RU2352786C1 - Piston engine - Google Patents
Piston engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352786C1 RU2352786C1 RU2008109951/06A RU2008109951A RU2352786C1 RU 2352786 C1 RU2352786 C1 RU 2352786C1 RU 2008109951/06 A RU2008109951/06 A RU 2008109951/06A RU 2008109951 A RU2008109951 A RU 2008109951A RU 2352786 C1 RU2352786 C1 RU 2352786C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- housing
- hot
- coolant
- heat carrier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может быть использовано в качестве поршневого двигателя в различных отраслях народного хозяйства.The invention relates to energy and mechanical engineering and can be used as a reciprocating engine in various sectors of the economy.
Наиболее близким аналогом изобретения по технической сущности является поршневая машина, например поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и поршень, размещенный в корпусе и посредством штока связанный с валом отбора мощности (Новый политехнический словарь. Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2000, с.131).The closest analogue of the invention in technical essence is a piston engine, for example a reciprocating internal combustion engine, comprising a cylindrical housing with a cover and a piston located in the housing and connected via a rod to the power take-off shaft (New Polytechnical Dictionary. Scientific Publishing House Big Russian Encyclopedia, 2000 , p. 131).
Недостатками известного двигателя являются сложная конструкция и необходимость использования сжигаемого углеводородного топлива, что снижает экологическую безопасность.The disadvantages of the known engine are the complex design and the need to use combustible hydrocarbon fuel, which reduces environmental safety.
Задача изобретения - создание надежного и простого двигателя, удобного в эксплуатации и обеспечивающего экологическую безопасность за счет исключения сжигания топлива.The objective of the invention is the creation of a reliable and simple engine, convenient in operation and ensuring environmental safety by eliminating fuel combustion.
Поставленная задача решается за счет того, что поршневой двигатель, содержащий полый цилиндрический корпус и поршень, размещенный в корпусе с возможностью возвратно-поступательных перемещений и кинематически связанный с валом отбора мощности, снабжен системой циркуляции горячего и холодного теплоносителей, включающей теплообменники, электроуправляемые клапаны и насосы для подачи горячего и холодного теплоносителей в полость корпуса, и системой управления, связанной с системой циркуляции и включающей датчики верхнего и нижнего положений поршня в корпусе, корпус снабжен верхней и нижней крышками, поршень снабжен верхним и нижним упругими элементами, при этом верхний упругий элемент прикреплен одним концом к верхней крышке, а другим концом - к поршню, нижний упругий элемент прикреплен одним концом к нижней крышке, а другим концом - к поршню, и оба упругих элемента выполнены в виде перфорированных сильфонов или цилиндрических пружин из материала, обладающего эффектом памяти формы, кинематическая связь поршня с валом отбора мощности выполнена в виде штока, прикрепленного к поршню со стороны нижнего упругого элемента и расположенного внутри последнего, в верхней и в нижней частях корпуса или в верхней и в нижней крышках выполнены отверстия для впуска и выпуска горячего и холодного теплоносителей, причем отверстие для впуска горячего теплоносителя и отверстие для впуска холодного теплоносителя сообщены посредством одноименных каналов с установленными в них электроуправляемыми клапанами с общим трубопроводом, подключенным к системе циркуляции горячего и холодного теплоносителей с возможностью поочередной подачи в один из каналов соответствующего теплоносителя, датчики верхнего и нижнего положений поршня установлены в углублениях внутренней поверхности корпуса в его верхней и в нижней частях в зоне верхней мертвой точки поршня и в зоне нижней мертвой точки поршня и выполнены в виде оптронов, включающих связанные оптическим каналом источники и приемники излучения в виде светодиодов и фотодиодов соответственно, прикрепленные к поршню концы упругих элементов выполнены из материала с низкой теплопроводностью, не обладающего эффектом памяти формы.The problem is solved due to the fact that the piston engine, containing a hollow cylindrical body and a piston placed in the housing with the possibility of reciprocating movements and kinematically connected with the power take-off shaft, is equipped with a circulation system for hot and cold coolants, including heat exchangers, electrically controlled valves and pumps for supplying hot and cold coolants to the body cavity, and a control system associated with the circulation system and including sensors of the upper and lower polo There is a piston in the housing, the housing is equipped with upper and lower covers, the piston is equipped with upper and lower elastic elements, with the upper elastic element attached at one end to the upper cover and the other end at the piston, the lower elastic element attached at one end to the lower cover, and the other end is to the piston, and both elastic elements are made in the form of perforated bellows or cylindrical springs from a material having a shape memory effect, the kinematic connection of the piston with the power take-off shaft is made in the form of a rod attached holes for the inlet and outlet of hot and cold coolant are made to the piston from the side of the lower elastic element and located inside the latter, in the upper and lower parts of the housing or in the upper and lower covers, the hot coolant coolant inlet and the coolant coolant inlet by the channels of the same name with electrically operated valves installed in them with a common pipeline connected to the hot and cold coolant circulation system with the possibility of a blackout bottom of the supply to one of the channels of the corresponding coolant, the sensors of the upper and lower positions of the piston are installed in the recesses of the inner surface of the housing in its upper and lower parts in the region of the top dead center of the piston and in the region of the bottom dead center of the piston and are made in the form of optocouplers, including optical channel sources and receivers of radiation in the form of LEDs and photodiodes, respectively, the ends of the elastic elements attached to the piston are made of a material with low thermal conductivity that does not have an effect shape memory.
