СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО В РЕЖИМЕ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F02B47/10 

Описание патента на изобретение RU2287069C2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям (двигателям внутреннего сгорания, дизель), и может быть использовано при создании воздухонезависимых энергетических установок для подводных и других технических средств, функционирующих в условиях аномального состояния атмосферы или в замкнутых (полузамкнутых) циклах.

Известны энергетические установки замкнутого цикла (ЭУЗЦ) на основе тепловых двигателей, работающих в режиме рециркуляции отработавших газов, в которых в качестве компоненты топлива двигателей используется искусственная газовая смесь (ИГС), составленная очищенными отработанными газами с добавлением кислорода взамен израсходованного, причем очистка отработанных газов от сжигания топлива предусматривает удаление твердых примесей и некоторого количества диоксида углерода и водяных паров. Для обеспечения требуемых термодинамических характеристик топливной смеси подготавливают ИГС, содержащую диоксид углерода, пары воды, кислород и, в ряде случаев, инертный газ в замещение азота, кондиционируют ИГС по парциальному составу компонент и по температуре, а при работе двигателя обеспечивают требуемый расход ИГС, определяемый нагрузкой.

Отбор излишнего для ИГС количества диоксида углерода (углекислого газа) из отработанных газов осуществляется физическим и химическим способами. При физическом способе удаления диоксида углерода применяются, в частности, откачка газа компрессором в баллоны и дальнейшее удаление за борт или его поглощение водой и сброс «газированной» воды, однако такие приемы характеризуются высокими энергозатратами, что ограничивает их применение. Химические средства абсорбции, такие как водные растворы гидроксидов и карбонатов натрия или калия, суспензия гидроксида кальция, растворы алканоламинов и др., и реакции с их участием характеризуются экзотермичностью, что требует обеспечения эффективного отвода тепла из замкнутого цикла и, следовательно, применения специальных устройств и систем.

Известен способ подготовки искусственной газовой смеси (ИГС) на основе отработанных газов двигателя внутреннего сгорания - дизеля, работающего в режиме замкнутого цикла и рециркуляции отработавших газов, в котором обеспечивают отвод отработавших газов, их охлаждение, разделение компонентов по фазам, абсорбцию диоксида углерода CO2 химическим поглотителем и обогащение газовой смеси кислородом О и инертным газом аргоном Ar, улучшающим термодинамические свойства газовой смеси /Судостроение за рубежом, 1991, №12, 64-65/.

Известный способ реализован в работе воздухонезависимой энергетической установки замкнутого цикла (ЭУЗЦ) на основе шестицилиндрового дизеля модели Д2566 ME компании МАГ, 1986 г., которая содержит тепловой двигатель, выпускной газовый тракт которого снабжен запорным органом и соединен с охладителем, имеющим встроенный отделитель конденсата (1-я ступень разделения компонент), соединенный с охладителем ротационный абсорбер (скруббер) с поглотителем диоксида углерода, в качестве которого выбран раствор едкого кали КОН. Ротационный абсорбер соединен с сепаратором для отделения щелочи от газовой смеси азота с небольшим количеством кислорода, оставшегося после сгорания топлива (2-я ступень разделения компонент), а также со смесителем, предназначенным для обогащения газовой смеси кислородом О и аргоном Ar, содержащимися в баллонах, для получения ИГС /Судостроение за рубежом, 1991, №12, 64-65/.

Недостатком известных способа и устройства является необходимость обеспечения мер предосторожности и эффективного теплообмена при использовании щелочи, большой расход реагентов и, как следствие, недостаточная эффективность использования дизеля, сложность в управлении его мощностью.

