RU2041393C1

RU2041393C1 - Piston compressor with electrodynamic drive

Info

Publication number: RU2041393C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Измаилович Мулуянов
Original assignee: Валерий Измаилович Мулуянов
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: compressor engineering. SUBSTANCE: pickups of shaft end position are connected with DC power source through respective winding for moving the armature. Inductive windings are wound on rods to define opposite poles at the tips. The piston is constructed as two magnetic conductors with inductive coils connected in series. The magnetic conductors are separated from each other by an insulator, the coils being wound to define analogous poles on end faces of the piston and connected to terminals of the switch of the current direction. The inductive windings are connected with the terminals of the DC power source. Conductive rods are mounted over the axis of the cylinder and separated from each other by an insulator. The ends of the rods are connected with the terminals of the DC power source. The inductive coils are connected to the terminals of the source by sliding contacts provided on the conducting rods. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к свободно-поршневым компрессорам. Свободно-поршневые компрессоры являются составным элементом свободно-поршневых двигателей компрессоров (СПДК), изобретение может быть использовано в качестве компрессора в холодильных машинах компрессионного типа, а также в качестве воздушного компрессора как в промышленных, так и в бытовых компрессорных станциях. The invention relates to free piston compressors. Free piston compressors are an integral element of free piston compressor engines (SPDK), the invention can be used as a compressor in compression type refrigeration machines, and also as an air compressor in both industrial and domestic compressor stations.

Известны поршневые компрессоры со свободно движущимися поршнями. В известном СПДК энергия, полученная в цилиндре теплового двигателя при сгорании углеводного топлива, частично используется на сжатие воздуха поршнями компрессора, соединенного с рабочими поршнями двигателя ДВС, без промежуточных механизмов. Часть воздуха, сжатого поршнями компрессора СПДК, расходуется на газообмен в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС), а оставшаяся большая часть сжатого воздуха поступает к потребителю. СПДК полностью уравновешен и может монтироваться без тяжелых фундаментов. СПДК строятся на различные давления воздуха (0,7-40 МПа) и получают широкое распространение. Нормальное осуществление рабочего цикла в двигателях со свободно движущимися поршнями возможно, только при симметричном перемещении поршней обоих комплектов СПДК. Для обеспечения симметричного движения поршней используются синхронизирующие механизмы, которые в отличие от кривошипно-шатунного механизма обычных ДВС воспринимают на всю силу давления газов, а только разность давления газов или сил, действующих не поршень двигателя и на поршень компрессора. Различие в силах, действующих на оба комплекта поршней, является следствием разного значения сил трения и утечек через поршневые уплотнения, которые комплексуются синхронизирующим механизмом и обеспечивает нормальный термодинамический процесс в двигателе СПДК. Все СПДК работают по двухтактному циклу с прямоточной схемой газообмена. Открытие и закрытие выпускных окон осуществляется двумя противоположно движущимися поршнями. Синхронизирующие механизмы бывают шатунно-шарнирными, применяемые на тихоходных СПДК, и реечно-шестерные, применяемые на быстроходных СПДК, является необходимость использования термодинамического цикла ДВС, двухтактного дизеля и связанного с ним оборудования, необходимого для осуществления нормального термодинамического процесса в двигателе СПДК. Piston compressors with freely moving pistons are known. In the known SPDK, the energy obtained in the cylinder of a heat engine during the combustion of carbohydrate fuel is partially used to compress air by the pistons of a compressor connected to the working pistons of the internal combustion engine without intermediate mechanisms. Part of the air compressed by the pistons of the SPDK compressor is spent on gas exchange in the cylinder of an internal combustion engine (ICE), and the remaining most of the compressed air is supplied to the consumer. SPDK is completely balanced and can be mounted without heavy foundations. SPDK are built on various air pressures (0.7-40 MPa) and are widely used. The normal implementation of the duty cycle in engines with freely moving pistons is possible only with the symmetrical movement of the pistons of both sets of SPDK. To ensure the symmetrical movement of the pistons, synchronization mechanisms are used, which, in contrast to the crank mechanism of conventional ICEs, perceive the entire gas pressure force, but only the difference in gas pressure or forces acting not on the engine piston and on the compressor piston. The difference in the forces acting on both sets of pistons is a consequence of the different values of the friction forces and leaks through the piston seals, which are combined with a synchronizing mechanism and provide a normal thermodynamic process in the SPDK engine. All SPDK operate on a push-pull cycle with a direct-flow gas exchange scheme. Opening and closing of the exhaust windows is carried out by two oppositely moving pistons. The synchronizing mechanisms are crank-hinged, used on low-speed SPDK, and rack-and-pinion, used on high-speed SPDK, it is necessary to use the thermodynamic cycle of the internal combustion engine, two-stroke diesel engine and related equipment necessary for the normal thermodynamic process in the SPDK engine.

