RU2548527C1 - Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves - Google Patents

Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves Download PDF

Info

Publication number
RU2548527C1
RU2548527C1 RU2014106062/06A RU2014106062A RU2548527C1 RU 2548527 C1 RU2548527 C1 RU 2548527C1 RU 2014106062/06 A RU2014106062/06 A RU 2014106062/06A RU 2014106062 A RU2014106062 A RU 2014106062A RU 2548527 C1 RU2548527 C1 RU 2548527C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
gas distribution
extreme point
cavity
distribution valves
Prior art date
Application number
RU2014106062/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Александрович Рыбаков
Original Assignee
Анатолий Александрович Рыбаков
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 Анатолий Александрович Рыбаков filed Critical Анатолий Александрович Рыбаков
Priority to RU2014106062/06A priority Critical patent/RU2548527C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548527C1 publication Critical patent/RU2548527C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: method involves a control system, cylinders with gas distribution valves and piston groups composed of two pistons coupled by a stem, and an external combustion chamber; according to the invention, at travelling of piston groups from one extreme point to another extreme point, the control system in each cylinder switches the gas distribution valves into opposite positions basing on the monitored instantaneous velocity of the piston group. When a piston group arrives at the extreme point, its speed is zero; and at approaching of the piston group to the extreme point the control system switches the gas distribution valves into opposite positions, supply of combustion products from the external combustion chamber to the cavity of one piston and discharge of waste combustion products from the cavity of another piston are stopped, pressure of combustion products remaining in the cavity of another piston is increased and compression of the combustion products remaining in the cavity of another piston results in slowdown and stop of the piston group in the extreme point, so impact of the piston group against the cylinder end is prevented; afterwards the control system of gas distribution valves provides for gas exchange in the power unit cylinders making the piston group move to the opposite extreme point.
EFFECT: prevention of piston group concussion against cylinder ends.
1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Ближайший прототип заявленного изобретения «Способ синхронизации движения поршней спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля», Патент 2441993. Энергомодуль действует следующим образом. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (см. чертеж) по трубопроводу 2 через газораспределительный клапан 3 поступают в правую (по чертежу) торцевую полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 7 - в левую торцевую полость поршня 8 правой расширительной машины 9. Под действием расширяющихся продуктов сгорания поршни 4, 8 и соединенные с ними якоря линейного электрогенератора 10, 11 начинают расходиться. Якоря могут представлять собой постоянные магниты либо электромагниты, намагничиваемые катушкой подмагничивания 12. Магнитный поток генератора замыкается по контуру: якорь 11, статорный магнит 13, якорь 10 и снова якорь 11. При расхождении якорей 10, 11 их магнитные потоки пересекаются, в результате чего в статорном магните 13 изменяется магнитный поток и, как следствие, в статорной катушке 14 генерируется импульс электроэнергии. При достижении поршнями и якорями точек крайнего расхождения система управления переводит газораспределительные клапаны 3, 7, 15, 16 в противоположные положения. Теперь продукты сгорания из камеры сгорания 1 по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 15 поступают в левую торцевую полость поршня 17, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 16 - в правую торцевую полость поршня 18. Поршни и соединенные с ними якоря генератора начинают сходиться, и в статорной катушке 14 генерируется импульс противоположного знака. При расхождении поршней отработавшие продукты сгорания выбрасываются в атмосферу через выпускные клапаны 15 и 16, а при схождении - через выпускные клапаны 3 и 7. Одновременно через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней по трубопроводам 23, 24 в камеру сгорания 1 подается воздух, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 засасывается воздух из атмосферы.The closest prototype of the claimed invention "Method for synchronizing the movement of the pistons of a twin twin-cylinder free-piston power module", Patent 2441993. The power module operates as follows. The combustion products from the combustion chamber 1 (see the drawing) through the pipe 2 through the gas distribution valve 3 enter the right (according to the drawing) end cavity of the piston 4 of the left expansion machine 5, and through the pipe 6 and through the gas distribution valve 7 to the left end cavity of the piston 8 the right expansion machine 9. Under the influence of expanding combustion products, the pistons 4, 8 and the anchors of the linear generator 10, 11 connected to them begin to diverge. The anchors can be either permanent magnets or electromagnets magnetized by a magnetizing coil 12. The magnetic flux of the generator closes along the contour: anchor 11, stator magnet 13, anchor 10 and again anchor 11. When the anchors 10, 11 diverge, their magnetic fluxes intersect, resulting in the stator magnet 13 changes the magnetic flux and, as a result, an impulse of electricity is generated in the stator coil 14. When the pistons and anchors reach the points of extreme divergence, the control system translates the gas distribution valves 3, 7, 15, 16 to opposite positions. Now, the combustion products from the combustion chamber 1 through the pipeline 2 and through the gas distribution valve 15 enter the left end cavity of the piston 17, and through the pipe 6 and through the gas distribution valve 16 to the right end cavity of the piston 18. The pistons and the generator armature connected to them begin to converge, and in the stator coil 14, a pulse of the opposite sign is generated. When the pistons diverge, the exhaust combustion products are released into the atmosphere through the exhaust valves 15 and 16, and when converging through the exhaust valves 3 and 7. Simultaneously through the check valves 19, 20, 21, 22 from the corresponding piston cavities through the pipelines 23, 24 into the combustion chamber 1, air is supplied, and air from the atmosphere is sucked in through check valves 25, 26, 27, 28.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION

Как следует из описания принципа действия энергомодуля, велика вероятность жестких ударов поршневых групп о торцы цилиндров энергомодуля. Для предотвращения ударов поршневых групп о торцы цилиндров в любой свободнопоршневой машине необходим механизм, предотвращающий такие удары. Действие известных подобных механизмов основано на механических связях. Цель заявленного изобретения - достигнуть того же эффекта в свободнопоршневых машинах, без применения каких-либо механических связей.As follows from the description of the principle of action of the energy module, the probability of hard blows of piston groups against the ends of the cylinders of the energy module is high. To prevent blows of piston groups on the ends of cylinders in any free piston machine, a mechanism is needed to prevent such blows. The action of known similar mechanisms is based on mechanical bonds. The purpose of the claimed invention is to achieve the same effect in free piston machines, without the use of any mechanical connections.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля состоит в следующем.A method for preventing gas distribution valves from striking piston groups against cylinder ends of a two-cylinder free-piston with an external combustion chamber of an energy module is as follows.

При движении поршневых групп в составе поршней 4, 17 в левом цилиндре и поршней 8, 18 в правом цилиндре из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку система управления на основании отслеживаемых мгновенных скоростей поршневых групп определяет момент времени перевода газораспределительных клапанов 3, 15, 7, 16 в противоположные положения с таким расчетом, чтобы при прибытии поршневых групп к крайним точкам движения их скорости оказались равны нулю. Затем при приближении поршневых групп к крайним точкам движения система управления в соответствии с определенным моментом времени переводит газораспределительные клапаны 3, 15 и 7, 16 в противоположные положения. В результате поступление продуктов сгорания из внешней камеры сгорания 1 в полость поршня 4 и выброс отработавших продуктов сгорания из полости поршня 17 в левом цилиндре и в полость поршня 8 и выброс продуктов сгорания прекращается, давление оставшихся в полости поршня 17 и в полсти поршня 18 оставшихся продуктов сгорания увеличивается, а скорость движения уменьшается до их остановки, в результате чего исключается удар поршневых групп о торцы цилиндров. Затем система управления газораспределительными клапанами организует в цилиндрах энергомодуля газообмен, обеспечивающий движение поршневых групп в противоположные крайние точки движения.When piston groups consisting of pistons 4, 17 in the left cylinder and pistons 8, 18 in the right cylinder move from one extreme point of movement to another extreme point, the control system determines the timing of the transfer of gas distribution valves 3, 15, 7 based on the monitored instantaneous speeds of the piston groups , 16 to opposite positions so that when the piston groups arrive at the extreme points of motion, their velocities are equal to zero. Then, when the piston groups approach the extreme points of movement, the control system in accordance with a certain point in time translates the gas distribution valves 3, 15 and 7, 16 into opposite positions. As a result, the entry of combustion products from the external combustion chamber 1 into the piston cavity 4 and the emission of exhaust combustion products from the piston cavity 17 in the left cylinder and into the piston cavity 8 and the emission of combustion products ceases, the pressure of the remaining products remaining in the piston cavity 17 and in the piston cavity 18 combustion increases, and the speed decreases until they stop, which eliminates the impact of piston groups on the ends of the cylinders. Then, the gas distribution valve control system organizes gas exchange in the cylinders of the energy module, providing movement of the piston groups to opposite extreme points of movement.