ES2229223T3 - Generador de vapor y unidad de impulsion de turbina de vapor para el uso de gas propulsor, particularmente hidrogeno. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN GENERADOR DE VAPOR Y UNA UNIDAD DE IMPULSION DE TURBINA DE VAPOR, DISEÑADA PARA EL USO DE PROPELENTE GASEOSO, ESPECIALMENTE HIDROGENO, QUE CONTIENE UNA UNIDAD DE SUMINISTRO DE GAS, UNA UNIDAD DE SUMINISTRO DE AIRE (20), UN GENERADOR DE VAPOR (1) Y UNA TURBINA DE VAPOR (77). LA UNIDAD DE SUMINISTRO DE GAS ESTA PROVISTA DE UN CONTENEDOR DE SUMINISTRO (8), UN CONTENEDOR DE GAS (18), Y DE FIJACIONES USADAS PARA EL LLENADO Y EL SUMINISTRO DE GAS. LA UNIDAD DE SUMINISTRO DE AIRE ESTA PROVISTA DE INSTRUMENTOS QUE REGULAN EL FLUJO DE AIRE, Y DE UN FILTRO DE AIRE (25). EL GENERADOR DE VAPOR ESTA PROVISTO DE UNA CAMARA DE COMBUSTION (1) QUE TIENE UNA PARED CERAMICA, Y LOS TUBOS DE REFRIGERACION (31) ADAPTADOS PARA LA GENERACION DEL VAPOR ESTAN DISPUESTOS EN LA CAMARA DE COMBUSTION (1). LA TURBINA DE VAPOR (77) ES IMPULSADA POR EL VAPOR OBTENIDO DE LOS TUBOS DE REFRIGERACION (31) UTILIZADOS PARA LA GENERACION DEL VAPOR, Y SU EJE (36) REPRESENTA LA SALIDA DE ENERGIA.

Description

Generador de vapor y unidad de impulsión de turbina de vapor para el uso de gas propulsor, particularmente hidrógeno.

Campo de aplicación de la invención

La invención se refiere a un generador de vapor y una unidad de impulsión de turbina de vapor que contiene el generador y que puede accionarse de una manera más ventajosa que los motores de combustión actuales, sin contaminación del aire, especialmente si se utiliza hidrógeno para combustible, porque, en este caso, se evita la emisión de dióxido de carbono que acompaña a la combustión de hidrocarburos.

Actual estado de la técnica

El combustible más utilizado son los hidrocarburos, ante todo los derivados del petróleo crudo. En consecuencia, se espera que se agoten las reservas hasta mediados del próximo siglo, según estimaciones predominantes. Su característica más negativa es la emisión de dióxido de carbono, cuyas consecuencias nocivas son consideradas cada vez más graves por los especialistas en esta materia. Con la presencia de más altas temperaturas de combustión, hace su aparición otro fenómeno negativo, el de la emisión de óxidos de nitrógeno, que cada vez se consideran más perjudiciales para la vida y la salud.

Para reducir los problemas anteriormente indicados, el uso de hidrógeno como combustible está siendo evaluado desde hace tiempo, porque está disponible en cantidades ilimitadas y retorna a su estado anterior después de la combustión. El hidrógeno es el combustible más limpio, puede producirse y utilizarse sin pérdidas, en un ciclo, sin emitir ninguna sustancia que pudiera ser perjudicial para el medio ambiente. Puesto que la temperatura de combustión se puede reducir con un control adecuado, el desarrollo de óxido de nitrógeno se puede reducir a un nivel mínimo.

El uso general de hidrógeno como combustible exige la construcción de varios proyectos para resolver las tareas relacionadas con una producción, almacenamiento y transporte de grandes cantidades.

Sin embargo, el uso de hidrógeno causa también varios problemas. A una temperatura ambiente, el hidrógeno molecular gaseoso no penetra de inmediato en los metales. Un hidrógeno en forma atómica es más peligroso porque es capaz de causar daños. Hidrógeno atómico puede generarse a una temperatura superior a 430ºF (221ºC) en la presencia de humedad, en caso de corrosión y electrolisis, así como a una más alta presión de hidrógeno. A más altas temperaturas el efecto del hidrógeno consiste en una descarbonización interior o superficial. La descarbonización superficial surge por encima de 1050ºF (566ºC) y esta reacción es causada por vapor de agua. Durante la descarbonización interior, el hidrógeno penetra en el acero a una alta temperatura superior a 430ºF (221ºC), reduciendo el carburo de hierro a hierro metálico por medio de una reacción interna, creando metano. Los productos de la reacción se agrupan en los límites de granos y en las pequeñas cavernas, causando la reducción de la plasticidad. En casos más graves, dan lugar al crecimiento de presiones internas locales y en consecuencia, a la formación de fracturas o vesículas (véase P. Webb; C. Gupta: Metals in hydrogen environment, Chem. Eng. Octubre 1984). Las fracturas del tipo de esfuerzos causadas por hidrógeno son, a veces, mencionadas como una fractura rígida retrasada causada por hidrógeno o una rigidez hidrogénica interna. Esto suele suceder cuando el metal está expuesto durante un prolongado periodo de tiempo a esfuerzos de tracción causados por una carga que es más baja el límite de deformación elástica.

A más bajas temperaturas, por debajo de 430ºC, tiene lugar la aparición de fragilidad o la formación de vesículas. La fragilidad o rigidez es causada por el hidrógeno que penetra en el metal, reduciendo la plasticidad y la resistencia a la tracción del metal.

El efecto del hidrógeno ejercido sobre los metales puede ser reversible o irreversible. En caso de una rigidez irreversible, la absorción de hidrógeno va acompañada por la producción de un daño en la estructura del metal, que permanece también cuando las últimas trazas de hidrógeno abandonan el metal. Dicho metal es, por ejemplo, el cobre cuando el hidrógeno, que se ha difundido en el metal a una temperatura superior a 300ºC, entra en reacción con las inclusiones, en el que se originan cobre metálico y vapor de agua. La presión que se produce a una alta temperatura es suficiente para que se ensanchen las propias inclusiones, lo que hace porosa la textura de metal y se produzca una disminución de su resistencia mecánica. Las transformaciones reversibles pueden invertirse por medio de la retirada del hidrógeno y se puede recuperar el valor original de la plasticidad.

El hidrógeno presenta muy buenas características como un combustible su temperatura de combustión y valor calorífico es alto, es capaz de quemarse a baja concentración, sin desarrollar humo. Ello permite su combustión en un espacio interno (oxidación), puesto que la energía térmica puede utilizarse con un alto rendimiento.

El quemado de hidrógeno en una cámara de combustión es ventajoso, en comparación con el gas natural. Es conocido que el coeficiente de radiación de la llama (en caso de que la llama no contenga partículas sólidas) está directamente relacionado con los gases triatómicos, es decir, en este caso, con dióxido de carbono y agua.

En su producto de combustión (que contiene exclusivamente vapor de agua, con una más alta radiación que la del dióxido de carbono), el gas hidrógeno tiene una mayor cantidad de gases tri atómicos y por lo tanto, su capacidad de radiación es más alta que la del gas natural. La radiación de la llama de hidrógeno es más alta que la del gas natural y sus partes exteriores están más calientes y por lo tanto, su radiación es buena.

Investigando las características de la termotransferencia, puede establecerse que la temperatura adiabática (2100ºC) del hidrógeno es más alta que la del gas natural (1950ºC). La combustión del hidrógeno necesita menos aire (0,87 m^{3}/n/kWh) que la del gas natural (0,93 m^{3}/n/kWh). En caso de una determinada potencia y par de torsión, la termotransferencia del gas hidrógeno es un 10% mejor que la del gas natural.

La mezcla de hidrógeno/aire entra en combustión con una mezcla respectiva de 4 a 75 por ciento y tiene una alta velocidad de inflamación. La llama suministrada por hidrógeno, que se visualiza durante los ensayos, tiene una muy buena estabilidad, estando en calma sin necesidad de estabilización artificial, a cualquier nivel de la presión.

