RU2230934C2 - Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа - Google Patents
Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230934C2 RU2230934C2 RU2002120039/06A RU2002120039A RU2230934C2 RU 2230934 C2 RU2230934 C2 RU 2230934C2 RU 2002120039/06 A RU2002120039/06 A RU 2002120039/06A RU 2002120039 A RU2002120039 A RU 2002120039A RU 2230934 C2 RU2230934 C2 RU 2230934C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- piston
- electrodes
- working chambers
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Устройство предназначено для использования в поршневых машинах возвратно-поступательного движения в качестве оборудования насосных установок и станций в различных областях промышленности, например на нефтепромыслах для поддержания давления в нефтяных пластах. В рабочих камерах корпуса, разделенных поршнем, установлены пары электродов. Рабочие камеры соединены с расширительной камерой, изолированной от внешней среды, выполненной в виде сильфона и находящейся под давлением пружины. При поочередной подаче электрических импульсов на электроды в рабочих камерах возникает электрическая дуга, под действием которой рабочее тело (жидкая среда) доводится до состояния пара. Из-за разности давлений и при согласованной работе клапанов поршень совершает поступательное движение. Электрическая схема состоит из тиристорного блока, включаемого по сигналам датчиков положения поршня. Между электродами установлены нагревательные элементы. Обеспечивается замкнутый цикл подачи рабочего тела и сокращается длина труб; достигаются сверхвысокие давления; повышается кпд машины. 2 ил.
Description
Изобретение относится к поршневым машинам возвратно-поступательного движения и может найти применение в качестве оборудования насосных установок и станций в различных областях промышленности, например на нефтепромыслах для поддержания давления в нефтяных пластах.
Известно устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа, например поршня, в котором создают попеременно во взаимно-противоположных направлениях механическое воздействие на рабочий орган (поршень), разделяющий корпус на две рабочие камеры за счет изменения давления рабочего тела (текучая среда), подавая рабочее тело в рабочие камеры. (RU 2105193, F 04 В 9/103, 20.02.1998 г.).
Недостатком известного технического решения является следующее. Для подачи рабочего тела в поршневую машину используют устройство напорного перемещения. Если поршневая машина и устройство напорного перемещения расположены на расстоянии друг от друга, то это ведет к увеличению длины труб, выполняющих функции каналов подвода и отвода. С ростом расстояния повышается материалоемкость системы в целом, снижается кпд из-за потерь давления в трубах.
Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип техническим решением является устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа, содержащее корпус, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения рабочий орган, в частности поршень, разделяющий корпус на две рабочие камеры, подключенные через систему клапанов к источнику с рабочим телом, и узел изменения давления рабочего тела, выполненный в виде пар неподвижных электродов, подключенных к источнику электрической энергии через выключатели, которые соединены с блоком управления, к входу которого подключены датчики положения рабочего органа (RU 2157893 C1, 20.10.2000).
Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем в результате электрических импульсов с образованием парогазовой смеси в системе будет накапливаться тепловая энергия, рассеяние которой не предусмотрено. В результате нагрева конструкции может произойти выход из строя данной конструкции. Выходом для обеспечения охлаждения является снижение частоты перемещения поршня. Полезная механическая работа при этом становится малопроизводительной. В известном устройстве в результате отсутствия расширительной камеры с охлаждающими ребрами, объем которой много больше, чем объем рабочих камер, не обеспечивается надежная защита от перегрева.
Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является получение сверхвысоких давлений при снижении требований к прочности подводящих труб; повышение кпд устройства.
Для достижения указанного результата в известном устройстве для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа, содержащем корпус, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения рабочий орган, в частности поршень, разделяющий корпус на две рабочие камеры, подключенные через систему клапанов к источнику с рабочим телом, и узел изменения давления рабочего тела, выполненный в виде пар неподвижных электродов, подключенных к источнику электрической энергии через выключатели, которые соединены с блоком управления, к входу которого подключены датчики положения рабочего органа, рабочие камеры соединены с расширительной камерой, снабженной демпфирующей пружиной и находящейся под давлением, через систему электрически управляемых клапанов.
Кроме того, внутри рабочих камер между парами электродов могут быть установлены нагревательные элементы.
Применение расширительной камеры, находящейся под давлением, с которой соединены через электрически управляемые клапаны рабочие камеры, устраняет расход рабочего тела, позволяет резко снизить длину труб и повышает кпд системы.
Использование в устройстве нагревательных элементов, установленных между парами электродов, повышает надежность системы.
На фиг.1 представлена конструкция устройства для получения возвратно-поступательного движения.
