СПОСОБ РАБОТЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ КОЛБЕНЕВА Российский патент 1998 года по МПК F02B43/08 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к силовым установкам с двигателем внутреннего сгорания, работающим на водороде или на его смеси с углеродным топливом.

Известен способ работы силовой установки, включающий подачу мелкораздробленного энергоносителя и воды в газогенератор, поддержание соотношения воды и энергоносителя большим, чем стехиометрически необходимое, проведение реакции, получение смеси водяного пара и водорода, подачу парогаза в двигатель, сжигание горючей смеси и преобразование энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вала (см. патент Франции N 2408728, кл. F 02 M 21/02, F 02B 43/00, 1979-прототип).

Основной недостаток известного способа работы силовой установки заключается в том, что реализация способа возможна в газогенераторе при температуре, соотношении воды и энергоносителя, приводящими к увлажнению горючей смеси, когда образующийся шлак снижает интенсивность генерации водорода.

Другой недостаток заключается в возможности использования ограниченной номенклатуры энергоносителя, непосредственно реагирующего с водой.

Еще один недостаток заключается в малой эффективности использования энергоносителя.

Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что способ работы силовой установки Колбенева включает в себя подачу мелкораздробленного энергоносителя и воды в газогенератор, поддержание соотношения воды и энергоносителя большим, чем стехиометрически необходимое, проведение реакции, получение смеси водяного пара и водорода, подачу парогаза в двигатель, сжигание горючей смеси и преобразование энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вила, причем в качестве энергоносителя используют сплав, включающий 96-75% алюминия; 0,5-5,0% галлия; 0,5-5,0% индия; олово, кадмий, сурьма, висмут и магний - остальное, соотношение масс воды и энергоносителя выдерживают в интервале 5: 1-10:1, реакцию проводят при температуре 60-67^oC, получают смесь водяного пара и водорода в соотношении масс 5:1, отделяют горючий газ и пар от шлаковых продуктов реакции и удаляют шлак в отстойник, где теплом отработавших газов двигателя нагревают до 450-500^oC, нерасходованную в результате реакции воду возвращают в газогенератор для повторного использования, воздух перед подачей в двигатель пропускают через энергоноситель, уменьшая трение его частиц, подогревают теплом парогаза и осуществляют подачу воздуха через газогенератор.

На чертеже изображена схема силовой установки, реализующая способ Колбенева.

Силовая установка с двигателем 1 содержит газогенератор 2, снабженный входами 3 и 4 выходами 5 и 6. Первый вход 3 газогенератора 2 через насос 7 подачи энергоносителя подключен к резервуару 8 с энергоносителем в виде мелкодисперсного порошка. Бак 9 с водой соединен через нагнетатель 10 со вторым входом газогенератора 2 и дополнительно подключен к первому выходу 5 газогенератора 2 и отстойнику 11. Первый выход 5 газогенератора 2 и отстойнику 11. Первый выход 5 газогенератора 2 при помощи механизма 12 принудительного удаления шлака связан с отстойником 11. Второй выход 6 газогенератора 2 соединен с двигателем 1 через конденсатор 13, регулятор 14 и насос 15 подачи парогаза. Выхлопная труба 16 двигателя 1 соединена с отстойником 11 через кран 17. В качестве энергоносителя, заполняющего резервуар 8, используют сплав, включающий 96-75% алюминия; 0,5-5,0% галлия, 0,5-5,0% индия; олово, кадмий, сурьма, висмут и магний - остальное.

Пуск двигателя 1 осуществляется на углеводородном топливе, водороде или смеси водорода и углеводородного топлива. С помощью нагнетателя 10 вода направляется из бака 9 через вход 4 в газогенератор 2 для выработки водорода и разжижения шлака в механизме 12 принудительного его удаления в отстойник 11. Одновременно с этим из резервуара 8 энергоноситель с помощью насоса 7 поступает на вход 8 газогенератора 2, где происходит перемешивание и дробление на струи энергоносителя и воды, образование пароводородной смеси и шлака. Из выхода 6 газогенератора 2 водяной пар, водород и воздух, пропускаемый через энергоноситель, заполняющий резервуар 8, проходит через конденсатор 13, где пароводород превращается в водород с заданным содержанием влаги и воду, которая возвращается в бак 9. Для регулирования соотношения масс водяного пара и водорода в пароводородной смеси меняют "время-сечение" электромагнитного клапана регулятора 14 и пропускают частично или полностью пароводородную смесь через конденсатор 13. Воздух, проходя через резервуар 8, нагревается теплом газогенератора, ликвидирует брикетирование энергоносителя и уменьшает трение его частиц, и поступает в двигатель 1 через насос 15 подачи парогаза.

