RU2084663C1 - Free-piston engine - Google Patents

Free-piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2084663C1
RU2084663C1 SU5018929A RU2084663C1 RU 2084663 C1 RU2084663 C1 RU 2084663C1 SU 5018929 A SU5018929 A SU 5018929A RU 2084663 C1 RU2084663 C1 RU 2084663C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
cylinder
piston
working cylinder
nozzles
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Алексеевич Пустынцев
Original Assignee
Александр Алексеевич Пустынцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Алексеевич Пустынцев filed Critical Александр Алексеевич Пустынцев
Priority to SU5018929 priority Critical patent/RU2084663C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2084663C1 publication Critical patent/RU2084663C1/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: engine has working cylinders 1 and 2 and steam-gas turbine 3. Pistons 4 of cylinder 1 are rigidly interconnected through rod 5. Outlet passageways 18 of cylinder 1 are in communication with covers 21 of cylinder 2 through branch pipes 19 and valves 29 mounted inside them and water shock absorbers-nozzles 24. Outlet branch pipe 27 of cylinder 2 is connected to hollow axle 28 of steam-gas turbine 3 provided with take-off shaft 34. Cylinders 1 and 2 are provided with windings 36. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к свободнопоршневым двигателям, и может быть использовано на транспорте. The invention relates to mechanical engineering, namely to free-piston engines, and can be used in transport.

Известен двигатель ДВС свободнопоршневого типа /см. книгу Б.Н. Бирюкова "От водяного колеса до квантового ускорителя", из-во "Машиностроение", г. Москва, 1990 г. стр.62/. Known engine ICE type / cm book B.N. Biryukova “From a water wheel to a quantum accelerator”, from “Mechanical Engineering”, Moscow, 1990, p. 62 /.

Двигатель состоит из цилиндра со свободно размещенными в нем двумя поршнями, выполненными из ферромагнитного материала и амортизаторами на торцовых крышках цилиндра. На цилиндре с обоих его концов намотаны обмотки. Подавая постоянный ток на которые при движении поршней будет вырабатываться переменный электрический ток. Недостатком этого двигателя является то, что рабочее тело используется однократно. The engine consists of a cylinder with two pistons freely placed in it, made of ferromagnetic material and shock absorbers on the end caps of the cylinder. Windings are wound on both ends of the cylinder. By applying a direct current to which when the pistons move, an alternating electric current will be generated. The disadvantage of this engine is that the working fluid is used once.

Известен также свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания /см. заявку ФРГ N 2355728/, выбранный в качестве прототипа, который содержит рабочий цилиндр с соосно размещенными в нем поршнями и впускными и выпускными клапанами. На цилиндре ДВС размещены обмотки. Also known is a free piston internal combustion engine / cm. the application of Germany N 2355728 /, selected as a prototype, which contains a working cylinder with coaxially placed pistons and inlet and outlet valves. Windings are placed on the engine cylinder.

Поршни установлены на жестком стальном штоке и выполнены из ферромагнитного материала. Недостатком двигателя является однократное использование рабочего тела, вследствие чего низкий КПД. Pistons mounted on a rigid steel rod and made of ferromagnetic material. The disadvantage of the engine is a single use of the working fluid, resulting in low efficiency.

Заявляемое изобретение обеспечивает создание экономичных с высоким КПД малошумных, экологически чистых свободнопоршневых ДВС путем многократного использования газов с введением в них под давлением нагретой воды. The claimed invention provides for the creation of economical with high efficiency low noise, environmentally friendly free piston ICE by reusing gases with the introduction of heated water under pressure.

