DE3834000A1

DE3834000A1 - Gasmotoraggregat

Info

Publication number: DE3834000A1
Application number: DE3834000A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Gauchel
Original assignee: Individual
Current assignee: Gauchel Manfred Dipl-Ing (fh) 8702 Hettstadt
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1990-04-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasmotoraggregat nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Handelsübliche Gasmotoraggregate sind so aufgebaut, daß eine Arbeitsmaschine, z.B. ein Stromgenerator oder ein Luftkompressor oder eine Wasserpumpe mit dem sie antrei benden Gasmotor als Aggregat konzipiert sind und räumlich getrennt davon ein Gasgenerator angeordnet ist. Dieser Aufbau hat den Nachteil, daß der Transport des Gesamtag gregates erschwert ist und ein erheblicher Platzbedarf der Gesamtanlage besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der üblichen Gasmotoraggregate zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einzelaggregate ist eine sehr kompakte, leicht zu transportierende Gesamt anlage gegeben.

Die Ausbildung nach Anspruch 2 bietet eine besonders ein fache Befestigung der Einzelaggregate auf der gemeinsamen Grundplatte. Außerdem wird durch die Vibrationen des Gas motors und des Kompressors, die sich auf den Gasgenerator übertragen, im Gasgenerator eine Brückenbildung bei dem zu vergasenden Material vermieden. Dadurch wird ein wartungs armer Betrieb erreicht.

Ist die Gefahr der Brückenbildung aufgrund der Struktur des zu vergasenden Materials gering und steht ein vibra tionsarmer Betrieb des Gasmotoraggregates im Vordergrund, so bietet sich die Ausführung nach Anspruch 3 an.

Der Gasgenerator mit seinen nachgeschalteten Vorrichtungen zur Kühlung und Reinigung des Generatorgases besitzt na turgemäß einen gewissen Strömungswiderstand. Außerdem tritt insbesondere bei kleinen Zylinderzahlen des Gasmo tors eine mehr oder weniger starke Pulsation auf der An saugseite des Gasmotors ein. Durch die Anordnung nach Anspruch 4 werden diese Nachteile ausgeglichen oder zumin dest gemildert, was sich auf den Liefergrad des Gasmotors positiv auswirkt. Dabei ist der relativ hohe Kühlluftdruck des Kühlluftgebläses eines luftgekühlten Motors vorteil haft, zumal wenn er aufgrund der Anordnung nach Anspruch 4 mit seinem statischen und dynamischen Anteil genutzt wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung nach Anspruch 5 bietet den Vorteil, daß das mit etwa 400°C aus dem Gasgenerator austretende Generatorgas auf Werte knapp oberhalb des Taupunktes abgekühlt und die Generatorluft gleichzeitig vorgewärmt wird. Die Vorwärmung der Generatorluft und die Rückführung der Wärme des Generatorgases steigert den Wirkungsgrad des Gasgenerators.

Die Anordnung nach Anspruch 6 bietet erfindungsgemäß den Vorteil einer einfachen Nachkühlung des Generatorgases, ohne ein eigenes Kühlgebläse installieren zu müssen. Dabei gestattet das Temperaturniveau der Kühlluft eine Abkühlung des Generatorgases bis unter den Taupunkt.

Das feuchte Generatorgas gelangt in einen mit Kondenswas ser bzw. Waschwasser gefüllten Kondensatbehälter, dessen erfindungsgemäße Ausbildung nach Anspruch 7 zu einer in nigen Berührung des mit Schmutzpartikeln und Teer belade nen, feuchten Generatorgases mit dem Kondenswasser des Kondenswasserbehälters führt. Dabei kann der Weg des Ge neratorgases durch das Kondenswasser mit Hilfe von Schi kanen verlängert und die Berührung des Generatorgases und dessen Schmutzpartikel mit dem Kondenswasser intensiviert werden, mit dem Ziel einer möglichst weitgehenden Schmutz abscheidung.