При работе газогенератора 2 поддерживается температура 60-67^oC, а соотношение масс воды и энергоносителя выдерживается в интервале 5:1-10:1 в зависимости от состава энергоносителя. Для уменьшения механических потерь при работе механизма 12 при удалении твердофазных продуктов реакции из газогенератора 2 вода, дополнительно поступающая на вход механизма 12, разжижает шлак, превращая его в коллоидно-дисперсные системы, которые теперь легко транспортируются в отстойник 11. В отстойнике 11 из влажных продуктов реакции осаждаются твердые частицы, а свободную воду направляют в газогенератор 2 для повторного использования. Отработанные газы двигателя 1 направляются к отстойнику 11 через выхлопную трубу 16 и кран 17. В отстойнике осажденные частицы теплом отработавших газов нагреваются до 450-500^oC.

Таким образом, достигается поставленная задача - повышение экономичности и эффективности путем расширения номенклатуры используемого энергоносителя; поддержанием соотношения масс воды и энергоносителя в интервале 5:1-10:1, проведением реакции при температуре 60-67^oC, отделением горючего газа и пара от шлаковых продуктов реакции и удалением последних в отстойник, где теплом отработавших газов двигателя получают активный оксид алюминия с заданными свойствами. Кроме того, положительный эффект достигается за счет повторного использования воды, уменьшения трения частиц энергоносителя при подаче в газогенератор и осуществления подачи воздуха через газогенератор в двигатель.

Использование: способ работы силовой установки с двигателем внутреннего сгорания, работающим на водороде или на его смеси с углеводородным топливом. Сущность изобретения: способ включает подачу мелкораздробленного энергоносителя и воды в газогенератор, поддержание соотношения масс воды и энергоносителя большим, чем стехиометрически необходимое, проведение реакции, получение смеси водяного пара и водорода, подачу парогаза в двигатель, сжигание горючей смеси и преобразование энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вала. В качестве энергоносителя используют сплав, включающий 96-75% алюминия; 0,5-5,0% галлия; 0,5-5,0% индия; олово, кадмий, сурьма, висмут и магний - остальное, соотношение масс воды и энергоносителя выдерживают в интервале 5: 1-10:1, реакцию проводят при температуре 60-67^oC, получают смесь водяного пара и водорода в соотношении масс 5:1, отделяют горючий газ и пар от шлаковых продуктов реакции и удаляют шлак в отстойник, где теплом отработавших газов двигателя нагревают до 450-500^oC, нерасходованную в результате реакции воду возвращают в газогенератор для повторного использования, воздух перед подачей в двигатель пропускают через энергоноситель, уменьшая трение его частиц, подогревают теплом парогаза и осуществляют подачу воздуха через газогенератор, 1 ил.

Способ работы силовой установки, включающий подачу мелкораздробленного энергоносителя и воды в газогенератор, поддержание соотношения масс воды и энергоносителя большим, чем стехиометрически необходимое, проведение реакции, получение смеси водяного пара и водорода, подачу парогаза в двигатель, сжигание горючей смеси и преобразование энергии расширяющихся газов во вращательную энергию вала, отличающийся тем, что в качестве энергоносителя используют сплав, включающий 96 75% алюминия, 0,5 5,0% галлия, 0,5 5,0% индия, олово, кадмий, сурьма, висмут и магний остальное, соотношение масс воды и энергоносителя выдерживают в интервале 5 1 10 1, реакцию проводят при температуре 60 67^oС, получают смесь водяного пара и водорода в соотношении масс 5 1, отделяют горючий газ и пар от шлаковых продуктов реакции и удаляют шлак в отстойник, где теплом отработавших газов двигателя нагревают до 450 500^oС, нерасходованную в результате реакции воду возвращают в газогенератор для повторного использования, воздух перед подачей в двигатель пропускают через энергоноситель, уменьшая трение его частиц, подогревают теплом парогаза и осуществляют подачу воздуха через газогенератор.