Указанный результат достигается тем, что свободнопоршневой ДВС содержит основной рабочий цилиндр с соосно размещенными в нем поршнями и впускным и выпускным каналами, с размещенными на цилиндре обмотками и с поршнями, выполненными из ферромагнитного материала и жестко связанными между собой стальным штоком, снабжен дополнительным рабочим цилиндром и безлопаточной парогазовой радиально-осевой турбиной, газовые полости которых патрубками последовательно сообщены между собой и через невозвратные клапаны с выпускными каналами основного рабочего цилиндра, при этом стальной шток основного рабочего цилиндра установлен с возможностью перемещения сквозь центральное отверстие соленоида, а дополнительный рабочий цилиндр снабжен обмотками и единственным поршнем, выполненным также из ферромагнитного материала, причем на торцевых крышках его установлены регулируемые водяные амортизаторы-форсунки, взаимодействующие с поршнем. The indicated result is achieved in that the free piston ICE contains a main working cylinder with pistons and inlet and outlet channels coaxially placed in it, with windings placed on the cylinder and with pistons made of ferromagnetic material and rigidly interconnected by a steel rod, equipped with an additional working cylinder and radial-axial gas-free steam-gas turbine, the gas cavities of which are connected in series with each other and through non-return valves with exhaust channels about the working cylinder, while the steel rod of the main working cylinder is installed with the ability to move through the central hole of the solenoid, and the additional working cylinder is equipped with windings and a single piston, also made of ferromagnetic material, and on its end caps there are adjustable water shock absorbers-nozzles that interact with the piston.

При этом безлопаточная парогазовая турбина снабжена валом отбора мощности с ротором диностартера и выполнена в виде пустотелого цилиндрического ротора с размещенными по периметру реактивными соплами, оси которых направлены наклонно в сторону, противоположную вращению ротора, установленного в корпусе с возможностью вращения вокруг центральной пустотелой оси, и неподвижного газоподводящего диска, размещенного внутри ротора и снабженного реактивными соплами, оси которых направлены наклонно на внутреннюю поверхность ротора. In this case, the steam-free gas turbine is equipped with a power take-off shaft with a dynostarter rotor and is made in the form of a hollow cylindrical rotor with jet nozzles placed along the perimeter, the axes of which are directed obliquely in the direction opposite to the rotation of the rotor installed in the housing with the possibility of rotation around the central hollow axis, and fixed a gas supply disk located inside the rotor and provided with jet nozzles, the axes of which are directed obliquely to the inner surface of the rotor.

На чертеже представлен свободнопоршневой двигатель. The drawing shows a free piston engine.

Свободнопоршневой двигатель состоит из основного рабочего цилиндра 1, дополнительного рабочего цилиндра 2, парогазовой турбины 3, последовательно сообщенных. The free piston engine consists of a main working cylinder 1, an additional working cylinder 2, a combined cycle gas turbine 3, in series.

В рабочем цилиндре 1 соосно размещены поршни 4, выполненные из ферромагнитного материала и жестко связанные между собой стальным штоком 5, проходящим сквозь центральное отверстие 6 пускового соленоида 7, размещенного в центральном отсеке 8 с впускным патрубком 9 и переборками 10 с впускными клапанами 11 для поступления воздуха в подпоршневые пространства 12. Поршни 4 пустотелые и снабжены перепускными клапанами 13. В торцовых крышках 13 цилиндра 1 выполнена расточка для свободного размещения в ней перепускных клапанов 15, камеры сгорания и отверстия для размещения форсунок подачи топлива или свечей зажигания. С торцов обеих переборок 10 закреплены кольцевые аварийные амортизаторы 17 для предотвращения ударов поршней о их торцы. Газовые полости цилиндра 1 через выпускные каналы 18, при помощи патрубков 19, сообщены через невозвратные клапаны 20 с дополнительным цилиндром 2 через его торцовые крышки 21, снабженные декомпрессорами 22. В центральной части внутренних проницаемых переборок 23 установлены регулируемые водяные амортизаторы-форсунки 24, взаимодействующие с поршнем 25, выполненным из ферромагнитного материала, размещенным в цилиндре 2 с возможностью поступательного движения. В средней части вспомогательного цилиндра 2 выполнены каналы 26, сообщающиеся с патрубком 27 центральной пустотелой осью 28 с неподвижным газоподводящим диском 29, размещенным внутри пустотелого цилиндрического ротора 30 турбины 3, с размещенными по периметру реактивными соплами 31, установленного в корпусе 32 турбины 3. Pistons 4 are made coaxially in the working cylinder 1, made of ferromagnetic material and rigidly interconnected by a steel rod 5 passing through the central hole 6 of the starting solenoid 7, located in the central compartment 8 with the inlet pipe 9 and bulkheads 10 with intake valves 11 for air intake into the piston spaces 12. The pistons 4 are hollow and equipped with bypass valves 13. In the end caps 13 of the cylinder 1, a bore is made to freely accommodate the bypass valves 15, the combustion chamber and the opening Ia to accommodate fuel injectors or spark plugs. At the ends of both bulkheads 10, annular emergency shock absorbers 17 are fixed to prevent piston impacts on their ends. The gas cavities of the cylinder 1 through the outlet channels 18, with the help of nozzles 19, are communicated through non-return valves 20 with an additional cylinder 2 through its end caps 21, equipped with decompressors 22. In the central part of the internal permeable bulkheads 23, adjustable water shock absorbers-nozzles 24 are installed, interacting with a piston 25 made of a ferromagnetic material placed in the cylinder 2 with the possibility of translational motion. In the middle part of the auxiliary cylinder 2, channels 26 are made, communicating with the nozzle 27 by the central hollow axis 28 with a stationary gas supply disk 29 located inside the hollow cylindrical rotor 30 of the turbine 3, with jet nozzles 31 installed around the perimeter 31 installed in the housing 32 of the turbine 3.