Todo esto demuestra que la combustión de hidrógeno no representa ninguna dificultad en un espacio de combustión abierto o cerrado. Sus buenas propiedades de radiación, termotransferencia y estabilidad le permiten una transformación de energía con un alto rendimiento. Su rendimiento puede ser considerablemente más alto que el del hidrógeno quemado en un motor de combustión, porque la alta temperatura y energía de la reacción química que acompaña a la explosión sólo puede utilizarse con una considerable pérdida, debido a fricciones, al enfriamiento permanente aplicado debido al sobrecalentamiento y al enfriamiento por inyección de agua aplicado para la reducción del desarrollo de óxido de nitrógeno. Al mismo tiempo, la transformación desde el estado gaseoso al estado líquido (desarrollo de agua y vapor de agua) influye, de una manera desventajosa, sobre las condiciones de presión existentes y las partes metálicas del motor de combustión están expuestas a una corrosión intensiva por la fracción de agua creada.

Es evidente que, a pesar de las numerosas características ventajosas de hidrógeno, han de superarse varios obstáculos para conseguir un uso del hidrógeno como combustible.

La memoria descriptiva de la patente número USD 4.573.435 (Shelton) describe un procedimiento y equipo para la producción de hidrógeno a utilizarse como un aditivo de motor diesel. En este procedimiento, se pulveriza agua sobre un haz de tubos de un intercambiador de calor que proporciona los gases de escape calientes. La velocidad de pulverización es tan alta que una parte considerable del agua se desintegra en hidrógeno y oxígeno. Esta mezcla de gases y el vapor restante se llevan a la cámara de combustión después de su mezcla. Esta solución adolece del inconveniente de que solamente una pequeña magnitud de descomposición térmica del agua puede conseguirse de esta manera y el hidrógeno y vapor de agua obtenidos producen daños considerables en el motor de combustión.

La patente US nº 4.253.428 (Billings et al) describe un sistema de combustible de hidrógeno utilizado junto con un sistema de impulsión de vehículos que utilizan combustible de hidrocarburos o como su alternativa, que contenga una unidad de combustión así como una unidad que mezcle el hidrógeno introducido con aire.

Esta solución adolece del inconveniente de que el motor de combustión es dañado por hidrógeno aquí también y se desarrollan óxidos de nitrógeno durante la combustión a una alta temperatura y que contaminan el medio ambiente y no se puede reducir su cantidad.

El documento US 4.528.947 (Olivera) describe un equipo que funciona con oxi-hidrógeno solar en el que la célula de electrolización, que produce hidrógeno y oxígeno, está integrada con el sistema de refrigeración de un motor de combustión.

Uno de los electrodos consiste en la caja del motor y el otro el del enfriador. El hidrógeno desarrollado se almacena por el hidruro contenido en el electrolito.

Esta solución adolece del inconveniente de que el motor de combustión resulta dañado por el hidrógeno que penetra en el metal y causa su destrucción. Otro inconveniente de esta solución es que existe la presencia de oxígeno de nitrógeno que se desarrolla durante la combustión a alta temperatura y que contaminan el medio ambiente.

El documento EP 0 153 116 (Sutabiraiza Co.) Describe un procedimiento que produce energía mecánica por medio de una utilización multietápica de plasma de H_{2}O. El plasma se obtiene mediante la disociación de agua y la presión relativa se mantiene por el plasma. La energía mecánica es conseguida por la explosión del plasma eléctricamente conductor en un motor de pistón.

Esta solución adolece del inconveniente de que la estructura metálica del motor de pistón resulta dañada por el desarrollo de hidrógeno. Otro inconveniente de esta solución es que el motor de pistón se sobrecalienta durante la combustión del plasma a una muy alta temperatura, aun cuando se aplique una refrigeración adecuada, dando lugar a un fuerte desgaste.

El hidrógeno se puede almacenar y transportar en la forma conocida, es decir, absorbido en metal, en la forma de un hidruro metálico, dentro de un contenedor de hidruros.

La empresa Daimler-Benz realizó pruebas con vehículos provistos de dichos contenedores de hidruros. El volumen del acumulador de hidruros ascendió a 65 litros, su masa a 200 kg, pudiendo cubrirse una distancia de 200 km con un motor con una potencia de salida de 44 kW. A partir de una mejora de los hidruros estaba previsto doblar la distancia cubierta. Pruebas similares se realizaron en otros lugares y se descubrió que los motores de combustión tradicionales usados en vehículos se pueden emplear con hidrógeno sin dificultad alguna. Solamente fueron necesarios cambios considerables en el carburador y en las unidades de encendido. De esta manera, se pudo conservar la anterior estructura del motor y no tuvo que desarrollarse ningún tipo de motor completamente nuevo. Sin embargo, este punto de vista no es correcto, porque solamente se puede conseguir un bajo rendimiento si los motores tradicionales funcionan usando hidrógeno como combustible y por otra parte, el hidrógeno tiene un efecto perjudicial en el entorno metálico y no se puede eliminar ese efecto. Por lo tanto, se necesita cambios, en la forma de una unidad de impulsión que resista el efecto perjudicial del hidrógeno y que tenga un rendimiento adecuado, permitiendo su uso económico en la época actual caracterizada precisamente por la cantidad limitada de fuentes energéticas disponibles.

A partir del documento DD-A-137 265 se conoce el almacenamiento de una cantidad de hidrógeno en un contenedor mediante un rellenado en la apertura evitándose los esfuerzos de compresión por una válvula de seguridad. Después de abrir una válvula de compuerta, la fuente de energía se conecta a través de un conducto a una bomba de hidrógeno que es controlable. A través de una línea de presión, el hidrógeno se lleva a una cámara de combustión y es objeto de combustión por medio de un dispositivo de encendido, siendo el aire para la combustión alimentado de forma libre. Los gases del combustible circulan a través de un evaporador y se emiten a través de un orificio de salida en forma de vapor a la atmósfera circundante. A partir del documento US-A-4 422 299 se conoce un generador de vapor que incluye tubos en espiral.

Esta unidad de impulsión adolece del grave inconveniente de que su cámara de combustión no tiene ninguna refrigeración. Esto significa que el combustible gaseoso, que se quema sin refrigeración de la cámara de combustión a muy alta temperatura (aproximadamente 3000ºC) quema la pared de la cámara de combustión sin enfriar y la destruye. Además, debido a la muy alta temperatura de la cámara de combustión se forman óxidos nítricos en grandes cantidades. Asimismo, es un inconveniente que el aire circula en la cámara de combustión no a través de dispositivos dosificadores sino libremente a través de una bomba y una línea de presión. El inconveniente más importante es que, en la cámara de combustión, se produce solamente una combustión no regulada (oxidación) del combustible gaseoso y no está inmediatamente conectado con un generador de vapor, es decir, el producto de la combustión suministra su calor en un generador de vapor al medio de trabajo. También es una complicación que el calentamiento del medio de trabajo, es decir, el intercambio de calor se produce en el generador de vapor de modo que se necesita un dispositivo adicional. En el dispositivo conocido, la válvula de seguridad desconecta el esfuerzo de compresión en el contenedor de hidrógeno, lo que significa que en caso de que el rellenado se produzca bajo presión, la válvula de seguridad, en caso de sobrellenado, hace salir el hidrógeno hacia el aire que por cualquier chispa o por el calor no enfriado de la cámara de combustión puede explotar. Este riesgo existe también en el primer rellenado del contenedor de hidrógeno. Otro inconveniente es que la evaporación del medio de trabajo en el generador de vapor, con el calor del producto de oxidación final (vapor y gas de nitrógeno) quemado en la cámara de combustión, se produce con un rendimiento extremadamente bajo.

Descripción general de la invención

Es un objetivo de la presente invención crear una unidad de impulsión que funcione de forma más ventajosa que las de la técnica anterior, especialmente con menos contaminación del aire.

Otro objetivo es posibilitar el uso de hidrógeno como combustible porque, en este caso, se elimina prácticamente la emisión de dióxido de carbono que acompaña a la combustión de los hidrocarburos.

