RU168538U1

RU168538U1 - GAS GENERATOR

Info

Publication number: RU168538U1
Application number: RU2016113671U
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Бирюков; Федор Александрович Киприянов
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-02-08

Abstract

Полезная модель относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки.Газогенератор содержит вертикально расположенный корпус с камерой газификации, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, причем дутьевые каналы соединены с воздушным коллектором, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, а камера газификации вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронно-управляемый дроссельный узел, включающий в себя дроссельное устройство и привод с шаговым электродвигателем.Конструкция предлагаемого газогенератора позволяет повысить плавность и точность регулирования производительности газогенератора в соответствии с рабочими режимами двигателя внутреннего сгорания во всем диапазоне нагрузочных и скоростных характеристик.The utility model relates to fuel energy, namely to gas generating devices, mainly using wood processing waste. The gas generator contains a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blowing channels with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt, a gas removal channel, and the blowing channels are connected with an air collector having at the end a three-way solenoid valve connected to the afterburner air circuit, and the gasification chamber together with the blow channels In the heat-insulating case, between each blast channel and the air manifold an electronically controlled throttle unit is installed, which includes a throttle device and a drive with a stepper electric motor. the entire range of load and speed characteristics.

Description

Полезная модель относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки. Полезная модель может быть использована для питания двигателей внутреннего сгорания, для газификации и теплоснабжения в промышленности, сельском хозяйстве, для автономных поселений и т.д.The utility model relates to fuel energy, namely to gas generating devices, mainly using wood processing waste. The utility model can be used to power internal combustion engines, for gasification and heat supply in industry, agriculture, for autonomous settlements, etc.

Известно устройство по патенту RU 2466177 МПК C01J 3/20 (2006.01) опубл. 10.11.2012, которое содержит вертикально расположенную камеру газификации, канал отвода газа, причем камера газификации помещена в термоизоляционный футляр. Недостатком этого устройства является невозможность регулирования производительности газогенератора в соответствии с рабочими режимами двигателя внутреннего сгорания.A device is known according to patent RU 2466177 IPC C01J 3/20 (2006.01) publ. 11/10/2012, which contains a vertically located gasification chamber, a gas exhaust channel, the gasification chamber being placed in a heat-insulating case. The disadvantage of this device is the inability to control the performance of the gas generator in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine.

Наиболее близким по технической сущности является устройство по патенту RU 2555486 МПК C01J 3/20 (2006.01) опубл. 10.07.2015, которое принято в качестве прототипа заявленной разработки. Известный из прототипа газогенератор содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, воздушный коллектор, имеющий на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камеру газификации, которая вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр.The closest in technical essence is the device according to patent RU 2555486 IPC C01J 3/20 (2006.01) publ. 07/10/2015, which is taken as a prototype of the claimed development. The gas generator known from the prototype contains a vertically located housing, individual blow channels with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt, a gas exhaust channel, an air manifold having a three-way solenoid valve connected to the afterburner air circuit, a gasification chamber, which together with the blow channels placed in a heat-insulating case.

Недостатком прототипа является скачкообразное изменение производительности газогенератора из-за регулирования ее путем полного закрытия или открытия отдельных электромагнитных клапанов, расположенных на индивидуальных дутьевых каналах, и, вследствие этого, неточное соответствие производительности газогенератора рабочим режимам двигателя внутреннего сгорания во всем диапазоне нагрузочных и скоростных характеристик.The disadvantage of the prototype is an abrupt change in the performance of the gas generator due to its regulation by completely closing or opening individual electromagnetic valves located on individual blow channels, and, as a result, there is an inaccurate correspondence of the gas generator performance to the operating conditions of the internal combustion engine in the entire range of load and speed characteristics.

Технический результат полезной модели - повышение плавности и точности регулирования производительности газогенератора в соответствии с рабочими режимами двигателя внутреннего сгорания во всем диапазоне нагрузочных и скоростных характеристик.The technical result of the utility model is to increase the smoothness and accuracy of regulating the performance of the gas generator in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine in the entire range of load and speed characteristics.

Сущность полезной модели заключается в том, что газогенератор содержит вертикально расположенный корпус с камерой газификации, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, причем дутьевые каналы соединены с воздушным коллектором, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, а камера газификации вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, в отличие от прототипа между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронно-управляемый дроссельный узел, включающий в себя дроссельное устройство, выполненное в виде дроссельной заслонки, и привод с шаговым электродвигателем.The essence of the utility model lies in the fact that the gas generator comprises a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blow channels with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt, a gas exhaust channel, the blow channels being connected to an air manifold having a three-way solenoid valve at the end, connected to the afterburner air circuit, and the gasification chamber together with the blow channels is placed in a heat-insulating case, unlike the prototype between each blow channel and the air shnym collector installed electronically controlled throttle device comprising a throttle device in the form of a throttle valve, and an actuator with a stepping motor.