На фиг.2 показана принципиальная электрическая схема блока питания.
На фиг.3 показана схема блока управления.
Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа представлено на примере поршневой машины и выполнено следующим образом.
Цилиндрический корпус 1 (фиг.1) разделен на две рабочие камеры 2 и 3 рабочим органом - поршнем 4. Последний имеет возможность продольного перемещения и снабжен штоками 5 и 6, выходящими по обе стороны торцевых частей корпуса через герметичные сальники (не обозначены). Внутрь рабочих камер через изолированный ввод (не обозначен) введены пары электродов соответственно 7 и 8. Электроды, в свою очередь, электрически соединены с блоком электрического питания и управления 9. Рабочие камеры 2 и 3 патрубками соединены с расширительной камерой 10, находящейся в емкости 11, через электроуправляемые клапаны соответственно 12 и 13. Объем расширительной камеры 10 много больше, чем объем камер 2 и 3. Клапаны электрически соединены с блоком питания и управления 9. Расширительная камера 10 изолирована от внешней среды и выполнена с возможностью изменения объема. Для этого камера 10 имеет стенки в виде сильфона 14. Камера 10 находится под давлением от воздействия пружины 15. Емкость 11 снабжена ребрами 16, повышающими рассеяние тепла. Штоки снабжены датчиками положения поршня 17 и 18. Электрическая схема блока питания и управления 9 поршневой машины состоит из силовых повышающих трансформаторов 19 и 20 (фиг.2). Первичные обмотки трансформаторов получают питание от цепи переменного тока через тиристорные регуляторы соответственно 21 и 22, в которых тиристоры включены по встречно-параллельной схеме. Управляющие электроды тиристоров соединены с блоком управления 23. Блок управления имеет включатель 24 и регулятор угла открытия тиристоров, показанный в виде рукоятки управления 25. Дополнительная настройка каждого из тиристорных регуляторов осуществляется подстроечными регуляторами 26 и 27.
В варианте устройства расширительная камера 10 отсутствует. Рабочее тело подводится извне. Отработавшее рабочее тело выбрасывается в окружающую среду. Клапаны 12 и 13 в таком случае соединяют рабочие камеры с внешним источником поступления рабочего тела.
В варианте устройства между парами электродов установлены нагревательные элементы. Электрическая схема при этом остается неизменной.
Поршневая машина работает следующим образом.
В статическом режиме поршень 4 занимает среднее положение (как показано на фиг.1), рабочее тело (текучая среда, например, вода) заполняет рабочие камеры 2 и 3, представляющие собой замкнутые объемы, и расширительную камеру 10. Для начала возвратно-поступательного движения необходимо рукояткой управления 25 установить требуемый угол открытия тиристоров 22 и 23. Чем больше угол открытия, тем меньше энергии будет поступать на электроды 7 и 8. При включении включателя 24 происходит закрытие клапана 12 и включаются тиристоры 21. Время включенного состояния тиристоров зависит от угла их открытия. Через повышающий трансформатор 19 подается импульс напряжения на электроды 7. Между электродами возникает электрическая дуга, которая быстро создает местный нагрев рабочего тела в камере 2 с образованием пара. В результате давление в камере быстро возрастает, и за счет разности давлений поршень 4 начинает перемещаться влево (согласно фиг.1). Поскольку клапан 12 открыт, то жидкость из камеры 3 вытесняется в расширительную камеру 10, преодолевая действие пружины 15 емкости 11. Если поршень 4 перекроет выходное отверстие патрубка в камере 3, то оставшаяся в камере 3 жидкость выполняет функции демпфера, предупреждая удар поршня о крышку корпуса 1. При определенном положении штока 6 (в промежутке между центральным положение поршня и местом перекрытия отверстия патрубка) срабатывает датчик 18 положения поршня. Его положение устанавливается заранее. При этом происходит открытие клапана 12, что приведет к резкому падению давления в камере 2. Пар и жидкость поступают в расширительную камеру 10. Расширительная камера демпфирует избыточное давление. Происходит быстрое остывание и осаждение пара. Поскольку клапан 13 остается открытым, поршень сначала остановится, а затем несколько сместится влево от крайнего положения. Происходит временное выравнивание давления в рабочих камерах. С некоторой выдержкой времени клапан 13 закрывается и подается импульс высокого напряжения на электродную пару 8. Клапан 12 остается открытым. Описанный ранее процесс повторяется. Поршень 4 движется влево до тех пор, пока не сработает датчик положения 17. Таким образом, при подаче поочередно импульсов на электродные пары 7 и 8 обеспечивается возвратно-поступательное движение поршня, штоков 5 и 6 и механизма, сочлененного со штоками (не показан), сочлененного с одним из штоков. Меняя угол открытия управления тиристорами о помощью рукоятки 25, можно в широком диапазоне регулировать энергию и усилие, передаваемое рабочему органу. Регуляторы 26 и 27 позволяют изменять давление в одной из камер при подаче импульсов и тем самым создавать несимметричные режимы усилий на рабочем органе. Длина патрубков в предлагаемой поршневой машине невелика. Поскольку рабочее тело перемещается по замкнутому циклу, то снижена металлоемкость машины и повышен ее кпд.
