Способ смазки пары трения цилиндр-поршень и охлаждения поршня тепловой машины внешнего сгорания с линейным электрогенератором
METHOD FOR LUBRICATING CYLINDER-PISTON FRICTION PAIR AND COOLING PISTON OF EXTERNAL COMBUSTION THERMAL ENGINE WITH LINEAR ELECTRIC GENERATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ 2427718.
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ охлаждения поршней по патенту РФ 2427718 не предусматривает смазки пары трения цилиндр - поршень. Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении смазки пары трения поршень - цилиндр и охлаждения поршня тепловой машины внешнего сгорания с линейным электрогенератором.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сущность заявленного изобретения поясняется описанием принципа действия тепловой машины внешнего сгорания с линейным электрогенератором.
Тепловая энергия от топки подводится к теплообменнику 1, см. фигуру, и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. Система управления отслеживает величину температуры и давления воздуха в теплообменнике 1. В момент времени, когда температура и давление воздуха в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха, система управления открывает клапан 2. Воздух из теплообменника 1 через впускной клапан 2 поступает в правую полость поршня 3. Под действием воздуха поршень 3 начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения. Из левой полости поршня 3 воздух через обратный клапан 4 заряжает пневмоаккумулятор 5. Магнитный поток статорного магнита 6 (статорный магнит может быть постоянным магнитом или электромагнитом) замыкается через якорь электрогенератора 7. В результате движения якоря электрогенератора 7 площадь его поверхности и примыкающей к нему площади поверхности статорного магнита 6 уменьшается. Соответственно изменяется магнитный поток в якоре электрогенератора 7 и статорном магните 6, и в катушке электрогенератора 8 генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршня 3 в конечную (левую) крайнюю точку движения система управления закрывает клапан 2 и открывает клапан 9. Якорь электрогенератора 7 притягивается к противоположному полюсу статорного магнита 6 и поршень 3 движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение. Отработавший воздух из левой полости поршня 3 через открытый клапан 9 вытесняется в атмосферу, а через обратный клапан 10 из атмосферы засасывается в компрессорную полость поршня 3. Одновременно воздух из пневмоаккумулятора 5 через обратный клапан 11 поступает в теплообменник 1, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха, в результате чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется. Для смазки внутренней поверхности цилиндра 12 и охлаждения поршня 3 насос с приводом от электродвигателя 13 прокачивает смазочно-охлаждающую жидкость по маршруту: насос смазочно-охлаждающей жидкости 13, входная полость в направляющей штока поршня 14, входной канал в штоке поршня 15, внутренняя полость поршня 16, выходной канал в штоке поршня 17, выходная полость в направляющей штока поршня 18, радиатор 19 и снова насос смазочно-охлаждающей жидкости 13. Температурное расширение смазочно-охлаждающей жидкости демпфируется компенсационным бачком, на фигуре не показан. Маслосъемные кольца 20.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ смазки пары трения цилиндр - поршень и охлаждения поршня тепловой машины внешнего сгорания, включающей насос смазочно-охлаждающей жидкости, входную полость в направляющей штока поршня, входной канал в штоке поршня, внутреннюю полость поршня, выходной канал в штоке поршня, выходную полость в направляющей штока поршня и радиатор, отличающийся тем, что для смазки внутренней поверхности цилиндра и охлаждения поршня тепловой машины внешнего сгорания насос с приводом от электродвигателя прокачивает смазочно-охлаждающую жидкость по маршруту: насос смазочно-охлаждающей жидкости, входная полость в направляющей штока поршня, входной канал в штоке поршня, внутренняя полость поршня, выходной канал в штоке поршня, выходная полость в направляющей штока поршня, радиатор и снова насос смазочно-охлаждающей жидкости.
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 тепловой машины внешнего сгорания с линейным электрогенератором.
1 - теплообменник; 2, 9 - клапан; 3 - поршень; 4, 10, 11 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - статорный магнит; 7 - якорь электрогенератора; 8 - катушка электрогенератора; 12 - цилиндр; 13 - насос; 14 - направляющая штока поршня; 15 - входной канал в штоке поршня; 16 - внутренняя полость поршня; 17 - выходной канал в штоке поршня; 18 - выходная полость в направляющей штока поршня; 19 - радиатор; 20 - маслосъемное кольцо.