Двотактний лінійний генератор

1. Двотактний лінійний генератор, що містить корпус, на якому закріплені обмотки статора і дві протилежні циліндрові групи, які мають дві робочі втулки з продувальними і вихлопними вікнами, з розташованими в кожній з них двома рухливими плоскими поршнями з можливістю зворотнопоступального руху від джерела первинної енергії і сполученими попарно за допомогою штока і сполучних шпильок, на яких закріплені постійні магніти, що рухаються щодо нерухомих обмоток корпусу, який відрізняється тим, що циліндрова група забезпечена додатковими зовнішніми поршнями, сполученими між собою за допомогою сполучних засобів, при цьому продувальні і вихлопні вікна розташовані симетрично в протилежних частках U 1 3 50708 4 го в частці корпусу, відокремленій від екрану посзалишкових газів достатньо високий. При вибуху тійним магнітом. палива в одному циліндрі, поршень зачинає свій Відомий лінійний генератор електроенергії рух, але по законах інерції корпус зачинає рухати(патент Росії №2141570, МПК6 F02B71/04, ся в протилежну сторону. У генераторі створюютьН02К35/02), в якому електроенергія генерується за ся величезні зусилля на зсув корпусу щодо кріпдопомогою електромагнітного зчеплення між нелень. Тому забезпечення великих потужностей в рухомими обмотками і постійними магнітами, які даному генераторі неможливе, через те, що не рухаються усередині при зворотно-поступальному існує фундаментних кріплення, здатних витримурусі одного або більше поршнів двотактного двивати такі великі осьові зусилля на зсув. гуна внутрішнього згорання. Циліндри, спарені з Завданням корисної моделі є усунення вказапоршнями, мають конічну форкамеру, відкриту у них недоліків, збільшення потужності генератора і напрямі циліндрів. Двигун працює із змінними хорозширення сфери застосування. Завданням тадами стискування і магніти і обмотки влаштовані кож є здешевлення вартості споруди генератора так, що співвідношення між кількостями механічної із-за спрощення його конструкції в порівнянні з енергії, використовуваної для виробництва електтрадиційними дизель-генераторами. Спочатку роенергії за два різні ходи магнітів, дорівнює співпроект розраховувався на застосування даного відношенню між двома ступенями стискування, що генератора на судах, що у свою чергу спрощувало отримуються в циліндрах відносно двох різних спільну конструкцію машинного відділення, здеходів, здійснюваних поршнями, єдиними з вказашевлювало споруду судна і подальше обслуговуними магнітами, помноженим на співвідношення вання і ремонт такого машинного відділення. між двома значеннями спільних ККД двигуна щодо Поставлене завдання вирішене в двотактному вказаних ступенів стискування. лінійному генераторі, що містить корпус, на якому Приведені вище генератори мають наступні закріплені обмотки статора і дві протилежні циліннедоліки. При вибуху палива в одному циліндрі, дрові групи, які мають дві робочі втулки з продувапоршень зачинає свій рух. Але по законах інерції льними і вихлопними вікнами, з розташованими в корпус зачинає рухатися в протилежну сторону. кожній з них двома рухливими плоскими поршнями При споруді таких генераторів великої потужності з можливістю зворотно-поступального руху від створюються величезні зусилля на зсув корпусу джерела первинної енергії і сполучених попарно щодо кріплень. Сфера застосування генератора за допомогою штока і сполучних шпильок, на яких звужена, оскільки генератор виробляє малопотужзакріплені постійні магніти, що рухаються щодо ний однофазний струм, чого цілком вистачає для нерухомих обмоток корпусу, тим, що відповідно до застосування таких генераторів лише в побутових винаходу, циліндрова група забезпечена додаткоцілях. вими зовнішніми поршнями сполученими між соВідомий також лінійний бензогенератор (Скобою за допомогою сполучних засобів, при цьому, ромець Ю.