Расход кислорода, которым обогащают ИГС для питания двигателя ЭУЗЦ, устанавливают в соответствии с нагрузкой дизеля и поддерживают в избыточном количестве, соответствующем более чем двукратному количеству требуемого воздуха, поскольку в противном случае наблюдается неустойчивость работы дизеля из-за недостатка кислорода. Кроме того, наличие жидкого химического поглотителя приводит к неконтролируемому появлению его частиц в системе ЭУЗЦ, что приводит к сокращению срока службы всей установки и не обеспечивает непрерывный поток в скруббере. Кроме того, недостатком известного способа является трудоемкость контроля состава смеси и неоптимальное расходование кислорода, характерные для установок с жидким химическим поглотителем диоксида углерода.

Известен способ получения ИГС для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, в соответствии с которым отработанные газы двигателя отводят, охлаждают неконтактным способом до температуры конденсации водяных паров и осушают путем отделения конденсата, а затем обеспечивают контакт осушенных отработанных газов с твердым кислородоносителем для поглощения диоксида углерода и одновременного обогащения газовой смеси кислородом, причем концентрацию кислорода в ней регулируют в зависимости от концентрации кислорода на впуске в двигатель путем соответствующего изменения количества отработанных газов, контактирующих с твердым кислородоносителем /США, патент №3702110, МПК F 02 В 47/00, 1972/.

Недостатком известного способа является снижение выходной мощности двигателя из-за недостаточно полного осушения ИГС, сложность управления процессом получения кислорода при использовании твердого кислородоносителя.

Известно устройство для получения ИГС для теплового двигателя (ДВС), работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, включающее рекуперативный теплообменник для охлаждения отработанных газов ДВС неконтактным способом до температуры конденсации водяных паров, средства отделения пароконденсата, реакционный объем с размещенным в нем кислородоносителем, который взаимодействует с охлажденными и осушенными газами с выделением кислорода, и поглощением (выведением из смеси газов) диоксида углерода, что обеспечивает обогащение смеси газов кислородом перед подачей в двигатель /США, патент №3702110, МПК F 02 В 47/00, 1972/. Известное устройство снабжено также датчиком концентрации кислорода на впуске газовой смеси в двигатель, с помощью которого управляют объемом отработанных газов, контактирующих с кислородоносителем, и тем самым, регулируют содержание кислорода в ИГС.

Недостатком известного устройства является отсутствие гарантии надежной работы системы подготовки ИГС, что обусловлено большой инерционностью химических реакций вещества в твердой фазе и нестабильностью концентрации кислорода, особенно ощутимой на переходных режимах эксплуатации двигателя. Кроме того, теплообменник имеет увеличенные габариты для обеспечения неконтактного охлаждения отработанной газовой смеси, в нем могут накапливаться несгоревшие продукты сгорания топлива, выброшенные из цилиндров ДВС вместе с отработанными газами, а моторесурс двигателя заметно падает из-за высокой влажности ИГС при наличии перепуска отработанных газов на впуск.

Известен способ получения искусственной газовой смеси для ДВС, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, который включает отвод отработавших газов от двигателя, разделение отработавших газов на два потока, объем которых регулируется, один из потоков подвергают мокрой очистке и обеспечивают извлечение из потока диоксида углерода и обогащение потока кислородом путем пропускания его через набор пластин реагента, после чего его очищают от примесей (твердых частиц, продуктов химической реакции и капельной влаги), а затем соединяют с другим потоком и охлаждают перед подачей в двигатель /патент РФ №2158833, публ. 10.11.2000 г./. Способ позволяет повысить надежность и эффективность приготовления искусственной газовой смеси для дизеля, поскольку состав ИГС приближается к составу воздуха по содержанию кислорода, азота и углекислого газа. Недостатком известного способа является использование твердого реагента, что усложняет процесс очистки и обогащения потока отработавших газов кислородом и приводит к нестационарности работы двигателя, особенно на переходных режимах.

Известный способ получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, включающий отвод отработавших газов от двигателя, разделение отработавших газов на два потока регулируемого объема, двухступенчатую очистку одного из потоков путем мокрой очистки от примесей и последующего удаления диоксида углерода с одновременным обогащением кислородом, соединение потока очищенных обогащенных газов с другим потоком отработавших газов с получением искусственной газовой смеси (ИГС), охлаждение ИГС и подачу в двигатель внутреннего сгорания, выбран в качестве наиболее близкого аналога к заявляемому изобретению.

