RU174028U1

RU174028U1 - GAS GENERATOR

Info

Publication number: RU174028U1
Application number: RU2017116334U
Authority: RU
Inventors: Александр Леонидович Бирюков; Сергей Александрович Плотников; Роман Анатольевич Шушков; Алексей Сергеевич Зубакин
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2017-09-26

Abstract

Полезная модель относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки и сельского хозяйства. Газогенератор содержит вертикально расположенный корпус с камерой газификации, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, причем дутьевые каналы соединены с воздушным коллектором, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камера газификации вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, а между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронно-управляемый дроссельный клапан, также газогенератор содержит систему подачи жидкого топлива в канал отвода газа, включающую в себя топливный бак, насос, фильтр, электронно-управляемую форсунку, электронный блок управления, датчик электрической мощности, датчик частоты вращения. Конструкция предлагаемого газогенератора позволяет уменьшить время отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.The utility model relates to fuel energy, namely to gas generating devices, mainly using waste from forest processing and agriculture. The gas generator comprises a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blow channels with tuyeres at the end located in the zone of the tuyere belt, a gas exhaust channel, the blow channels being connected to an air manifold having a three-way solenoid valve at the end connected to the afterburner air circuit, a gasification chamber together with the blowing channels is placed in a heat-insulating case, and between each blowing channel and the air manifold an electronically controlled throttle valve is installed N, gasifier also contains a system supplying liquid fuel in a gas discharge duct, comprising a fuel tank, a pump, a filter, electronically controlled injector, the electronic control unit, an electric power sensor, speed sensor. The design of the proposed gas generator can reduce the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine.

Description

Полезная модель относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным устройствам, в основном использующим отходы лесопереработки и сельского хозяйства. Разработка может быть использована для питания двигателей внутреннего сгорания в составе электрогенераторной установки в промышленности, сельском хозяйстве, для автономных поселений и т.д.The utility model relates to fuel energy, namely to gas generating devices, mainly using waste from forest processing and agriculture. The development can be used to power internal combustion engines as part of an electric generator in industry, agriculture, for autonomous settlements, etc.

Известно устройство по патенту RU 2466177 МПК C10J 3/20 (2006.01) опубл. 10.11.2012, которое содержит вертикально расположенную цилиндрическую камеру газификации, канал отвода газа, причем камера газификации помещена в термоизоляционный футляр. Процесс газификации в газогенераторах растянут по времени, то есть имеет большую инерционность. В связи с этим недостатком данного устройства является высокое значение времени отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, что ведет к низкой приемистости и возможности полной остановки двигателя внутреннего сгорания.A device is known according to patent RU 2466177 IPC C10J 3/20 (2006.01) publ. November 10, 2012, which contains a vertically arranged cylindrical gasification chamber, a gas removal channel, the gasification chamber being placed in a heat-insulating case. The gasification process in gas generators is extended in time, that is, it has a large inertia. In connection with this disadvantage of this device is the high value of the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine, which leads to low throttle response and the possibility of a complete stop of the internal combustion engine.

Известно устройство по патенту RU 168538 МПК C10J 3/20 (2006.01) опубл. 08.02.2017, которое содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, воздушный коллектор, имеющий на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камеру газификации, которая вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр. В связи с тем, что процесс газификации растянут по времени, а также за счет того, что в данном устройстве при резком возрастании нагрузки давление за счет применения форсажного воздушного контура повышается только на впуске в газогенератор и из-за инерционности распространения волн давления в сторону впускного коллектора двигателя внутреннего сгорания, подача дополнительного количества генераторного газа осуществляется с некоторой задержкой и прототип позволяет лишь незначительно повысить приемистость двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого недостатком прототипа является высокое значение времени отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, что ведет к низкой приемистости и возможности полной остановки двигателя внутреннего сгорания.A device is known according to patent RU 168538 IPC C10J 3/20 (2006.01) publ. 02/08/2017, which contains a vertically located housing, individual blowing channels with tuyeres at the end located in the zone of the tuyere belt, a gas exhaust channel, an air manifold having at the end a three-way solenoid valve connected to the afterburner air circuit, a gasification chamber, which together with blast channels placed in a heat-insulating case. Due to the fact that the gasification process is extended in time, and also due to the fact that in this device with a sharp increase in load, the pressure due to the use of an afterburner air circuit increases only at the inlet to the gas generator and due to the inertia of the propagation of pressure waves towards the inlet the collector of the internal combustion engine, the supply of an additional amount of generator gas is carried out with a certain delay and the prototype allows only slightly increase the throttle response of the internal combustion engine I am. As a result of this, a disadvantage of the prototype is the high response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine, which leads to low throttle response and the possibility of a complete stop of the internal combustion engine.