Otro objetivo es crear una unidad de propulsión en la que la temperatura de combustión se pueda reducir mediante una regulación de la combustión del combustible que da lugar a una emisión de óxidos de nitrógeno.

Otro objetivo es crear un generador de vapor que se utilice de forma satisfactoria en dicha unidad de propulsión.

Otro objetivo es crear, en una realización especial, una unidad de propulsión, con hidrógeno como combustible, que tenga un hidruro metálico como fuente de energía y que esté provisto de un contenedor de hidruros para almacenar el hidruro metálico anterior.

Otro objetivo es crear una unidad de propulsión con cuyo uso se pueda fabricar vehículos a motor que no ataquen el medio ambiente.

Se ha reconocido que al quemar hidrógeno mezclado con el oxígeno del aire, en una cámara de combustión de material cerámico y que sirva para la producción de vapor, la energía obtenida por la combustión y la correspondiente oxidación se puede utilizar con un más alto rendimiento y, puesto que el proceso de combustión es regulable, la temperatura de la combustión se puede mantener por debajo de un determinado valor, lo que da lugar a la reducción de los óxidos de nitrógeno emitidos a un valor mínimo. Al mismo tiempo, la resistencia del material cerámico contra el hidrógeno es mejor que el de las piezas del motor de combustión.

Además, se ha reconocido que la energía térmica total se utiliza si el enfriamiento por agua por sí mismo se emplea para la producción de vapor a alta presión adecuado para la transformación de energía, de tal modo que la temperatura de funcionamiento sea más baja que la de los motores de combustión que contribuyen a la reducción de las emisiones de dióxido de nitrógeno, manteniendo su cantidad a un nivel mínimo. Este procedimiento de ahorro de energía que funciona sin refrigeración garantiza, de una forma regulable, la más baja temperatura de funcionamiento donde el desarrollo de óxidos de nitrógeno se puede mantener a un nivel mínimo. Esta cantidad mínima se puede filtrar completamente con un catalizador incorporado.

Por consiguiente, un objetivo de la invención es una unidad de propulsión del tipo de turbina de vapor para el uso de combustible gaseoso, especialmente hidrógeno, que comprende una unidad de suministro de gas, un generador de vapor, una cámara de combustión y una turbina de vapor, tal como se describe en la reivindicación 1.

La unidad de suministro de gas está provista de un contenedor de alimentación y un contenedor de gas conectados juntos a través de una tubería de transporte de gas así como conductos para el rellenado por combustible gaseoso y suministro de gas.

Una unidad de alimentación de aire está provista de instrumentos que regulan el caudal de aire y de un filtro de aire; el generador de vapor está provisto de la cámara de combustión que, por lo tanto, es generadora de vapor y estando rodeada por una pared cerámica, está conectada a la unidad de suministro de gas y la unidad de alimentación de aire a través de una tubería de transporte de gas y otra de transporte de aire, respectivamente, y teniendo, en su pared, tubos de refrigeración de generación de vapor adaptados a dicha generación.

La turbina de vapor es impulsada por el propio vapor obtenido desde las tuberías de refrigeración de generación de vapor con las que está conectada, estando la potencia de salida de esta turbina representada por su árbol.

Las ventajas de la solución, según la presente invención, encuentran soporte en la experiencia anterior obtenida durante la combustión de hidrógeno en un espacio cerrado.

El contenedor de alimentación es preferentemente un contenedor de hidruros que contiene un polvo metálico o granulado que almacena el hidrógeno como propulsor en la forma de un hidruro metálico.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe en detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos que ilustran detalles y ventajas adicionales de la invención. Los dibujos incluyen las figuras siguientes:

La Figura 1 es una vista en sección parcial de la alternativa de impulsión por hidrógeno de la unidad de propulsión diseñada según la invención.

La Figura 2 es un dibujo en sección del generador de vapor de la unidad de propulsión ilustrada en la Figura 1.

Las Figuras 2a a 2d ilustran diferentes alternativas de los surtidores utilizables para el generador de vapor según se ilustra en la Figura 2.

La Figura 2E es una vista del haz de tubos de recalentamiento.

La Figura 3 es un dibujo en sección del contenedor de hidruros metálicos.

La Figura 4 es una vista en sección de los generadores de vapor del dibujo de la unidad de impulsión ilustrada en la Figura 1, tomada en un plano.

La Figura 5 ilustra el tubo de suministro de hidrógeno con la pared perforada del contenedor de hidruros metálicos, según se ilustra en la Figura 3.

La Figura 6 ilustra la vista interna del contenedor de hidruros metálicos según la Figura 3.

La Figura 7 ilustra la vista superior del contenedor de hidruros metálicos, provisto de una estructura de fijación y soporte.

La Figura 8 es una vista de las conexiones de alimentación para rellenado con hidrógeno y agua de refrigeración.

La Figura 9 es la vista superior de la unidad de propulsión de la turbina de vapor, provista de una unidad de propulsión auxiliar eléctrica, montada en el vehículo a motor.

La Figura 10 es la vista superior de la unidad de propulsión de la turbina de vapor, provista de una unidad de propulsión auxiliar de la forma de un motor de combustión, montado en el vehículo a motor.

La Figura 10A es la vista de una unidad de desarrollo de hidrógeno y oxígeno adicional.

La Figura 11 es una vista en sección de la conexión del contenedor de recogida y precalentamiento del agua de alimentación al generador de vapor.

La Figura 12A es una vista frontal del bloque de refrigeración y las unidades adicionales conectadas.

La Figura 12B ilustra el bloque de refrigeración según la Figura 12A visto desde el impulsor del ventilador.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La Figura 1 ilustra la alternativa impulsada por hidrógeno de la unidad de propulsión de turbina de vapor según la invención, que contiene también el generador de vapor según la invención. El hidrógeno es almacenado en un contenedor de tipo de doble pared (8) para el almacenamiento del hidruro metálico, conectado a los surtidores de los generadores de vapor formados por las cámaras de combustión (1) de material cerámico, a través de la tubería (15) de suministro de hidrógeno. La tubería (15) incluye la unidad de control del flujo y presión (16), la bomba (17), los contenedores de hidrógeno presurizado (18) y el regulador de la presión (19), conectados a la unidad de alimentación (20).

La unidad de alimentación de aire incluye el filtro de aire (25) y la bomba (26) conectada al tubo de admisión de aire (24) así como el contenedor (27) de aire presurizado. La bomba (26) está conectada a la unidad alimentación (20) y esta última está conectada a los surtidores (23) que finalizan en la cámara de combustión (1) de material cerámico, a través de los conductos adecuados.

Dichas cámaras de combustión (1) realizadas en material cerámico están situadas en la carcasa (78) provista de una capa de aislamiento e incorporando las unidades de transformación de energía además del contenedor. También en esta realización está situada la turbina (77) alimentada con vapor a presión por el generador de vapor (1). El árbol de salida (36) de la turbina (77) proporciona la potencia y este árbol está conectado a la polea o rueda impulsora (37) situada fuera de la carcasa (78).

El contenedor del tipo de doble pared (8) diseñado para el almacenamiento de los hidruros metálicos está provisto de un relleno (7) que absorbe el hidrógeno en la forma de un granulado o polvo. En la parte superior de este contenedor, están provistos tubos de suministro de hidrógeno (6) con paredes perforadas. Están conectados con el tubo (4) para llenado con hidrógeno a través de los tubos de distribución (5). El tubo (4) abandona el contenedor (8) por su parte superior. El tubo (4) para el llenado con hidrógeno solamente funciona durante la operación de llenado con hidrógeno. De no ser así, está en una posición cerrada con una válvula y/o casquete en el punto de conexión (75) indicado en la Figura 8.

En el relleno (7) para transformarse en un compuesto de hidruro metálico, los tubos (2) que proporcionan el calentamiento y el drenaje de los productos de combustión se sumergen en una dirección transversal, conectados a la salida de la cámara de combustión (1). El contenedor (8) para hidruros metálicos está diseñado con las paredes del contenedor externas (11) e internas (12) teniendo un espacio de agua común entre ellas, estando conectadas a través del agujero de admisión (13) con la tubería (9) que drena el agua fría y con la tubería (10) que drena el agua caliente.