Известно устройство подготовки ИГС для ДВС, работающих в режиме рециркуляции отработавших газов, включающая соединенный с впускным и выпускным коллекторами дизеля сепаратор-теплообменник в качестве сепаратора-газоохладителя, регулятор перепуска в качестве средства деления потока отработавших газов на два потока, двухконтурную схему очистки отработавших газов, включающую соединенные последовательно контур мокрой очистки с регулятором подачи воды и контур удаления диоксида углерода и обогащения кислородом (нейтрализатор), связанный с источником кислорода, смеситель газов и влагоотделитель, совмещенные с сепаратором-охладителем /патент РФ №2158833, публ. 10.11.2000 г./.

Известное устройство характеризуется тем, что в процессе удаления диоксида углерода из увлажненного потока отработавших газов за счет двухстадийной химической реакции с реагентом (техническая надперекись натрия) происходит поглощение воды реагентом с образованием щелочи (едкий натр), выделение кислорода при этом и взаимодействие диоксида углерода со щелочью с образованием соли (двууглекислый натр) и воды, которые подлежат удалению. Регулятор перепуска совместно с регулятором подачи воды обеспечивают согласованный отбор отработавших газов и подачу ИГС на вход дизеля и позволяют одновременно регулировать количество CO2 и O2 и ИГС.

Недостатком устройства является наличие твердого реагента, химические реакции в котором проходят только в поверхностном слое, отличаются инерционностью при изменении объема подаваемого на очистку газа, что усложняет процесс очистки отработавших газов и приводит к нестабильности работы двигателя, преимущественно, на переходных режимах.

Известное устройство для приготовления ИГС для ДВС, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, включающее соединенный с впускным и выпускным коллекторами дизеля сепаратор-теплообменник, средство деления потока отработавших газов на два потока, двухконтурную схему очистки отработавших газов, включающую соединенные последовательно контур мокрой очистки с регулятором подачи воды и контур удаления диоксида углерода и обогащения кислородом, связанный с источником кислорода, смеситель газов и влагоотделитель, выбрано в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.

Задача изобретения состоит в повышении экономичности процесса подготовки ИГС за счет упрощении очистки и обогащения кислородом отработавших газов.

Задача решена тем, что в известном способе получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, включающем отвод отработавших газов от двигателя, двухступенчатую очистку путем мокрой очистки от примесей и последующего удаления диоксида углерода с одновременным обогащением кислородом, в соответствии с изобретением, отработавшие газы охлаждают и в полном объеме подвергают мокрой очистке, затем разделяют их на два потока регулируемого объема, один из которых дополнительно охлаждают и осушают, обеспечивают его контактный теплообмен с жидким кислородом с получением газообразного кислорода и вымораживанием фракций воды и диоксида углерода, отделяют и выводят твердые фракции воды и диоксида углерода, а полученную охлажденную и обогащенную кислородом газовую смесь соединяют с другим потоком охлажденных и осушенных отработавших газов с получением охлажденной искусственной газовой смеси, которую дополнительно подогревают перед подачей в двигатель внутреннего сгорания.

Кроме того, отработавшие газы подвергают мокрой очистке с последующим отделением газа от очищающей жидкости.

Кроме того, для мокрой очистки отработавших газов используют воду, которую охлаждают и фильтруют.

Кроме того, воду охлаждают посредством рекуперативного теплообмена с забортной водой.

Кроме того, осушение охлажденного потока очищенных отработавших газов производят с получением конденсата, который отводят за борт.

Кроме того, удаление твердых фракций диоксида углерода и воды осуществляют сублимацией при нагревании.

Кроме того, сублимированные фракции воды и диоксида углерода выводят путем растворения их в забортной воде.

Кроме того, искусственную газовую смесь перед подачей в двигатель внутреннего сгорания подогревают путем теплообмена с отработавшими газами.

