СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ГЕНЕРАТОРА ГАЗОВ С ВНЕШНЕЙ КАМЕРОЙ СГОРАНИЯ
PROCEDURE FOR OPTIMISATION OF PROCESS OF COMBUSTION PRODUCTS EXPANSION IN PLUNGER-FREE GAS GENERATOR WITH EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к энергомашиностроению.
УРОВЕНРЬ ТЕХНИКИ
Ближайшие аналоги заявленного изобретения - патенты 2324060, «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора» и 2324830 «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с одним поршнем привода компрессора».
Принцип действия обоих генераторов газов во многом схож. Поэтому достаточно рассмотреть принцип действия одного из них, а именно «Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора».
При пуске генератора газов с внешней камерой сгорания (далее - генератор газов) в камеру сгорания 1 (см. чертеж) форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3. Продукты сгорания через газораспределительный клапан (далее - клапан) 4 поступают в левую полость поршня привода компрессора 5, в результате чего поршень 5 и соединенный с ним штоком 6 поршень компрессора 7 движутся (по чертежу) слева направо. Так как площади внешних поверхностей поршней 5 и 7 больше площади их внутренних поверхностей на величину площади штока 6, давление воздуха в полостях компрессора больше, чем давление продуктов сгорания, то воздух из правой полости поршня 5 (клапан 8 закрыт) через клапан 9 поступает в камеру сгорания 1. Клапан 10 в левом положении закрыт. Закрыт и клапан 11. Поэтому воздух из атмосферы засасывается в левую полость поршня 7 через клапан 12. Заслонка 13 закрыта и поступающий из полостей компрессоров воздух обеспечивает процесс горения топлива. При достижении поршнями крайнего правого положения система управления (не показана) переводит клапаны 4 и 10 в противоположное положение. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания поступают в правую полость поршня 7, и поршни движутся справа налево. Воздух из левой полости поршня 7 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, открывается заслонка 13 и продукты сгорания поступают на расширительную машину.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель изобретения состоит в оптимизации процесса расширения продуктов сгорания в цилиндре генератора газов.
Из описания принципа действия генератора газов видно, что продукты сгорания из камеры сгорания поступают в его цилиндры на всем протяжении движения поршней от одной крайней точки до другой, при этом давление продуктов сгорания в цилиндрах практически не отличается от давления их в камере сгорания. Основное расширение продуктов сгорания происходит при выпуске отработавших газов в атмосферу в период от открытия до закрытия выпускных клапанов 4 или 10, и энергия расширения продуктов сгорания не совершает полезной работы. С целью наиболее полного использования энергии расширения продуктов сгорания система управления переводит впускной клапан, например клапан 4, в закрытое положение того цилиндра, в который поступают продукты сгорания в тот момент, при котором обеспечивается наиболее полное расширения продуктов сгорания до прибытия поршней в крайние точки движения. В этот период времени расширение продуктов сгорания происходит аналогично таковому в двигателях внутреннего сгорания.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ оптимизации процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания, включающего внешнюю камеру сгорания, цилиндры, поршни, впускные клапаны и систему управления, отличается тем, что система управления закрывает впускной клапан генератора газов, обеспечивающий поступление продуктов сгорания из камеры сгорания в цилиндр свободнопоршневого генератора газов до прибытия поршней в крайнюю точку движения, и тем самым прекращает подачу продуктов сгорания из внешней камеры сгорания в цилиндр свободнопоршневого генератора газов до прибытия его поршней в крайние точки движения.
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
Реализация способа оптимизации процесса расширения продуктов сгорания свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания требует только лишь модернизации системы управления.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
На чертеже дана принципиальная схема свободнопоршневого генератора газов с внешней камерой сгорания.
1 - камера сгорания, 2 - форсунка, 3 - свеча зажигания, 4, 10 - газораспределительные клапаны, 5, 7 - поршни, 6 - шток, 8, 9, 11, 12 - обратные клапаны, 13 - заслонка.