La carcasa (78) provista de una capa de aislamiento y conteniendo el generador de vapor (1) está diseñada con una pared interna maciza (2) y camisa exterior, que se proporciona con el recubrimiento aislante (3).

La Figura 2 ilustra la cámara de combustión (1) de un generador de vapor que se puede utilizar para otros fines. La cámara de combustión (1) está provista de una pared interna (35a) hecha de material cerámico, con los tubos en espiral generador de vapor (31) situados en su pared. Una de las extremidades de la tubería (31) está conectada con el tubo de suministro de agua (32) y el otro extremo con la tubería del vapor (33) que conduce el vapor producido. El aire y el hidrógeno, así como su mezcla, se llevan al interior de la cámara de combustión (1) mediante los surtidores (23). Las alternativas de diseño y otras posibles alternativas de los surtidores se indican en las Figuras 23A y 23D. El hidrógeno procedente del contenedor (8) se alimenta por la unidad de alimentación (20) al interior de la cámara de combustión (1) a través de los surtidores (23). La cámara de combustión (1) es un recinto cerámico casi completamente cerrado y la combustión de hidrógeno tiene lugar en esta cámara o espacio. Los diferentes tipos de cerámica y materiales cerámicos de vidrio tienen una buena resistencia contra el calor y el impacto nocivo del hidrógeno. En la pared de la cámara de combustión (1), la tubería (31) de generación de vapor se lleva desde la sección de la cámara de combustión (1) teniendo el más pequeño diámetro, diseñado con un carácter cónico, hacia su sección que tiene un mayor diámetro, es decir, hacia los surtidores (23). La tubería (31) divide las paredes cerámicas en dos partes, a saber, en una pared interna que tiene un diámetro más pequeño y una pared externa que tiene un diámetro más grande. La pared externa consiste en dos partes iguales, mientras que la pared interna está preferentemente constituida por segmentos y ambas paredes están unidas por pernos. En otro diseño posible, la pared de la camisa exterior de la cámara de combustión (1) provista de pared cerámica y con una forma truncada es hueca y el serpentín de tubos está formado por los elementos huecos. Su densidad deberá estar naturalmente de conformidad con la que tiene el material cerámico. La camisa exterior está conectada con la placa que soporta los surtidores (23) de una manera separable o inseparable. A la salida y entrada de la tubería (31) se pueden utilizar tetones adaptadores adecuados para conectar los conductos (32) y (33).

En otra posible alternativa de diseño en la parte interior de la cámara de combustión (1) de una forma cónica, la tubería (31) se puede colocar también de tal modo que entre en contacto con la superficie interna o en rebajes en la superficie como máximo en la mitad del diámetro del tubo. En este caso, la tubería (31) es de un material que sea resistente contra el efecto perjudicial del hidrógeno y que tenga una resistencia mecánica adecuada. La cámara de combustión (1), que representa el generador de vapor, está recubierta desde el exterior con el revestimiento (35b). En el caso de utilizar el recalentador de vapor (34), el serpentín (34), también de un material resistente al efecto perjudicial del hidrógeno, está situado dentro de la cámara de combustión (1), en su línea axial.

Además del contenedor del tipo de doble pared (8) para hidruros metálicos y dichos elementos, y las unidades de almacenamiento y alimentación a la presión apropiada, el sistema de suministro de hidrógeno, indicado en la Figura 1, incluye preferentemente válvulas de seguridad con accionamiento electromagnético, válvulas de contrapresión y varias válvulas de desconexión así como una tubería que tiene una resistencia adecuada contra el hidrógeno. La tubería que suministra hidrógeno (1) arranca desde el contenedor (8), más exactamente desde su parte superior y, a través de la unidad de control de presión y flujo (16), llega hasta la bomba (18), que presiona el hidrógeno en los contenedores (8). Desde aquí, el hidrógeno se suministra a través de la válvula del regulador de la presión (19) al alimentador (20) provisto de la válvula de seguridad electromagnética (21) que, a través de la tubería de distribución para los surtidores (23), se introduce en la cámara de combustión (1). El alimentador (20) contiene una lengüeta del regulador o anillos que guían la laminilla, un bloqueo de marcha en vacío, resortes, alambres de Bowden y los sellados adecuados. Están constituidos por materiales que resisten el efecto del hidrógeno. El equipo de precalentamiento (28) está provisto de una conexión de entrada y de salida y contiene tuberías provistas con laminillas de termotransferencia. La carcasa de la válvula de seguridad (21) del electroimán de alimentación (20) contiene una tubería provista de un espacio de aire adecuado. La válvula de seguridad (21) del electroimán de alimentación (20) contiene una carcasa, un disco electromagnético (disco de tracción) provisto de un espacio de aire adecuado y un disco de cierre provisto también de un espacio de aire adecuado, disponiendo de un control automático. Los elementos de suministro de aire pueden ensamblarse a partir de piezas estándar normalmente utilizadas en vehículos a motor. La bomba de aire (26) puede funcionar con varias etapas y de forma automática, se conecta al contenedor (27) de aire presurizado. El aire se lleva desde aquí al precalentador (28). El aire se alimenta similarmente al hidrógeno.

Como se ha indicado anteriormente para la cámara de combustión (1), los tubos de vapor (33), los conductos del agua de alimentación (32) así como la turbina de vapor (77) o varias turbinas de vapor están situadas en la carcasa (78) de pared aislada. El eje (36) arranca desde aquí y la polea impulsora (37) está conectada desde el exterior. La carcasa (78) está diseñada con una pared doble, provista de un aislamiento de espesor adecuado y una estructura de soporte apropiada según se ilustra en la Figura 4. La propia carcasa (78) se puede abrir al menos por uno de sus lados y su pared interna, es decir, sus piezas están sujetas entre sí mediante tornillos. La estructura de soporte (39), provista de una pieza de rigidización adecuada, está conectada a estas piezas. La pared maciza interna está recubierta con un revestimiento duro, amortiguador de choques y resistente al calor, que tiene un espesor adecuado y efecto aislante. Está sujeto a la pared interna mediante adhesivo u otra clase de sujeción sólida. El lado izquierdo o derecho de la carcasa (78) se puede abrir mediante tornillos. Las tuberías provistas de un revestimiento aislante adecuado están insertadas a través de las aberturas situadas en la carcasa (78) y están selladas de una forma adecuada.

En caso de que la unidad de propulsión contenga dos turbinas, el vapor de escape de la primera turbina se recalienta por el serpentín (34), según se ilustra en la Figura 2E. El haz de tubos o el serpentín (34) es absolutamente independiente del tubo de generación de vapor (31) que sirve para la generación de vapor y el tubo de recalentamiento (34) está situado en su interior, en comparación con la tubería (31), dentro de la cámara de combustión (1), en su línea central, dispuesta en haces constituidos por tubos curvados conectados por dos anillos circulares. Su material resiste el efecto nocivo del hidrógeno. En este tubo de recalentamiento (34), la segunda turbina (77) es impulsada por un vapor recalentado, que se expande en su interior. En caso de que el haz de tubos de recalentamiento (31) o (34) esté libremente dispuesto dentro de la cámara de combustión (1), deberá fabricarse de un material adecuado y sujetarse a la superficie interna de la cámara de combustión (1).

En su diseño preferido de la unidad de impulsión que permite que el dispositivo de la invención sea accionado con hidrógeno, el hidrógeno está almacenado en la forma de un compuesto de hidruros metálicos que se ha utilizado en la práctica con éxito. El hidrógeno es aglutinado por un compuesto metálico utilizado en la forma de un polvo o granulado y esta es la carga del contenedor (8), siendo el hidruro de magnesio el que parece más adecuado para esta finalidad. Durante una reacción exotérmica, el magnesio absorbe una gran cantidad de gas hidrógeno y la densidad de almacenamiento de hidrógeno es casi la de un almacenamiento en estado líquido.

