RU2548702C1 - Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves - Google Patents
Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548702C1 RU2548702C1 RU2014108890/06A RU2014108890A RU2548702C1 RU 2548702 C1 RU2548702 C1 RU 2548702C1 RU 2014108890/06 A RU2014108890/06 A RU 2014108890/06A RU 2014108890 A RU2014108890 A RU 2014108890A RU 2548702 C1 RU2548702 C1 RU 2548702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- piston groups
- groups
- compressor
- control system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
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 в части, касающейся заявленного изобретения, действует следующим образом.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 in the part relating to the claimed invention, operates as follows.
Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (Фигура 1) по трубопроводу 2 через клапан 3 поступают в правую (по схеме) полость поршня 4 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 через клапан 7 - в левую полость поршня 8 правой расширительной машины 9.The combustion products from the combustion chamber 1 (Figure 1) through the
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 (на чертеже не показана) 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 полость поршня 17 левой расширительной машины 5, а по трубопроводу 6 и через клапан 16 - в правую полость поршня 18 правой расширительной машины 9. Поршни расширительных машин 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 газораспределительные клапаны 15 и 16, а при схождении - через газораспределительные клапаны 3 и 7. Одновременно через обратные клапаны 19, 20, 21, 22 из соответствующих полостей поршней расширительных машин по трубопроводам 23, 24 в камеру сгорания 1 подается воздух, обеспечивающий процесс горения топлива, а через обратные клапаны 25, 26, 27, 28 засасывается воздух из атмосферы.Under the action of expanding combustion products, the
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯOBJECT OF THE INVENTION
Цель заявленного изобретения - достигнуть предотвращения ударов поршневых групп о торцы цилиндров в свободнопоршневом компрессоре, исключив какие-либо механические связи.The purpose of the claimed invention is to achieve the prevention of impact of piston groups on the ends of the cylinders in the free piston compressor, eliminating any mechanical connection.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность заявленного в части, касающейся изобретения, поясняется на примере описания принципа действия свободнопоршневого компрессора с линейным электродвигателем, преобразующего электроэнергию в энергию давления газов. Действует он следующим образом.The essence of the claimed part relating to the invention is illustrated by an example of a description of the principle of operation of a free-piston compressor with a linear electric motor that converts electricity into gas pressure energy. It acts as follows.
Статорный магнит линейного электродвигателя (фигура 2) состоит из левого и правого магнитопроводов 1 и 2. Оба магнитопровода примыкают друг к другу по плоскости 3. Для пуска компрессора система управления (на рисунке не показана) от источника электроэнергии подает импульсы электроэнергии на катушки намагничивания 4 и 5 противоположного знака, в результате чего в обоих магнитопроводах 1 и 2 индуцируются магнитные потоки также противоположного направления. Таким образом, у плоскости примыкания магнитопроводов 3 возникают магнитные полюса одного знака, а на противоположных концах магнитопроводов 1 и 2 - магнитные полюса другого знака. Якоря 6 и 7 линейного электродвигателя, штоки 8 и 9, как и статорный магнит, изготовлены из магнитомягкого материала. Поэтому магнитные потоки по штокам 8 и 9 распространяются до якорей 6 и 7 и в их телах возникают магнитные полюса одного знака и противоположные знакам у плоскости примыкания магнитопроводов 3, в результате чего якоря 6 и 7 отталкиваются друг от друга. Левая (по рисунку) поршневая группа в составе штока 8, якоря 6, поршня 10 компрессора и правая поршневая группа в составе штока 9, якоря 7, поршня 11 начинают расходиться. Сжимаемый в левой полости поршня 10 газ через выпускной клапан 12 и сжимаемый газ в правой полости поршня 11 через выпускной клапан 13 вытесняются в коллектор 14, откуда подаются потребителю. Одновременно газ низкого давления засасывается через обратные клапаны 15 и 16 в правую полость поршня 10 и левую полость поршня 11. После достижения поршневыми группами точек крайних расхождений система управления закрывает выпускные клапаны 12 и 13 и открывает выпускные клапаны 17 и 18. Одновременно система управления от источника электроэнергии подает импульсы электроэнергии на катушки намагничивания 4 и 5 теперь уже одноименного знака, в результате чего в обоих магнитопроводах 1 и 2 индуцируются магнитные потоки одного направления. По обе стороны плоскости примыкания магнитопроводов 3 возникают магнитные полюса противоположных знаков, а на противоположных концах магнитопроводов 1 и 2, то есть в телах якорей 6 и 7 - магнитные полюса другого знака. Якоря 6 и 7 притягиваются друг к другу, и поршневые группы начинают встречное движение. Рабочее тело из полостей поршней 10 и 11 через открытые выпускные клапаны 17 и 18 вытесняется в коллектор 14. Одновременно газ низкого давления засасывается через обратные клапаны 19 и 20 в левую полость поршня 10 и правую полость поршня 11.The stator magnet of a linear electric motor (figure 2) consists of left and right