Материал, обладающий эффектом памяти формы, из которого выполнены диски, представляет собой сплав со следующим содержанием компонентов в массовых долях, %: титан - 20-25, никель - 20-25, медь - 10-15, марганец - 4,5-4,9, цирконий - 1-1,15, иттрий - 0,2-0,25, углерод - 0,005-1,0, железо - остальное.The material with the shape memory effect from which the disks are made is an alloy with the following components in mass fractions,%: titanium - 20-25, nickel - 20-25, copper - 10-15, manganese - 4.5-4 , 9, zirconium - 1-1.15, yttrium - 0.2-0.25, carbon - 0.005-1.0, iron - the rest.
Указанное сочетание компонентов обусловлено следующими причинами. Марганец, никель и медь усиливают термоупругие мартенситные превращения и коррозионную стойкость стали; углерод выбран в качестве легирующего компонента, потому что он улучшает эффект памяти формы; введение циркония способствует увеличению гистерезиса между прямым и обратным мартенситными превращениями; добавление иттрия способствует пластификации матрицы, которая может охрупчиваться при введении в сплав циркония; концентрационный интервал содержания титана обеспечивает мартенситное превращение, технологичность и улучшение проявления эффекта памяти формы.The specified combination of components due to the following reasons. Manganese, nickel and copper reinforce thermoelastic martensitic transformations and corrosion resistance of steel; carbon is selected as an alloying component because it improves the shape memory effect; the introduction of zirconium increases the hysteresis between the forward and reverse martensitic transformations; the addition of yttrium promotes plasticization of the matrix, which can become brittle when zirconium is introduced into the alloy; the concentration range of the titanium content provides martensitic transformation, manufacturability and improvement of the manifestation of the shape memory effect.
Изобретение поясняется чертежом, схематично изображающим описываемый поршневой двигатель.The invention is illustrated in the drawing, schematically depicting the described piston engine.
Поршневой двигатель содержит полый цилиндрический корпус 1 и поршень 2, размещенный в корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательных перемещений и кинематически связанный с валом отбора мощности (условно не показан). Двигатель снабжен системой циркуляции горячего и холодного теплоносителей (условно не показана), включающей теплообменники, электроуправляемые клапаны 3 и 4, насосы для подачи горячего и холодного теплоносителей в полость корпуса 1, и системой управления (условно не показана), связанной с системой циркуляции и включающей датчики 5 и 6 верхнего и нижнего положений поршня 2 в корпусе 1.The piston engine comprises a hollow cylindrical housing 1 and a piston 2, housed in the housing 1 with the possibility of reciprocating movements and kinematically connected with the power take-off shaft (not shown conditionally). The engine is equipped with a hot and cold coolant circulation system (not shown conditionally), including heat exchangers, electrically operated valves 3 and 4, pumps for supplying hot and cold coolants to the body cavity 1, and a control system (not shown conditionally) connected with the circulation system and including sensors 5 and 6 of the upper and lower positions of the piston 2 in the housing 1.