Задача решена тем, что в известном устройстве для приготовления ИГС для ДВС, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, включающем соединенный с впускным и выпускным коллекторами дизеля сепаратор-теплообменник, средство деления потока отработавших газов на два потока, соединенное со смесителем газовых потоков, двухконтурную схему очистки отработавших газов, включающую соединенные последовательно контур мокрой очистки с регулятором подачи воды и контур удаления диоксида углерода и обогащения кислородом, связанный с источником кислорода, и влагоотделитель, в соответствии с изобретением, источником кислорода выбрана криогенная емкость, в которой размещен жидкий кислород, средство деления потока отработавших газов на два потока установлено последовательно с контуром мокрой очистки отработавших газов и через компрессор, газовый холодильник и влагоотделитель соединено с контуром удаления диоксида углерода и обогащения кислородом, который выполнен в виде набора холодильных испарителей для вымораживания диоксида углерода из отработавших газов, которые соединены с криогенной емкостью, а также с абсорбером продуктов очистки отработавших газов, и через осушитель и газовый холодильник - с упомянутым смесителем газовых потоков, который через упомянутый сепаратор-теплообменник соединен с впускным коллектором искусственной газовой смеси.

Кроме того, контур мокрой очистки отработавших газов выполнен циркуляционным и содержит контактный охладитель, фазовый разделитель, емкость для сбора воды с водоводяным теплообменником, фильтр и циркуляционный насос, подключенный через управляемый клапан к контактному охладителю.

Кроме того, в качестве контактного охладителя выбрана форсуночная камера, а в качестве охлаждающей жидкости выбрана вода.

Кроме того, водоводяной теплообменник выполнен с возможностью связи с забортной средой.

Кроме того, холодильные испарители снабжены нагревателями, предназначенными для удаления твердых фаз воды и диоксида углерода.

Кроме того, абсорбер выполнен с возможностью связи с забортной средой.

Кроме того, в качестве средства деления потока отработавших газов на два потока выбран регулятор перепуска.

Кроме того, устройство снабжено ресивером искусственной газовой смеси, установленным во впускном коллекторе последовательно к сепаратору-теплообменнику.

Технический результат, достигаемый применением данного изобретения, заключается в обеспечении обогащения очищенных отработавших газов кислородом в процессе испарения жидкого кислорода при тепловом контакте с отработанным газом и одновременно в кондиционировании ИГС по составу. В ходе испарения жидкого кислорода за счет теплообмена в холодильном испарителе диоксид углерода отдает тепло и переходит частично в твердую фазу, а жидкий кислород отбирает тепло, нагревается и переходит в газообразное состояние. Таким образом, в холодильном испарителе существует трехфазная система: газовая фаза (газообразный кислород + газообразные компоненты очищенного отработанного газа) + жидкая фаза (кислород, диоксид углерода в жидком состоянии в случае высокого давления) + твердая фаза (твердая углекислота с возможной примесью льда). За счет управления подачей в холодильный испаритель компонент газовой смеси можно их дозировать и менять, практически безинерционно, их соотношение до достижения оптимальной концентрации и получения ИГС. Удаление твердой фазы примесей из холодильного испарителя (сублиматора) осуществляется путем сублимации твердой двуокиси углерода и, частично, льда с выводом паров углекислоты и воды в абсорбер, связанный с забортной водой, где происходит растворение паров углекислоты в воде, откачиваемой за борт.

Возможность быстрого изменения состава ИГС в соответствии с нагрузкой в заданном режиме работы двигателя обеспечивает его приемистость и устойчивую работу в переходных режимах. Применение холодильного испарителя для вымораживания диоксида углерода позволяет исключить из процесса очистки отработанных газов химические средства очистки и тем самым повысить качество ИГС, упростить систему очистки газов и повысить эффективность использования ИГС и экономичность работы двигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема заявляемого устройства.