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля, включающего систему управления, цилиндры с газораспределительными клапанами и поршневыми группами в составе каждой двух соединенных штоком поршней и внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что при движении поршневых групп из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку движения система управления в каждом цилиндре на основании отслеживаемой мгновенной скорости поршневой группы переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, при этом при прибытии поршневой группы в крайнюю точку движения скорость поршневой группы равна нулю, и при приближении поршневой группы к крайней точке движения система управления переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, и поступление продуктов сгорания из внешней камеры сгорания в полость одного поршня и выброс отработавших продуктов сгорания из полости другого поршня прекращается, давление оставшихся в полости другого поршня продуктов сгорания увеличивается, что приводит в результате сжатия оставшихся в другой полости поршня продуктов сгорания к торможению и остановке поршневой группы в конечной точке движения, в результате чего исключается удар поршневой группы о торец цилиндра, после чего система управления газораспределительными клапанами организует в цилиндрах энергомодуля газообмен, обеспечивающий движение поршневой группы в противоположную крайнюю точку движения.A method for preventing gas distribution valves from blowing piston groups against cylinder ends of a two-cylinder free piston with an external combustion chamber of an energy module including a control system, cylinders with gas distribution valves and piston groups consisting of each two pistons connected by a rod and an external combustion chamber, characterized in that when the piston groups move out one extreme point of movement to another extreme point of movement the control system in each cylinder based on the monitored instant At the same time, the piston group moves the gas distribution valves to opposite positions, while when the piston group arrives at the extreme point of movement, the piston group speed is zero, and when the piston group approaches the extreme point of movement, the control system moves the gas distribution valves to opposite positions, and the combustion products arrive from external combustion chamber into the cavity of one piston and the exhaust of exhaust products from the cavity of another piston stops, the pressure remaining in the cavity of the other piston of the combustion products increases, which results in the compression of the remaining combustion products in the other cavity of the piston to slow down and stop the piston group at the end point of movement, as a result of which the piston group does not hit the cylinder end, after which the gas distribution valve control system organizes in the cylinders energy module gas exchange, providing movement of the piston group to the opposite extreme point of movement.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯTECHNICAL APPLICABILITY OF THE INVENTION

Затраты на НИОКР и производство заявленного изобретения не могут значительно отличаться от таковых при проектировании и отработке классических компрессоров.The costs of R&D and production of the claimed invention cannot differ significantly from those in the design and development of classical compressors.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL

На чертеже дана принципиальная схема поршневого спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля: 1 - камера сгорания; 2, 6, 23, 24 - трубопровод; 3, 7, 15, 16 - газораспределительный клапан; 4, 8, 17, 18 - поршень расширительной машины; 5, 9 - расширительная машина; 10, 11 - якорь; 12 - катушка подмагничивания якоря; 13 - статорный магнит; 14 - статорная катушка; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - обратный клапан.The drawing shows a schematic diagram of a reciprocating twin twin-cylinder free-piston power module: 1 - combustion chamber; 2, 6, 23, 24 - pipeline; 3, 7, 15, 16 - gas distribution valve; 4, 8, 17, 18 - the piston of the expansion machine; 5, 9 - expansion machine; 10, 11 - anchor; 12 - magnetization coil of the armature; 13 - stator magnet; 14 - stator coil; 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28 - check valve.