Корпус снабжен верхней и нижней крышками 7 и 8, а поршень 2 снабжен верхним и нижним упругими элементами 9 и 10, при этом верхний упругий элемент 9 прикреплен одним концом к верхней крышке 7, а другим концом - к поршню 2, нижний упругий элемент 10 прикреплен одним концом к нижней крышке 8, а другим концом - к поршню 2, и оба упругих элемента 9 и 10 выполнены в виде перфорированных сильфонов или цилиндрических пружин из материала, обладающего эффектом памяти формы.The housing is provided with upper and lower covers 7 and 8, and the piston 2 is equipped with upper and lower elastic elements 9 and 10, while the upper elastic element 9 is attached at one end to the upper cover 7, and the other end is attached to the piston 2, the lower elastic element 10 is attached one end to the bottom cover 8, and the other end to the piston 2, and both elastic elements 9 and 10 are made in the form of perforated bellows or coil springs from a material having a shape memory effect.
При этом для усиления эффекта элементы 9 и 10 могут быть «настроены» на разные температуры, при которых происходят их деформации. Например, элемент 9 распрямляется при нагревании и сжимается при охлаждении, а элемент 10, наоборот, сжимается при нагревании и распрямляется при охлаждении.Moreover, to enhance the effect, elements 9 and 10 can be “tuned” to different temperatures at which their deformations occur. For example, element 9 is straightened when heated and compressed when cooled, and element 10, on the contrary, is compressed when heated and straightened when cooled.
Кинематическая связь поршня 2 с валом отбора мощности выполнена в виде штока 11, прикрепленного к поршню 2 со стороны нижнего упругого элемента 10 и расположенного внутри нижнего упругого элемента 10.The kinematic connection of the piston 2 with the power take-off shaft is made in the form of a rod 11 attached to the piston 2 from the side of the lower elastic element 10 and located inside the lower elastic element 10.
В верхней и в нижней частях корпуса 1 (или в верхней и в нижней крышках 7 и 8) выполнены отверстия 12 и 13 для впуска и выпуска горячего теплоносителя и отверстия 14 и 15 для впуска и выпуска холодного теплоносителя. Отверстие 12 для впуска горячего теплоносителя и отверстие 14 для впуска холодного теплоносителя сообщены посредством одноименных каналов 16 и 17 с установленными в них электроуправляемыми клапанами 3 и 4 с общим трубопроводом 18, подключенным к системе циркуляции горячего и холодного теплоносителей с возможностью поочередной подачи в один из каналов 16 или 17 и соответственно к отверстиям 12 или 14 горячего или холодного теплоносителя.In the upper and lower parts of the housing 1 (or in the upper and lower covers 7 and 8), openings 12 and 13 are made for the inlet and outlet of hot coolant and openings 14 and 15 for the inlet and outlet of cold coolant. The hole for the inlet of the hot coolant 12 and the hole for the inlet of the cold coolant 14 are communicated through the channels of the same name 16 and 17 with electrically operated valves 3 and 4 installed in them with a common pipe 18 connected to the hot and cold coolant circulation system with the possibility of alternating supply to one of the channels 16 or 17 and, respectively, to the holes 12 or 14 of the hot or cold coolant.
Датчики 5 и 6 верхнего и нижнего положений поршня 2 установлены в углублениях внутренней поверхности корпуса 1 в его верхней и в нижней частях в зоне верхней мертвой точки поршня 2 и в зоне нижней мертвой точки поршня 2 и выполнены в виде оптронов, обеспечивающих прямое и обратное электрооптическое преобразование и бесконтактное управление подачей теплоносителей и включающих связанные оптическим каналом источники и приемники излучения в виде светодиодов и фотодиодов соответственно (условно не показано). Установка датчиков 5 и 6 в небольших углублениях обеспечивает беспрепятственное скольжение поршня 2 по внутренней поверхности корпуса 1.Sensors 5 and 6 of the upper and lower positions of the piston 2 are installed in the recesses of the inner surface of the housing 1 in its upper and lower parts in the region of the top dead center of the piston 2 and in the region of the bottom dead center of the piston 2 and are made in the form of optocouplers providing direct and reverse electro-optical conversion and non-contact control of the flow of coolants and including sources and receivers of radiation connected by an optical channel in the form of LEDs and photodiodes, respectively (not shown conventionally). The installation of sensors 5 and 6 in small recesses ensures the smooth sliding of the piston 2 on the inner surface of the housing 1.
Прикрепленные к поршню 2 концы упругих элементов 9 и 10 выполнены из материала с низкой теплопроводностью, не обладающего эффектом памяти формы (условно не показаны). Наличие указанных участков, практически не подверженных деформациям при изменении температуры, предотвращает деформации поршня 2 и обеспечивает его беспрепятственное скольжение по внутренней поверхности корпуса 1.The ends of the elastic elements 9 and 10 attached to the piston 2 are made of a material with low thermal conductivity that does not have a shape memory effect (not shown conditionally). The presence of these sections, practically not subject to deformation when the temperature changes, prevents deformation of the piston 2 and ensures its smooth sliding on the inner surface of the housing 1.