Данная конструкция позволяет повысить плавность и точность регулирования производительности газогенератора в соответствии с рабочими режимами двигателя внутреннего сгорания во всем диапазоне нагрузочных и скоростных характеристик путем плавного и более точного изменения активной площади реакционной зоны горения в газогенераторе вследствие возможности установки всех дроссельных заслонок или любого их количества из имеющихся в газогенераторе в любое промежуточное положение между полностью открытым и полностью закрытым и тем самым возможности более точного регулирования подачи воздуха в реакционную зону горения.This design improves the smoothness and accuracy of regulation of the gas generator performance in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine in the entire range of load and speed characteristics by smoothly and more accurately changing the active area of the combustion reaction zone in the gas generator due to the possibility of installing all throttle valves or any number of those available in the gas generator to any intermediate position between fully open and completely closed and thereby m the possibility of more precise control of the air supply to the reaction zone of combustion.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема газогенератора, на фиг. 2 - вариант конструкции дроссельного узла.The proposed device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of a gas generator, FIG. 2 - design variant of the throttle assembly.

Предлагаемый газогенератор состоит из вертикально расположенного корпуса 1 с камерой газификации 2, индивидуальных дутьевых каналов 3 с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса 4, канала 5 отвода газа, причем дутьевые каналы 3 соединены с воздушным коллектором 6, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан 7, соединенный с форсажным воздушным контуром, который включает в себя устройства для поддержания запаса воздуха под давлением и для нагнетания воздуха под давлением, например вентилятор 8, обратный клапан 9 и воздушный резервуар 10, а камера газификации 2 вместе с дутьевыми каналами 3 помещена в термоизоляционный футляр 11, между каждым дутьевым каналом 3 и воздушным коллектором 6 установлен электронно-управляемый дроссельный узел 12, включающий в себя дроссельную заслонку 13 и привод 14 с шаговым электродвигателем 15. Нижняя часть камеры газификации снабжена зольниковой решеткой 16 и зольниковым люком 17. Для розжига газогенератора используется технологический люк 18. Верхняя часть камеры газификации снабжена загрузочным люком 19 с запорным механизмом.The proposed gas generator consists of a vertically located housing 1 with a gasification chamber 2, individual blow channels 3 with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt 4, gas exhaust channel 5, the blow channels 3 being connected to an air manifold 6 having a three-way solenoid valve at the end 7 connected to the afterburner air circuit, which includes devices for maintaining the supply of air under pressure and for pumping air under pressure, for example a fan 8, a check valve 9 and air an ear reservoir 10, and a gasification chamber 2 together with blow channels 3 is placed in a heat-insulating case 11, between each blow channel 3 and an air collector 6 an electronically controlled throttle assembly 12 is installed, including a throttle valve 13 and an actuator 14 with a stepper motor 15. The lower part of the gasification chamber is equipped with an ash pan 16 and an ash pan 17. For ignition of the gas generator, a technological hatch is used 18. The upper part of the gasification chamber is equipped with a loading hatch 19 with a locking mechanism.