Die Anordnung nach Anspruch 8 bietet den Vorteil, daß das im Motorabgas vorhandene Kohlendioxid beim Durchströmen der Reduktionszone des Gasgenerators zu Kohlenmonoxid reduziert wird, wodurch der Heizwert des Generatorgases steigt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung nach Anspruch 9 ermög licht, den Gasgenerator bei stehendem Motor ohne Batterie bzw. bei vorhandener Batterie ohne deren Belastung mühelos von Hand anzufachen und die Gasqualität z. B. an einer Prüfflamme zu testen. Bei laufendem Motor wird durch die Anordnung nach Anspruch 9 eine leichte Aufladung und damit Leistungssteigerung des Gasmotors bewirkt, zumindest je doch eine Kompensation der Strömungswiderstände im Gasge neratorteil erreicht. Der Antrieb des Anfachgebläses vom Gasmotor aus kann dabei über einen Keil-, Vielkeil-, Flach- oder Zahnriemen oder über Kette oder Zahnräder erfolgen.

Eventuell verbleibende Druckunterschiede zwischen der Generatorgasleitung und der Ansaugluftleitung des Gasmo tors werden aufgrund der Anordnung nach Anspruch 10 ausge glichen. Der Ejektor wandelt den Überdruck in der Genera torgasleitung in Geschwindigkeit um, die zu einer intensi ven und dadurch homogenen Gas-Luftmischung führt, eine wichtige Vorraussetzung für einen gleichmäßigen, effekti ven Motorbetrieb.

Das leistungsoptimale Gas-Luftgemisch wird durch eine Drosselklappe in der Ansaugluftleitung eingestellt. Für wartungsarmen Betrieb der Anlage kann es von Vorteil sein, diese Drosselklappe von einer Vorrichtung zur automati schen Gemischoptimierung betätigen zu lassen, ähnlich einer solchen, wie sie für die automatische Zündzeitpunkt optimierung verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung nach Anspruch 11 bietet die Möglichkeit, den Gasmotor mit Benzin betreiben zu können, was bei Motorstart und Warmlauf und bei Festbrenn stoffmangel oder Ausfall der Generatorgasanlage von Vor teil ist. Die Anordnung nach Anspruch 11 gestattet außer dem die Leistungskontrolle des Motors über nur eine Dros selklappe vorzunehmen. Dabei wird die Drosselklappe in der Regel von einem Motor betriebenen Regler betätigt, doch ist auch eine Handbetätigung oder eine von externen Größen abhängige Betätigung möglich.

Der Gasmotor saugt, insbesondere bei Einzylinderausführung das Gas-Luftgemisch stoßweise an. Dem ca. 180°-Kurbelwin kel dauernden Ansaugtakt stehen ca. 560° Kurbelwinkel ohne Gemischbewegung gegenüber. Die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 12 bietet den Vorteil einer Vergleichmäßi gung der Strömung im Gas-Luftmischer und Benzinvergaser, was zu einer Senkung der Strömungswiderstände in diesen Aggregaten führt und eine Verbesserung des Liefergrades des Gasmotors zur Folge hat.

Die mit dem Windkessel verbundene erhöhte Gefahr bei Ver puffungen wie sie durch auch nur kurzzeitige Gemischabma gerung von Gasmotor ausgelöst werden kann, wird durch die erfindungsgemäße Anordnung nach Anspruch 13 gebannt. Der Flammenschutz - in der Regel ein Plattenschutzpaket - ver hindert zuverlässig eine Flammenausbreitung vom Einlaßven til des Gasmotors aus in den gemischführenden Teil des Ansaugtraktes und damit eine Gemischverpuffung mit Explo sionsschäden.

Die Kühlluft des Gasmotors und der Arbeitsmaschine wird in Verbindung mit der Anordnung nach Anspruch 14 zum Sammel medium für die gesamte Abwärme des Gasmotoraggregates, die entweder nach Anspruch 15 direkt als Heizluft oder nach der Anordnung von Anspruch 16 zum Aufheizen von Heizungs wasser dienen. Die Lösung nach Anspruch 16 bietet dabei den Vorteil, daß sich Verunreinigung oder Geruchsstoffe in der Kühlluft nicht auf das Heizungssystem auswirken kön nen. Die Kapsel bietet den Vorteil geringer Geräuschbelä stigung. Außerdem wirkt die Schallschutzverkleidung zu gleich auch als Wärmedämmung und ermöglicht damit eine wirtschaftliche Verwertung der Abwärme.