Неподвижный газопроводящий диск 29 снабжен реактивными соплами 33, оси которых направлены наклонно на внутреннюю поверхность ротора 30 в сторону его возможного вращения. Ротор 30 снабжен валом отбора мощности 34 с ротором диностартера 35. На цилиндрах 1 и 2 размещены обмотки 36. The stationary gas-conducting disk 29 is equipped with jet nozzles 33, the axes of which are directed obliquely to the inner surface of the rotor 30 in the direction of its possible rotation. The rotor 30 is equipped with a power take-off shaft 34 with the rotor of the dynostarter 35. Windings 36 are placed on the cylinders 1 and 2.

При подаче напряжения на соленоид 7 он втягивает в себя стальной шток 5, заставляя одновременно передвигаться поршни 4. При движении поршня 4 от переборки 10 через впускной открывшийся клапан 11 в подпоршневое пространство всасывается воздух. В это время в пространстве над поршнем воздух сжимается и при достижении поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) в камеру сгорания впрыскивается форсункой топливо, горячие газы, расширяясь, заставляют поршень 4 двигаться к переборке 10. В это время в пространстве под поршнем воздух сжимается, впускной клапан 11 закрыт. При открытии поршнем выпускного канала 18 отработавшие газы с большой скоростью через патрубок 19 и открывшийся невозвратный клапан 20 поступают в цилиндр 2, в поршне 4 открывается перепускной клапан 15 и происходит продувка, отработавшие газы заставляют поршень 25 перемещаться к переборке 23. When voltage is applied to the solenoid 7, it draws the steel rod 5 into itself, causing the pistons 4 to move at the same time. When the piston 4 moves from the bulkhead 10 through the inlet opening valve 11, air is sucked into the sub-piston space. At this time, the air is compressed in the space above the piston and, when the piston reaches the top dead center (TDC), fuel is injected into the combustion chamber by the nozzle, hot gases expanding, causing the piston 4 to move to the bulkhead 10. At this time, the air is compressed in the space under the piston, inlet valve 11 is closed. When the piston opens the exhaust channel 18, the exhaust gases at high speed through the pipe 19 and the opened non-return valve 20 enter the cylinder 2, the bypass valve 15 opens in the piston 4 and a purge occurs, the exhaust gases force the piston 25 to move to the bulkhead 23.