Поршневой двигатель работает следующим образом.The piston engine operates as follows.
По сигналам системы управления горячий теплоноситель поступает в трубопровод 18 и далее в канал 16. Когда электроуправляемый клапан 3 открывает отверстие 12, горячий теплоноситель поступает в полость корпуса 1, свободно перетекая через зазоры и перфорацию сильфона или витки пружины - упругих элементов 9 и 10. Вследствие проявления эффекта памяти формы упругие элементы 9 и 10 «вспоминают» свою форму, в результате чего элемент 9, распрямляясь, а элемент 10, сжимаясь, перемещают поршень 2 со штоком 11 в нижнее положение. При этом оптический канал, связывающий источник и приемник излучения датчика 5 верхнего положения, при смещении поршня 2 открывается, а оптический канал, связывающий источник и приемник излучения датчика 6 нижнего положения, перекрывается поршнем 2.According to the control system signals, the hot coolant enters the pipe 18 and then into the channel 16. When the electrically controlled valve 3 opens the hole 12, the hot coolant enters the cavity of the housing 1, freely flowing through the gaps and perforations of the bellows or spring coils - elastic elements 9 and 10. As a result the manifestation of the shape memory effect, the elastic elements 9 and 10 “remember” their shape, as a result of which the element 9 is straightened, and the element 10, being compressed, move the piston 2 with the rod 11 to the lower position. In this case, the optical channel connecting the source and receiver of radiation of the sensor 5 of the upper position, opens when the piston 2 is displaced, and the optical channel connecting the source and receiver of radiation of the sensor 6 of the lower position is blocked by the piston 2.
Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрических сигналов системы управления в свет, его передаче по оптическим каналам обратно в систему управления и в последующем преобразовании обратно в электрические сигналы системы управления, обеспечивающей бесконтактное управление подачей теплоносителей насосами, подогрев или охлаждение теплоносителей посредством теплообменников и включение или выключение электроуправляемых клапанов системы циркуляции.The principle of operation of the optocoupler is to convert the electrical signals of the control system into light, transfer it through optical channels back to the control system and then convert them back to electrical signals of the control system that provides contactless control of the coolant supply by pumps, heating or cooling of coolants by means of heat exchangers, and turning it on or off electrically operated valves of the circulation system.
По сигналам системы управления электроуправляемые клапаны закрывают отверстие 12 для впуска горячего теплоносителя и открывают отверстие 13 для выпуска горячего теплоносителя, через которое теплоноситель отсасывается в систему циркуляции.According to the signals of the control system, the electrically controlled valves close the hole 12 for the inlet of the hot coolant and open the hole 13 for the release of the hot coolant, through which the coolant is sucked into the circulation system.
Затем по сигналам системы управления холодный теплоноситель поступает в трубопровод 18 и далее в канал 17. Когда электроуправляемый клапан 4 открывает отверстие 14, холодный теплоноситель поступает в полость корпуса 1, свободно перетекая через зазоры и перфорацию сильфона или витки пружины - упругих элементов 9 и 10. Вследствие проявления эффекта памяти формы упругие элементы 9 и 10 «вспоминают» свою форму, в результате чего элемент 9, сжимаясь, а элемент 10, распрямляясь, перемещают поршень 2 со штоком 11 в верхнее положение. При этом оптический канал, связывающий источник и приемник излучения датчика 6 нижнего положения, при смещении поршня 2 открывается, а оптический канал, связывающий источник и приемник излучения датчика 5 верхнего положения, перекрывается поршнем 2.Then, by the signals of the control system, the coolant enters the pipe 18 and then into the channel 17. When the electrically controlled valve 4 opens the opening 14, the coolant enters the cavity of the housing 1, freely flowing through the gaps and perforations of the bellows or spring coils - elastic elements 9 and 10. Due to the manifestation of the shape memory effect, the elastic elements 9 and 10 “remember” their shape, as a result of which the element 9 is compressed, and the element 10, being straightened, move the piston 2 with the rod 11 to the upper position. In this case, the optical channel connecting the source and receiver of radiation of the sensor 6 of the lower position, opens when the piston 2 is displaced, and the optical channel connecting the source and receiver of radiation of the sensor 5 of the upper position is blocked by the piston 2.