Die Ausbildung nach Anspruch 17 hat den Vorteil einer guten Zugänglichkeit des Gasgenerators, wie sie beim Nach tanken, Warten und Reparieren des Gasgenerators erwünscht ist. Außerdem gelangen bei dieser Anordnung giftige und geruchsintensive Gase, die beim Nachtanken aus dem Gasge nerator entweichen können, nicht in das Heizungssystem.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor und der beiliegenden Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 das Gasmotoraggregat in der geschnittenen Geräusch- und Wärmeisolier-Kapsel.

Das Gasmotoraggregat 1 besteht aus dem Gasmotor 2, der Arbeitsmaschine 3 und dem Gasgenerator 4, die auf einer gemeinsamen Grundplatte 5 befestigt sind, wobei die Be festigung des Gasmotors 2 und der Arbeitsmaschine 3 entwe der starr oder elastisch erfolgen kann, während der Gas generator 4 immer starr mit der Grundplatte verbunden ist. Der Gasmotor 2 treibt über eine Kupplung 7 die Arbeitsma schine 3 und außerdem das Kühlluftgebläse 8 an. Hinter dem Kühlluftgebläse 8 befindet sich im Kühlluftraum eine Luft hutze 9, durch die Gasgenerator-Luft mit dem statischen und dynamischen Druck des Kühlluftgebläses 8 über die Gasgenerator-Luftleitung 10 zum Generatorluft-Einlaß 11 des Gasgenerators 4 geleitet wird.

Der Gasgenerator 4 besitzt einen Generatorgasauslaß 12, durch den das Generatorgas in den Generatorgasvorkühler 13 gelangt, wo es von der in Gasgenerator-Leitung 10 herange führten Gasgenerator-Luft im Gegenstrom von ca. 400°C auf eine Temperatur kurz oberhalb des Taupunktes abgekühlt wird, während die Gasgeneratorluft entsprechend vorgewärmt wird.

Das Generatorgas gelangt dann durch die Generator-Gaslei tung 14 zu einem Generatorgasnachkühler 15, der im Zuluft strom des Kühlluftgebläses 8 liegt. Dort wird das Genera torgas bis unter den Taupunkt abgekühlt und gelangt über die Verbindungsgasleitung 16 in den Kondensatbehälter 17 und zwar in ein dort befindliches Rohr 18.

Das Rohr 18 besitzt an seiner Unterseite zahlreiche kleine Bohrungen 19, durch die das Generatorgas in den Konden satzbehälter 17 austritt.

Im Kondensatbehälter 17 befindet sich Kondenswasser und zwar bis zur Wasserlinie 20, deren Lage durch ein Über laufventil 21 konstant gehalten wird. Da das Rohr 18 sich unterhalb der Wasserlinie 20 befindet, kommt das Genera torgas beim Austritt aus den Bohrungen 19 in innigen Kon takt mit dem Kondenswasser, wodurch Verunreinigungen des Generatorgases ins Kondenswasser gelangen. Der sich mit der Zeit im Kondenswasserbehälter 17 absetzende Schlamm wird nach öffnen eines Hahnes 22 über die Leitung 23 ent fernt.

Das im Kondensatbehälter 17 vorgereinigte Generatorgas gelangt über die Leitung 24 zum Staubabscheider 25 und weiter zum Feinfilter 26.

Danach strömt das gereinigte Generatorgas über eine Rein gasleitung 27 zu einem Anfachgebläse 28. Dieses wird vom Gasmotor 2 über einen Riementrieb 29 angetrieben. Es dient dabei zum Überwinden der Strömungsverluste im Strömungsweg des Generatorgases und zur Verbesserung des Liefergrades des Gasmotors.