Г., „Линейный бензогенератор (дизельпродувальні і вихлопні вікна розташовані симетригенератор)", Журнал «Электротехнический рычно в протилежних частках втулки, яка забезпеченок», жовтень-листопад, 2008p.), що складається з на щонайменше двома форсунками високого тискорпусу, на який кріпляться котушки, і двох цилінку, що мають привід від гідроакумулятора, дрів, в яких розташовано два поршні. Поршні між причому втулки і поршні додатково забезпечені собою закріплені штоком, на який кріпляться поссистемою рідинного примусового охолоджування, тійні магніти. Циліндри обмежуються циліндровою а обмотки статора сполучені послідовно - паралекришкою. Генерування електричного струму в лільно для забезпечення трифазного струму і підкнійному бензогенераторе відбувається за рахунок лючені в мережу через частотний перетворювач переміщення постійних магнітів щодо нерухомих для вирівнювання синусоїди струму, що вироблякотушок, закріплених на корпусі. Переміщення ється, крім того, генератор додатково оснащений магнітів здійснюється за рахунок зворотногазовим турбокомпресором повітря, який пов'язапоступального руху поршнів в циліндрах. ний з ним вихлопними і повітряними магістралями. Даний генератор обраний прототипом. Крім того, днища поршнів мають плоску конфіПрототип і корисна модель, що заявляється, гурацію. мають наступні спільні ознаки: Крім того, форсунки високого тиску контролю- корпус, на якому закріплені обмотки статора і ються блоком електронного керування. дві протилежні циліндрові групи; Крім того, рух поршнів між собою синхронізу- циліндрові групи забезпечені двома робочиється за допомогою зубчастих рейок і шестерного ми втулками з продувальними і вихлопними вікнаколеса, закріпленого на нерухомій осі. ми; Двотактний лінійний генератор, що заявляєть- втулки забезпечені рухливими поршнями з ся, представлений на кресленнях, де: можливістю зворотнопоступального руху відносно Фіг.1 - подовжній розріз; джерела первинної енергії і сполученими попарно Фіг.2 - принципова схема; за допомогою штока і сполучних шпильок; Фіг.3 - розташування поршнів при розширенні - на штоках закріплені постійні магніти, що ругазів; хаються щодо нерухомих обмоток корпусу. Фіг.4 - розташування поршнів при випуску гаПрототип має такі недоліки. зів; При роботі генератора виникає вібрація корпуФіг.5 - розташування поршнів при продуванні. су. Через те, що в циліндрі всього один поршень, Двотактний лінійний генератор містить корпус продування циліндра відбувається по петлі, так 1 (зварної сталевий, циліндричної форми), який зване петлеве продування. При цьому коефіцієнт має всередині опори 2, 3 і 4 для установки втулки 5 50708 6 5 робочого циліндра. Втулка 5 кріпиться натискним Три рейки 37, що відносяться до внутрішньої кільцем 6 на 8-ми шпильках. Шпильки кріпляться в групи, мають у частині, ближній до корпусу індуктовстостінній фундаментної плиті 7. На втулку тора 21, циліндричний перетин і проходять через одягається циліндричний водяний колектор 8. Піссальники 38. Далі перетин рейки переходить в ля колектора на втулку циліндра одягається газоквадратне. Рейки, що відносяться до зовнішньої вихлопної колектор-равлик 9 і кріпиться за допогрупі, - це 3 з 6-ти штанг 34, на які за допомогою могою шпильок 10, які проходять через трубки 11 болтів прикріплені зубчасті рейки. Всі три механізгайками 12, які створюють натискне зусилля на му синхронізаторів розташовані в окремих вигороравлик 9 через пружини 13. На кінці втулки 5 встадках і мають у своєму обсязі налиту олію для новлюється водяний колектор 14. змащування механізму. Втулка 5 робочого циліндра цільна. ЦентральГенератор працює таким чином. на частина втулки має потовщення так само, як і в Оскільки даний лінійний генератор розраховамісці кріплення втулки - гребінь 15. У центральній ний на вироблення великих потужностей, то пуск частині втулка має отвори для 2-х насос-форсунок таких генераторів можливий тільки стислим повіт16. Так само втулка 5 має з кожної сторони від рям. У генераторі на кожен циліндр встановлюєтьцентру по 6 отворів для штуцерів лубрикаторного ся поодинці пусковому повітряному клапану (на мастила. У втулки в центральній частині зовні малюнку не показано). Пропонований спосіб пуску зроблена циліндрична виточка для відводу та збодвигунів стислим повітрям не відрізняється від ру охолоджуючої води з тангеціальних свердлень існуючих способів, розроблених такими фірмами охолоджуючих каналів 17. На втулці є 17-ть канаяк MAN B&W, Zulcer і т.