Далее цикл повторяется.Next, the cycle repeats.
Возвратно-поступательные перемещения поршня 2 преобразуются во вращательное движение вала обычным образом, например посредством кривошипно-шатунного механизма.The reciprocating movement of the piston 2 is converted into rotational movement of the shaft in the usual way, for example by means of a crank mechanism.
В качестве теплоносителя могут быть использованы как жидкости (например, вода), так и газы (например, воздух). Причем замкнутая система циркуляции позволяет использовать в нагретом или охлажденном состоянии один и тот же теплоноситель, периодически подаваемый в полость корпуса.As a coolant can be used as liquids (for example, water), and gases (for example, air). Moreover, a closed circulation system allows the use of the same coolant in a heated or cooled state, periodically supplied to the body cavity.
Изобретение обеспечивает создание надежного и простого двигателя, удобного в эксплуатации и обеспечивающего экологическую безопасность за счет исключения углеводородного топлива и всех связанных с его сжиганием проблем.The invention provides the creation of a reliable and simple engine, convenient in operation and ensuring environmental safety by eliminating hydrocarbon fuel and all the problems associated with its combustion.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109951/06A RU2352786C1 (en) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Piston engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109951/06A RU2352786C1 (en) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Piston engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2352786C1 true RU2352786C1 (en) | 2009-04-20 |
Family
ID=41017808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008109951/06A RU2352786C1 (en) | 2008-03-18 | 2008-03-18 | Piston engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2352786C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675968C2 (en) * | 2013-06-17 | 2018-12-25 | МАН Трак унд Бас Эстеррайх АГ | Valve, in particular steam valve |
| EP3992456A4 (en) * | 2019-06-27 | 2022-07-13 | Byeongsik Kim | Energy conversion apparatus |
-
2008
- 2008-03-18 RU RU2008109951/06A patent/RU2352786C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Новый политехнический словарь. - Большая Российская энциклопедия, 2000, с.131. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675968C2 (en) * | 2013-06-17 | 2018-12-25 | МАН Трак унд Бас Эстеррайх АГ | Valve, in particular steam valve |
| EP3992456A4 (en) * | 2019-06-27 | 2022-07-13 | Byeongsik Kim | Energy conversion apparatus |
| US11946458B2 (en) | 2019-06-27 | 2024-04-02 | Byeongsik KIM | Energy conversion apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2352786C1 (en) | Piston engine | |
| US8539764B2 (en) | Configurations of a Stirling engine and heat pump | |
| CN104500204A (en) | Automobile engine cooling device | |
| RU71735U1 (en) | FLOW WATER HEATER HOUSEHOLD | |
| KR20130026943A (en) | Combustion system for internal combusition enginge | |
| CN101337700A (en) | Desalination plant using residual heat of thermal superconductivity of heat pipe and engine high-temperature exhaust air | |
| RU2352812C1 (en) | Piston engine | |
| RU145190U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION | |
| RU2424106C1 (en) | Manipulator | |
| RU2374475C1 (en) | Goryagin's internal combustion engine-kice | |
| CN106052152B (en) | A kind of solar energy collecting storage utilizes system | |
| RU178530U1 (en) | ELECTRONIC SYSTEM OF VORTEX INDUCTION HEATING OF THE AIR CHARGE OF V-2 DIESELS IN THE CONDITIONS OF LOW TEMPERATURES | |
| CN107314537A (en) | A kind of ship hot water tank heating system and its application method | |
| CN204283589U (en) | Engine cooling and circulating system | |
| CN215893327U (en) | Boiler ash residue heat treatment equipment and slag cooler | |
| RU216247U1 (en) | SLIDING BOILER WITH BUILT-IN HEAT EXCHANGER | |
| CN2851175Y (en) | Natural gas heating oil storage tank device capable of automatically controlling temperature and pressure of beach oil field | |
| CN201396945Y (en) | Solar/ gas volume type water heater | |
| CN109341071A (en) | A kind of hot water tank's heating system peculiar to vessel and its application method | |
| US7527047B2 (en) | Regulator thermostat support of heat engine with external hot water circuit | |
| Kamei et al. | Study of Stirling engine having heat exchangers consisting of pin-fin arrays | |
| RU145767U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION | |
| RU144923U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION | |
| Mallick | Study of Algae Growth Using co2 From the Engine Exhaust | |
| RU146245U1 (en) | HEAT ELECTRIC STATION |