Vor dem Start des Gasmotors 2 kann das Anfachgebläse 28 mit Hilfe einer Andrehvorrichtung 30 zum Anheizen des Gasgenerators 4 von Hand angetrieben werden. Durch einen nicht abgebildeten Freilauf im Riementrieb 29 bleibt der Gasmotor 2 in diesem Fall abgekoppelt. Umgekehrt wird im Motorbetrieb die Andrehvorrichtung 30 über einen ebenfalls nicht abgebildeten Freilauf abgekoppelt.

Die Qualität und Zündfähigkeit des Generatorgases kann bei stehendem Gasmotor 2 an der Mündung einer Zündflammenlei tung 38 getestet werden, wohin das mit der Andrehvorrich tung 30 angetriebene Anfachgebläse 28 das Generatorgas nach öffnen des Hahnes 39 fördert.

Vom Anfachgebläse 28 gelangt das Generatorgas in einen Mischer 31. Dort wird es mit der Verbrennungsluft ge mischt, die hinter dem Kühlluftgebläse 8 entnommen, über eine Leitung 32 zu einem Luftfilter 33 und über eine Dros selklappe 34 zum Mischer 31 geführt wird.

Die Entnahme der Verbrennungsluft über eine Lufthutze 9 a hinter dem Kühlluftgebläse 8 hilft dazu, den Strömungswi derstand des Luftfilters 33 zu kompensieren. Die Drossel klappe 34 dient zur Einstellung des Mischungsverhältnis zwischen Generatorgas und Verbrennungsluft.

Dem Mischer 31 nachgeschaltet ist ein Vergaser 35, der von einem Benzintank 36 über einen Benzinhahn 37 mit Benzin versorgt wird. Auf diese Weise ist ein Benzinbetrieb mög lich, wie er beim Start des Gasmotors 2 und beim Anheizen des Gasgenerators 4 aber auch beim Reparieren oder beim Ausfall des Gasgenerators 4 oder bei Mangel an Festbrenn stoffen von Vorteil ist.

Die Leistung des Gasmotors 2 wird durch eine Drosselklappe 40 variiert, die mit einem nicht abgebildeten Motorregler durch eine Leitung 41 verbunden ist.

Zwischen Vergaser 35 und Gasmotor 2 ist in einem Abzweig der Gemischleitung 42 ein Windkessel 43 angeordnet, der die Druckschwankungen in der Gemischleitung 42 vermindert, die besonders bei Einzylindermotoren sehr ausgeprägt sind.

Unmittelbar vor dem Einlaßventil des Gasmotors 2 ist in der Gemischleitung 42 ein Flammenschutz 44 vorgesehen. Dadurch ist ein Zurückschlagen der Flammen vom Gasmotor 2 in die Gemischleitung 42 mit dem Windkessel 43 unmöglich gemacht.

Das Abgas des Gasmotors wird durch eine Abgasleitung 45 zu einem Abgas-Luft-Wärmetauscher 46 und weiter zu einem Schalldämpfer 47 geleitet.

Ein Teil des Abgases wird über die Abgasverbindungsleitung 48 und die Abgasdrossel 49 zum Generatorluft-Einlaß 11 des Gasgenerators 4 geführt. Es dient zur Reduktion des Kohlendioxids im Abgas des Gasmotors 2, wodurch der Heiz wert des Generatorgases erhöht wird.

Alle bisher beschriebenen Aggregate bis auf den Kondensat behälter 17, den Schalldämpfer 47 und den Benzintank 36 sind innerhalb einer schall- und wärmedichten Kapsel 50 untergebracht. Dadurch werden Geräuschbelästigung und Wärmeverluste vermieden.

Die Kühlluft tritt in die Kapsel 50 durch Einlaßschall dämmkulissen 51 ein und durch Ausschalldämmkulissen 42 aus. Sie nimmt auf ihrem Weg durch die Kapsel 50 beim Kühlen aller kühlungsbedürftigen Aggregate Abwärme auf, und wird entweder direkt als Heizmedium benutzt oder zum Aufheizen von Heizungswasser in einem Luft-Wasser-Wärme tauscher 53 verwendet.

