PL210285B1 - Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy współpracujący z wytwornicą gazu, napędzany paliwami pochodzenia mineralnego, drewnem różnego rodzaju, słomą oraz trawą.

Najbliższym rozwiązaniem jest układ silnika spalinowego z wytwornicą gazu drzewnego używaną w czasie i po drugiej wojnie światowej i nazywaną zgazowywaczem Imberta. Składa się ze zbiornika drewna lub innego paliwa zakrytego klapą zabezpieczoną sprężyną. Na około 1/3 wysokości zbiornika, w którym to miejscu jest on przewężony, zainstalowany jest zestaw promieniście skierowanych do środka dysz, przez które zasysane jest powietrze. Powietrze to służy do częściowego spalania paliwa a przez to do jego odgazowywania oraz zgazowywania. Gaz drzewny składa się w głównej mierze z niepalnego azotu oraz ze słabo palnego tlenku węgla.

Istota silnika spalinowo-parowego według wynalazku polega na tym, że silnik spalinowy jest połączony poprzez gazownicę i maszynę turbinową z wymiennikiem ciepła. Z wymiennikiem ciepła połączony jest poprzez filtr chemiczny, ciśnieniowy zbiornik paliwa. Gazownica jest wyposażona w reaktor z płaszczem grzewczym, pod którym umieszczony jest ruszt z drążonymi żebrami. Ruszt umieszczony jest nad popielnikiem wyposażonym w przenośnik ślimakowy. Nad rusztem w reaktorze, zainstalowana jest grzałka elektryczna. Silnik spalinowy połączony jest rurą wydechową z drążonymi żebrami rusztu, przy czym wewnątrz rury wydechowej umieszczony jest przewód parowy, korzystnie przewód parowy połączony jest z drążonym żebrem rusztu nitami tulejowymi. W górnej części gazownicy zamkniętej klapą, umieszczony jest mechaniczny filtr gazu. Wymiennik ciepła wyposażony jest w wężownicę, która łączy również maszynę turbinową z układem wydechowym układu. Na wlocie do maszyny turbinowej jest zainstalowana przegroda, korzystnie pomiędzy wlotem maszyny turbinowej a przegrodą jest zainstalowany zawór.

Silnik chłodzony jest odparowywaną wodą, która jest przegrzewana za pomocą spalin a część jej jest wtłaczana przez ściankę drążonego żebra rusztu do reaktora gazownicy. W reaktorze tym para zgazowuje węgiel znajdujący się w zastosowanym paliwie, a pozostała jej część napędza wraz ze spalinami turbosprężarkę lub turbogenerator. Zwiększa to ich moc a przede wszystkim sprawność całego układu napędowego. Podobnie działa podgrzewanie wody chłodzącej wytworzonym gazem oraz mieszanką spalin i pary.

Zasadniczą zaletą silnika spalinowo-parowego jest możliwość zasilania go wieloma rodzajami paliw w tym paliwami odnawialnymi. Paliwa te nie są spalane w gazownicy a gaz w niej wytworzony zawiera niewielką ilość azotu, co zmniejsza jego objętość i ułatwia chłodzenie, oczyszczanie oraz magazynowanie. Poza tym silnik wykorzystuje prawie całkowicie energię tego gazu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy w ujęciu schematycznym, a fig. 2 - przekrój podłużny żebra drążonego rusztu z przewodem parowym.

Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy ma chłodzony przez odparowywanie wody silnik spalinowy i połączony poprzez gazownicę 2 i maszynę turbinową 3 z wymiennikiem ciepła 4. Z wymiennikiem ciepła 4 połączony jest poprzez filtr chemiczny 5, ciśnieniowy zbiornik paliwa 6. Gazownica 2 jest wyposażona w reaktor 7 z płaszczem grzewczym 8, pod którym umieszczony jest ruszt 9 z drążonymi żebrami. Ruszt 9 umieszczony jest nad popielnikiem 10 wyposażonym w przenośnik ślimakowy 11, natomiast nad rusztem 8 w reaktorze 7, zainstalowana jest grzałka elektryczna 12. Silnik spalinowy i połączony jest rurą wydechową 13 z drążonymi żebrami rusztu 9, przy czym ruszt 9 ogrzewany jest spalinami za pomocą rury wydechowej 13 z przewodem parowym 14 umieszczonym wewnątrz rury wydechowej 13. Przewód parowy 14 połączony jest z drążonym żebrem rusztu 9 nitami tulejowymi 18. Z układem wydechowym jest połączona maszyna turbinowa 3 za pomocą wężownicy 17, w którą wyposażony jest drugi stopień wymiennika ciepła 4. W górnej części gazownicy 2 zamkniętej klapą 16, umieszczony jest mechaniczny filtr gazu 15. Ponadto na wlocie do maszyny turbinowej 3 jest zainstalowana przegroda 19 wydłużająca drogę mieszanki spalin z parą, natomiast pomiędzy wlotem maszyny turbinowej 3 a przegrodą 19 jest zainstalowany zawór 20 do regulujący odpływ mieszanki spalin z parą.

Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy może być też wyposażony w zbiornik paliwa płynnego, gazowego lub w oba takie zbiorniki.

Działanie silnika według wynalazku jest następujące. Przy zamkniętym zaworze 20, za pomocą grzałki 12 zapalane jest paliwo w generatorze 7, które początkowo zasilane jest powietrzem znajdującym

PL 210 285 B1 się w gazownicy powodując odgazowywanie oraz zgazowywanie paliwa. Następnie dostarczane jest ono rurą wydechową z silnika i do czasu, gdy wytworzy się dostateczna ilość gazu drzewnego powodującego jego zapłon i konieczność otwarcia zaworu 20. Do czasu nagrzania się silnika gazownica 2 zasilana jest spalinami, których ciśnienie jest regulowane zaworem 20. Po nagrzaniu się silnika i reaktor 7 zostaje zasilany parą pochodzącą z płaszcza wodnego silnika przewodem parowym 14 umieszczonym w rurze wydechowej 13, w której jest przegrzewana spalinami, a która wraz ze spalinami napędza turbinę w maszynie 3. Po wytworzeniu się gazu w generatorze 7 przetłaczany jest on przez ciśnieniowy zbiornik paliwa 6 i oczyszczany z części stałych w filtrze 15, skąd z pod klapy 16 poprzez chemiczny filtr 5 zostaje wtłaczany do silnika. Po drodze gaz oddaje część ciepła paliwu ułatwiając jego zgazowywanie oraz wodzie chłodzącej silnik, w pierwszym stopniu wymiennika ciepła 4, co zmniejsza temperaturę tego gazu. Po wyczerpaniu się zapasu paliwa, w zbiorniku 6, zostaje on uzupełniany po zdjęciu filtra 15 i klapy 16, a z popielnika 10 zostaje usunięty popiół za pomocą przenośnika 11. Pokrycie od wewnątrz, rury 13 masą katalityczną powoduje nie tylko dopalanie paliwa, ale i też izoluje ją od wewnątrz. Chroni to rury 13 od przepalenia nawet przypadku pokrycia jej od zewnątrz izolacją cieplną. W sumie zwiększa to znacznie temperaturę spalin, a przez to i pary wpływającej do reaktora 7. Sztywne połączenie gazownicy 2 z silnikiem 1 powoduje, że jej wstrząsy ułatwiają nie tylko przemieszczanie się paliwa i popiołu, ale też i gazu.

PL 210 285 B1

Wykaz oznaczeń na rysunku:

- silnik spalinowy,

- gazownica,

- maszyna turbinowa,

- wymiennik ciepła,

- chemiczny filtr gazu,

- ciśnieniowy zbiornik paliwa, 7 -reaktor,

- płaszcz grzewczy,

- ruszt,

- popielnik,

- przenośnik ślimakowy,

- grzałka elektryczna,

- rura wydechowa,

- przewód parowy,

- mechaniczny filtr gazu,

- klapa,

17- wężownica,

- tulejkowy nit,

- przegroda,

- zawór.

PL 210 285 B1

Claims (7)

1. Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy, wyposażony w zbiornik paliwa zamknięty klapą, znamienny tym, że silnik spalinowy (1) połączony jest poprzez gazownicę (2) i maszynę turbinową (3) z wymiennikiem ciepła (4), przy czym z wymiennikiem ciepła (4) połączony jest poprzez filtr chemiczny (5) ciśnieniowy zbiornika paliwa (6), ponadto silnik spalinowy (1) połączony jest rurą wydechową (13) z drążonymi żebrami rusztu (9), przy czym wewnątrz rury wydechowej (13) umieszczony jest przewód parowy (14).

2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że gazownica (2) jest wyposażona w reaktor (7) z płaszczem grzewczym (8), pod którym umieszczony jest ruszt (9) z drążonymi żebrami, zaś ruszt umieszczony jest nad popielnikiem (10) wyposażonym w przenośnik ślimakowy (11), natomiast nad rusztem (8) w reaktorze (7), zainstalowana jest grzałka elektryczna (12).

3. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód parowy (14) połączony jest z drążonymi żebrami rusztu (9) nitami tulejowymi (18).

4. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że w górnej części gazownicy (2) zamkniętej klapą (16), umieszczony jest mechaniczny filtr gazu (15).

5. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik ciepła (4) wyposażony jest w wężownicę (17), która łączy również maszynę turbinową (3) z układem wydechowym układu.

6. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że na wlocie do maszyny turbinowej (3) jest zainstalowana przegroda (19).

7. Silnik według zastrz. 7, znamienny tym, że pomiędzy wlotem maszyny turbinowej (3) a przegrodą (19) jest zainstalowany zawór (20).