д, але відрізняється від вок для гумових ущільнювальних кілець системи них. У даному лінійному генераторі немає такої охолодження. У втулки 5 з боку вихлопу і з боку деталі як маховик, поршні 46 та 20 мають порівняпродувки є тангенціально розташовані вікна 47. но невелику масу, тому якщо використовувати для Двотактний лінійний генератор має силовий пуску тільки стисле повітря, то тиск стислого повізварний корпус 18 і легкий корпус для забезпечентря повинен дорівнювати тиску стискування в циня безпеки обслуговуючого персоналу. Легкий коліндрі 48, що у свою чергу неможливе. Тому для рпус закривається з торців двигуна кришками 18 пуску генератора використовується комбінований на фланцях. спосіб, що маєна увазі подачу повітря в циліндр Поршнева група лінійного генератора склада48, і одночасну подачу електричного струму на ється з двох поршнів 20. Внутрішній поршень кріобмотки статора 49 даного генератора. Подача питься до корпусу індуктора 21 на 8-ми шпильках струму на обмотки 49 переводить даний лінійний 22. Індуктор рухається відносно нерухомих обмогенератор з генераторного режиму в руховий, тим ток статора 49. Зовнішній поршень кріпиться до самим в циліндрі 48 буде створено необхідний траверс-диску 23 на 8-ми шпильках 24. Траверсатиск для займання палива, що подається. Оскільки диск циліндричної форми підкріплений в радіальпуск генератора проводиться за 2-3 ходи поршнів ному напрямку трикутними косинками 25 з двох 46 та 20, то перед пуском проводитися прогрівансторін, які кріпляться зварюванням. Кожний порня генератора (що і робиться в сучасних двигунах, шень має по 6 кілець: 4 компресійних і 2 маслоємщо встановлюються на судах). Необхідність проних. Щоб уникнути ударів поршнів один проти одгрівання генератора перед пуском обумовлена ного при високих ступенях стиснення в лінійному тим, що при стискуванні повітря температура в генераторі, днища поршнів мають плоску конфігуциліндрі 48 підвищується і для займання палива рацію. повинна досягти певного значення (для кожного Поршні мають водяне охолодження. Вода в палива вона своя). У тому разі якщо двигун не зовнішні поршні подається по внутрішній телескопрогрітий, стискуване повітря буде зачно віддавапічній нерухомій трубці 26 з соплом на кінці. Охоти тепло стінкам втулки 5 і не буде досягнута темлоджуюча вода повертається по телескопічній пература, необхідна для займання палива. середній трубці 27. Трубка 27 рухається в нерухоПісля розгону поршнів 46 та 20 до пускової чамої трубці 28. Між трубками 27 і 28 є ущільнення стоти, в перший циліндр подається паливо, відбу29. вається згорання і зачинається розширення газів, Внутрішні поршні 46 також охолоджуються вощо утворилися (фіг. 3). У другому циліндрі у цей дою. Вода підводиться по телескопічній трубці 30, момент йде стискування повітря. яка кріпиться до корпусу індуктора 21 за допомоДосягши зовнішнього поршня 20 в першому гою фланця. У індуктор і в опорному фланці поршциліндрі випускних клапанів зачинається випуск ня є канал. Далі вода рухається по трубці 31 і оховідпрацьованих газів (фіг.4). лоджує поршень. Повертається вода по трубці 32, Досягши внутрішнього поршня 46 в першому з аналогічного шляху і по телескопії 33 відводитьциліндрі продувальних вікон зачинається процес ся вже підігріта. продування. У даному лінійному генераторі продуЗовнішні поршні пов'язані між собою за доповання прямоточне, що забезпечує найменший комогою траверза-диску 23, 6-ох штанг 34 і корпусу ефіцієнт залишкових газів. Це у свою чергу збільіндуктора 35. На кінцях штанги мають різьблення шує масовий заряд повітря в циліндрі 48, що та кріпляться за рахунок гайок, які затискаються приводить до повного згорання палива і так далі У гідродомкратом. Рух внутрішніх і зовнішніх поршцей момент поршні досягають своїх крайніх полоневих груп зрушений