Если между электродными парами установлены нагревательные элементы, то при этом можно уменьшить подводимое к нагревателям напряжение и повысить регулировочные свойства системы.
Если расширительная камера 10 не используется, то рабочее тело поступает в рабочие камеры самотеком из внешней среды. Отработавшее рабочее тело выбрасывается наружу. Работа клапанов происходит по описанной выше схеме. Для подачи рабочего тела не требуется высокого давления.
Claims (2)
1. Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа, содержащее корпус, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения рабочий орган, в частности поршень, разделяющий корпус на две рабочие камеры, подключенные через систему клапанов к источнику с рабочим телом, и узел изменения давления рабочего тела, выполненный в виде пар неподвижных электродов, подключенных к источнику электрической энергии через выключатели, которые соединены с блоком управления, к входу которого подключены датчики положения рабочего органа, отличающееся тем, что рабочие камеры соединены с расширительной камерой, снабженной демпфирующей пружиной и находящейся под давлением, через систему электрически управляемых клапанов.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри рабочих камер между парами электродов установлены нагревательные элементы.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002120039/06A RU2230934C2 (ru) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002120039/06A RU2230934C2 (ru) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002120039A RU2002120039A (ru) | 2004-02-27 |
RU2230934C2 true RU2230934C2 (ru) | 2004-06-20 |
Family
ID=32845882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002120039/06A RU2230934C2 (ru) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230934C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108071569A (zh) * | 2017-12-24 | 2018-05-25 | 福建省福安市力德泵业有限公司 | 智能微型恒流低脉冲高温柱塞泵 |
RU2702449C1 (ru) * | 2018-08-31 | 2019-10-08 | Назым Нурлисламович Усманов | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа |
-
2002
- 2002-07-22 RU RU2002120039/06A patent/RU2230934C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108071569A (zh) * | 2017-12-24 | 2018-05-25 | 福建省福安市力德泵业有限公司 | 智能微型恒流低脉冲高温柱塞泵 |
RU2702449C1 (ru) * | 2018-08-31 | 2019-10-08 | Назым Нурлисламович Усманов | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002120039A (ru) | 2004-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6755350B2 (ja) | 振動ダンパ | |
US4759189A (en) | Self-limiting thermal fluid displacement actuator | |
US7000389B2 (en) | Engine for converting thermal energy to stored energy | |
JPH04136464A (ja) | フリーピストンスターリングエンジン | |
RU2230934C2 (ru) | Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа | |
JPS5852151B2 (ja) | 熱ガス往復機械 | |
EP0592424A1 (en) | HIGH POWER THERMOCHEMICAL ACTUATOR. | |
JP2004503702A (ja) | 液圧式増圧器 | |
WO2020050780A1 (en) | Method for heat transfer in the embedded structure of a heat regenerator and the design thereof | |
US1789694A (en) | Compressor | |
CN111936789B (zh) | 电解方式快速蒸汽发生装置 | |
US2425767A (en) | Apparatus for converting electrical condenser discharges into mechanical power | |
JP7444848B2 (ja) | パルス放電装置 | |
JP2022180924A (ja) | アクチュエータ装置 | |
SU894830A1 (ru) | Электростатический мембранный насос | |
JP3699306B2 (ja) | 往復動加振装置 | |
RU13083U1 (ru) | Электрический водонагреватель (его варианты) | |
SU1449706A1 (ru) | Электрогидравлический насос | |
US10335829B2 (en) | Device for generating mechanical vibrations | |
SU1019094A1 (ru) | Термодинамическа модель двигател с внешним подводом теплоты | |
RU2439332C2 (ru) | Паровой электрогенератор кущенко в.а. | |
JPS61261647A (ja) | フリ−ピストン型スタ−リング機関 | |
KR100451301B1 (ko) | 왕복동형 발전기 | |
JP2017125599A (ja) | 空気圧回路用方向制御弁 | |
RU2127822C1 (ru) | Механическая форсунка |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150723 |