СПОСОБ ПРИВОДА КЛАПАНА РАБОЧИМ ТЕЛОМ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ
METHOD OF DRIVING VALVE BY PISTON MACHINE WORKING BODY

Изобретение относится к области энергомашиностроения.
Из уровня техники известен способ приведения в действие газораспределительного клапана, в состав механизма привода которого входят поршень привода клапана, золотник, канал подачи продуктов сгорания к золотнику и система управления (GB 1303004, F01L 25/04, 1973).
К недостаткам этого изобретения следует отнести потери мощности на привод клапанов с механическим приводом.
Технической задачей изобретения является улучшение работы привода клапанов свободнопоршневой машины.
Поставленная задача решается за счет того, что способ приведения в действие клапана свободнопоршневой машины, в состав механизма привода клапана которой входят поршень привода клапана, золотник, канал подачи рабочего тела к золотнику и система управления приводом клапана, согласно изобретению приведение клапана свободнопоршневой машины в действие осуществляется воздействием рабочего тела на поршень привода клапан, для чего система управления приводом клапана переводит золотник в положение, обеспечивающее перемещение клапана и открытие отверстия в цилиндр свободнопоршневой машины, а для закрытия отверстия в цилиндр свободнопоршневой машины система управления переводит золотник в положение, обеспечивающее перемещение клапана рабочим телом и закрытие отверстия в цилиндр свободнопоршневой машины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен энергомодуль, на фиг.2 - принцип действия клапана с приводом рабочим телом.
В состав энергомодуля входят камера сгорания 1, форсунка 2, свеча зажигания 3, газораспределительные клапаны 4, 10, 13, 14, поршни 5, 8, шток 6, якорь 7, обратные клапаны 9, 11, 15, 16, статорная катушка 12, канал подачи рабочего тела в цилиндр двигателя 17, отверстие седла клапана 18, полость цилиндра машины 19, золотник 20, канал подачи рабочего тела в полость поршня привода газораспределительного клапана 21, поршень привода газораспределительного клапана 22, газораспределительный клапан 23, канал выпуска отработавших газов 24, канал охлаждающего агента 25, капиллярная структура 26.
При пуске энергомодуля в камеру сгорания 1 форсункой 2 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 3.. Продукты сгорания через клапан 4 поступают в левую полость поршня 5, и под их действием поршень 5 и соединенные с ним штоком 6 якорь 7 и поршень 8 начинают движение слева направо. Площадь левой торцевой поверхности поршня 5 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 6. Следовательно, давление воздуха в правой полости поршня 5 больше давления рабочего тела в его левой полости. Поэтому воздух из правой полости поршня 5 открывает клапан 9 и поступает в камеру сгорания 1, обеспечивая, тем самым, воздухом горение топлива. Одновременно воздух из правой полости поршня 8 через открытый клапан 10 выбрасывается в атмосферу (при последующих рабочих циклах - рабочее тело), воздух из атмосферы через открытый клапан 11 поступает в его левую полость. Магнитный поток движущегося якоря 7 пересекает витки статорной катушки 12, в результате в статорной катушке 12 генерируется импульс электроэнергии. По достижении поршнями крайнего правого положения система управления (на чертежах не показано) переводит клапаны 4, 19, 13, 14 в противоположные положения. Рабочее тело из камеры сгорания 1 через открывшийся клапан 13 поступает в правую полость поршня 8. Поршни 5, 8 и якорь 7 начинают движение справа налево. Воздух из левой полости поршня 8 закрывает клапан 11 и через открывшийся клапан 15 поступает в камеру сгорания 1, клапан 10 закрывается, воздух из атмосферы через открывшийся клапан 16 засасывается в правую полость поршня 5, а отработавшие газы через открывшийся клапан 14 выбрасываются в атмосферу. Магнитный поток якоря 7 пересекает витки статорной катушки 12, и в ней генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 4, 10, 13, 14 из одних положений в противоположные, обеспечивает постоянную подачу воздуха в камеру сгорания. Якорь совершает колебательные движения, в статорной катушке генерируется переменное напряжение, направляемое потребителю. Пульсации давления подаваемого в камеру сгорания воздуха сглаживаются воздушным ресивером (на чертежах не показано). Возникающая в результате движения поршней вибрация гасится применением двух энергомодулей, ориентированных так, что оси симметрии поршней и якоря располагаются на общей прямой, а их движение тем или иным способом организуется в противофазе.
Привод газораспределительного клапана действует следующим образом. На фиг.1 показано четыре газораспределительных клапана 4, 10, 13, 14. Два из них 4, 13 впускают рабочее тело в полости поршней, два других 10 и 14 - выпускают рабочее тело. Принципы действия их идентичны. Например, клапан 4. Рабочее тело из камеры сгорания 1 по каналу 17 (см. фиг.2) через отверстие седла 18 поступают в цилиндр машины 19, и поршни машины 5, 8 и якорь 7 (см. фиг.1) начинают движение слева направо. После того как рабочее тело сообщает поршням оптимальную скорость, система управления переводит золотник 20 (см. фиг.2) в правое крайнее положение. Рабочее тело из камеры сгорания 1 (фиг.1) по каналу 21 (фиг.2) поступает в левую полость поршня привода клапана 22, в результате чего клапан 23 перемещается вправо и закрывает отверстие седла клапана 18, прекращая доступ рабочего тела в цилиндр машины.
Для открывания клапана система управления переводит золотник 20 в левое положение, при этом рабочее тело из левой полости поршня привода клапана по каналу 24 вытекает в атмосферу.
Для охлажденич клапана используют принцип работы тепловой трубки. Охлаждающий агент, газ или жидкость, поступает по каналу 25 и омывает левую часть клапана 23, снижая ее температуру. Испаряющийся у головки клапана 23 пропитывающий капиллярную структуру 26 хладагент отбирает у головки клапана 23 тепло и в парообразном состоянии перемещается в левую часть клапана, где конденсируется и впитывается в капиллярную структуру 26. Процесс протекает непрерывно.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Способ приведения в действие привода газораспределительного клапана свободнопоршневой машины с внешней камерой сгорания, в состав которой входят поршень привода газораспределительного клапана, золотник, канал подачи рабочего тела и система управления, обеспечивает действие привода газораспределительного клапана в основном за счет энергии рабочего тела. Для этого система управления приводом газораспределительного клапана отслеживает текущее положение поршней машины и, когда для обеспечения работоспособности поршневой машины требуется открыть или закрыть газораспределительный клапан, устанавливает золотник в положение в, обеспечивающее поступление рабочего тела в ту полость поршня привода газораспределительного клапана, в которой рабочее тело, воздействуя на поршень привода газораспределительного клапана, открывает или закрывает газораспределительный клапан. Отличие способа состоит в том, что отбор рабочего тела в полости поршня привода газораспределительного клапана осуществляется из внешней камеры сгорания свободнопоршневого двигателя.