Claims (1)

Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров двухцилиндрового свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля, включающего систему управления, цилиндры с газораспределительными клапанами и поршневыми группами в составе каждой двух соединенных штоком поршней и внешнюю камеру сгорания, отличающийся тем, что при движении поршневых групп из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку движения система управления в каждом цилиндре на основании отслеживаемой мгновенной скорости поршневой группы переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, при этом при прибытии поршневой группы в крайнюю точку движения скорость поршневой группы равна нулю, и при приближении поршневой группы к крайней точке движения система управления переводит газораспределительные клапаны в противоположные положения, и поступление продуктов сгорания из внешней камеры сгорания в полость одного поршня и выброс отработавших продуктов сгорания из полости другого поршня прекращается, давление оставшихся в полости другого поршня продуктов сгорания увеличивается, что приводит в результате сжатия оставшихся в другой полости поршня продуктов сгорания к торможению и остановке поршневой группы в конечной точке движения, в результате чего исключается удар поршневой группы о торец цилиндра, после чего система управления газораспределительными клапанами организует в цилиндрах энергомодуля газообмен, обеспечивающий движение поршневой группы в противоположную крайнюю точку движения. A method for preventing gas distribution valves from blowing piston groups against cylinder ends of a two-cylinder free piston with an external combustion chamber of an energy module including a control system, cylinders with gas distribution valves and piston groups consisting of each two pistons connected by a rod and an external combustion chamber, characterized in that when the piston groups move out one extreme point of movement to another extreme point of movement the control system in each cylinder based on the monitored instant At the same time, the piston group moves the gas distribution valves to opposite positions, while when the piston group arrives at the extreme point of movement, the piston group speed is zero, and when the piston group approaches the extreme point of movement, the control system moves the gas distribution valves to opposite positions, and the combustion products arrive from external combustion chamber into the cavity of one piston and the exhaust of exhaust products from the cavity of another piston stops, the pressure remaining in the cavity of the other piston of the combustion products increases, which results in the compression of the remaining combustion products in the other cavity of the piston to slow down and stop the piston group at the end point of movement, as a result of which the piston group does not hit the cylinder end, after which the gas distribution valve control system organizes in the cylinders energy module gas exchange, providing movement of the piston group to the opposite extreme point of movement.
RU2014106062/06A 2014-02-18 2014-02-18 Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves RU2548527C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106062/06A RU2548527C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014106062/06A RU2548527C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2548527C1 true RU2548527C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106062/06A RU2548527C1 (en) 2014-02-18 2014-02-18 Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548527C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653613C1 (en) * 2017-08-07 2018-05-11 Анатолий Александрович Рыбаков Method of piston impacts prevention against the single-cylinder, free-piston external combustion heat engine cylinder walls

