Способ смазки пары трения поршень-цилиндр свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания
METHOD OF LUBRICATION OF FRICTION PAIR OF PISTON-CYLINDER OF FREE PISTON POWER MODULE WITH EXTERNAL COMBUSTION CHAMBER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения - патент 2427718 «Способ охлаждения поршней двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором с оппозитным движением поршней».
Энергомодуль по патенту 2427718 действует следующим образом. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (фиг. 1) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по фигуре) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и газораспределительный клапан 7 в левую 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 расхождение. Якоря 10 и 11 могут представлять собой постоянные магниты, либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12 при протекании по ее виткам тока подмагничивания. В обоих случаях магнитный поток замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10, якорь 11. При оппозитном движении якорей 10 и 11 (в данном случае движении расхождения) пересекаются магнитные линии их магнитных полей, в результате чего в статорном магните 13 и якорях 10 и 11 изменяется магнитный поток и, как следствие, в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления (на фигуре не показана) переводит 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 электрогенераторов начинают сходиться. В статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. Отработавшие газы при расхождении поршней 17, 18 выбрасываются в атмосферу через газораспределительные клапаны 15 и 16, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно при рабочих тактах расширительных машин 5, 9 для обеспечения процесса горения топлива в камере сгорания 1 через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин 5, 9 по трубопроводам 23, 24 подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 в те же полости из атмосферы засасывается воздух.
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении смазки пары трения поршень-цилиндр и управления температурой поршней свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 2 показан фрагмент левой расширительной машины энергомодуля, показанного на фигуре 1, и выделенный из нее линией разрыва. Насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости 29 прокачивает смазочно-охлаждающую жидкость по каналу 30, каналам поршней 31 и 32, поступает в полости поршней 33, 34, контактирует с внутренней поверхностью цилиндра 35, смазывает ее, отбирает тепло от штока 36 и поршней 4, 17 и по каналу 37 через радиатор 38 снова к насосу прокачки смазочно-охлаждающей жидкости 29. При понижении температуры штоков и поршней ниже допустимой система управления отключает насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости 29 и температура поршней 4, 17 повышается. На сечении поршня А-А показан маршрут смазочно-охлаждающей жидкости внутри поршней 4, 17. Маршрут смазочно-охлаждающей жидкости показан стрелками.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ смазки пары трения поршень-цилиндр свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания, включающий насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости, поршни и штоки, полости поршней, смежные с внутренней поверхностью цилиндра, радиатор и систему управления, отличается тем, что насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости системы смазки и охлаждения поршней и штоков энергомодуля прокачивает смазочно-охлаждающую жидкость по каналам поршней и штоков, затем поступает в полости поршней, контактирует с внутренней поверхностью цилиндра, смазывает ее, отбирает тепло от штоков и поршней и через радиатор снова поступает к насосу прокачки смазочно-охлаждающей жидкости, при понижении температуры штоков и поршней энергомодуля ниже допустимой система управления отключает насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости и температура поршней и штоков повышается.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР системы смазки и охлаждения поршней и штоков энергомодуля с общей внешней камерой сгорания не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура 1. Принципиальная схема двухцилиндрового однотактного свободнопоршневого энергомодуля 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 - поршень расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - катушка подмагничивания якоря; 13 - статорный магнит; 14 - статорная катушка; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.
Фигура 2. Принципиальная схема фрагмента левой расширительной машины энергомодуля.
4, 17 - поршень; 29 - насос прокачки смазочно-охлаждающей жидкости; 30, 37 - канал; 31, 32 - канал поршня; 33, 34 - полости поршней; 35 - внутренняя поверхность цилиндра; 36 - шток; 38 - радиатор.