Известен свободно-поршневой электромагнитный компрессор (СПЭМК), в котором положительная работа сжатия газовой смеси осуществляется за счет того, что свободный магнитный поршень взаимодействует с электромагнитным полем эл. магнитов 11, которые периодически изменяют свою полярность на противоположную при достижении магнитным поршнем (10; 20) верхней мертвой точки (ВМТ) или нижней мертвой точки (НМТ). Изменение полярности полюсов эл.магнитов 11, происходит при изменении направления тока в обмотках эл.магнитов 11, ток в обмотках эл. магнитов изменяется на противоположный с помощью переключателя направления тока 49 при перемещении магнитным поршнем (10; 20) штока и поршня гидроцилиндра. Положительная работа газовой смеси СПЭМК осуществляется при более высоком КПД за счет того, что в СПЭМК отсутствует источник энергии, применяющийся в СПДК, термодинамический цикл двухтактного дизеля; теоретический КПД двухтактного дизеля 0,4. Known free-piston electromagnetic compressor (SPEMK), in which the positive work of compression of the gas mixture is due to the fact that the free magnetic piston interacts with the electromagnetic field el. magnets 11, which periodically reverse their polarity when the magnetic piston (10; 20) reaches top dead center (TDC) or bottom dead center (BDC). A change in the polarity of the poles of the electric magnets 11 occurs when the direction of the current in the windings of the electric magnets 11 changes, the current in the electric windings. of magnets is reversed using the current direction switch 49 when the magnetic piston (10; 20) moves the rod and piston of the hydraulic cylinder. Positive work of the SPEMK gas mixture is carried out at a higher efficiency due to the fact that the SPEMK does not have an energy source used in the SPDK, the thermodynamic cycle of a two-stroke diesel engine; theoretical efficiency of a two-stroke diesel engine 0.4.

СПЭМК выполняет положительную работу, используя энергию эл.тока, но без применения кривошипно-шатунного механизма (КШМ), который необходим в компрессорных станциях с приводом от эл.двигателя (для преобразования вращательного движения ротора эл.двигателя в возвратно-поступательное движение поршня компрессора). Отсутствие КШМ в СПЭМК определяет более высокий КПД и одновременно более высокие весовые показатели, т.е. (при равной производительности по сравнению с компрессорной станцией СО 2А с приводом от эл.двигателя, а также по сравнению с СПДК) обладает значительно меньшей массой и металлоемкостью, соответственно меньшими габаритами и шумообразованием, одновременно СПЭМК имеет более высокий КПД по сравнению с компрессорной станцией СО-2А и с СПДК. SPEMK performs positive work using electric current energy, but without the use of a crank mechanism (KShM), which is necessary in compressor stations driven by an electric motor (for converting the rotational movement of the rotor of the electric motor into reciprocating motion of the compressor piston) . The absence of CABG in SPEMK determines a higher efficiency and at the same time higher weight indicators, i.e. (with equal productivity compared to a CO 2A compressor station driven by an electric motor, and also compared to a SPDK) it has a significantly lower mass and metal consumption, respectively, smaller dimensions and noise generation, while SPEMK has a higher efficiency compared to a CO compressor station -2A and with SPDK.

Свободно-поршневой электромагнитный компрессор имеет ряд преимуществ по сравнению с компрессорной станцией СО-2А с приводом от эл.двигателя, а также по сравнению с СПДК, совершающим положительную работу сжатия газовой смеси, применяя термодинамический цикл двухтактного дизеля. В то же время и СПЭМК имеет определенный недостаток, который состоит в том, что в СПЭМК поршень, совершающий положительную работу сжатия газовой смеси, состоит из двух цилиндрических постоянных магнитов, которые в конструкции магнитного поршня (10; 20) обращены навстречу друг к другу одноименными полюсами, а между ними стоит третий цилиндр, не обладающий магнитными свойствами. Магнитное взаимодействие постоянных магнитов поршня, соединенных с цилиндром, не обладающим магнитными свойствами, с помощью соединительной резьбовой шпильки осуществляется под влиянием периодически изменяющегося магнитного поля внешних эл. магнитов 11, имеющих сравнительно высокое активное и реактивное сопротивление и в связи с этим возрастающие потери на перемагничивание, зависящее от частоты изменения направления тока, от величины реактивного сопротивления и от размеров магнитоводов (потери стали). Большее активное и реактивное сопротивление оказывает значительную нагрузку на работу переключателя направления тока 49 и требует такого технического исполнения (переключателя направления тока 49), при котором его эл.контактные системы должны быть рассчитаны на прохождение больших типов при большой разности потенциалов, что требует увеличения размеров переключателя направления тока 49. Это в свою очередь сопряжено с увеличением массы и габаритов переключателей направления тока 49. A free-piston electromagnetic compressor has several advantages in comparison with the SO-2A compressor station driven by an electric motor, and also in comparison with the SPDK, which performs the positive work of compressing the gas mixture, using the thermodynamic cycle of a two-stroke diesel engine. At the same time, SPEMK also has a certain drawback, which consists in the fact that in SPEMK the piston, which performs the positive work of compressing the gas mixture, consists of two cylindrical permanent magnets, which in the design of the magnetic piston (10; 20) face each other with the same name poles, and between them is a third cylinder that does not have magnetic properties. The magnetic interaction of the permanent magnets of the piston, connected to a cylinder that does not have magnetic properties, using a connecting threaded rod is carried out under the influence of a periodically changing magnetic field of external electric. magnets 11 having a relatively high active and reactive resistance and, therefore, increasing magnetization reversal losses, depending on the frequency of the current direction change, on the magnitude of the reactance and on the size of the magnetic conductors (steel loss). Greater active and reactive resistance puts a significant load on the operation of the current direction switch 49 and requires such a technical design (current direction switch 49), in which its electronic contact systems must be designed to pass large types with a large potential difference, which requires an increase in the size of the switch direction of the current 49. This, in turn, is associated with an increase in the mass and dimensions of the switches of the direction of the current 49.