Устройство содержит подключенные к двигателю внутреннего сгорания (1) впускным коллектором газовой смеси ресивер (2) и выпускным коллектором газовой смеси - сепаратор-теплообменник (3), который связан по каналу отработавших газов с контактным охладителем (4), включенным в циркуляционный контур мокрой очистки отработавших газов.

Контактный охладитель (4) выполнен, в частности, в виде форсуночной камеры. Выход контактного охладителя (4) соединен с фазовым разделителем (5), в котором осуществляется отделение промытых отработавших газов от очищающей жидкости - воды. Второй вход контактного охладителя (4) через установленные последовательно водяной насос низкого давления (6) и фильтр (7) соединен с водоводяным теплообменником (8), питаемым забортной водой. Выход фазового разделителя (5) соединен также с водоводяным теплообменником (8), чем обеспечена замкнутость цепи контактного охлаждения отработавших газов пресной водой и отвод конденсата водяных паров в замкнутый контур охлаждения и очистки отработавших газов. Второй выход фазового разделителя (5) подсоединен к средству разделения потока отработавших газов на два потока (9), которое выполнено в виде регулятора перепуска газов (далее по тексту - регулятор перепуска (9).

Регулятор перепуска (9) подключен к компрессору (10), который обеспечивает подачу одного потока промытых отработавших газов в контур очистки и обогащения кислородом и подключен к газовому холодильнику (11), в котором за счет понижения температуры поступающих газов конденсируется практически вся влага. Один из выходов газового холодильника (11) через влагоотделитель (12), обеспечивающий отвод конденсата (за борт), соединен с осушителем (13), предназначенным для удаления возможных остатков водяного пара, попадающих после влагоотделителя (12). Осушитель (13) соединен трубопроводом, оснащенным управляемыми клапанами, с холодильным испарителем - блоком вымораживания (14)-(15), предназначенным для вымораживания диоксида углерода из отработавших газов. Блок вымораживания состоит из двух попеременно работающих аппаратов (14)-(15). После заполнения межтрубного пространства в холодильном испарителе сухим льдом по сигналу датчика происходит автоматическое переключение режима работы аппаратов, при этом заполненный льдом аппарат начинает работать в режиме отогрева (сублимации), а другой, свободный ото льда аппарат - в режиме вымораживания.

Общая точка соединения аппаратов (14), (15) подключена к криогенной емкости (резервуару, баллону) для хранения жидкого кислорода (16) через регулируемый клапан. Количество жидкого кислорода, подаваемого в холодильный испаритель, дозируется строго в зависимости от нагрузки ДВС с тем, чтобы обеспечить долю кислорода в ИГС в пределах 30-32 об.ч. Холодильные испарители (14)-(15) снабжены средствами нагрева (не показаны), которые включаются после заполнения соответствующего холодильного испарителя твердой углекислотой и обеспечивают испарение (сублимацию) твердой углекислоты и перевод ее в газообразную фазу. Удаление газовой фазы двуокиси углерода из холодильного испарителя (14)-(15) производится с утилизацией холода диоксида углерода в осушителе (13) и газовом холодильнике (11) с последующим выводом газообразной фазы в абсорбер (17), где происходит растворение диоксида углерода в забортной воде.

Из аппаратов (14)-(15) холодильного испарителя отводятся также и обогащенные кислородом очищенные отработавшие газы, предназначенные для получения ИГС. Линия вывода потока очищенных обогащенных газов также проходит через осушитель (13) и газовый холодильник (11), в котором происходит теплообмен пропускаемых газовых потоков - поступающих в контур очистки газов и обогащения кислородом и выходящих из него. Газовый холодильник (11) соединен со смесителем (18), к которому подключен также регулятор перепуска (9), обеспечивающий поступление другого потока промытых отработавших газов для смешения с потоком обогащенных очищенных газов и получения ИГС требуемого состава.

