FI86465B - Gasgenerator. - Google Patents

Description

1 8 6 4 6 5

Kaasugeneraattori - Gasgenerator Tämän keksinnön kohteena on kaasugeneraattori, jossa on 5 useampia kehän muotoon järjestettyjä värähtelykammioita, joissa värähtelevä kaasu muodostaa kaasun paine- ja nopeus-solmuja, ja jossa värähtelykammioiden yhteydessä on värähte-lykammioihin nähden pyörivä venttiilipesä, jonka välityksellä tuoreseoksen ohjaus värähtelykammioon on järjestetty.

10

Tekniikan tasona voidaan pitää erilaisia suihkumoottoreita, kuten esimerkiksi US-patenteissa 2 675 675 ja 3 008 292 on esitetty. Suomalaisessa patenttihakemuksessa 874918 on myös esitetty eräs tekniikan tasoa esittävä kaasuresonanssilaite. 15 Tämän tapaisissa aikaisemmin tunnetuissa värähtelyperiaat-teella toimivissa kaasugeneraattoreissa on kaasun sisään-syötössä käytetty kaasun paineella toimivia läppäventtiilei-tä, jotka lyhytikäisinä ja virtausvastusta aiheuttavina ovat estäneet kaasuvärähtelyperiaatteen laajemman käytön. Keksin-20 non tarkoituksena on aikaansaada uuden tyyppinen kaasugeneraattori, jossa ei ole tunnettuja epäkohtia. Keksinnön mukaiselle kaasugeneraattorilie on tunnusomaista se, että vä-rähtelykammiot ovat kartiomaisesti laajenevia putki- tai lohkokammioita ja että venttiilipesän imusola aukeaa väräh-25 telykammioiden kapeampaan päähän.

... Kaasugeneraattorissa on tavanomaisen mäntäkoneen mäntä kor vattu kaasupatsaalla. Kaasun värähtely työkammioissa on vai- « » · ·* * heistettu siten, että vierekkäisten työkammioiden värähtely- • · « *· 30 jen vaihe-ero on samansuuruinen kuin työkammioiden välinen : kulmaero. Näin kaasunvärähtelyn eri vaiheita esiintyy tasai- '· sesti työkammioryhmän eri kammioissa. Pyörivä venttiilikap- : pale laskee tuorekaasua aina siihen tai niihin kammioihin, joissa kaasunpaine on matala. Tämä on verrattavissa tavan-35 omaisen mäntäkoneen imutahtiin. Koska venttiili pyöriessään aukeaa jatkuvasti kammioihin, joissa on sama paine, niin kaasunvirtaus syöttöputkesta työkammioihin on jatkuvaa ja näin ollen myös suhteellisen häviötöntä. Tämä on koneen hyö- 2 86465 tysuhteen kannalta edullista. Kammiossa värähtelevä kaasu-patsas puristaa sen päähän syötetyn tuorekaasun puristuspai-neeseen, jossa kaasu sytytetään tai se syttyy viereisen kammion syöttämästä pienestä määrästä kuumia kaasuja. Koska 5 tuorekaasun ja polttoaineen seos poltetaan painehuipun aikana, puristettuna, nostaa se värähtelyn voimakkuutta huomattavasti ja hyvällä termisellä hyötysuhteella. Voimakas värähtely taas imee uutta tuoreseosta matalan paineen aikana ja näin generaattorin toiminta on jatkuvaa.

10

Keksinnön eräälle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että venttiilipesä on kehänmuotoisten värähtelykammioiden sisäpuolella pyörivä venttiilipesä, jonka ulkokehällä on värähtelykammioihin aukeavat imu- ja poistosolat siten, että 15 myöskin poltettu kaasuseos on yhdellä ja samalla venttiili-pesällä ohjattu. Tällaisella venttiilillä voidaan kaasun ulosotto värähtelykammiosta ohjata niin, että se koneen toiminnan ja hyötysuhteen kannalta on edullisinta. Pyörivällä venttiilillä saadaan kaasunvirtaus värähtelykammioista tur-20 biiniin tasaiseksi, koska venttiilin aukko jatkuvasti kytkeytyy uusiin värähtelykammioihin, mutta kuitenkin aina samaan "työtahtiin", jossa sekä kaasun nopeus että paine ovat samat.