El contenedor (8) para hidruros metálicos está provisto de una pared interna (12), constituida preferentemente por una resina artificial reforzada con fibra de vidrio, resistente al calor, por ejemplo, resina epoxílica, para evitar el efecto perjudicial del hidrógeno. Desde el punto más alto del contenedor (8), la tubería (15), preferentemente de material plástico, comienza a conducir el hidrógeno desarrollado desde la carga y el hidrógeno se lleva a través de la unidad de control de presión y de flujo (16) a la bomba (17). También en el contenedor (8), en su punto más alto, junto con la tubería (15), se dispone de un tubo adicional (4) preferentemente de material plástico que pasa, mediante una bifurcación, al interior de los tubos de distribución (5) y finalizando en numerosos tubos (6) que tienen paredes perforadas. Los tubos (6) son preferentemente de plástico. Su sección perforada se sumerge completamente en la capa de la carga. El tubo (4) se lleva fuera del contenedor (8) a la conexión de rellenado (75) situada en la parte lateral del vehículo a motor, provista de un tapón de cierre y una válvula de desconexión.

La pared del contenedor exterior (11), constituida por acero, aleado preferentemente, por ejemplo, con cromo, titanio, vanadio, zirconio o columbio, está provista, en su superficie interior, de un recubrimiento resistente a la corrosión, que rodea desde tres lados una zona hueca, junto con la pared del contenedor interior (12). A la pared del contenedor exterior (11), los conductos (9) y (10) están conectados en los agujeros (13) y (14). Durante el rellenado, a través de los conductos superiores circula agua fría pasando por el agujero (13). Después de dicha circulación, el agua se calienta por el calor desarrollado durante la absorción del hidrógeno y abandona el contenedor a través del agujero (14). Una vez terminado el proceso de rellenado, el agua circulada puede drenarse a través de los agujeros (13) y (14).

Durante el rellenado, el hidrógeno fluye a través de la tubería (4), los tubos de distribución (5) y los tubos perforados (6) hacia la capa de polvo o granulado que representa la carga del contenedor (8), que se transforma, de modo gradual, en un hidruro metálico, durante la absorción de hidrógeno.

Durante el proceso de rellenado, la cantidad de hidrógeno rellenado y luego la saturación del hidruro metálico, es decir, la terminación del rellenado, se indican por un instrumento unido al contenedor (8) y si fuera necesario, también con una señal acústica.

Desde la carga del contenedor (8), el hidrógeno se puede alimentar mediante calentamiento. Este procedimiento tiene lugar con los productos de combustión húmedos calientes que abandonan la cámara de combustión (1) y que contienen aproximadamente un 30% de vapor de agua y principalmente nitrógeno. Los productos de combustión se conducen a través de los tubos (2).

En caso de la realización ilustrada en la Figura 10, con el motor impulsor auxiliar (59), se utiliza para arrancar un motor de combustión. Los gases de escape de este motor se pueden utilizar también para calentarlos, conducirlos a través del tubo (2) u otro tubo separado. Durante el arranque, el hidrógeno puede liberarse también de modo que no alimente la cámara de combustión (1) al principio con hidrógeno sino con otro gas para ser fácilmente almacenado en forma líquida, por ejemplo, con gas propano-butano.

Los productos de combustión calientes, que abandonan la cámara de combustión (1), alcanzan los tubos (2) que calientan el contenedor (8) para hidruros metálicos, bien sea directamente, bien sea a través del contenedor (40) que recoge y precalienta el agua de alimentación.

Los tubos (2) se fabrican con materiales anticorrosión, por ejemplo, compuestos cerámicos o plásticos reforzados con fibra de vidrio, que tienen características de termotransferencia ventajosas, provistos con una inclinación adecuada para el drenaje del agua de condensación. Para mejorar la termotransferencia y mantener una temperatura uniforme en las placas de transferencia térmica (3) las nervaduras están sujetas a los tubos (2) sumergiéndose en la carga del contenedor de hidruros (8).

En la pared exterior (11) del contenedor de hidruros (8), se unen piezas de rigidización (38), por ejemplo, para el empotramiento de los bloques de caucho de amortiguamiento de las vibraciones (39), con su soporte. En caso de una aplicación para vehículos a motor, los bloques de caucho (39) se sujetan al bastidor del vehículo, por ejemplo, en agujeros apropiados. Naturalmente, también puede construirse más de un contenedor de hidruros metálicos para ser rellenados o vaciados simultanea o posteriormente, por medio de una conmutación adecuada.

La cámara de combustión (1) que representa el generador de vapor, está recubierta desde el exterior por una pared aislante resistente al calor y los choques, maciza o dura, que tiene un espesor adecuado. Al extremo de estrechamiento del espacio interior de la cámara de combustión (1), está unida la tubería resistente al calor (2), con un diseño adecuado para conducir los vapores calientes desarrollados, los vapores de agua y el nitrógeno del aire, es decir, los productos de la combustión. Esta tubería sale al exterior a través del precalentador del agua de alimentación (40) y el contenedor (8) para hidruros metálicos ilustrado en la Figura 11. Durante el paso a través de la tubería, transmite el contenido en humedad del producto de combustión en la forma de agua de condensación y esta agua de condensación se recoge en el depósito del agua para su drenaje al exterior. El agua es recogida con el depósito de recogida (76) provisto de una válvula de paso. El vapor desarrollado en la tubería (31) llevado a la pared de la cámara de combustión (1), o rodeando su espacio de combustión, es capaz de impulsar la turbina (77) y de realizar el trabajo mecánico. La resistencia mecánica y el espesor de la pared de la tubería (31) se dimensionarán según la presión requerida. La resistencia mecánica y el espesor de la pared de la tubería (34), que recalienta el vapor procedente de la turbina (77), se dimensionará de una forma similar. La tubería (31) es alimentada por el conducto del agua de suministro (32), conectado al contenedor de dicha agua (49) y el agua se entrega por la bomba del agua de alimentación (41).

Las turbinas (77) funcionan con vapor. Para conseguir una potencia y presión adecuadas, deberá seleccionarse una turbina de vapor que tenga un alto rendimiento. Es recomendable aplicar dos o tres turbinas de vapor para conseguir el rendimiento máximo. En este caso, las turbinas de vapor funcionan con una presión decreciente y el vapor de escape de la turbina anterior se lleva a través de una tubería de recalentamiento (34) y se expande en una turbina de vapor que funciona con presión media o baja. El vapor de la segunda turbina puede llevarse, en caso de condiciones de energía y presión adecuadas, a una turbina de vapor que funciona con una presión más baja, después de un recalentamiento necesario. Las tuberías que conectan las cámaras de combustión (1) y las turbinas de vapor (77) pueden estar provistas de un aislamiento del calor, en caso de necesidad.

La salida de impulsión de las turbinas (77) consiste en los ejes (36) fabricados de acero o aleación de acero que tienen una resistencia mecánica adecuada. Se dimensionan de forma natural bajo consideración del esfuerzo mecánico relativo y su extremidad está unida a una polea, embrague y transmisión adecuadamente dimensionados. En caso de necesidad, puede estar provista de una polea de banda, rueda de cadena o engranaje, que transmiten la energía al embrague (44) o a otra transmisión impulsora. La carcasa (28), que contiene las cámaras de combustión (1), la turbina (77) y los otros conductos y elementos estructurales, está sujeta y suspendida por las estructuras de soporte de rigidización (38) que, por otra parte, sujetan las cámaras de combustión (1), sus elementos de material cerámico y por otra parte, refuerzan y sujetan los elementos individuales, la turbina (77) y proporcionan la unidad completa con una característica de autosoporte. A esta estructura (38), los cuerpos cerámicos, los recubrimientos, las carcasas y las tuberías se pueden sujetar con pernos, abrazaderas o de otra forma adecuada. Para fijar la carcasa completa (28), también puede utilizarse una sujeción más baja, en lugar de la sujeción lateral (39) según se ilustra en la Figura 4.