К выходу смесителя (18) подключена линия подачи ИГС во впускной коллектор (2) через сепаратор-теплообменник (3), в котором происходит теплообмен между горячими отработавшими газами из выпускного коллектора (2) и охлажденной ИГС, после чего ИГС поступает в ресивер (2), выполняющий роль антипульсатора, сглаживающего флуктуации потока газов, и далее в камеру сгорания ДВС (1).

Заявляемое устройство предназначено для использования в ДВС «тяжелой искусственной газовой смеси», в которой присутствуют пары воды, диоксид углерода, кислород, окислы азота. После мокрой очистки потока отработавших газов в циркуляционном контуре и удаления, преимущественно, твердых примесей, при использовании фильтра (7), очищенный и охлажденный газ далее разделяют на два потока - примерно на 70% и 30% от объема отработавших газов. При этом первый поток (70% объема газов) поступает в смеситель (18), а второй поток (около 30% от объема отработавших газов) подается в холодильные испарители (14), (15) для вымораживания диоксида углерода и обогащения газов кислородом, при этом остаточный кислород в отработавших газах циркулирует в замкнутом контуре. При этом эффективно используется теплообмен между различными средами, что позволяет эффективно утилизировать потоки тепла в устройстве.

Известна система очистки отработавших газов для использования на подводных транспортных средствах, оснащенных тепловым двигателем, которая включает коллектор отвода отработавших газов, охладитель - теплообменник для пропускания отводимых отработавших газов, газоохладитель - фазовый разделитель для конденсации и отделения пара от газовой смеси, и ожижитель отработавших газов для сжижения диоксида углерода, средства выведения сжиженных фракций компонентов отработавших газов - сжиженного пара и диоксида углерода, а также источник (емкость) кислорода со средствами подачи его в двигатель для соединения с топливом /Япония, патент №10-305211, публ. 17.11.98/. Сжиженные фракции под давлением, превосходящим давление внешней среды, удаляются через выпускное отверстие за борт. Известная система позволяет получать обогащенную топливную смесь (топливо + кислород), что позволяет снизить количество несгоревшего топлива и повысить мощность двигателя, однако ИГС при этом не используется, затраты кислорода возрастают, а мощность двигателя дополнительно расходуется на обеспечение работы насоса.

Заявленные способ и устройство позволяют эффективно регулировать состав и температуру подаваемой в двигатель ИГС, регулируя (безинерционно) подачу ИГС в зависимости от нагрузки на двигатель.

Похожие патенты RU2287069C2

название год авторы номер документа
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА 2013
  • Дорофеев Владимир Юрьевич
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Сидоренков Дмитрий Владимирович
RU2542166C1
Энергетическая установка замкнутого цикла системы автономного энергообеспечения специальных объектов 2024
  • Щербаков Андрей Викторович
  • Терехин Андрей Николаевич
  • Харьковский Виталий Владимирович
RU2824694C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА 2016
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Сидоренков Дмитрий Владимирович
  • Михайлов Виктор Андреевич
RU2615042C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА 2016
  • Замуков Владимир Вартанович
  • Сидоренков Дмитрий Владимирович
  • Михайлов Виктор Андреевич
RU2616136C1
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЕ РАБОТОЙ 1999
  • Пялов В.Н.
  • Остапенко В.А.
  • Журавлев А.А.
  • Кривов В.Г.
  • Замуков В.В.
  • Балашов С.В.
  • Агафонов А.Н.
  • Терехин А.Н.
  • Дмитриев А.Ф.
  • Степанов А.А.
  • Глозман М.К.
  • Полищук С.П.
RU2163976C2
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Тюпаев Клим Келюевич
  • Дружинин Петр Владимирович
  • Петров Василий Евгеньевич
  • Путятинский Виктор Александрович
  • Терёхин Андрей Николаевич
RU2365770C1
Система комплексного вторичного использования отработавших газов судовой энергетической установки 2023
  • Епихин Алексей Иванович
  • Тория Теодор Георгиевич
RU2804672C1
Энергохолодильная система для режима полной изоляции специального фортификационного сооружения 2020
  • Кириллов Николай Геннадьевич
  • Вакуненков Вячеслав Александрович
  • Новиков Роман Сергеевич
  • Саркисов Сергей Владимирович
  • Янович Кирилл Викторович
  • Якшин Александр Сергеевич
  • Прокофьев Вячеслав Евгеньевич
  • Сорокин Александр Александрович
RU2766659C2
Способ работы двигателя внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения 1990
  • Балашов Сергей Викторович
  • Дыбок Василий Васильевич
  • Мусатов Александр Федорович
  • Путятинский Виктор Александрович
  • Рябинин Аркадий Алексеевич
  • Кабанов Александр Сергеевич
SU1778333A1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВС, РАБОТАЮЩЕГО В РЕЖИМЕ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1998
  • Зайченко П.А.
  • Дыбок В.В.
  • Дружинин П.В.
  • Прутчиков И.О.
  • Борисов А.И.
  • Каулин Е.Л.
RU2158833C2