Предлагаемый газогенератор работает следующим образом. В камеру газификации 2 при первом запуске загружается небольшая, затравочная порция древесного угля для розжига и твердое топливо для газификации. При повторных запусках загрузка затравочной порции угля не требуется. После загрузки загрузочный люк 19 и зольниковый люк 17 должны быть герметично закрыты. Управление работой газогенератора осуществляется вручную и автоматически посредством электронного блока управления. Электронный блок управления переводится в режим «запуск 1», после чего вентилятор 8 создает избыточное давление воздуха в воздушном резервуаре 10, через технологический люк 18 осуществляется розжиг древесного угля, находящегося на зольниковой решетке 16. Блок управления газогенератора переводится в позицию «запуск 2», при этом открывается трехходовой электромагнитный клапан 7, пропуская воздух под давлением из воздушного резервуара 10 в воздушный коллектор 6, и через дроссельные узлы 12 по индивидуальным дутьевым каналам 3 к фурмам. Воздух, попадая через фурмы в камеру газификации в районе фурменного пояса 4, начинает взаимодействовать с древесным углем. Температура в реакционной зоне возрастает. Когда газогенератор выйдет на рабочий режим и из канала 5 отвода газа пойдет горючий генераторный газ, блок управления газогенератора переводится в позицию «автомат» и производится запуск двигателя внутреннего сгорания, работающего совместно с данным газогенератором. При этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает воздушный резервуар 10, соединяя воздушный коллектор 6 с атмосферой, вентилятор 8 создает определенное избыточное давление в воздушном резервуаре 10 и отключается, степень открытия дроссельных заслонок 13 в дроссельные узлах 12 изменяется электронным блоком управления индивидуально для каждого дроссельного узла 12 шаговым электродвигателем 15 через привод 14 в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания. При увеличении нагрузки на двигатель внутреннего сгорания для повышения производительности газогенератора электронный блок управления увеличивает степень открытия дроссельных заслонок 13 в зависимости от режима работы двигателя всех или только отдельных дроссельных узлов 12 до тех пор, пока двигатель не выйдет на новый установившийся режим работы, а при уменьшении нагрузки на двигатель блок управления соответственно уменьшает степень открытия дроссельных заслонок 13 для уменьшения производительности газогенератора. В случае резкого увеличения нагрузки, а также при выходе двигателя внутреннего сгорания на режим максимальной мощности в работу автоматически включается форсажный воздушный контур. При этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает доступ к атмосферному воздуху, присоединяя воздушный резервуар 10 с избыточным давлением к воздушному коллектору 6. Запускается вентилятор 8. Дроссельные заслонки 13 всех дроссельных узлов 12 открываются полностью.The proposed gas generator operates as follows. At the first start-up, gasification chamber 2 is loaded with a small, seed portion of charcoal for ignition and solid fuel for gasification. At repeated starts, the loading of a seed portion of coal is not required. After loading, the loading door 19 and the ash pan door 17 must be hermetically closed. The operation of the gas generator is carried out manually and automatically by means of an electronic control unit. The electronic control unit is put into “start 1” mode, after which the fan 8 creates excess air pressure in the air tank 10, through the process hatch 18, the charcoal located on the ash pan is ignited 16. The gas generator control unit is put into “start 2” position, this opens a three-way solenoid valve 7, passing air under pressure from the air reservoir 10 into the air manifold 6, and through the throttle nodes 12 through the individual blowing channels 3 to the tuyeres. Air entering through the tuyeres into the gasification chamber in the area of tuyere belt 4 begins to interact with charcoal. The temperature in the reaction zone rises. When the gas generator enters the operating mode and combustible generator gas flows from the gas exhaust channel 5, the gas generator control unit is put into the “automatic” position and the internal combustion engine working in conjunction with this gas generator is started. In this case, the three-way solenoid valve 7 closes the air tank 10, connecting the air collector 6 to the atmosphere, the fan 8 creates a certain overpressure in the air tank 10 and turns off, the degree of opening of the throttle valves 13 in the throttle nodes 12 is changed by the electronic control unit individually for each throttle node 12 stepper motor 15 through the drive 14, depending on the operating mode of the internal combustion engine. When the load on the internal combustion engine is increased to increase the gas generator performance, the electronic control unit increases the degree of opening of the throttle valves 13 depending on the operating mode of the engine of all or only individual throttle assemblies 12 until the engine reaches a new steady-state mode of operation, and when load on the engine, the control unit accordingly reduces the degree of opening of the throttle valves 13 to reduce the performance of the gas generator. In the event of a sharp increase in the load, as well as when the internal combustion engine reaches the maximum power mode, an afterburner air circuit is automatically switched on. In this case, a three-way solenoid valve 7 blocks access to atmospheric air by attaching an overpressure air tank 10 to the air manifold 6. The fan 8 starts. The throttle valves 13 of all throttle assemblies 12 open completely.

Индивидуальное управление степенью открытия дроссельных заслонок 13 позволяет плавно и точно изменять активную площадь реакционной зоны горения в газогенераторе путем плавного и более точного регулирования подачи воздуха в реакционную зону горения и, как следствие, плавно и точно регулировать производительность газогенератора.Individual control of the degree of opening of the throttle valves 13 allows you to smoothly and accurately change the active area of the combustion reaction zone in the gas generator by smoothly and more accurately controlling the air supply to the combustion reaction zone and, as a result, smoothly and accurately regulate the gas generator performance.

Таким образом, конструкция предлагаемого газогенератора позволяет повысить плавность и точность регулирования производительности газогенератора в соответствии с рабочими режимами двигателя внутреннего сгорания во всем диапазоне нагрузочных и скоростных характеристик.Thus, the design of the proposed gas generator can improve the smoothness and accuracy of regulation of the gas generator performance in accordance with the operating conditions of the internal combustion engine in the entire range of load and speed characteristics.

Claims

A gas generator comprising a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blow channels with tuyeres at the end located in the zone of the tuyere belt, a gas exhaust channel, the blow channels being connected to an air manifold having a three-way solenoid valve at the end connected to the afterburner air circuit, and the gasification chamber together with the blowing channels is placed in a heat-insulating case, characterized in that between each blowing channel and the air collector is installed electronically a replaceable throttle assembly, including a throttle device made in the form of a throttle valve, and a drive with a stepper motor.