Войдя во взаимодействие с регулируемым водяным амортизатором-форсункой 24, поршень 25 сжимает его, при этом через отверстия, выполненные по периметру у торца подвижной части амортизатора, в цилиндр под давлением и высокой температурой впрыскивается вода, которая, смешиваясь с раскаленными газами, превращается в пар. В это время через открывшиеся выпускные каналы 26 отработавшая парогазовая смесь через патрубок 27, пустотелую ось 28, неподвижный газопроводящий диск 29, реактивные сопла 33 устремляется на внутреннюю поверхность ротора 30 в сторону его вращения. В это время в противоположном конце рабочего цилиндра 1 происходят обратные процессы. Далее рабочий цикл повторяется. Из струй парогазовой смеси на внутренней поверхности ротора формируется плоский водяной поток, сдвигающее усилие которого преобразуется в силу вращения ротора. Реактивные сопла 31 преобразуют поток в высокоскоростные струи, направление движения которых противоположно направлению вращения ротора. Отработавшая парогазовая смесь направляется в очиститель, а из очистителя, пройдя глушитель, в атмосферу. Если на обмотки 36 подавать постоянное напряжение, то при движении поршней индуктивность обмоток будет меняться и в них будет вырабатываться электрический ток. Для раскручивания ротора 30 турбины 3 на диностартер 35 подается ток, при вращении ротора 30 от парогазовой смеси или по инерции династартер вырабатывает ток. Having entered into interaction with an adjustable water shock absorber-nozzle 24, the piston 25 compresses it, while water is injected into the cylinder under pressure and high temperature through openings made around the perimeter at the end of the movable part of the shock absorber, which, when mixed with hot gases, turns into steam . At this time, through the opening exhaust channels 26, the spent steam-gas mixture through the pipe 27, the hollow axis 28, the stationary gas-conducting disk 29, and the jet nozzles 33 rush to the inner surface of the rotor 30 in the direction of its rotation. At this time, reverse processes occur at the opposite end of the working cylinder 1. Next, the work cycle is repeated. A flat water stream is formed from the jets of the vapor-gas mixture on the inner surface of the rotor, the shear force of which is converted by the rotation of the rotor. Jet nozzles 31 convert the flow into high-speed jets, the direction of motion of which is opposite to the direction of rotation of the rotor. The spent steam-gas mixture is sent to the purifier, and from the purifier, passing the muffler, to the atmosphere. If a constant voltage is applied to the windings 36, then when the pistons move, the inductance of the windings will change and an electric current will be generated in them. To spin the rotor 30 of the turbine 3, a current is supplied to the dynostarter 35, when the rotor 30 is rotated from the gas-vapor mixture or by inertia, the dynastarter generates current.

Двигатель может работать в трех режимах:
1. При подаче топлива работают оба цилиндра и турбина одновременно для зарядки аккумуляторных батарей (АБ) и движения транспортного средства.
The engine can operate in three modes:
1. When fuel is supplied, both cylinders and the turbine operate simultaneously to charge the batteries (AB) and the vehicle.

2. При неработающих цилиндрах и вращающемся роторе турбины (маховика), за счет подачи электроэнергии от аккумуляторных батарей на династартер. 2. With idle cylinders and a rotating rotor of the turbine (flywheel), due to the supply of electricity from the batteries to the dynastarter.

3. Движение за счет раскрученного ротора турбины (маховика). 3. Movement due to the untwisted rotor of the turbine (flywheel).

На всех режимах работы двигатель экологически чист, малошумен и экономичен. В двигателе механическая энергия движения поршней и вращения маховика (безлопаточной парогазовой радиально-осевой турбины) сразу преобразуется в электрическую энергию. In all operating modes, the engine is environmentally friendly, low-noise and economical. In the engine, the mechanical energy of the movement of the pistons and the rotation of the flywheel (bezoplatochny combined cycle gas turbine) is immediately converted into electrical energy.

Металлоемкость данного двигателя по сравнению с существующими дизель-генераторами такой же мощности уменьшается почти в два раза. The metal consumption of this engine, compared with existing diesel generators of the same power, is almost halved.

Технологичность, простота конструкции и обслуживания очевидны. The manufacturability, simplicity of design and maintenance are obvious.

Claims (2)

1. Свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий основной рабочий цилиндр с соосно размещенными в нем поршнями и впускными и выпускными каналами, причем на цилиндре размещены обмотки, а поршни выполнены из ферромагнитного материала и жестко связаны между собой стальным штоком, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным рабочим цилиндром и безлопаточной парогазовой радиально-осевой турбиной, газовые полости которых последовательно сообщены при помощи патрубков между собой и через невозвратные клапаны с выпускными каналами основного рабочего цилиндра, при этом шток поршней основного рабочего цилиндра проходит сквозь центральное отверстие соленоида, дополнительный рабочий цилиндр снабжен обмотками и единственным поршнем, выполненным из ферромагнитного материала, а на торцевых крышках его установлены регулируемые водяные амортизаторы-форсунки, взаимодействующие с поршнем. 1. A free-piston internal combustion engine comprising a main working cylinder with pistons and inlet and outlet channels coaxially placed in it, the windings being placed on the cylinder, and the pistons made of ferromagnetic material and rigidly interconnected by a steel rod, characterized in that it is provided with an additional a working cylinder and a bezoplatochny combined-cycle radial-axial turbine, the gas cavities of which are sequentially communicated by means of nozzles between themselves and through non-return valves with exhaust channels of the main working cylinder, while the piston rod of the main working cylinder passes through the central hole of the solenoid, the additional working cylinder is equipped with windings and a single piston made of ferromagnetic material, and on its end caps there are adjustable water shock absorbers-nozzles interacting with the piston. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что парогазовая турбина снабжена валом отбора мощности с ротором династартера и выполнена в виде пустотелого цилиндрического ротора с размещенными по периметру реактивными соплами, установленного в корпусе с возможностью вращения вокруг центральной пустотелой оси и неподвижного газоподводящего диска, размещенного внутри ротора и снабженного реактивными соплами, оси которых направлены наклонно на внутреннюю поверхность ротора. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the combined-cycle turbine is equipped with a power take-off shaft with a dynastarter rotor and is made in the form of a hollow cylindrical rotor with jet nozzles placed around the perimeter, mounted in the housing with the possibility of rotation around a central hollow axis and a stationary gas supply disk, placed inside the rotor and provided with jet nozzles, the axes of which are directed obliquely to the inner surface of the rotor.
SU5018929 1991-12-25 1991-12-25 Free-piston engine RU2084663C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5018929 RU2084663C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Free-piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5018929 RU2084663C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Free-piston engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2084663C1 true RU2084663C1 (en) 1997-07-20

Family

ID=21592751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5018929 RU2084663C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Free-piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2084663C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539906C2 (en) * 2009-12-24 2015-01-27 ЛИБЕРТИН ЭфПиИ ЛТД Plunger-free engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка ФРГ N 2355728, кл. H 02 K 35/02, 1975. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539906C2 (en) * 2009-12-24 2015-01-27 ЛИБЕРТИН ЭфПиИ ЛТД Plunger-free engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3607909B2 (en) Improvement of free piston engine
US4326380A (en) Hydraulic engine
US20090179424A1 (en) Internal combustion engine driven turbo-generator for hybrid vehicles and power generation
JP2009516801A (en) Free piston type 4-stroke engine
RU2411380C2 (en) Motor of electromobile with drive from turbine generator
KR960008774B1 (en) Power aggregate
US6626650B1 (en) Cyclically operated fluid displacement machine
CN106481449B (en) Ring cylinder type round rotor engine
RU2084663C1 (en) Free-piston engine
JP7153445B2 (en) Internal combustion engine/generator with pressure boost
WO2023239772A1 (en) Engine crank with air channels
US9057323B2 (en) Drive system with a rotary energy-transmission element
KR20230165648A (en) A Eco-Friendly Linear Generator Using 2-Stroke Engine.
RU2411379C2 (en) Linear electric hydrodynamic internal combustion engine by va kushchenko
US3745981A (en) Internal combustion rotor engine
AU2011212150B2 (en) Two-stage engine exhaust system
RU135729U1 (en) GENERATOR
US3923018A (en) Compact rotating internal combustion engine
RU2176025C1 (en) Power-generating heat engine
RU2152523C1 (en) Internal combustion engine
CN102877929A (en) Scavenging system of constant-pressure air source type free piston internal combustion generator
RU2037254C1 (en) Electric generator integrated with internal combustion engine
AU4205001A (en) Improvements to free-piston engines
GB2607909A (en) BB11 Internal combustion engine
CN116220899A (en) Double-piston direct-flow scavenging free-piston internal combustion linear generator and working method thereof