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩЕГО В РЕЖИМЕ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания, работающим в режиме рециркуляции отработавших газов. Изобретение позволяет эффективно регулировать состав и температуру подаваемой в двигатель искусственной газовой смеси (ИГС), регулируя подачу ИГС в зависимости от нагрузки на двигатель. Согласно изобретению способ получения ИГС для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, включает отвод отработавших газов от двигателя, двухступенчатую очистку, путем мокрой очистки от примесей и последующего удаления диоксида углерода с одновременным обогащением кислородом. При этом отработавшие газы охлаждают и в полном объеме подвергают мокрой очистке, затем разделяют их на два потока регулируемого объема. Один из потоков дополнительно охлаждают и осушают, обеспечивают его контактный теплообмен с жидким кислородом с получением газообразного кислорода и вымораживанием фракций воды и диоксида углерода. После отделяют и выводят твердые фракции воды и диоксида углерода. Полученную охлажденную и обогащенную кислородом газовую смесь соединяют с другим потоком охлажденных и осушенных отработавших газов с получением охлажденной ИГС, которую дополнительно подогревают перед подачей в двигатель внутреннего сгорания. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 287 069 C2

1. Способ получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработанных газов, включающий отвод отработавших газов от двигателя, двухступенчатую очистку путем мокрой очистки от примесей и последующего удаления диоксида углерода с одновременным обогащением кислородом, отличающийся тем, что отработавшие газы охлаждают и в полном объеме подвергают мокрой очистке, затем разделяют их на два потока регулируемого объема, один из которых дополнительно охлаждают и осушают, обеспечивают его контактный теплообмен с жидким кислородом с получением газообразного кислорода и вымораживанием фракций воды и диоксида углерода, отделяют и выводят твердые фракции воды и диоксида углерода, а полученную охлажденную и обогащенную кислородом газовую смесь соединяют с другим потоком охлажденных и осушенных отработавших газов с получением охлажденной искусственной газовой смеси, которую дополнительно подогревают перед подачей в двигатель внутреннего сгорания.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработавшие газы подвергают мокрой очистке с последующим отделением газа от очищающей жидкости.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для мокрой очистки отработанных газов используют воду, которую охлаждают и фильтруют.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что воду охлаждают посредством рекуперативного теплообмена с забортной водой.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осушение охлажденного потока очищенных отработанных газов производят с получением конденсата, который отводят за борт.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление твердых фракций диоксида углерода и воды осуществляют сублимацией при нагревании.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сублимированные фракции воды и диоксида углерода выводят путем растворения их в забортной воде.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что искусственную газовую смесь перед подачей в двигатель внутреннего сгорания подогревают путем теплообмена с отработанными газами.9. Устройство для получения искусственной газовой смеси для двигателя внутреннего сгорания, работающего в режиме рециркуляции отработавших газов, включающее соединенный с впускным и выпускным коллекторами дизеля сепаратор-теплообменник, средство деления потока отработавших газов на два потока, соединенное со смесителем газовых потоков, двухконтурную схему очистки отработавших газов, включающую соединенные последовательно контур мокрой очистки с регулятором подачи воды и контур удаления диоксида углерода и обогащения кислородом, связанный с источником кислорода, и влагоотделитель, отличающееся тем, что источником кислорода выбрана криогенная емкость, в которой размещен жидкий кислород, средство деления потока отработавших газов на два потока установлено последовательно с контуром мокрой очистки отработавших газов и через компрессор, газовый холодильник и влагоотделитель соединено с контуром удаления диоксида углерода и обогащения кислородом, который выполнен в виде набора холодильных испарителей для вымораживания диоксида углерода из отработавших газов, которые соединены с криогенной емкостью, а также с абсорбером продуктов очистки отработавших газов и через осушитель и газовый холодильник - с упомянутым смесителем газовых потоков, который через упомянутый сепаратор-теплообменник соединен с впускным коллектором искусственной газовой смеси.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что контур мокрой очистки отработавших газов выполнен циркуляционным и содержит контактный охладитель, фазовый разделитель, емкость для сбора воды с водоводяным теплообменником, фильтр и циркуляционный насос, подключенный через управляемый клапан к контактному охладителю.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в качестве контактного охладителя выбрана форсуночная камера.12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что водоводяной теплообменник выполнен с возможностью связи с забортной средой.13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что холодильные испарители снабжены нагревателями, предназначенными для удаления твердых фаз воды и диоксида углерода.14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что абсорбер выполнен с возможностью связи с забортной средой.15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что в качестве средства деления потока отработавших газов на два потока выбран регулятор перепуска.16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено ресивером искусственной газовой смеси, установленным во впускном коллекторе последовательно к сепаратору-теплообменнику.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2287069C2

