниты. Емкости с топливом сообщены с зарядными устройствами рабочих камер двигателя. Тепловой двигатель, генератор и емкости с топливом установлены в корпусе. Магниты выполнены кольцевыми, закреплены на штоке и обращены друг к другу разноименными полюсами. Установка снабжена ручками для переноса.

Недостатками портативной электрической установки являются низкая надежность работы в связи со сложностью конструкции подвижного штока поршня с закрепленными на нем кольцевыми магнитами, а также сложность конструкции теплового двигателя с двумя камерами сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности работы портативной электрической установки, электрического генератора и упрощение конструкции теплового двигателя.

Указанная цель достигается тем, что переносная электрическая установка (ПЭУ) содержит тепловой двигатель с двумя поршнями, размещенными в камерах и соединенными между собой штоком, и электрический генератор с неподвижными обмотками статора, подвижной частью генератора в виде штока, кольцевые магниты, обращенные друг к другу разными полюсами, емкости с топливом, сообщенную с зарядным устройством двигателя, причем двигатель и генератор установлены в корпусе. При этом одна из камер является рабочей камерой теплового двигателя, а вторая - вспомогательной. Корпус разделен уплотнительной диафрагмой. Подвижная часть генератора выполнена в виде штока из магнитного материала, сердечники обмотки выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают шток поршня и расположены по обеим сторонам сердечников, а на штоке поршня прорезаны кольцевые канавки, заполненные немагнитным материалом.

ПЭУ характеризуется тем, что в качестве материала кольцевых магнитов используется сплав неодим-железо-бор.

ПЭУ характеризуется тем, что длина прорезей двутавровых сердечников обмотки равна длине канавок штока поршня и толщине кольцевых магнитов, а толщина полок сердечников обмотки выполняется равной толщине выступов штока поршня.

ПЭУ характеризуется также тем, что прорези кольцевых сердечников обмотки у штока поршня заполнены немагнитным материалом.

На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемой переносной электрической установки. Переносная электрическая установка содержит корпус 1, тепловой двигатель с рабочим 2 и вспомогательным 3 поршнями, размещенными соответственно в рабочей 4 и вспомогательной 5 камерах. Поршни 2 и 3 соединены между собой штоком 6, проходящим через электрический генератор с обмотками 7 статора. Емкость с топливом 8 сообщена с зарядным устройством рабочей камеры 4. Тепловой двигатель, генератор и емкость с топливом 8 установлены в корпусе 1. При этом корпус 1 разделен уплотнительной диафрагмой 9, имеет впускной 10, перепускной 11 и выпускной 12 патрубки, а также предохранительную пружину 13. Установка снабжена ручками 18 для переноса.

Обмотки 7 состоят из кольцевых сердечников 14 (фиг.2) двутаврового сечения. Кольцевые магниты 75, обращенные друг к другу разноименными полюсами, охватывают шток 6 рабочего поршня 2 и расположены по обеим сторонам кольцевых сердечников 14 вдоль штока 6. На штоке 6 выполнены кольцевые канавки 16, заполненные немагнитным материалом, например сплавом на основе алюминия. Прорези кольцевых сердечников 14 у штока 6 имеют кольцевые вставки 17, выполненные из немагнитного материала.

Кольцевые сердечники 14 имеют прорези длиной «h» и полки толщиной «k». Длина кольцевых канавок 16 штока 6 составляет величину «H». Толщина выступов штока 6 равна «m». Толщина кольцевых магнитов 15 составляет величину «c». Длина прорезей «h» кольцевых сердечников 14 равна длине канавок «H» штока 6 и толщине «c» кольцевых магнитов 15, а толщина полок «k» кольцевых сердечников 14 равна толщине выступов «m» штока 6.

Переносная электрическая установка работает следующим образом.

Топливо из емкости 8 подается в зарядное устройство впускного патрубка 10 и обеспечивает работу теплового двигателя по схеме газообмена с кривошипно-камерной продувкой.