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1277636B (en) * 1963-07-25 1968-09-12 Soc Es Energie Sa System with several free-flight piston propellant gas generators working in phase or with a certain phase shift
US3610216A (en) * 1969-11-14 1971-10-05 Anton Braun Balanced-free piston engine
SU383845A1 (en) * 1971-11-22 1973-05-23 DEVICE FOR THE DEVELOPMENT OF PISTONS IN FREE MISTED MACHINES
RU2328607C1 (en) * 2006-11-24 2008-07-10 Анатолий Александрович Рыбаков Method of load synchronisation of free-piston internal combustion engine pistons motion
RU2345232C1 (en) * 2007-09-24 2009-01-27 Анатолий Александрович Рыбаков Gas-distributing method for synchronisation of power module plungers motion
RU2441993C2 (en) * 2010-05-05 2012-02-10 Анатолий Александрович Рыбаков Pistons line syncronization technique in a coupled double-cylinder free-piston engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1277636B (en) * 1963-07-25 1968-09-12 Soc Es Energie Sa System with several free-flight piston propellant gas generators working in phase or with a certain phase shift
US3610216A (en) * 1969-11-14 1971-10-05 Anton Braun Balanced-free piston engine
SU383845A1 (en) * 1971-11-22 1973-05-23 DEVICE FOR THE DEVELOPMENT OF PISTONS IN FREE MISTED MACHINES
RU2328607C1 (en) * 2006-11-24 2008-07-10 Анатолий Александрович Рыбаков Method of load synchronisation of free-piston internal combustion engine pistons motion
RU2345232C1 (en) * 2007-09-24 2009-01-27 Анатолий Александрович Рыбаков Gas-distributing method for synchronisation of power module plungers motion
RU2441993C2 (en) * 2010-05-05 2012-02-10 Анатолий Александрович Рыбаков Pistons line syncronization technique in a coupled double-cylinder free-piston engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653613C1 (en) * 2017-08-07 2018-05-11 Анатолий Александрович Рыбаков Method of piston impacts prevention against the single-cylinder, free-piston external combustion heat engine cylinder walls

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9917497B2 (en) Linear power generator
US8967098B2 (en) Single-cylinder, dual head internal combustion engine having magnetically coupled power delivery
FI2643573T3 (en) High-efficiency linear combustion engine
RU2548527C1 (en) Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in double-cylinder free-piston power unit with external combustion chamber with help of gas distribution valves
RU2476699C1 (en) Blowing method of combustion chamber of free-piston two-cylinder power module with common external combustion chamber and linear electric generator
CN103216419B (en) Linear compressor
CN104533990A (en) Reluctance type electromagnetic coil reducer and speed reducing method thereof
US20130302181A1 (en) Zero emissions pneumatic-electric engine
RU2479733C1 (en) Method for increasing efficiency of expansion process of combustion products by air bypass between compressor cavities of expansion machines in free-piston two-cylinder power module with total external combustion chamber and linear electric generator
RU2548702C1 (en) Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves
RU2422654C1 (en) Synchroniser of movement of armatures-pistons in opposite phase of free piston pump-generator
RU2537324C1 (en) Method of compressed air generation by free-piston power module with common external combustion chamber
RU2468224C1 (en) Free-piston double-cylinder energy module of double purpose with common external combustion chamber and linear power generator
RU2625075C1 (en) Temperature control method of piston groups and cylinders with outside combustion chamber of free-piston power module with pump drive of compressed air cooling system
RU2641997C1 (en) Method of pneumatic drive of two-valved gas distributor of a free piston power module with a generic external combustion chamber
RU2543911C1 (en) Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of electric energy counter pulses
RU2650216C1 (en) Method of increasing the degree of fuel dispersing with a one-stroke fuel injector drive of a free-piston power module with a common external combustion chamber
RU2680280C1 (en) Method of managing the pressure of the air in the pneumatic battery of the free-piston energy module with the external combustion cam
RU2653613C1 (en) Method of piston impacts prevention against the single-cylinder, free-piston external combustion heat engine cylinder walls
RU2680289C1 (en) Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of the free-piston energy module with an external combustion chamber
RU2618689C1 (en) Way of the air gap magnetic flux drag reduction among linear electric power generator anchors of the free-piston energy module with the external combustion shaft
RU2537322C1 (en) Method of movement synchronisation of piston groups of free piston pump-compressor with common linear motor
RU2615297C1 (en) Cooling method of piston groups of plunger-free module with external combustion chamber
RU2659006C1 (en) Fuel supply to the free-piston power module external combustion chamber by the single-cycle fuel injector drive control method
RU2572148C2 (en) Method of prevention by gas distributing valves of piston groups impact against end faces of cylinders of compressor and power module in compressor with drive of compressor pistons by free-piston power module