Предотвращение соударений поршней о торцы цилиндров состоит в следующем. При расхождении поршневых групп компрессора система управления отслеживает величину давления газа в левой полости поршня 10 и в правой полости поршня 11. На основе этих величин система управления вырабатывает алгоритм закрытия выпускных клапанов 12 и 13 в конце движения поршневых групп с таким расчетом, чтобы по прибытию их в конечные точки движения скорости оказались равны нулю. Затем в соответствии с алгоритмом при приближении поршневых групп к окрестностям крайних точек расхождения система управления закрывает выпускные клапаны 12 и 13. Вследствие увеличения давления сжимаемого в компрессорных полостях поршней 10 и 11 газа сопротивление движению поршневых групп возрастает и приводит к их торможению и остановке, что предотвращает удары поршневых групп о торцы цилиндров. В момент, близкий к остановке поршневых групп, система управления открывает клапаны 17 и 18 и одновременно подает электрические импульсы напряжения на катушки намагничивания 4 и 5 теперь уже одноименного знака, и поршневые группы начинают сходиться.The prevention of collisions between pistons and cylinder ends is as follows. If the piston groups of the compressor diverge, the control system monitors the gas pressure in the left cavity of the
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Способ предотвращения газораспределительными клапанами ударов поршневых групп о торцы цилиндров в свободнопоршневом компрессоре с линейным электродвигателем, включающим поршневые группы в составе поршней компрессора с компрессорными полостями, выпускные клапаны и систему управления, отличающийся тем, что при движении поршневых групп свободнопоршневого компрессора с линейным электродвигателем система управления отслеживает величины давления газа в тех полостях поршней компрессора, где происходит сжатие газа, и на основе этих величин вырабатывает алгоритм закрытия выпускных клапанов в окрестностях крайних точек движения поршневых групп с таким расчетом, чтобы по прибытию поршневых групп в конечные точки движения скорости поршневых групп компрессора оказались равны нулю, затем при приближении поршневых групп к окрестностям крайних точек движения система управления в соответствии с алгоритмом закрытия выпускных клапанов в окрестностях крайних точек движения поршневых групп закрывает выпускные клапаны, в результате чего давление сжимаемого в компрессорных полостях поршней компрессора газа возрастает, что приводит к торможению и остановке поршневых групп, и в момент, близкий к остановке поршневых групп, система управления подает электрические импульсы напряжения на катушки намагничивания теперь уже таких знаков, при которых поршневые группы начинают двигаться в противоположные точки движения.A method for preventing gas distribution valves from impacting piston groups against cylinder ends in a free piston compressor with a linear electric motor, including piston groups comprising compressor pistons with compressor cavities, exhaust valves and a control system, characterized in that when the piston groups move the free piston compressor with a linear electric motor, the control system monitors gas pressure values in those compressor piston cavities where gas compression occurs and based on these the order develops an algorithm for closing the exhaust valves in the vicinity of the extreme points of movement of the piston groups so that upon arrival of the piston groups at the final points of movement the speeds of the piston groups of the compressor are zero, then when the piston groups approach the vicinity of the extreme points of movement, the control system in accordance with the algorithm closing the exhaust valves in the vicinity of the extreme points of movement of the piston groups closes the exhaust valves, resulting in a compressible pressure in the compressor ostyah piston gas compressor increases, which results in braking and stopping piston groups, and at a time close to the stop piston means, the control system supplies electric voltage pulses to the magnetizing coil now such marks at which piston groups begin to move in opposing 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. Требования к материалам и технологиям не выходят за рамки современных возможностей.The costs of R&D and production of the claimed invention cannot differ significantly from those in the design and development of classical compressors. Requirements for materials and technologies do not go beyond the scope of modern capabilities.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL
Фигура 1. Принципиальная схема поршневого спаренного двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля.Figure 1. Schematic diagram of a reciprocating twin twin-cylinder free-piston power module.