La turbina (77), o las turbinas situadas en la carcasa (28), están sujetas con una estructura de sujeción rígida. Además, la estructura de soporte de la turbina (77) se puede llevar a través de la carcasa (78) y sujetarse a la estructura de bastidor del vehículo de forma adicional. Las estructuras de soporte consisten preferentemente en elementos huecos de resistencia mecánica adecuada, fabricados de acero de alta resistencia mecánica.

El contenedor de precalentamiento (40), que recoge el agua de alimentación, puede estar provisto de los elementos usuales, tales como desaireador y válvula de seguridad. Su pared está aislada y tiene, en su parte inferior tuberías curvadas o en espiral, que forman un intercambiador de calor conectado con la parte interior de la cámara de combustión (1). Este intercambiador de calor es calentado por los productos de combustión que abandonan la cámara de combustión (1). El agua de alimentación precalentada es, por ejemplo, entregada desde el contenedor (40) mediante una bomba multietápica controlada por ordenador (41) a través de los conductos del agua de alimentación (32) dentro de los tubos en espiral de producción de vapor (31) situados o formados en la pared de las cámaras de combustión (1).

La turbina (77) forma parte del sistema de termotransferencia y puede contener también unidades utilizadas para el envío de energía mecánica, por ejemplo, embragues, poleas, embragues automáticos y elementos similares. El punto inicial del sistema de transmisión de la potencia es el eje (36) de la turbina o de las turbinas, conectadas a través de una pequeña polea con el equipo adicional de generación de energía eléctrica. También es posible sujetar una polea más grande al eje (36) y esta polea (37) transmite la energía al embrague central (44) así como a las ruedas del vehículo. La transmisión de la potencia se realiza mediante engranajes, correas, cadenas o elementos similares.

En caso de aplicación de la unidad de impulsión para un vehículo, preferentemente también se necesita un equipo de impulsión auxiliar. La localización del equipo de impulsión auxiliar se ilustra en las Figuras 9 y 10. La Figura 9 ilustra un equipo de impulsión eléctrica auxiliar, que contiene los acumuladores (65) y el electromotor como equipo impulsor auxiliar (64) suministrado por ellos. La polea impulsora (37) conectada al eje (36) de la turbina de vapor (77), está en un contacto de impulsión con la polea impulsora (47) del embrague central (44), a través de la polea impulsora (42). El electromotor del equipo impulsor auxiliar está conectado al mismo embrague central (44) a través de una transmisión de correa. El embrague central (44) contiene una caja de engranajes, si fuera necesario, conectada al eje impulsor del vehículo, a través de ruedas cónicas (45). Los ejes del vehículo, anteriormente no indicados, están situados en los ejes impulsores (46). La Figura 9 ilustra también la disposición del contenedor del tipo de pared doble (8) para hidruros metálicos. La tubería unida (4) para rellenado con hidrógeno, la tubería (9) para el suministro de agua fría y la tubería (10) para el drenaje del agua caliente. En la Figura 9 se ilustra también el filtro del aire (25), la bomba (26) y el contenedor de almacenamiento de presión (27), relacionado con la tubería de hidrógeno (15) y el contenedor de hidrógeno presurizado unido (18).

La Figura 10 ilustra una unidad de impulsión dispuesta en un vehículo a motor, similarmente a como se ilustra en la Figura 9 y contiene un equipo impulsor auxiliar (59) impulsado por un motor tipo Otto. El equipo impulsor auxiliar (59) incluye un motor Otto alimentado por botellas de gas situadas en el dispositivo de fijación de las botellas de combustible (60). El equipo impulsor auxiliar (59) está también conectado para fines de impulsión a través de correas de transmisión con el embrague central (44). El motor impulsor auxiliar transfiere la potencia al embrague central (44) a través de una tracción electromagnética en la polea o a través de un embrague. La transmisión de la potencia tiene lugar de un modo idéntico al caso ilustrado en la Figura 9. En la Figura 10 se ilustra también el equipo (66) que utiliza la energía de frenado. Este equipo está conectado al eje impulsor (46) del vehículo a través de las transmisiones de engranajes (67). El equipo (66), que utiliza la energía de frenado, contiene el dispositivo auxiliar de generación de energía eléctrica (68), que entra en un contacto de impulsión con el eje impulsor (46) durante el proceso de frenado.

La unidad de impulsión diseñada según la invención está provista de un sistema de refrigeración que contiene el bloque de enfriamiento (48). El bloque de enfriamiento (48) incluye una red de extracción de calor, reguladores etápicos con control automático, válvulas, un depósito de recogida de agua de alimentación, una bomba y un ventilador. El bloque de enfriamiento está adecuadamente colocado en la parte frontal del vehículo y contiene preferentemente tres unidades que funcionan con independencia entre sí. Las unidades de enfriamiento individuales contienen tubos horizontales curvados de forma sinuosa y dispuestos en la pared limitadora lateral situada en el plano vertical del bloque de enfriamiento (48). Hay láminas que incrementan la superficie de termotransferencia, colocadas sobre estos tubos. El bloque de enfriamiento (48) está estructuralmente soportado por el sistema de barras de soporte (51) y el bloque está provisto de una carcasa lateral. El agente que llega desde el conducto de entrada se distribuye por las válvulas electromagnéticamente controladas (55). Estas válvulas activan cualquier etapa o todas las etapas según la necesidad. En caso de una elevación de la temperatura, el equipo de control activa cada vez más etapas de enfriamiento, según las necesidades. Cuando el motor funciona en vacío, solamente está trabajando una etapa y en este caso, el agente entra en el bloque de enfriamiento (48) mediante los tubos de admisión (53). Desde aquí, el agente enfriado se lleva por los conductos (54) al depósito de recogida (56) del agua de alimentación y luego al contenedor de precalentamiento del agua de alimentación, por medio de la bomba de suministro (57).

Para aumentar el rendimiento del enfriamiento, un ventilador de refrigeración (58) está estrechamente unido en el lado interior del bloque de enfriamiento y este ventilador está dispuesto sobre una estructura de soporte adecuada y puede accionarse periódicamente, por ejemplo, por un motor eléctrico según la demanda.

El equipo impulsor auxiliar es necesario porque la cantidad de hidrógeno recibida desde el contenedor (8) para hidruros en estado frío no es suficiente para liberar hidrógeno. El granulado o polvo, contenido en el contenedor (8) para hidruros, debe calentarse y este proceso requiere energía térmica. Esta energía térmica puede obtenerse también preferentemente a partir de otras fuentes y el arranque del vehículo preferentemente necesita un equipo impulsor auxiliar. Para esta finalidad, se puede utilizar un motor de combustión tipo Otto que tiene una potencia de salida mínima de 15-20 kW, con combustible de hidrógeno, gas propano-butano o mediante la mezcla de gasolina-etanol o gasolina-metanol. Como se ilustra en la Figura 10, las botellas de gas resistentes a choques u otros contenedores de combustible como fuentes de energía, provistas de protección contra el calor se pueden colocar en el dispositivo de fijación de las botellas de combustible (60) para disponerse detrás del motor. Alimentan periódicamente el equipo propulsor auxiliar y están provistas de un conmutador de arranque dimensionado según los requisitos de un motor Otto.

La producción de hidrógeno puede iniciarse de modo que los productos de combustión del equipo impulsor auxiliar se llevan, por medio de una válvula, a través del contenedor (8) para hidruros metálicos o a través de su sistema de calentamiento o de no ser así, mediante tubos de calentamiento auxiliar separados se lleva a través del contenedor (8) para hidruros metálicos.

Por supuesto, el equipo impulsor auxiliar puede consistir también en un motor eléctrico (64) de una potencia de salida adecuada, alimentado por acumuladores (65) que tienen una potencia de salida adecuadamente alta.