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ ДВС, РАБОТАЮЩЕГО В РЕЖИМЕ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ 1998
  • Зайченко П.А.
  • Дыбок В.В.
  • Дружинин П.В.
  • Прутчиков И.О.
  • Борисов А.И.
  • Каулин Е.Л.
RU2158833C2
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕЕ РАБОТОЙ 1999
  • Пялов В.Н.
  • Остапенко В.А.
  • Журавлев А.А.
  • Кривов В.Г.
  • Замуков В.В.
  • Балашов С.В.
  • Агафонов А.Н.
  • Терехин А.Н.
  • Дмитриев А.Ф.
  • Степанов А.А.
  • Глозман М.К.
  • Полищук С.П.
RU2163976C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РАБОТАЮЩИМ ПО ЗАМКНУТОМУ ЦИКЛУ 1994
  • Агафонов А.Н.
  • Кривов В.Г.
  • Путятинский В.А.
  • Петрюк Н.И.
  • Борисов А.И.
RU2136922C1
GB 1513958 А, 14.06.1978
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ 1991
  • Кабанов А.С.
  • Агафонов А.Н.
  • Гулин С.Д.
  • Гулин В.С.
  • Сорокин А.А.
RU2030774C1
СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ 1999
  • Багрянцев К.И.
  • Сибирцев Н.И.
  • Азаров В.С.
RU2170268C2
РАЗРЫХЛЯЮЩЕ-ВСАСЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА 2005
  • Пуляевский Анатолий Михайлович
  • Пуляевский Алексей Анатольевич
  • Пуляевский Андрей Анатольевич
RU2301865C1
WO 9002254 A1, 08.03.1990.

RU 2 287 069 C2

Авторы

Пялов Владимир Николаевич

Остапенко Виталий Алексеевич

Замуков Владимир Вартанович

Бельченков Сергей Владимирович

Степанов Александр Александрович

Черевко Александр Иванович

Журавлев Александр Александрович

Агафонов Александр Николаевич

Александров Сергей Валентинович

Мотовилов Дмитрий Александрович

Терехин Андрей Николаевич

Кирюхин Сергей Николаевич

Марковский Леонид Степанович

Иванова Наталья Игоревна

Даты

2006-11-10Публикация

2004-10-20Подача