ГАЗОГЕНЕРАТОР
GAS GENERATOR

Изобретение относится к устройствам, в которых происходит сгорание твердого топлива для получения чистого энергетического газа.
Известен газогенератор [патент РФ №2289705, F02C 3/30], содержащий полый корпус, топливную форсунку во внутреннем контуре, противоточный кольцевой канал регенерации в наружном контуре, на выходе центральное тело и выходное сопло. В зоне горения установлен разгонный направляющий сопловый аппарат регенерата, в зоне смешения - конфузорное сопло регенерации, отражатель, лобовой тормоз реактивной струи в форме сферического сегмента, в наружном контуре расположены камера высокого давления регенерата с кольцевым отражателем реактивной струи, диффузорная тупиковая камера, противоточный конический водяной экономайзер с кольцевым коллектором и кольцевое противоточное сопло регенерации с форсунками распыления воды в плоскости критического сечения и с конфузорным каналом. Сопловый направляющий аппарат разгона регенерата выполнен в форме жалюзийной решетки с формой выпукло-вогнутых кольцевых обечаек-лопаток с конфузорными межлопаточными каналами, создающими конфузорный экран регенерата в потоке на поверхности конфузорного сопла регенерации смешения. Отражатель лобового торможения регенерата реактивной струи выполнен в форме сферического сегмента с высокой степенью шероховатости вогнутой поверхности. Кольцевой отражатель реактивной струи выполнен с вогнутым каналом и установлен на стенке камеры высокого давления регенерата наружного контура. Противоточный водяной экономайзер укреплен на корпусе, форсунки выполнены радиальными, струйными и прикреплены к корпусу на выходе из экономайзера.
Недостатком такого газогенератора являются большие гидравлические сопротивления.
Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является газогенератор [патент РФ №2292234, В01J 7/00; B01J 19/14], включающий корпус, внутри которого размещены твердотопливный заряд, воспламенитель и фильтр-охладитель, выполненный из газопроницаемого крупнозернистого порошка с размером частиц от 0,13 до 0,5 мм, фильтр-охладитель содержит размещенные перпендикулярно его оси газопроницаемые диски, выполненные из металла с теплопроводностью, по меньшей мере, в 15 раз превышающей теплопроводность дисперсного порошка фильтра-охладителя, температура плавления, разложения или сублимации которого, по меньшей мере, на 20% превышает температуру продуктов сгорания твердотопливного заряда, при этом длина фильтра-охладителя составляет от 100 до 2500 среднего диаметра частиц порошка фильтра-охладителя.
Недостатками данного устройства являются:
1. Проблема загрузки новой порции топлива, а именно необходима разборка газогенератора.
2. Отсутствие колосников для удаления остатков продуктов горения.
Задача изобретения - снижение гидравлических сопротивлений, автоматизация процесса подачи топлива и удаления продуктов сгорания.
Поставленная задача решается за счет того, что газогенератор содержит полый корпус, внутри которого размещены твердотопливный заряд, воспламенитель и фильтр-охладитель, выполненный из газопроницаемого крупнозернистого порошка с размером частиц от 0,13 до 0,5 мм, фильтр-охладитель, содержащий размещенные перпендикулярно его оси газопроницаемые диски, выполненные из материала с теплопроводностью, по меньшей мере, в 15 раз превышающей теплопроводность дисперсного порошка и фильтра-охладителя, в зоне смешения установлено конфузорное сопло, жестко закрепленное к внутренней стороне корпуса, при этом крепления расположены в одной плоскости и сдвинуты относительно друг друга на 90°, а в корпусе выполнено отверстие, в котором установлено регулируемое устройство подачи окислителя, а в торцевой части камеры сгорания установлен шнек подачи топлива, а в нижней части последней выполнено выгрузное отверстие, перекрытое управляемой заслонкой, а перед входом конфузорного сопла установлены регулируемые заслонки, выполненные в виде горизонтальных жалюзи, при этом на верхней пластине выполнены направляющие, в которых размещены «полозья» нижней пластины, верхняя часть нижней пластины жестко связана со своим регулировочным винтом, установленным в корпусе через тягу, а между камерой сгорания и конфузорным соплом установлена разделительная решетка, а между фильтром-охладителем и конфузорным соплом установлен фильтрующий элемент, фильтр-охладитель закреплен в корпусе с помощью опорных решеток, к корпусу жестко крепится сопло критического истечения.
Новые существенные признаки:
1. В зоне смешения установлено конфузорное сопло, жестко закрепленное к внутренней стороне корпуса, при этом крепления расположены в одной плоскости и сдвинуты друг относительно друга на 90°.
2. В корпусе выполнено отверстие, в котором установлено регулируемое устройство подачи окислителя.
3. В торцевой части камеры сгорания установлен шнек подачи топлива, а в нижней части последней выполнено выгрузное отверстие, перекрытое управляемой заслонкой.
4. Перед входом конфузорного сопла установлены регулируемые заслонки, выполненные в виде горизонтальных жалюзи.
5. На верхней пластине выполнены направляющие, в которых размещены «полозья» нижней пластины.
6. Верхняя часть нижней пластины жестко связана со своим регулировочным винтом, установленным в корпусе через тягу.
7. Между камерой сгорания и конфузорным соплом установлена разделительная решетка.
8. Между фильтром-охладителем и конфузорным соплом установлен фильтрующий элемент.
9. Фильтр-охладитель закреплен в корпусе с помощью опорных решеток.
10. К корпусу жестко крепится сопло критического истечения.