25 Patenttivaatimuksissa on edelleen esitetty useampia kaasu-generaattoriin liittyviä sovellutusmuotoja.

Keksinnön mukaisen kaasugeneraattorin etuja ovat: 30 - kaasugeneraattorissa ei tarvita voiteluöljyä, kestovoidel- : tuja vierintälaakereita tarvitaan vain muutama kappale, '· - polttoaineella ei ole oktaanilukuvaatimuksia, joten lyijy- '/·/· päästöjä ei synny, - typpiyhdisteitä ei synny kohtuuttomasti, koska palamisno-: 35 peus on suuri ja palamislämpötilaa voidaan hallita yli-ilma-.··.·. määrällä niin, että saavutetaan hyvä kompromissi hyötysuhteen ja pakokaasujen puhtauden välillä, 3 86465 - jäähdytysnestettä ei tarvita, eikä huomattavaa jäähdytys-tehoa , - kun kaasugeneraattoria käytetään autossa, niin voimansiir-tolaitteet voidaan tehdä yksinkertaisiksi johtuen turbiinin 5 hyvistä vääntömomenttiominaisuuksista, - kaasugeneraattori/turbiinivaihteistoyhdistelmä apulaitteineen voidaan valmistaa mäntäkoneen vastaavaa yhdistelmää kevyemmäksi, jolloin myös auton rakennetta voidaan muutenkin keventää, 10 - huollontarve on vähäinen, koska kuluvien osien määrä on vähäinen, - valmistuskustannukset ovat alhaiset johtuen yksinkertaisesta rakenteesta ja vähäisestä työstettävien osien määrästä, 15 - hyötysuhde on nykyisiä vastaavan tehoisia kaasuturbiiniko- neita korkeampi johtuen jaksoittaisesta palamisesta korkeassa paineessa sekä näitä pienemmästä yli-ilmamäärästä, - laitteessa ei tarvita kallista ja huoltoa vaativaa regene-raattoria tai vastaavia laitteita, 20 - hyötysuhde on hyvä myös osakuormalla.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 25 kuvio 1 esittää kaasugeneraattoria halkileikkauksessa, kuvio 2 esittää kuviosta 1 pitkin viivaa II-II otettua leik-*v. kausta, ja kuvio 3 esittää kuviosta 1 pitkin viivaa III-III otettua leikkausta.

/ 30

Kaasugeneraattori muodostuu sylinterirungosta 1, jossa on : useampia kehänmuotoon järjestettyjä värähtelykammioita 10 ja : : : värähtelykammioiden yhteydessä eli sisäpuolella pyörivä venttiilipesä 2, jonka välityksellä tuoreseoksen ohjaus vä-35 rähtelykammioon on järjestetty. Venttiilipesän 2 ulkokehällä on värähtelykammioihin aukeavat imu- ja poistosolat 6, 7 siten, että myöskin poltettu kaasuseos on yhdellä ja samalla venttiilipesällä ohjattu. Värähtelykammiot 10 ovat pitkän- « 86465 omaisia, kartiomaisesti laajenevia lohkokammioita. Venttii-lipesän 2 imu- ja poistosolat 6, 7 aukeavat värähtelykammi-oiden kapeampaan päähän. Venttiipesä 2 on kytketty rootto-riakselin 18 ja kytkimen 17 välityksellä kolmivaihemootto-5 riin 4, jonka avulla venttiilipesä 2 on käynnistyksen aikana pyöritettävissä ja joka samalla toimii kaasugeneraattorin jarruna ja näin ollen myös sähkögeneraattorina. Roottoriak-seli 18 on tuettu painelaakerilla 20 ja vapaalaakerilla 21. Poistosola 7 on Laval-suuttimen muotoinen ja kytketty suo-10 raan kaasuturbiiniin 3. Värähtelykammioiden 10 muodostaman kehän sisällä oleva keskiö muodostaa kanavan, jonka kautta sisääntuleva tuore seos on johdettu imurungosta 5 venttiili-pesään 2. Polttoaineen suihkutus on järjestetty venttiili-pesässä 2 olevan polttoainesuuttimen 24 kautta, välittömästi 15 imusolan 6 jälkeen. Polttoaineen sytytys on järjestetty venttiilipesässä 2 olevan sytyttimen 25 avulla polttoaineen suihkutuksen jälkeen. Kuviossa 2 on nuolella esitetty, miten venttiilipesä 2 pyörii myötäpäivään. Viitenumero 8 esittää värähtelykamraion imuaukkoa, jolloin kammiossa 16 on imua.