При положении рабочего поршня 2 у верхней мертвой точки (ВМТ) в рабочей камере 4 происходит воспламенение рабочей смеси. Рабочий поршень 2 вместе со штоком 6 и вспомогательным поршнем 3 начинает перемещаться к нижней мертвой точке (НМТ). Рабочий поршень 2 открывает выпускной патрубок 12, через который отработавшие газы выходят из рабочей камеры 4 в атмосферу. При дальнейшем движении к НМТ рабочий поршень 2 вытесняет рабочую смесь из подпоршневой полости через перепускной патрубок 11 в рабочую камеру 4. Происходит удаление остатков отработавших газов и продувка рабочей камеры 4. На всем протяжении перемещения рабочего поршня 2 со штоком 6 от ВМТ к НМТ (фиг.1) магнитные потоки кольцевых магнитов 15 генерируют ЭДС в обмотках 7 кольцевых сердечников 14, снимаемую с электрических разъемов. Генерирование ЭДС происходит в тот промежуток времени, когда выступы «m» штока 6 находятся вблизи полок «k» кольцевых сердечников 14 (на фиг.2 магнитные силовые линии показаны пунктиром). Кинетическая энергия движения рабочего поршня 2 со штоком 6 и вспомогательным поршнем 3 превращается в потенциальную энергию сжатого воздуха во вспомогательной камере 5. После прохождения НМТ потенциальная энергия сжатого воздуха во вспомогательной камере 5 перемещает рабочий поршень 2 вместе со штоком 6 и вспомогательным поршнем 3 по направлению к ВМТ. При движении рабочего поршня 2 от НМТ через впускной патрубок 10 в подпоршневую полость рабочего поршня 2 поступает свежий заряд. После перекрытия рабочим поршнем 2 выпускного патрубка 12 происходит сжатие рабочей смеси в рабочей камере 4. На всем протяжении перемещения рабочего поршня 2 со штоком 6 от НМТ к ВМТ магнитные потоки кольцевых магнитов 15 вновь генерируют ЭДС в обмотках 7 кольцевых сердечников 14. Далее цикл повторяется.

Во избежание соударения рабочего поршня 2 с корпусом 1 во вспомогательной камере 5 установлена предохранительная пружина 13. Уплотнительная диафрагма 9 изолирует рабочую 4 и вспомогательную камеру 5.

В качестве материала кольцевых магнитов 15 может использоваться сплав неодим-железо-бор, обладающий высокими магнитными свойствами.

Для повышения надежности обмотки 7 прорези кольцевых сердечников 14 штока 6 имеют кольцевые вставки 17, выполненные из немагнитного материала, например, из алюминиевого сплава.

Сжатый вспомогательным поршнем 3 во вспомогательной камере 5 воздух может использоваться для привода пневмоинструмента, подкачки шин автотранспорта, наполнения баллонов сжатого воздуха.

Запуск теплового двигателя может быть осуществлен подачей электрического тока к разъемам обмотки 7.

Использование предлагаемого технического решения способствует повышению надежности работы портативной электрической установки, электрического генератора и упрощает конструкцию теплового двигателя.

Литература

1. Аткинс Б. Общая теория электрических машин. Пер. с англ. И.В. Антика. Государственное энергетическое издательство. М.-Л.: 1960. 272 с.

2. Мировое судовое дизелестроение. Концепции конструирования, анализ международного опыта: Учеб. пособие / Г.А. Конкс, В.А. Лашко. М.: Машиностроение, 2005. 512 с.

3. Портативная электрическая установка. Патент РФ на полезную модель №105678; опубл. 20.06.2011 г., бюл. №17. F02B 63/04.

1. Переносная электрическая установка (ПЗУ), содержащая корпус с установленными в нем тепловым двигателем, электрическим генератором и емкостью с топливом, тепловой двигатель имеет два поршня, размещенные в камерах и соединенные между собой штоком, а электрический генератор имеет неподвижные обмотки статора и подвижную часть в виде штока и кольцевые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами, отличающаяся тем, что одна из камер является рабочей камерой теплового двигателя, а вторая вспомогательной камерой, корпус разделен уплотнительной диафрагмой, подвижная часть электрического генератора выполнена в виде штока из магнитного материала, сердечники обмотки статора выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают шток поршня и расположены по обеим сторонам сердечников, на штоке поршня прорезаны кольцевые канавки, заполненные немагнитным материалом.

2. ПЭУ по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала кольцевых магнитов использован сплав неодим-железо-бор.

3. ПЭУ по п.1, отличающаяся тем, что длина прорезей двутавровых сердечников обмотки равна длине канавок штока поршня и толщине кольцевых магнитов, а толщина полок сердечников обмотки выполняется равной толщине выступов штока поршня.

4. ПЭУ по п.1, отличающаяся тем, что прорези кольцевых сердечников обмотки у штока поршня заполнены немагнитным материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям. Свободнопоршневой с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором энергомодуль преобразует экзотермическую энергию моторного топлива в электроэнергию и/или энергию газообразного рабочего тела высокого давления и температуры.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). В восьмицилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, четыре пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневых группы, согласно изобретению каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, на котором в средней части установлена зубчатая рейка, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и поршневыми группами, поршневые группы связаны между собой механизмом синхронизации, имеющим главный вал, проходящий сквозь корпус в обе стороны, а вне корпуса установлены и соединены с главным валом муфты обгона, которые имеют выходные валы, соединенные с генераторами, при этом механизм синхронизации выполнен в виде двух шестерен, жестко связанных с главным валом и взаимодействующих с зубчатыми рейками на поршневых группах.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Свободнопоршневой двигатель, содержащий корпус двигателя, два оппозитно установленных цилиндра и поршневую группу, что согласно изобретению поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого радиально установлено несколько рядов постоянных магнитов, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и цилиндрическим корпусом и содержащим магнитопрозрачные участки, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель, содержащий корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневых группы, при этом каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, внутри которого в средней части установлены пальцы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и поршневыми группами, поршневые группы связаны между собой механизмом синхронизации, имеющим главный вал, проходящий сквозь корпус в обе стороны, а вне корпуса установлены и соединены с главным валом муфты обгона, которые имеют выходные валы, соединенные с генераторами.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно - к свободнопоршневым двигателям. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневые группы, согласно изобретению между цилиндрами установлена магнитопроницаемая вставка, каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между магнитопроницаемой цилиндрической вставкой и внутренней магнитопроницаемой цилиндрической вставкой, вне него установлена, по меньшей мере, одна обмотка возбуждения, а движение поршневых групп в противоположные стороны обеспечено механизмом согласования.