En su aplicación para un vehículo, el equipo impulsor diseñado según la invención puede completarse con unidades de recuperación de energía, que contienen el equipo auxiliar generador de energía eléctrica (68) que utiliza la energía de frenado del vehículo y sus accesorios. Este equipo (66) utilizado para la recuperación de energía y que emplea la energía de frenado contiene una transmisión de engranajes multietápica sincronizada y controlada por ordenador (67), está diseñado de tal modo que acciona engranajes de diámetro decreciente y una más alta velocidad con un frenado más intenso. Por lo tanto, la energía de frenado se utiliza por el generador (68) para la producción de energía eléctrica, utilizando la energía producida, por ejemplo, para la carga de una batería o para la descomposición del agua. Las transmisiones de engranajes (67) están conectadas al eje impulsor (46) solamente en el cubo de rueda del vehículo y solamente están conectadas a la transmisión de engranajes (67) del dispositivo auxiliar de generación de energía eléctrica (68) durante el proceso de frenado. La transmisión de engranaje (67) y el dispositivo auxiliar de generación de energía eléctrica (68) están ajustados al par torsor resultante de la masa del vehículo y la fuerza de frenado admisible.

Otro modo de utilizar la energía de frenado se realiza por el equipo electrolizante ilustrado en la Figura 10A, que contiene el contenedor de electrolisis (69), el contenedor de llenado (70), que sustituye continuamente el agua y el electrolito, el tubo de conducción de hidrógeno (73), el tubo de conducción de oxígeno (74) así como cables eléctricos conectados al ánodo (71) y al cátodo (72). El hidrógeno obtenido por electrolisis se puede condensar por una bomba de condensación en un contenedor de recogida de hidrógeno, provisto de reguladores de presión y conductos adecuados, si fuera necesario. El contenedor de electrolisis (69) está provisto de un instrumento de medición del nivel. Este contenedor está hecho de una resina epoxídica reforzada con fibra de vidrio, resistente a los ácidos y los choques, de tal modo que mantenga un determinado nivel de agua y electrolito, evitando un flujo del líquido resultante del movimiento del vehículo. Para evitar un posible desplazamiento del contenedor de electrolisis (69), está provisto de una estructura de soporte de seguridad adecuada.

El contenedor (69) contiene agua así como electrolito (ácido, álcali o sal). La sustitución del agua y del electrolito tiene lugar en caso de una operación con hidrógeno a partir del agua recogida en el contenedor (76) y bombeada al contenedor de rellenado (70) y el electrolito se sustituye a partir de un contenedor de electrolito separado posiblemente provisto de un alimentador.

El relleno del contenedor o contenedores (8) para hidruros metálicos tiene lugar por medio de conexiones de rellenado adecuadamente diseñadas según se ilustra en la Figura 8. Estas conexiones (75) están situadas en el espacio profundizado o el costado del vehículo, para cerrarse con una puerta y provisto de tetones adaptadores que pueden cerrarse o provistos de una cerradura de bayoneta. Para evitar un aflojamiento o desplazamiento de los tapones de cierre, pueden estar provistos de pasadores de sujeción que bloquean los tapones de cierre. A estas conexiones (75) se pueden unir mangueras libres de fugas en las estaciones de rellenado.

En caso de una de las realizaciones, la extremidad de las mangueras de conexión está provista de un sellado adecuado y de un manguito roscado y el proceso de rellenado solamente puede iniciarse si el manguito se bloquea cuando se aprieta por una determinada fuerza. El bloqueo se indica mediante un chasquido. Después de la terminación del rellenado, debe liberarse el bloqueo. La retirada del manguito puede tener lugar posteriormente para eliminar la conexión. La conexión (75) puede proveerse, más adelante, con un casquete protector.

En caso de otra posible realización, las partes de conexión pueden estar provistas de un cierre magnético. Son unidas o liberadas por una cerradura magnética automáticamente, según un control adecuado.

Las mangueras flexibles conectadas están naturalmente hechas de un material resistente al efecto nocivo del hidrógeno y tienen unas dimensiones adecuadas. Para esta finalidad, se recomienda un material plástico de una calidad apropiada.

El gas nitrógeno procedente de la cámara de combustión (1) se lleva a través del contenedor o contenedores (8) para hidruros metálicos y saturado con vapor de agua caliente puede conducirse a través de una tubería hecha de un material resistente al calor y a la corrosión. Existen dispositivos de captación, o expresado con más exactitud, pequeños contenedores utilizados para recoger el agua condensada introducida en esta tubería. Estos pequeños contenedores están conectados con tubos de conducción de agua, que proporciona el agua de condensación al contenedor de recogida de agua central. El agua recogida desde los dispositivos de captación y los pequeños contenedores se envían por una bomba al contenedor (76), ilustrado en la Figura 9

Habiendo sido alimentado a partir del vapor de agua y del vapor, el nitrógeno se conduce a través de un tubo de escape que contiene un catalizador y un dispositivo de amortiguación acústica, si fuera necesario.

Los acumuladores eléctricos del vehículo son continuamente cargados por el generador (43) impulsados por la turbina (77) especialmente si el equipo impulsor auxiliar contiene un motor eléctrico (64), alimentado por los acumuladores de alta capacidad (65).

El sistema que rellena el contenedor o los contenedores (8) del vehículo con hidruros metálicos está fabricado en una realización centralizada o individual. En caso de un sistema de alimentación individual, el rellenado tiene lugar a partir de grandes botellas de hidrógeno, almacenadas en una posición fija en el garaje del vehículo o desde una red de tuberías, a través de una manguera provista de un conmutador, un reductor de presión y elementos de conexión adecuados, a través de elementos de conexión (75) del vehículo. Las mangueras deberán situarse para esta finalidad en los elementos de conexión (75). Antes de iniciar el procedimiento de rellenado, la manguera que proporciona al edificio residencial agua caliente y conectada al lado del agua fría del calentador de agua grande y provisto de una bomba de circulación y un elemento de conexión adecuado así como la manguera del calentador de agua conectada a la entrada de agua caliente y provisto de un elemento de conexión adecuado, deberá conectarse a los tetones adaptadores apropiados, es decir, a los tetones adaptadores de agua fría o de agua caliente. Las mangueras para rellenado de agua fría, agua caliente e hidrógeno están unidas en un haz de tubos común para facilitar el funcionamiento.

El rellenado tiene lugar automáticamente y esta operación se desactiva automáticamente por el sistema de control a la terminación. Las conexiones pueden posteriormente desconectarse en cualquier momento. En caso de la construcción de una red de hidrógeno que funcione similarmente a las actuales redes de suministro de gas a zonas industriales o residenciales, el rellenado puede tener lugar mediante una manguera provista de un regulador de la presión, un conmutador y un elemento de conexión.

En caso de un sistema de alimentación centralizado, se pueden establecer estaciones similares a las estaciones de rellenado actuales, que difieren de las estaciones actuales en lo que sigue:

Las estaciones de rellenado están provistas de grandes tanques para el almacenamiento de hidrógeno líquido o presurizado, a conectarse a la red de suministro de hidrógeno si fuera necesario. El hidrógeno se rellena en el vehículo según el procedimiento anteriormente descrito.

La estación de rellenado está también conectada con el sistema de suministro de agua caliente así como con el sistema de calefacción de los edificios residenciales, fábricas o instituciones situadas en la zona circundante. En este sistema existen también depósitos de almacenamiento de agua caliente para la finalidad de almacenamiento de energía térmica. En caso de estaciones de rellenado que funcionen en una zona donde no existan sistemas de suministro de agua caliente cercanos y no puedan construirse, la energía eléctrica puede generarse con el agua caliente obtenida durante la operación de rellenado y recogida en grandes contenedores de almacenamiento de calor, por medio de un ciclo de Rankin.

En su realización preferida, la unidad de impulsión diseñada según la invención se controla por medios mecánicos. El arranque tiene lugar por un control mecánico, con una activación manual, accionando un dispositivo de estrangulación del flujo de gas y un alimentador de gas de accionamiento con pedal. Estas operaciones se pueden realizar con el conmutador de encendido, el dispositivo estrangulador del flujo de gas y el acelerador, dispuestos idénticamente a los de los vehículos a motor tradicionales. Los parámetros operativos individuales pueden visualizarse con instrumentos adecuados. El control automático tiene lugar por medio de un ordenador, un microprocesador, conectado a sensores mecánicos y eléctricos adecuados, órganos de intervención, conmutadores, pantallas de monitores y unidades de seguridad.