Наиболее близким по технической сущности является устройство по патенту RU 2555486 МПК C10J 3/20 (2006.01) опубл. 10.07.2015, которое принято в качестве прототипа заявленной разработки. Известный из прототипа газогенератор содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, воздушный коллектор, имеющий на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камеру газификации, которая вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронно-управляемый клапан.The closest in technical essence is the device according to patent RU 2555486 IPC C10J 3/20 (2006.01) publ. 07/10/2015, which is taken as a prototype of the claimed development. The gas generator known from the prototype contains a vertically located housing, individual blow channels with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt, a gas exhaust channel, an air manifold having a three-way solenoid valve connected to the afterburner air circuit, a gasification chamber, which together with the blow channels placed in a heat-insulating case, between each blast channel and an air manifold installed electronically controlled valve.

В прототипе при резком возрастании нагрузки давление повышается только на впуске в газогенератор и из-за инерционности распространения волн давления в сторону впускного коллектора двигателя внутреннего сгорания подача дополнительного количества генераторного газа осуществляется с некоторой задержкой, которая к тому же дополнительно увеличивается за счет того, что процесс газификации растянут по времени, в связи с чем прототип позволяет лишь незначительно повысить приемистость двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого недостатком прототипа является высокое значение времени отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания, что ведет к низкой приемистости и возможности полной остановки двигателя внутреннего сгорания.In the prototype, with a sharp increase in the load, the pressure increases only at the inlet to the gas generator and, due to the inertia of the propagation of pressure waves towards the intake manifold of the internal combustion engine, the supply of additional amount of generator gas is delayed, which is further increased due to the fact that the process gasification is extended over time, in connection with which the prototype allows only slightly increase the throttle response of the internal combustion engine. As a result of this, a disadvantage of the prototype is the high response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine, which leads to low throttle response and the possibility of a complete stop of the internal combustion engine.

Технический результат полезной модели - уменьшение времени отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.The technical result of the utility model is to reduce the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine.

Сущность полезной модели заключается в том, что газогенератор содержит вертикально расположенный корпус с камерой газификации, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса, канал отвода газа, причем дутьевые каналы соединены с воздушным коллектором, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан, соединенный с форсажным воздушным контуром, камера газификации вместе с дутьевыми каналами помещена в термоизоляционный футляр, а между каждым дутьевым каналом и воздушным коллектором установлен электронно-управляемый дроссельный клапан, в отличие от прототипа, газогенератор содержит систему подачи жидкого топлива в канал отвода газа, включающую в себя топливный бак, насос, фильтр, электронно-управляемую форсунку, установленную в канале отвода газа, электронный блок управления, датчик электрической мощности, датчик частоты вращения.The essence of the utility model lies in the fact that the gas generator comprises a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blow channels with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt, a gas exhaust channel, the blow channels being connected to an air manifold having a three-way solenoid valve at the end, connected to the afterburner air circuit, the gasification chamber, together with the blow channels, is placed in a heat-insulating case, and between each blow channel and the air collector The electronically controlled throttle valve, unlike the prototype, has a gas generator that contains a system for supplying liquid fuel to the gas exhaust channel, including a fuel tank, a pump, a filter, an electronically controlled nozzle installed in the gas exhaust channel, an electronic control unit, an electric sensor power, speed sensor.

Данная конструкция позволяет уменьшить время отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания путем обогащения топливной смеси и повышения ее теплоты сгорания.This design allows to reduce the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine by enriching the fuel mixture and increasing its calorific value.

Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема газогенератора.The proposed device is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a gas generator.