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневые группы, между цилиндрами установлена магнитопроницаемая вставка, каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между магнитопроницаемой цилиндрической вставкой и внутренней магнитопроницаемой цилиндрической вставкой, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Свободнопоршневой двигатель, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, внутри которых расположены по два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды, 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.
Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель, содержащий корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневые группы, при этом каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, на котором в средней части выполнена зубчатая рейка, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и поршневыми группами, поршневые группы связаны между собой механизмом синхронизации, имеющим главный вал, проходящий сквозь корпус в обе стороны, а вне корпуса установлены и соединены с главным валом муфты обгона, которые имеют выходные валы, соединенные с валами генераторов.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно - к свободнопоршневым двигателям. В свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, два оппозитно установленных цилиндра и поршневую группу, между цилиндрами установлена магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен, с образованием зазора между ним и цилиндрическим корпусом, магнитопрозрачным, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения.

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателегенераторам. Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую, содержащее катушку возбуждения, расположенную коаксиально штоку и механически с ним связанную, магнитопровод, согласно изобретению снабжено трансформатором с первичной обмоткой, при этом катушка возбуждения имеет магнитную связь с первичной обмоткой трансформатора.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания содержит четыре полых цилиндра (1), каждый из которых снабжен поршнем (2), установленным в его полости и соосно с ним, входом для поступления в полость цилиндра (1) свежего рабочего тела и выходом для удаления из полости цилиндра (1) отработанного рабочего тела.

Изобретение относится к судостроению. Моторное судно содержит корпус, каюты, грузовой трюм, силовую установку, разобщительную муфту, редуктор переднего и заднего хода, гребной винт, внутренний пост управления.

Изобретение может быть использовано в энергетическом машиностроении в качестве генераторной установки для получения электрического тока. Генераторная установка содержит раму (1), силовую установку (2), генератор электрического тока (5), механически соединенный с силовой установкой (2), закрепленные на раме, и тепловой щит (8) управления.

Изобретение может быть использовано в машиностроении, в частности в энергетических установках, вырабатывающих электрическую и тепловую энергии. Энергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания (1), использующий биотопливо, и электрический генератор (2).

Изобретение может быть использовано в силовых установках, эксплуатируемых на транспортных средствах, преимущественно на тепловозах. Силовая установка транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором, снабженным всасывающим и выхлопным патрубками и сообщенным с впускным и выпускным коллекторами двигателя.

Изобретение может быть использовано в машиностроении, в частности в энергетических установках, вырабатывающих электрическую и тепловую энергии. Энергетическая установка содержит двигатель внутреннего сгорания (1), использующий биотопливо, и электрический генератор (2).

Изобретение относится к области машиностроения, для использования в единых газовыхлопных трактах для двух дизель-генераторных установок, имеющих системы охлаждения дизелей.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромеханическим системам, повышающим эффективность работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам электроснабжения. .

Изобретение относится к двигатель-генераторам. .

Изобретение относится к портативным электрическим установкам, использующим тепловые двигатели для привода генераторов. Портативная электрическая установка содержит тепловой двигатель и электрический генератор, установленные в корпусе. Соединенные между собой штоком 4 с кольцевыми канавками 10 поршни совершают возвратно-поступательное движение. Сердечники 8 обмотки 5 статора выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты 9 охватывают шток 4 с поршнями, кольцевые магниты 9 генерируют переменный электрический ток в электрической обмотке статора. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы портативной электрической установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Переносная электрическая установка содержит тепловой двигатель и электрический генератор, установленные в корпусе. Соединенные между собой штоком рабочий поршень и вспомогательный поршень образуют в корпусе рабочую камеру теплового двигателя и вспомогательную камеру. Сердечники обмотки статора выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают шток и расположены по обеим сторонам сердечников. При движении штока с поршнем кольцевые магниты генерируют переменный электрический ток в обмотке статора. Сжатый вспомогательным поршнем во вспомогательной камере воздух может использоваться для привода пневмоинструмента. Изобретение позволяет повысить надежность работы портативной электрической установки, электрического генератора и упростить конструкцию теплового двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх