Способ предотвращения ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания
METHOD OF PISTON IMPACTS PREVENTION AGAINST THE SINGLE-CYLINDER, FREE-PISTON EXTERNAL COMBUSTION HEAT ENGINE CYLINDER WALLS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ 2548527 «Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля».
ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель заявленного изобретения состоит в предотвращении ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания.
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. чертеж) и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. В момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха, система управления открывает впускной клапан 2, чрез который воздух поступает в рабочую (правую по чертежу) полость поршня 3. Под действием воздуха поршень 3 начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения. Из компрессорной (левой) полости поршня 3 воздух через обратный клапан 4 заряжает пневмоаккумулятор 5. Магнитный поток статорного магнита 6 замыкается через якорь электрогенератора 7. В результате движения якоря электрогенератора 7 площадь поверхности якоря электрогенератора 7 и примыкающей к якорю электрогенератора 7 площади поверхности статорного магнита электрогенератора 6 уменьшается. Соответственно изменяется магнитный поток в якоре электрогенератора 7 и статорном магните электрогенератора 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 выпускной клапан 9. Якорь электрогенератора 7 притягивается к противоположному полюсу статорного магнита электрогенератора 6. В результате поршень 3 движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение. Отработавший воздух из рабочей полости поршня 3 через открытый выпускной клапан 9 выбрасывается в атмосферу, а воздух из атмосферы через обратный клапан 10 засасывается в компрессорную полость поршня 3. Одновременно система управления открывает клапан теплообменника 11 и воздух из пневмоаккумулятора 5 поступает в теплообменник 1, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха, при котором температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры воздуха. После чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.
Предотвращение ударов поршня 3 о стенки цилиндр осуществляется следующим образом. При движении поршня 3 из исходной точки движения в крайнюю точку движения система управления открывает выпускной клапан 9 в момент времени, обеспечивающий остановку поршня 3 в крайней точке движения, а при движении из крайней точки движения в исходную точку движения энергия движения поршня 3 гасится установленным между поршнем 3 и торцом цилиндра амортизатором 12.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ предотвращения ударов поршня о стенки цилиндра одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания, включающей поршень, систему управления, выпускной клапан и амортизатор, отличающийся тем, что при движении поршня из исходной точки движения в крайнюю точку движения система управления открывает выпускной клапан в момент времени, обеспечивающий остановку поршня в крайней точке движения, а при движении из крайней точки движения в исходную точку движения энергия движения поршня гасится установленным между поршнем и торцом цилиндра амортизатором.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Чертеж: принципиальная схема одноцилиндровой свободнопоршневой тепловой машины внешнего сгорания, где:
1 - теплообменник; 2 - впускной клапан; 3 - поршень; 4 - обратный клапан; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - статорный магнит; 7 - якорь электрогенератора; 8 - катушка электрогенератора; 9 - выпускной клапан; 10 - обратный клапан; 11 - клапан теплообменника; 12 - амортизатор.