на 180 градусів. Синхронжень. ність забезпечується за рахунок механізму синхРозширення газів в другому циліндрі приворонізатора - 3-х шестірень 36 і 6-ох зубчастих дить в рух поршні першого циліндра. Внутрішній рейок. поршень 46 досягає продувальних вікон і перекри 7 50708 8 ває їх. Тоді як вихлопні вікна все ще відкриті. Це мінімальні терміни повернути пропонований генеприводить до втрати масового заряду повітря в ратор в робочий стан. циліндрі, але даною втратою можна нехтувати ізПрактично всі деталі лінійного генератора маза низького коефіцієнта залишкових газів в цилінють циліндричну форму і можуть виготовлятися на дрі. Зовнішній поршень 20 досягає вихлопних відешевих токарних верстатах. кон, перекриває їх, і тим самим забезпечує процес Лінійний генератор не має підшипників та розстискування в першому циліндрі, тоді як в другому подільного вала. В наслідок цього відпадає необйде розширення. І цикл повторюється. хідність в циркуляційної системі змащення з велиПричинно-наслідковий зв'язок між заявленими ким об'ємом масла в стічної цистерні і в ознаками і технічним результатом, який досягациркуляційних насосах, які мають величезну потується, полягає в наступному. жність. У запропонованому лінійному генераторі заМеханічний ККД генератора вище звичайного мість кришок циліндра встановлені додаткові пордизель-генератора за рахунок зменшення кількості шні 20 (зовнішні), які між собою сполучені жорструхомих деталей таусунення таких складних і докими зв'язками. Зв'язки уявляють собою рогих деталей як колінчатий вал і розподільний циліндричний диск 25, на який наварюють ребра вал. жорсткості 26, і циліндрові шпильки 37. Всього на Знос деталей лінійного генератора знижений один диск кріпиться 6 шпильок. У результаті ми за рахунок усунення радіальних сил за рахунок отримуємо дві зв'язки поршнів: перша - внутрішні того, що не відбувається перетворення поступапоршні, сполучені за допомогою штока, друга льного руху на обертальний. При такому перетвозовнішні, сполучені за допомогою дисків і шпильок. ренні на поршень діють радіальні сили, зміщуючи При русі внутрішніх поршнів в один бік, зовнішні його то в один, то в інший бік тим самим зношуючи рухаються в протилежну сторону. За умови, що стінки втулки. У даному генераторі немає перетвомаса зовнішньої зв'язки буде рівна масі внутрішрення поступальної ходи на обертальне, тим саньої зв'язки сили інерцій, що зрушують корпус, мим усуваються радіальні сили. будуть взаємогаситися і діяти тільки на рухливі Лінійний генератор повністю динамічно врівчастки лінійного генератора. У запропонованому новажений, тим самим його можна встановлювати лінійному генераторі спочатку відбувається стисна дуже легкі фундаменти. Рівень вібрації при кування повітря, і лише досягши крайніх положень цьому мінімізований. поршнів, відбувається уприскування палива в циПаливна система високого тиску представляє ліндр. Продування циліндра прямоточне, коефіцісобою тільки насос-форсунку, що дозволяє відмоєнт залишкових газів знижується, що у свою чергу витися від паливопроводу високого тиску, забезприводить до підвищення спільної ефективності печує відмову від розподільного вала. Впорскулінійного генератора, і зменшення витрати палива. вання палива управляється електронною Запропонований лінійний генератор трифазсистемою, яку легко налаштувати і яка контролює ний, з частотою струму, що виробляється, 60Гц, якість впорскування. Вирішення проблем паливної що дає можливість застосовувати цей генератор в системи високого тиску зводиться до дуже швидкої промислових цілях і встановлювати його на морзаміни насос-форсунки. ські судна. Таким чином двотактний лінійний генератор Зручність виробництва, ремонту та обслуговувідрізняється ширшою сферою застосування, підвання, за рахунок зменшення спільної кількості вищеною потужністю, економічністю і експлуатадеталей і розробленої конструкції, дозволяє за ційною надійністю. 9 50708 10 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 50708 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601