Die Anordnung des Benzintanks 36 außerhalb der heißen Kapsel 50 verhindert ein Verdampfen des Benzins, während die Lage des Kondensatbehälters 17 die Wartungsarbeiten an demselben vereinfacht.

Claims

1. Gasmotoraggregat mit einem Gasmotor (2), der vor zugsweise fremdgezündet und luftgekühlt ist, zum Antrieb einer Arbeitsmaschine (3) dient und mit dem Gas eines Gasgenerators (4) betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasmotor (2), die Arbeits maschine (3) und der Gasgenerator (4) auf einer gemeinsa men Grundplatte (5) angeordnet sind.

2. Gasmotoraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasmotor (2), die Arbeits maschine (3) und der Gasgenerator (4) mit der Grundplat te (5) starr verbunden sind.

3. Gasmotoraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Gasmotor (2) schwingungsdämpfend auf der Grundplatte (5) angeordnet ist.

4. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hutze (9) für Generator luft an einer Generatorluftleitung (10) und eine Hutze (9 a) für Motorluft an einer Verbrennungsluftleitung (32) im Druckraum eines Kühlluftgebläses (8) und zu diesem hin geöffnet angeordnet sind.

5. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Generatorgasleitung (14) ein Generatorgasvorkühler (13) angeordnet ist, der mit über die Generatorluftleitung (10) zugeführten Genera torluft im Gegenstrom gekühlt ist.

6. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugluftstrom des Kühlluft gebläses (8) ein Generatorgasnachkühler (15) angeordnet ist.

7. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatorgasnachkühler (15) über eine Verbindungsleitung (16) mit einem Konden satbehälter (17) verbunden ist, und im Kondensatbehälter (17) unterhalb des Kondenswasserspiegels (20) ein vom Generatorgas beaufschlagtes Rohr (18) angeordnet ist, das vorzugsweise in seiner unteren Hälfte kleine Bohrungen aufweist.

8. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abgasleitung (45) und dem Generatorlufteinlaß (11) eine Abgasverbindungslei tung (48) mit einer Abgasdrossel (49) angeordnet ist.

9. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Gasfeinfilter (26) und einem Gas-Luftmischer (31) ein Anfachgebläse (28) angeordnet ist, das vom Gasmotor (2) über einen nicht abgebildeten Freilauf vorzugsweise über einen Riementrieb (29) angetrieben wird und daß außerdem über eine Andreh vorrichtung (30) und einen ebenfalls nicht abgebildeten Freilauf von Hand antreibbar ist.

10. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Luftmischer (31) als Ejektormischer mit einer Luftdrosselklappe (34) ausgebil det ist.

11. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gas-Luftmischer (31) ein Benzinvergaser (35) mit einer vorzugsweise reglerbetätig ten Gemischdrosselklappe (40) nachgeschaltet ist.

12. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abzweig einer Gemischleitung (42) ein Windkessel (43) angeordnet ist.

13. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gemischleitung (42) kurz vor dem Gasmotor (2) ein Flammenschutz (44) angeord net ist.

14. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (5) mit sämt lichen Anbauten, ausgenommen dem Kondensatbehälter (17), dem Abgasschalldämpfer (47) und einem Benzintank (36) in einer schall- und wärmeisolierten Kapsel (50) angeordnet ist.

15. Gasmotoraggregat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kapsel (50) Schalldämm kulissen (51, 52) für die Kühlluft bzw. die Abluft ange ordnet sind, und daß in Strömungsrichtung vor der Abluft schalldämmkulisse (52) ein Abgas-Abluft-Wärmetauscher (46) angeordnet ist.

16. Gasmotoraggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluft-Schalldämmkulisse (52) ein Abluft-Wasser-Wärmetauscher nachgeschaltet ist.

17. Gasmotoraggregat nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (4) außerhalb der schall- und wärmeisolierten Kapsel (50) angeordnet ist.