Таким образом, периодически изменяющееся эл.магнитное поле эл.магнитов 11, имеющее высокое активное и реактивное сопротивление, в целом ведет к снижению хоть и незначительному КПД свободно-поршневого электромагнитного компрессора СПЭМК. Thus, a periodically changing e-magnetic field of e-magnets 11, having a high active and reactive resistance, in general leads to a decrease, albeit insignificant, of the efficiency of the free-piston electromagnetic compressor SPEMK.

Цель изобретения более экономичная работа СПК СЭМП по сравнению со СПЭМК, а также применение более малогабаритного переключателя направления тока 49 при одинаковой мощности компрессоров за счет того, что в обмотках поршневых эл.магнитов течет ток, меньший, чем в эл.магнитах 11 СПЭМК. Кроме того, обеспечение работы переключателя направления тока 49 в более благоприятных условиях, т.е. при применении одинаковых переключателей направления тока 49 в СПЭМК и СПК-СЭМП работа его в СПК-СЭМП будет более надежной и продолжительной при равной производительности компрессоров СПЭМК и СПК СЭМП. The purpose of the invention is the more economical operation of the SEMP SPK compared to SPEMK, as well as the use of a more compact current direction switch 49 at the same compressor power due to the fact that less current flows in the windings of the piston electronic magnets than in the 11 SPEMK electromagnets. In addition, the operation of the current direction switch 49 in more favorable conditions, i.e. when using the same current direction switches 49 in SPEMK and SPK-SEMP, its operation in SPK-SEMP will be more reliable and continuous with equal performance of SPEMK and SPK SEMP compressors.

Это осуществляется благодаря тому, что в СПК-СЭМП поршень состоит из вдух электромагнитов, соединенных последовательно и обращенных одноименными полюсами навстречу друг к другу. По отношению к внешним эл.магнитам 11, поршневые эл.магниты соединены параллельно с источником постоянного тока. This is due to the fact that in the SPK-SEMP the piston consists of air electromagnets connected in series and facing the same poles towards each other. With respect to the external electric magnets 11, the piston electric magnets are connected in parallel with a direct current source.

Уменьшение токов и напряжений, происходящее в системе изменения направления тока 49 с одновременным уменьшением массы и габаритов, достигается тем, что эл. магниты 11 в СПК СЭМП не изменяют свою полярность и выполняют функции эл.магнитов с постоянной полярностью, одновременно свободный магнитный поршень СПЭМК заменяется на свободный эл.магнитный поршень в СПК СЭМП. Осуществление работы СПК-СЭМП требует и некоторых конструктивных отличий от прототипа СПЭМК, состоящих не только в конструкции поршня, но и в некотором отличии клапанных плит, магнитных головок и конструкции гидропоршней, которые в СПК-СЭМП содержат шток, имеющий внутреннее осевое отверстие, в котором проходит латунный или медный стержень, являющийся одним из проводников эл. тока, обеспечивающий эл.питание эл.магнитов поршня. Аналогичный стержень проходит через осевое отверстие штока другого гидропоршня. Оба стержня изолированы изолирующей втулкой в центральной части цилиндра. Противоположные концы стержней имеют внутреннее осевое отверстие и боковое отверстие в надпоршневом пространстве гидроцилиндра (это отверстие необходимо для выхода или поступления жидкости в надпоршневую полость), жидкость осуществляет перемещение гидропоршней (боковая поверхность гидропоршней медное или латунное кольцо осуществляет эл. контакт эл.магнитных систем 30, 31, переключателя направления тока 49). С помощью его направление тока в обмотках эл.магнитов поршня периодически изменяется на противоположное при подходе поршня к ВМТ и НМТ, изменившееся направление тока в обмотке поршневого эл.магнита влечет изменение магнитной ориентации полюсов магнитного поршня, а вследствие этого и изменение направления движения поршня, совершающего положительную работу сжатия газовой смеси. The reduction of currents and voltages occurring in the system of changing the direction of the current 49 with a simultaneous decrease in mass and dimensions is achieved by the fact that el. the magnets 11 in the SEMP SEC do not change their polarity and perform the functions of e-magnets with a constant polarity, at the same time the free magnetic piston of the SEMP is replaced by a free e-magnetic piston in the SEC of the SEMP. The implementation of the SPK-SEMP requires some structural differences from the prototype SPEMK, consisting not only in the design of the piston, but also in some difference between the valve plates, magnetic heads and the design of the hydraulic piston, which in the SPK-SEMP contain a rod having an internal axial hole in which passes a brass or copper rod, which is one of the conductors of el. current providing electric power to the piston electric magnets. A similar rod passes through the axial hole of the rod of another hydraulic piston. Both rods are insulated with an insulating sleeve in the central part of the cylinder. The opposite ends of the rods have an internal axial hole and a lateral hole in the above-piston space of the hydraulic cylinder (this hole is necessary for the liquid to enter or enter the above-piston cavity), the liquid moves by the hydraulic piston (the lateral surface of the hydraulic piston makes a copper or brass ring electrically contact the magnetic systems 30, 31, current direction switch 49). With its help, the direction of the current in the windings of the piston’s electric magnets periodically changes to the opposite when the piston approaches the TDC and BDC, the changed direction of the current in the piston’s electric winding leads to a change in the magnetic orientation of the poles of the magnetic piston, and as a result, a change in the direction of motion of the the positive work of compressing the gas mixture.

На фиг. 1 изображен СПК-СЭМП, вид спереди, на котором показаны все основные узлы и детали; на фиг. 2 вид сверху СПЭМК; на фиг. 3 разрез цилиндропоршневой группы А-А на фиг. 1; на фиг. 4 эл.схема СПК-СЭМП и схематический разрез переключателя направления тока 49 (электросхема эл.магнитного взаимодействия эл.магнитного поля свободного эл.магнитного поршня с эл.магнитным полем эл.магнитов 11). In FIG. 1 shows a SPK-SEMP, front view, which shows all the main components and parts; in FIG. 2 top view of SPEMK; in FIG. 3 is a section through a cylinder-piston group AA in FIG. 1; in FIG. 4 electronic circuit SPK-SEMP and a schematic sectional view of a current direction switch 49 (electrical circuit of an electromagnetic interaction of an electronic magnetic field of a free electronic magnetic piston with an electronic magnetic field of electronic magnets 11).

Свободно-поршневой компрессор свободный электромагнитный поршень (СПК-СЭМП) состоит из следующих основных элементов конструкции:
1 гидромагистраль, соединяющая надпоршневые полости гидроцилиндров 50 и 51, таким образом, что при перемещении одного из гидропоршней гидросмесь, не обладающая эл. проводными свойствами, вытесняется из одной из полостей (50 или 51), по гидромагистралям 1 поступает в противоположную гидрополость (51 или 50) и под давлением поступающей жидкости перемещает гидропоршень со штоком противоположного гидроцилиндра;
2 и 3 выводы контактов, находящихся в гидроцилиндре, которые во время работы СПК-СЭМП периодически соединяются с помощью медного кольца, которое насажено на гидропоршень, изготовленный из материала, не обладающего эл. проводными свойствами;
8 магнитные головки эл.магнитов; 7 смазочные (нагнетательные и всасывающие) магистрали;
11 внешние эл.магниты, которые во время работы СПК-СЭМП имеют неизменяющееся электромагнитное поле, т.к. такое эл.магнитное поле, которое имеет постоянную направленность;
15 и 16 электроконтакты, обеспечивающие эл.питание свободного эл.магнитного поршня;
23 и 24 эл.контакты соединенных последовательно эл.магнитов 11, эл.питание эл.магнитов 11, осуществляется от источника постоянного тока (или от источника переменного тока через выпрямительное устройство);
26 гидроцилиндр, изготовленный из керамики или другого материала, не обладающего эл.проводными свойствами. В гидроцилиндре 26 стоит гидропоршень 25 со штоком 22. Гидроцилиндры имеют эл.контакты 2 и 3 и эл.контакты 27 и 28, а также изолированную в центральной части цилиндра компрессора электромагистраль 12. Изолирована эл.магистраль керамической втулкой, внешний диаметр которой соответствует диаметру эл.магистрали 12, т.е. равен ему или немного меньше его. 45 воздушный фильтр; 46 емкость для сжатия газа; 47 воздушная нагнетательная магистраль; 48 воздушная всасывающая магистраль. Керамическая втулка 55 обеспечивает эл. изоляцию эл.проводников 12 от стенок гидромагистрали 1, изготовленной из медной трубки. К станине СПК-СЭМП 54, имеющей заземление, крепится изолированный от нее и заземленный корпус СПК-СЭМП и переключатель направления тока 49.A free piston compressor a free electromagnetic piston (SPK-SEMP) consists of the following basic structural elements:
1 hydraulic line connecting the over-piston cavities of the hydraulic cylinders 50 and 51, so that when moving one of the hydraulic piston, the hydraulic mixture does not have el. wired properties, is forced out of one of the cavities (50 or 51), along the hydraulic lines 1 it enters the opposite hydraulic cavity (51 or 50) and, under the pressure of the incoming fluid, moves the hydraulic piston with the rod of the opposite hydraulic cylinder;
2 and 3 conclusions of the contacts located in the hydraulic cylinder, which during operation of the SPK-SEMP are periodically connected using a copper ring, which is mounted on a hydraulic piston made of a material that does not have el. wired properties;
8 magnetic heads of electric magnets; 7 lubricant (discharge and suction) lines;
11 external electronic magnets, which during operation of the SPK-SEMP have an unchanging electromagnetic field, because such an electronic magnetic field that has a constant focus;
15 and 16 electrical contacts, providing electrical power to a free electronic magnetic piston;
23 and 24 e-contacts of series-connected e-magnets 11, e-power of e-magnets 11, is carried out from a direct current source (or from an alternating current source through a rectifier device);
26 hydraulic cylinder made of ceramics or other material that does not have electrical conductive properties. The hydraulic cylinder 26 has a hydraulic piston 25 with a rod 22. The hydraulic cylinders have electrical contacts 2 and 3 and electrical contacts 27 and 28, as well as an electrical main 12 insulated in the central part of the compressor cylinder. The electrical main is insulated with a ceramic sleeve whose outer diameter corresponds to the electrical diameter Highways 12, i.e. equal to him or slightly less than him. 45 air filter; 46 tank for gas compression; 47 air discharge line; 48 air intake manifold. Ceramic sleeve 55 provides el. insulation of the electrical conductors 12 from the walls of the hydraulic line 1 made of a copper tube. An SPK-SEMP insulated and grounded case and a current direction switch 49 are attached to the SPK-SEMP 54 bed with grounding.

Контакты источника питания 23 и 24 соединяются с внешними эл.магнитами 11. Эл.контакты 27 и 28 (аналогичные контактам 2 и 3) обеспечивают эл.связь с эл.магнитом 33, а электроконтакты 2 и 3 обеспечивают эл.связь с эл.магнитом 32 переключателя изменения направления тока 49. Выключатель эл.питания эл. магнитного поршня соединяет свободный эл.магнитный поршень с источником питания, параллельно с внешними эл.магнитами 11 СПК-СЭМП и последовательно с переключателем изменения направления тока 49. Переключатель изменения направления тока 49 периодически при перемещении штока и поршня гидроцилиндра (поршнем компрессора) гидропоршень (боковой поверхностью) соединяет контакты 2 и 3 или 27 и 28 и обеспечивает то или иное направление эл.тока в системе эл.магнитов СПК-СЭМП с помощью переключателя изменения направления тока 49. The contacts of the power supply 23 and 24 are connected to external electronic magnets 11. The electrical contacts 27 and 28 (similar to contacts 2 and 3) provide electronic communication with the electronic magnet 33, and electrical contacts 2 and 3 provide electronic communication with the electronic magnet 32 switches for changing the direction of the current 49. Power switch e. a magnetic piston connects a free electronic magnetic piston to a power source, in parallel with external electric magnets 11 SPK-SEMP and in series with a switch for changing the direction of the current 49. The switch for changing the direction of the current 49 periodically when moving the rod and piston of the hydraulic cylinder (compressor piston) hydraulic piston (lateral surface) connects contacts 2 and 3 or 27 and 28 and provides one or another direction of electric current in the system of electronic magnets SPK-SEMP using the switch for changing the direction of current 49.

Гидропоршень 5 имеет шток 6 с отверстием вдоль оси, диаметр отверстия равен диаметру эл.проводника 12, проходящего внутри штока поршня, таким образом обеспечивается достаточно плотный скользящий контакт. The hydraulic piston 5 has a rod 6 with a hole along the axis, the diameter of the hole is equal to the diameter of the electric conductor 12 passing inside the piston rod, thus providing a sufficiently dense sliding contact.

Гидропоршень 25 имеет шток 22 с таким же отверстием, как и шток 6 для прохождения эл.проводника 12. Между проводниками 12 находится в центральной части цилиндра компрессора керамическая изоляционная втулка 14, внешний диаметр которой равен диаметру проводников 12 или немного меньше их. The hydraulic piston 25 has a rod 22 with the same hole as the rod 6 for the passage of the electric conductor 12. Between the conductors 12 is located in the central part of the compressor cylinder a ceramic insulating sleeve 14, the outer diameter of which is equal to the diameter of the conductors 12 or slightly smaller.

Контакты 15 и 16 обеспечивают эл.связь переключателя изменения тока 40 с эл.проводниками 12, а с их помощью с обмотками эл.магнитов электромагнитного поршня 17. Корпус эл.магнитов поршня 19 изготовлен из феррита или из листовой трансформаторной стали, или из ферромагнитного сплава. Корпус эл.магнита 18 соединен с керамической втулкой 10 с помощью резьбового соединения. Внутренний диметр керамической втулки 10, соответствующий внешнему диаметру эл. проводников 12 и изолирующей втулки 14, одновременно обеспечивает плотный скользящий контакт. Contacts 15 and 16 provide electrical connection of the current change switch 40 with electrical conductors 12, and with their help with the windings of the electromagnets of the electromagnetic piston 17. The housing of the electromagnets of the piston 19 is made of ferrite or sheet transformer steel, or of a ferromagnetic alloy . The housing of the magnet 18 is connected to the ceramic sleeve 10 by means of a threaded connection. The internal diameter of the ceramic sleeve 10, corresponding to the outer diameter of el. conductors 12 and an insulating sleeve 14, at the same time provides a tight sliding contact.

Источник эл.питания, источник постоянного тока обозначен цифрой 53, поршневая полость гидроцилиндров 26, обеспечивающая смазку и охлаждение цилиндра и поршня компрессора обозначена цифрой 52, надпоршневая полость гидроцилиндров 26, служащая для синхронного перемещения гидропоршней 5 и 25, обеспечивающих периодическое включение и выключение эл.магнитов 32 и 33, обозначена цифрами 51 и 50. The electric power source, the direct current source is indicated by the number 53, the piston cavity of the hydraulic cylinders 26, which provides lubrication and cooling of the cylinder and the piston of the compressor, is indicated by the number 52, the piston cavity of the hydraulic cylinders 26, which serves to synchronously move the hydraulic piston 5 and 25, which provide for periodic switching on and off of the electric. magnets 32 and 33, indicated by the numbers 51 and 50.

Компрессор содержит переключатель 49 изменения направления тока с разрезом в диаметральной плоскости, керамические изоляторы 41, имеющие внутреннее резьбовое соединение с ферромагнитными стержнями 37 и 36, обеспечивающими магнитное взаимодействие с эл.магнитными 32 и 33. Керамический эл.изолятор 31 соединяет эл.проводники 35 и 34 с помощью резьбового соединения. 40 два крайних, соединенных между собой эл.проводником, электроконтакта, 39 эл.контакт, занимающий среднее положение, т.е. такое положение, при котором он находится между контактами 40. Перемещение эл.контактов 35 и 34 под воздействием эл. магнитов 32 или 33 обеспечивает периодическое изменение направления эл.тока в обмотках эл.магнитов поршня. Переключатель (двухполюсный) 29 обеспечивает включение в работу эл.магнитов поршня. Переключатели 24 и 23 обеспечивают включение в работу внешних эл.магнитов 11. The compressor comprises a switch 49 for changing the direction of the current with a cut in the diametrical plane, ceramic insulators 41 having an internal threaded connection with ferromagnetic rods 37 and 36, providing magnetic interaction with the electromagnetic 32 and 33. A ceramic electric insulator 31 connects the electrical conductors 35 and 34 using a threaded connection. 40 two extreme, interconnected by an electric conductor, electrical contact, 39 electronic contact, occupying a middle position, i.e. such a position in which it is between the contacts 40. Moving the electronic contacts 35 and 34 under the influence of electronic. magnets 32 or 33 provides a periodic change in the direction of the electric current in the windings of the electric magnets of the piston. The switch (bipolar) 29 provides the inclusion of electronic piston magnets. The switches 24 and 23 provide the inclusion of external electronic magnets 11.

Свободно-поршневой компрессор свободный электромагнитный поршень (СПК-СЭМП) работает следующим образом. Free piston compressor free electromagnetic piston (SPK-SEMP) works as follows.

В тот момент, когда включаются переключатели 29 (23 и 24), эл.магнитные системы внешних эл. магнитов 11 (по которым начинает течь ток от источника питания 53) начинают функционировать, т.е. создают внешнее эл.магнитное поле эл. магнитов 11, которое одноименными полюсами направлено навстречу друг к другу. Это внешнее эл.магнитное поле с помощью магнитоводов 4 и магнитных головок 8 проходит и замыкается внутри цилиндрового пространства компрессора. Одновременно включение переключателей 23 и 24 обеспечивает эл.питанием систему эл. магнитов 20 свободного эл.магнитного поршня через переключатель направления тока 49. В обмотках эл.магнитов 20 при прохождении по ним тока создается эл. магнитное поле, которое в обоих эл.магнитах имеет противоположное направление, так как обмотки в эл.магнитах поршня имеют противоположное направление. Магнитный поршень состоит из двух последовательно соединенных эл. магнитов 20, обмотки которых имеют противоположное направление. Магнитное поле каждого из этих эл.магнитов взаимодействует с эл.магнитным полем внешних эл.магнитов 11, совершая положительную работу сжатия газовой смеси. При подходе к верхней мертвой точке (ВМТ) керамическая втулка поршня перемещает шток 6 с гидропоршнем 5. Гидросмесь (минеральное масло или др.), не обладающая эл. проводными свойствами, из надпоршневой полости 50 поступает в надпоршневую полость 51, под давлением поступающей в гидрополость 51 гидросмеси поршень 25 со штоком 22 перемещается, разъединяя контакты 27 и 28, обеспечивающие эл.питанием эл.магнит 32 системы переключения направления тока 49. Поршень 5 со штоком 6, продолжающий движение под воздействием поршня компрессора, соединяет медным кольцом (боковой поверхностью поршня 5) контакты 2 и 3, обеспечивающие эл.питание эл.магнита 33 системы переключения направления тока 49. Магнитное поле эл.магнита 33, взаимодействуя с ферритовым стержнем 36, перемещает его (притягивает), а вместе с ним перемещает эл. контакты 35 и 34, находящиеся внутри переключателя направления тока. Перемещение эл.контактов 35 и 34 обеспечивает изменение направления тока в обмотках эл.магнитов поршня. Ток от контактов 40 и 39 через переключатель 29 поступает к контактным выводам 15 и 16 на керамической втулке 55. Контакты 15 и 16 соединены с эл.магистралью 12, которая изолирована в центральной части цилиндра керамической втулкой 14. Ток, проходящий по эл.проводникам 12 и через медно-графитовые контакты 13, изолированные от корпуса эл.магнитов 20, осуществляет эл.питание эл.магнитов 20 свободного эл.магнитного поршня. At that moment, when the switches 29 (23 and 24) are turned on, the electronic magnetic systems of external electronic magnets 11 (through which current begins to flow from a power source 53) begin to function, i.e. create an external electronic magnetic field magnets 11, which with the same poles directed towards each other. This external electric magnetic field with the help of magnets 4 and magnetic heads 8 passes and closes inside the cylinder space of the compressor. At the same time, the inclusion of switches 23 and 24 provides the electric system with electric power. magnets 20 of a free electric magnetic piston through a current direction switch 49. In the windings of the electric magnets 20, when current flows through them, an electric current is generated. magnetic field, which in both e-magnets has the opposite direction, since the windings in the e-magnets of the piston have the opposite direction. The magnetic piston consists of two serially connected el. magnets 20, the windings of which have the opposite direction. The magnetic field of each of these e-magnets interacts with the e-magnetic field of the external e-magnets 11, performing the positive work of compressing the gas mixture. When approaching the top dead center (TDC), a ceramic piston sleeve moves the stem 6 with a hydraulic piston 5. A hydraulic mixture (mineral oil or other) that does not have el. wired properties, from the over-piston cavity 50 it enters the over-piston cavity 51, under the pressure of the hydraulic mixture 51 entering the hydraulic mixture 51, the piston 25 moves with the rod 22, disconnecting the contacts 27 and 28, which provide electric power to the electric magnet 32 of the current direction switching system 49. The piston 5 rod 6, which continues to move under the influence of the compressor piston, connects a copper ring (piston side surface 5) to terminals 2 and 3, which provide electric power to the electromagnet 33 of the current direction switching system 49. The magnetic field of the electromagnet 33, in aimodeystvuya with a ferrite core 36, moves it (draws), and with it moves the e-mail. pins 35 and 34 located inside the current direction switch. The movement of the electrical contacts 35 and 34 provides a change in the direction of the current in the windings of the electronic piston magnets. The current from contacts 40 and 39 through the switch 29 is supplied to the contact pins 15 and 16 on the ceramic sleeve 55. Contacts 15 and 16 are connected to an electrical line 12, which is insulated in the central part of the cylinder by a ceramic sleeve 14. The current passing through the electrical conductors 12 and through copper-graphite contacts 13, isolated from the body of the electric magnets 20, provides electric power to the electric magnets 20 of the free electronic magnetic piston.

Периодически изменяющееся направление эл.тока в обмотках поршневых эл. магнитов создает реальные условия (при эл.магнитном взаимодействии с внешним постоянным эл.магнитным полем, созданным эл.магнитами 11) для выполнения положительной работы, т.е. для сжатия газовой смеси свободным эл.магнитным поршнем СПК-СЭМП. Periodically changing direction of electric current in the piston windings. of magnets creates real conditions (with electronic magnetic interaction with an external constant electronic magnetic field created by electronic magnets 11) to perform positive work, i.e. for compressing the gas mixture with a free electronic magnetic piston SPK-SEMP.

Технико-экономическая эффективность достигается следующим образом. Technical and economic efficiency is achieved as follows.