Предлагаемый газогенератор состоит из вертикально расположенного корпуса 1 с камерой газификации 2, индивидуальных дутьевых каналов 3 с фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса 4, канала 5 отвода газа, причем дутьевые каналы 3 соединены с воздушным коллектором 6, имеющим на конце трехходовой электромагнитный клапан 7, соединенный с форсажным воздушным контуром, который включает в себя устройства для поддержания запаса воздуха под давлением и для нагнетания воздуха под давлением, например вентилятор 8, обратный клапан 9 и воздушный резервуар 10, камера газификации 2 вместе с дутьевыми каналами 3 помещена в термоизоляционный футляр 11, а между каждым дутьевым каналом 3 и воздушным коллектором 6 установлен электронно-управляемый дроссельный клапан 12, кроме того, газогенератор содержит систему подачи жидкого топлива в канал отвода газа, включающую в себя топливный бак 13, насос 14, фильтр 15, электронно-управляемую форсунку 16, установленную в канале отвода газа 5, электронный блок управления 17, датчик электрической мощности 18, датчик частоты вращения 19. Нижняя часть камеры газификации 2 снабжена зольниковой решеткой 20 и зольниковым люком 21. Для розжига газогенератора используется технологический люк 22. Верхняя часть камеры газификации снабжена загрузочным люком 23 с запорным механизмом.The proposed gas generator consists of a vertically located housing 1 with a gasification chamber 2, individual blow channels 3 with tuyeres at the end located in the area of the tuyere belt 4, gas exhaust channel 5, the blow channels 3 being connected to an air manifold 6 having a three-way solenoid valve at the end 7 connected to the afterburner air circuit, which includes devices for maintaining the supply of air under pressure and for pumping air under pressure, for example a fan 8, a check valve 9 and air an ear tank 10, a gasification chamber 2 together with blow channels 3 are placed in a heat-insulating case 11, and an electronically controlled throttle valve 12 is installed between each blow channel 3 and an air collector 6, in addition, the gas generator contains a system for supplying liquid fuel to the gas exhaust channel, including a fuel tank 13, a pump 14, a filter 15, an electronically controlled nozzle 16 installed in the gas exhaust channel 5, an electronic control unit 17, an electric power sensor 18, a speed sensor 19. The lower part of the chambers For gasification 2, it is equipped with an ash pan 20 and an ash pan 21. For ignition of the gas generator, a process door 22 is used. The upper part of the gasification chamber is equipped with a loading door 23 with a locking mechanism.

Предлагаемый газогенератор работает следующим образом. В камеру газификации 2 при первом запуске загружается небольшая, затравочная порция древесного угля для розжига и твердое топливо для газификации через загрузочный люк 23. При повторных запусках загрузка затравочной порции угля не требуется. После загрузки загрузочный люк 23 и зольниковый люк 21 должны быть герметично закрыты. Управление работой газогенератора осуществляется вручную и автоматически посредством электронной системы управления. Электронная система управления переводится в режим «запуск 1», после чего вентилятор 8 создает избыточное давление воздуха в воздушном резервуаре 10, через технологический люк 22 осуществляется розжиг древесного угля, находящегося на зольниковой решетке 20. Электронная система управления газогенератора переводится в режим «запуск 2», при этом открывается трехходовой электромагнитный клапан 7, пропуская воздух под давлением из воздушного резервуара 10 в воздушный коллектор 6, и через дроссельные клапаны 12 по индивидуальным дутьевым каналам 3 к фурмам. Воздух, попадая через фурмы в камеру газификации в районе фурменного пояса 4, начинает взаимодействовать с древесным углем. Температура в реакционной зоне возрастает. Когда газогенератор выйдет на рабочий режим и из канала 5 отвода газа пойдет горючий генераторный газ, электронная система управления газогенератора переводится в режим «автомат» и производится запуск двигателя внутреннего сгорания, работающего совместно с данным газогенератором. При этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает воздушный резервуар 10, соединяя воздушный коллектор 6 с атмосферой, вентилятор 8 создает определенное избыточное давление в воздушном резервуаре 10 и отключается, степень открытия дроссельных клапанов 12 изменяется электронной системой управления индивидуально в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания. При увеличении нагрузки на двигатель внутреннего сгорания для повышения производительности газогенератора электронная система управления увеличивает степень открытия всех или только отдельных дроссельных клапанов 12 в зависимости от режима работы двигателя до тех пор, пока двигатель не выйдет на новый установившийся режим работы, а при уменьшении нагрузки на двигатель электронная система управления соответственно уменьшает степень открытия дроссельных клапанов 12 для уменьшения производительности газогенератора. В случае резкого увеличения нагрузки, а также при выходе двигателя внутреннего сгорания на режим максимальной мощности в работу автоматически включается форсажный воздушный контур, при этом трехходовой электромагнитный клапан 7 перекрывает доступ к атмосферному воздуху, присоединяя воздушный резервуар 10 с избыточным давлением к воздушному коллектору 6. Запускается вентилятор 8. Все дроссельные клапаны 12 открываются полностью. Кроме того, при резком увеличении нагрузки электронно-управляемая форсунка 16, под действием управляющих сигналов от электронного блока управления 17, впрыскивает жидкое топливо в канал отвода газа 5, за счет чего происходит обогащение топливной смеси, проходящей через канал отвода газа 5, и повышение ее теплоты сгорания, следовательно, повышается приемистость двигателя внутреннего сгорания и уменьшается время отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания. Информацию о режиме работы двигателя внутреннего сгорания и нагрузке на него электронный блок управления получает от датчика электрической мощности 18 и датчика частоты вращения 19.The proposed gas generator operates as follows. At the first start-up, a small, seed portion of charcoal for ignition and solid fuel for gasification through the loading hatch 23 are loaded into the gasification chamber 2 at the first start-up. At repeated starts, the loading of the seed portion of coal is not required. After loading, the loading door 23 and the ash pan door 21 must be hermetically closed. The operation of the gas generator is carried out manually and automatically by means of an electronic control system. The electronic control system is put into “start 1” mode, after which the fan 8 creates excess air pressure in the air tank 10, through the process hatch 22, the charcoal located on the ash pan is ignited 20. The electronic control system of the gas generator is put into “start 2” mode at the same time, a three-way solenoid valve 7 opens, passing air under pressure from the air reservoir 10 into the air manifold 6, and through the throttle valves 12 through individual blowing channels 3 to lances. Air entering through the tuyeres into the gasification chamber in the area of tuyere belt 4 begins to interact with charcoal. The temperature in the reaction zone rises. When the gas generator enters the operating mode and combustible generator gas flows from the gas exhaust channel 5, the electronic control system of the gas generator is switched to the “automatic” mode and the internal combustion engine working in conjunction with this gas generator is started. In this case, a three-way solenoid valve 7 closes the air tank 10, connecting the air manifold 6 to the atmosphere, the fan 8 creates a certain excess pressure in the air tank 10 and turns off, the degree of opening of the throttle valves 12 is individually changed by the electronic control system depending on the operating mode of the internal combustion engine. When the load on the internal combustion engine is increased to increase the gas generator performance, the electronic control system increases the degree of opening of all or only individual throttle valves 12 depending on the engine operation mode until the engine reaches a new steady-state operation mode, and when the engine load is reduced the electronic control system accordingly reduces the degree of opening of the throttle valves 12 to reduce the performance of the gas generator. In the event of a sharp increase in the load, as well as when the internal combustion engine reaches maximum power, an afterburner air circuit is automatically activated, and the three-way solenoid valve 7 blocks access to atmospheric air by attaching an overpressure tank 10 to the air manifold 6. Starts up fan 8. All throttle valves 12 open fully. In addition, with a sharp increase in load, the electronically controlled nozzle 16, under the influence of control signals from the electronic control unit 17, injects liquid fuel into the gas exhaust channel 5, due to which the fuel mixture passing through the gas exhaust channel 5 is enriched and increased calorific value, therefore, increases the throttle response of the internal combustion engine and decreases the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine. The electronic control unit receives information about the operating mode of the internal combustion engine and the load on it from the electric power sensor 18 and the speed sensor 19.

Обогащение топливной смеси, проходящей через канал отвода газа газогенератора, и повышение ее теплоты сгорания путем впрыскивания в нее жидкого топлива позволяет повысить приемистость двигателя внутреннего сгорания и исключить возможность его полной остановки за счет уменьшения времени отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.The enrichment of the fuel mixture passing through the gas outlet channel of the gas generator, and increasing its heat of combustion by injecting liquid fuel into it, makes it possible to increase the throttle response of the internal combustion engine and eliminate the possibility of its complete stop due to a decrease in the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine.

Таким образом, конструкция предлагаемого газогенератора позволяет уменьшить время отклика газогенератора на резкое возрастание нагрузки на двигатель внутреннего сгорания.Thus, the design of the proposed gas generator can reduce the response time of the gas generator to a sharp increase in the load on the internal combustion engine.

Claims

A gas generator comprising a vertically arranged housing with a gasification chamber, individual blow channels with tuyeres at the end located in the zone of the tuyere belt, a gas discharge channel, the blow channels being connected to an air manifold having a three-way solenoid valve at the end connected to the afterburner air circuit, a chamber gasification along with the blowing channels is placed in a heat-insulating case, and between each blowing channel and the air manifold an electronically controlled throttle valve is installed apan, characterized in that the gas generator comprises a system for supplying liquid fuel to the gas exhaust channel, including a fuel tank, a pump, a filter, an electronically controlled nozzle installed in the gas exhaust channel, an electronic control unit, an electric power sensor, and a speed sensor.