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.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.
Фигура 2. Принципиальная схема свободнопоршневого насос-компрессора.Figure 2. Schematic diagram of a free piston pump-compressor.
1, 2 - магнитопровод статорного магнита; 3 - плоскость примыкания магнитопроводов статорного магнита; 4, 5 - катушка намагничивания; 6, 7 - якорь линейного электродвигателя; 8, 9 - шток; 10, 11 - поршень; 12, 13, 17, 18 - выпускной клапан; 14 - коллектор; 15, 16, 19, 20 - обратный клапан.1, 2 - magnetic circuit of the stator magnet; 3 - the plane of abutment of the stator magnet cores; 4, 5 - magnetization coil; 6, 7 - an anchor of a linear electric motor; 8, 9 - stock; 10, 11 - the piston; 12, 13, 17, 18 - exhaust valve; 14 - collector; 15, 16, 19, 20 - check valve.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108890/06A RU2548702C1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014108890/06A RU2548702C1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2548702C1 true RU2548702C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289447
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014108890/06A RU2548702C1 (en) | 2014-03-06 | 2014-03-06 | Method to prevent concussion of piston groups against cylinder ends in free-piston compressor with linear electric motor with help of gas distribution valves |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548702C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3836289A (en) * | 1972-09-06 | 1974-09-17 | E Wolford | Magnetic pump |
GB1392827A (en) * | 1971-04-09 | 1975-04-30 | Jarret J H | Free piston internal combustion engines |
RU2352797C2 (en) * | 2007-04-27 | 2009-04-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of driving valve by piston machine working body |
RU2441993C2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-02-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Pistons line syncronization technique in a coupled double-cylinder free-piston engine |
-
2014
- 2014-03-06 RU RU2014108890/06A patent/RU2548702C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1392827A (en) * | 1971-04-09 | 1975-04-30 | Jarret J H | Free piston internal combustion engines |
US3836289A (en) * | 1972-09-06 | 1974-09-17 | E Wolford | Magnetic pump |
RU2352797C2 (en) * | 2007-04-27 | 2009-04-20 | Анатолий Александрович Рыбаков | Method of driving valve by piston machine working body |
RU2441993C2 (en) * | 2010-05-05 | 2012-02-10 | Анатолий Александрович Рыбаков | Pistons line syncronization technique in a coupled double-cylinder free-piston engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102203884B (en) | Valve actuator | |
US10472995B2 (en) | Free piston device | |
RU2018117543A (en) | ELECTROMAGNETIC LINEAR MOTOR | |
CN110289747A (en) | A kind of equivalent magnetic circuit modeling method of linear vibration motor | |
CN104811008A (en) | Cylindrical permanent magnet flux-switching linear oscillation motor | |
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 | |
CN105655086A (en) | Bilateral normal electromagnetic actuator with high performance | |
RU2476699C1 (en) | Blowing method of combustion chamber of free-piston two-cylinder power module with common external combustion chamber and linear electric generator | |
US20130302181A1 (en) | Zero emissions pneumatic-electric 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 | |
RU2422654C1 (en) | Synchroniser of movement of armatures-pistons in opposite phase of free piston pump-generator | |
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 | |
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 | |
CN103511233B (en) | Diaphragm type compressor | |
CN204511654U (en) | Opposed electromagnetic driving engine | |
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 | |
RU2537322C1 (en) | Method of movement synchronisation of piston groups of free piston pump-compressor with common linear motor | |
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 | |
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 | |
RU2641997C1 (en) | Method of pneumatic drive of two-valved gas distributor of a free piston power module with a generic 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 | |
RU2642006C1 (en) | Control method of fuel dose by pneumatic drive of fuel casing of free fuel energy module with general external combustion chamber | |
RU2680289C1 (en) | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of the free-piston energy module with an external combustion chamber | |
RU2615297C1 (en) | Cooling method of piston groups of plunger-free module with external combustion chamber | |
RU2637591C1 (en) | Method of increasing degree of fuel dispersion by pneumatic actuator of fuel injector nozzle of free-piston energy module with common external combustion chamber |