В связи с тем, что индуктивное сопротивление эл.магнитной системы 11 значительно больше индуктивного сопротивления эл.магнитной системы 11 значительно больше индуктивного сопротивления эл.магнитной системы эл.магнитного поршня, потери, возникающие в процессе работы этих эл.магнитных систем, соответствуют сопротивлениям этих эл.магнитных систем. Due to the fact that the inductive resistance of the electronic magnetic system 11 is much greater than the inductive resistance of the electronic magnetic system 11 is much larger than the inductive resistance of the electronic magnetic system of the electromagnetic piston, the losses that occur during the operation of these electronic magnetic systems correspond to the resistances of these e-magnetic systems.

В прототипе СПЭМК эл. магнитная система 11, периодически изменяющая в процессе работы эл.магнитную полярность, обладает большими потерями эл.энергии, возрастающими с увеличением частоты изменения направления тока и в связи с тем, что эл.магнитная система 11 имеет достаточно большую массу магнитоводов. In the prototype SPEMK el. the magnetic system 11, which periodically changes during operation the electronic magnetic polarity, has large losses of electric energy, increasing with increasing frequency of changes in the direction of the current and due to the fact that the electronic magnetic system 11 has a sufficiently large mass of magnetic conductors.

В СПК-СЭМП эл.магнитная система внешних эл.магнитов 11 имеет при одинаковой производительности компрессоров СПЭМК и СПК-СЭМП одинаковое активное и реактивное сопротивление с эл.магнитной системой 11 СПЭМК, но потери эл.магнитной энергии в эл.магнитной системе 11 СПК-СЭМП по сравнению с ней значительно меньше, так как в эл.магнитной системе 11 СПК-СЭМП электромагнитное поле в процессе работы не изменяет периодически свою полярность, поэтому не возникают и потери эл.энергии, сопряженные с этим. In SPK-SEMP, the electronic magnetic system of external electronic solenoids 11 has the same SPEMK and SPK-SEMP compressors with the same active and reactive resistance as the electronic magnetic system 11 SPEMK, but the loss of electromagnetic energy in the electromagnetic system 11 SPK- In comparison with it, the SEMP is much smaller, since in the SPK-SEMP 11 electromagnetic system, the electromagnetic field does not periodically change its polarity, therefore, there are no losses of electric energy associated with this.

В СПК-СЭМП эл. магнитная система эл.магнитов 20 поршня СПК-СЭМП имеет периодически изменяющееся в процессе работы эл.магнитное поле. Индуктивное и активное сопротивление эл.магнитной системы эл.магнитов 20 поршня значительно меньше индуктивного и активного сопротивления эл.магнитной системы 11 СПЭМК, поэтому потери эл.энергии в эл.магнитной системе эл.магнитного поршня СПК-СЭМП меньше потерь, возникающих в эл.магнитной системе 11 СПЭМК, при одинаковой частоте изменения направления тока. Одновременно в эл.магнитной системе эл.магнитов поршня уменьшаются потери в стали из-за того, что поршень имеет меньшую магнитную массу по сравнению с магнитной массой внешних эл. магнитов (-) 11 СПЭМК. In SPK-SEMP el. the magnetic system of the e-magnets of the 20 piston SPK-SEMP has an e-magnetic field that periodically changes during operation. Inductive and active resistance of the electronic magnetic system of the electronic magnet 20 piston is much less than the inductive and active resistance of the electronic magnetic system 11 SPEMK, therefore the loss of electric energy in the electronic magnetic system of the electromagnetic piston SPK-SEMP is less than the losses that occur in the electronic. magnetic system 11 SPEMK, with the same frequency of change of direction of the current. At the same time, losses in steel are reduced in the electronic magnetic system of the electronic piston magnets due to the fact that the piston has a lower magnetic mass compared to the magnetic mass of external electric motors. magnets (-) 11 SPEMK.

Claims

1. Piston compressor with electrodynamic drive, containing a cylinder with a piston, spherical ferromagnetic tips mounted with the ends of the cylinder and connected to each other by ferromagnetic rods, a voltage direction switch with armature movement windings, piston end position sensors connected to the terminals of the direct current source by the corresponding windings of the movement of the armature and the inductance winding wound on the rods with the possibility of the formation of opposite poles on ferromagnetic n the ends, characterized in that, in order to increase the efficiency by reducing the reactance of the electromagnets, the piston is made in the form of two magnetic circuits with inductors connected in series, the magnetic circuits being separated by an insulator, and their coils are wound with the possibility of forming the same poles at the ends of the piston and connected to the terminals the current direction switch, while the inductance windings are connected to the terminals of the DC source.

2. The compressor according to claim 1, characterized in that it is equipped with electrically conductive rods mounted on the axis of the cylinder and separated by an insulator, while the ends of the rods are connected to the terminals of the DC source, and the inductors are connected to the terminals of the DC source by means of sliding contacts on the electrically conductive the rods.