Claims (17)

1. Unidad de propulsión de tipo turbina de vapor para el empleo de combustible gaseoso, en particular hidrógeno, que comprende:

una unidad para el suministro de gas equipada con un recipiente de suministro (8) y con uno o varios recipientes (18) de gas conectados entre sí mediante un conducto (15) para llevar el gas, así como tubos (4, 5, 6) para el rellenado del combustible gaseoso y el suministro de gas,

una unidad de suministro de aire (20) provistas de instrumentos para el control de consumo de aire y de un filtro del aire (25)

un generador de vapor (1) que comprende una cámara de combustión rodeada por una pared cerámica (35a), estando el generador de vapor (1) conectado a la unidad de suministro de gas y a la unidad de suministro de aire (20) mediante los conductos respectivos para llevar el gas y para llevar el aire (15, 22), presentando la pared (35a) unos tubos de refrigeración (31) que producen vapor, aptos para dicha producción de vapor, y

una o varias turbinas de vapor (77) conectadas y accionadas por el vapor procedente de los tubos de refrigeración (31) que producen el vapor, proporcionando la turbina de vapor (77) la energía mediante una varilla (36).

2. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, que está provista de un recipiente de suministro (8) que es un recipiente (8) de hidruro llenado por un granulado de metal o un polvo que contiene hidrógeno en forma de hidruro metálico.

3. Unidad de propulsión según la reivindicación 2, que contiene las paredes interior (12) y exterior (11) de dicho recipiente (8) de hidruros, separadas por un espacio de agua, estando la pared interior (12) realizada en un material resistente al calor, preferentemente de plástico, ocasionalmente reforzado por fibras de vidrio, conteniendo la parte hueca, limitada por la pared interior (12), la carga de metal o de aleación metálica (7) almacenada en forma de polvo o granulado, estando su parte interior de tubos sellantes (6) provista de paredes perforadas y estando dichos tubos (6) provistos de paredes perforadas conectadas a un tubo común (4) que sirve para el rellenado de hidrógeno, provisto de un elemento de cierre (76), ocasionalmente un tapón (75); estando la parte superior del recipiente interior (12) conectada al tubo (15), preferentemente de plástico, que lleva el hidrógeno obtenido a partir de la carga (7), conectado a la unidad de distribución de gas, estando la superficie interior de la pared exterior (11) recubierta por un material provisto de un revestimiento anticorrosión, preferentemente de acero o de aleación de acero, estando el punto inferior (13) del recipiente para el agua conectado a un conducto (9) apto para el rellenado con el agua y al drenaje del agua, estando la parte superior (14) del espacio de agua conectada al conducto (10) que lleva el agua caliente, provisto de un revestimiento anticorrosión, mientras que la otra extremidad de los conductos está provista de un elemento de cierre (75), en el caso presente un tapón de cierre.

4. Unidad de propulsión según la reivindicación 3, en la que el tubo (15) para llevar el hidrógeno del recipiente (8) del hidruro, que representa el recipiente del suministro de gas de la unidad de suministro de gas, está conectado mediante unos elementos de control de presión y de consumo (16) y una bomba (17), al menos en un recipiente de almacenamiento (18) de hidrógeno, estando la salida del recipiente (18) conectada, por medio de una válvula de control (19) de presión, a la unidad de alimentación (20) y por un precalentador (28) al conducto de alimentación (22) y desde allí, mediante por lo menos un surtidor (23), a la cámara de combustión (1) de cerámica.

5. Unidad de propulsión según la reivindicación 4, en la que el surtidor (23) está realizado en una aleación metálica que resiste al hidrógeno y al calor, rodeada por una placa de ignición de platino.

6. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, que está provista de unidad de alimentación de aire constituida por el tubo de aspiración (24), el filtro de aire (25) al que está conectado, la bomba (26) y el recipiente de almacenamiento (27) del aire provisto de un elemento de control de presión, conectado por la unidad de alimentación (20) y a continuación por el pre-calentador (28) a la cámara de alimentación y desde allí, mediante un surtidor (23) a la cámara de combustión (1) de cerámica.

7. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la que la pared interior de cerámica (35a) del generador de vapor (1) contiene tubos en espiral (31) que producen vapor y la unidad (1) para producir vapor está recubierta en el exterior por un revestimiento (35) termoaislante.

8. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la que la unidad generadora de vapor (1) está provista de una pared interior (35a) de cerámica, diseñada de forma hueca, y dichos tubos de refrigeración (31) para generación de vapor consisten en dichos huecos, y dicha pared cerámica hueca (35a) está recubierta desde el exterior por un revestimiento aislante del calor (35b)

9. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la que la turbina de vapor (77) está conectada con la entrada (53) de un bloque de refrigeración (48) trifásico y de gran capacidad, pudiendo las segunda y tercera fases de dicho bloque de refrigeración conectarse en paralelo mediante válvulas (55) y la salida (54) del bloque de refrigeración (48), a través del recipiente de recogida (56) y la bomba (57) se termina en correspondencia con la cámara (40) de alimentación del agua y estando la cámara (40) de alimentación del agua conectada a los tubos de refrigeración (31) que generan el vapor a través de la bomba de alimentación (41).

10. Unidad de propulsión según la reivindicación 9, en la que la cámara (1) generadora de vapor presenta además una red de tubos (34) para la calefacción, en aleación metálica resistente al hidrógeno.

11. Unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la que la varilla (36) que suministra la energía de la turbina de vapor (77) está conectada, por una parte directamente y/o por medio de un embrague y/o de un dispositivo de control, en ocasiones por un dispositivo de correa de transmisión o de engranajes o también por intermedio de una cadena en la varilla de inyección (47) de la caja de velocidades (44) y, por otra parte, al generador (43) para la producción de energía eléctrica, estando la varilla de inyección (47) de la caja de velocidades (44) conectada a una unidad auxiliar de control mediante otro embrague y velocidad sobremultiplicada.

12. Unidad de propulsión según la reivindicación 10, en la que dicha unidad de control auxiliar contiene un motor eléctrico (64).

13. Unidad de propulsión según las reivindicaciones 4, 5 ó 6, en la que los surtidores (23) de admisión de hidrógeno y los surtidores (23) de admisión de aire están dispuestos según una configuración alterna y están conectados a cámaras separadas para suministrar aire e hidrógeno.

14. Unidad de propulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesta en un vehículo automóvil, comprendiendo el vehículo automóvil ruedas y estructuras de suspensión de las ruedas y estando las estructuras de suspensión de las ruedas provistas de un generador (68) y de un control de engranajes (67) con relación de velocidades múltiples para acoplar el generador durante la acción de frenado de las ruedas del vehículo.

15. Unidad de propulsión según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, que contiene una unidad de electrolisis para el reciclado de una parte del hidrógeno transformado en agua por el proceso de combustión, provista de una cámara de electrolisis (69), una cámara (70) para la electrolisis continua y la sustitución del agua, tubos para encaminar el hidrógeno (73) y el oxígeno (74), una cámara de recogida de hidrógeno, una bomba de condensación de hidrógeno, una botella para el almacenamiento de hidrógeno, un tubo para el hidrógeno provisto de un regulador de presión y de una válvula, así como cables eléctricos (71).

16. Generador de vapor (1) propulsado por un combustible gaseoso, particularmente hidrógeno, en el que el generador de vapor (1) comprende una cámara de combustión prácticamente rodeada por una pared interior (35a) de cerámica de forma truncada, estando la pared de cerámica (35a) provista de tubos de refrigeración (31) para producir el vapor y que están dispuestos en espiral y en el que el generador de vapor (1) está recubierto, exteriormente por un revestimiento (35b) termoaislante, estando la extremidad más grande de la cámara de combustión conectada a unos surtidores (23) dispuestos prácticamente sobre una superficie plana y estando la otra extremidad de la cámara de combustión conectada a un tubo (2) para llevar los productos que se deriven de la combustión.

17. Generador de vapor (1) según la reivindicación 16, que contiene además una red de tubos para el calentamiento (34) de aleación de metal resistente al calor.