20 yläpuolella on vastaavasti poistoaukko 9, jolloin kammiossa 15 tapahtuu poistoa, kuten nuolella on esitetty. Kuviossa 2 on vielä esitetty polttoaineen suihkutus 11, polttoaineen kaasuuntuminen 12, polttoaineen sytytys 13 ja palaminen 14. Sytytysgeneraattorista 27 sytyttimen 25 johdin 23 on johdet-25 tu keskiön kautta. Polttoainepumppu 28 on myöskin johdettu polttoainesuuttimeen 24 keskiön kautta. Värähtelykammioiden 10 yhteyteen on kiinnitetty lämpötila-anturi 32, paineanturi 31, sekä pulssianturi 30, jotka puolestaan on kytketty kaa-; # sugeneraattorin nopeussäätimeen 29 siten, että kaasugene- 30 raattorin nopeus on lämpötilan ja paineen vaihtelun perus-: teella säädettävissä niin, että venttiilipesä 2 pyörii syn- : kronissa kaasun värähtelyn kanssa. Tuorekaasu tulee kaasu- * · : ' : generaattorin imurungon 5 kautta venttiilipesään 2 ja edel leen imuaukon 8 kautta värähtelykammioon 16. Värähtelevä ./· · 35 kaasu muodostaa kaasun paine- ja nopeussolmuja, jolloin pai-nesolmussa korkean paineen aikana poltettava kaasuseos ylläpitää värähtelyä ja sen vaikutuksesta matalan paineen aikana värähtelykammioon virtaa tuoretta kaasua, joka ylläpitää 5 86465 jatkuvaa toimintaa. Poltettu kaasu virtaa venttiilipesässä 2 olevan poistosolan 7 kautta turbiiniin 3, josta kaasugene-raattorin teho saadaan ulos.

5 Keksintö ei rajoitu edellä esitettyyn, kaaviomaiseen esimerkkiin, vaan voi vaihdella jäljempänä olevien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä värähtelykammio voi olla molempiin päihin kapeneva putki- tai lohko-osa siten, että värähtelykammio on ikäänkuin kaksiosainen ja näin ollen saadaan 10 kaksitoimiseksi, molempiin pituussuuntiin. Poistosola 7 voi olla konstruoitu niin, että se aukeaa värähtelykammiossa 10 imuaukon 8 vastakkaiseen päähän tai päiden välille.

Claims (10)

1. Kaasugeneraattori, jossa on useampia kehän muotoon järjestettyjä värähtelykammioita (10), joissa värähtelevä kaasu muodostaa kaasun paine- ja nopeussolmuja, ja jossa värähte- 5 lykammioiden (10) yhteydessä on värähtelykammioihin nähden pyörivä venttiilipesä (2), jonka välityksellä tuoreseoksen ohjaus värähtelykammioon on järjestetty, tunnettu siitä, että värähtelykammiot (10) ovat kartiomaisesti laajenevia putki- tai lohkokammioita ja että venttiilipesän (2) imusola 10 (6) aukeaa värähtelykammioiden kapeampaan päähän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että venttiilipesä (2) on kehänmuotoisten värähtelykammioiden (10) sisäpuolella pyörivä venttiilipesä, 15 jonka ulkokehällä tai sivulla on värähtelykammioihin aukeavat imu- ja poistosolat (6, 7) siten, että myöskin poltettu kaasuseos on yhdellä ja samalla venttiilipesällä ohjattu.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaasugeneraattori, 20 tunnettu siitä, että venttiilipesä (2) on kytketty sähkö- moottoriin (4), kuten kolmivaihemoottoriin, jonka avulla venttiilipesä on käynnistyksen aikana pyöritettävissä ja joka samalla toimii kaasugeneraattorin jarruna ja näin ollen myös sähkögeneraattorina. 25

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 mukainen ·"'. kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että poistosola (7) on Laval-suuttimen muotoinen ja että poistosola on kytketty : suoraan kaasuturbiiniin (3). 30

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että värähtelykammioiden (10) muodostaman kehän sisällä oleva keskiö muodostaa kanavan, jonka kautta sisääntuleva tuoreseos on johdettu vent- ·- *: 35 tiilipesään (2).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että polttoaineen suihku- 7 86465 tus on järjestetty venttiilipesässä (2) olevan polttoaineen syöttöputken (24) kautta.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen 5 kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että polttoaineen sytytys on järjestetty venttiilipesässä (2) olevan sytyttimen (25) avulla polttoaineen suihkutuksen jälkeen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-7 mukainen 10 kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että värähtelykammioiden yhteyteen on kiinnitetty paineanturi (31), joka puolestaan on kytketty kaasugeneraattorin nopeussäätimeen (29) siten, että venttiilipesän (2) pyörimisnopeus on kaasun värähtelyn perusteella säädettävissä. 15

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-8 mukainen kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että värähtelykammioiden yhteyteen on kiinnitetty lämpötila-anturi (32), joka puolestaan on kytketty kaasugeneraattorin nopeussäätimeen (29) 20 siten, että venttiilipesän (2) pyörimisnopeus on lämpötilan perusteella säädettävissä.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaasugeneraattori, tunnettu siitä, että värähtelykammio on molempiin päihin 25 kapeneva putki- tai lohko-osa siten, että värähtelykammio on ikäänkuin kaksiosainen ja että kammioiden molemmissa päissä - on pyörivät venttiilit, ja näin ollen saatu kaksitoimiseksi, molempiin pituussuuntiin. β 86465