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
При использовании предлагаемый газогенератор позволит регулировать процесс термического разложения топлива, что приведет к увеличению газогенерирующих продуктов разложения и уменьшит процесс их окисления с возможностью автоматизации самого процесса, снизит гидравлическое сопротивление за счет установки конфузорного сопла внутри газогенератора.
На фиг.1 схематично изображен газогенератор.
На фиг.2 изображена блок-схема автоматического управления газогенератором.
На фиг.3 схематично изображена управляемая заслонка.
Газогенератор содержит полый корпус 1, внутри которого размещены твердотопливный заряд 2, воспламенитель 3 и фильтр-охладитель 4, выполненный из газопроницаемого крупнозернистого дисперсного порошка 5 с размером частиц от 0,13 до 0,5 мм, фильтр-охладитель 4 содержит размещенные перпендикулярно его оси газопроницаемые диски 6, выполненные из материала, например из железа, с теплопроводностью, по меньшей мере, в 15 раз превышающей теплопроводность дисперсного порошка 5 и фильтра-охладителя 4, в зоне смешения установлено конфузорное сопло 7, жестко закрепленное к внутренней стороне корпуса 1, при этом крепления 8 расположены в одной плоскости и сдвинуты относительно друг друга на 90°, а в корпусе 1 выполнено отверстие 9, в котором установлено регулируемое устройство подачи окислителя, а в торцевой части камеры сгорания 10 установлен шнек подачи топлива 11, а в нижней части последней выполнено выгрузное отверстие 12, перекрытое управляемой заслонкой 13, а перед входом конфузорного сопла 7 установлены регулируемые заслонки 14, выполненные в виде горизонтальных жалюзи, при этом на верхней пластине 15 выполнены направляющие 16, в которых размещены «полозья» 17 нижней пластины 18. Верхняя часть нижней пластины 18 жестко связана со своим регулировочным винтом 19, установленным в корпусе 1 через тягу 20, между камерой сгорания 10 и конфузорным соплом 7 установлена разделительная решетка 21, а между фильтром-охладителем 4 и конфузорным соплом 7 установлен фильтрующий элемент 22, фильтр-охладитель 4 закреплен в корпусе 1 с помощью опорных решеток 23 и 24. К корпусу 1 жестко крепится сопло критического истечения 25. Между внутренней стенкой полого корпуса 1 и боковой стенкой конфузорного сопла 7 имеется противоточный конфузорный канал 26. Блок автоматического управления 27 электрически связан с шнеком 11, управляемой заслонкой 13 выгрузного отверстия 12 и регулировочным винтом 19.
Газогенератор заявленной конструкции работает следующим образом.
С помощью воспламенителя 3 загорается твердотопливный заряд 2. При горении твердотопливного заряда 2 происходит процесс окисления. Продукты сгорания проходят через разделительную решетку 21, идут через сопловый аппарат 7, после чего часть из них попадает в фильтрующий элемент 22, где происходит освобождение продуктов сгорания от твердых частиц. Далее продукты сгорания поступают на опорную решетку 23, которая обеспечивает их равномерный подвод к дисперсному порошку 5, например смесь угля и кварцевого песка. Проходя чередующие слои дисперсного порошка 5 и газопроницаемые диски 6, выполненные, например, из железа, продукты сгорания интенсивно охлаждаются и истекают из фильтра-охладителя 4 через сопло 25 критического истечения. Другая часть отражается и идет по противоточному конфузорному каналу 26 обратно в камеру сгорания 10, которая отделена от соплового аппарата разделительной решеткой 21. В нижней части камеры сгорания 10 выполнено выгрузное отверстие 12. Подача топлива осуществляется с помощью шнека 11, а удаление продуктов сгорания происходит с помощью выгрузного отверстия 12 посредством управляемой заслонки 13. В зависимости от режима работы газогенератора в корпусе 1 выполнено отверстие 9, в котором установлено регулируемое устройство подачи окислителя. Регулировка работы газогенератора происходит с помощью блока автоматического управления 27 (БАУ).
Блок управления работает следующим образом.
После загрузки шнеком 11 топлива 2 подается сигнал на БАУ 27, затем в БАУ 27 запускается выдержка времени для запуска работы управляемой заслонки 13 выгрузного отверстия 12. Топливо 2 поджигается посредством воспламенителя 3, при достижении нужной температуры в камере сгорания 10 подается сигнал на БАУ 27, который приводит в движение управляемые заслонки 14. Далее цикл повторяется.
При достижении заданной температуры в камере сгорания 1 подается сигнал с БАУ 27 на вращение регулировочного винта 19 управляемой заслонки 14 (не показано), который регулирует величину зазора между наружной поверхностью полого корпуса 1 для регулирования величины обратного потока газа в камеру сгорания 10.
После заданной выдержки времени, за которое происходит сгорание топлива 2 в камере сгорания 10, подается сигнал с БАУ 27 на регулируемую заслонку 13 выгрузного отверстия 12 и происходит удаление отработанного топлива. После чего подается сигнал с БАУ 27 на закрытие регулируемой заслонки 13 выгрузного отверстия 12. Поступает команда с БАУ 27 на шнек 11 и происходит загрузка очередной порции топлива 2 в камеру сгорания 10. После чего процесс повторяется.
Пример
С помощью воспламенителя загорается твердотопливный заряд. При горении твердотопливного заряда происходит процесс окисления. Продукты сгорания проходят через сопловый аппарат, после чего часть из них попадает в фильтрующий элемент, где происходит освобождение продуктов сгорания от твердых частиц. Далее продукты сгорания поступают на опорную решетку, которая обеспечивает их равномерный подвод к смеси угля и кварцевого песка. Проходя чередующиеся слои смеси угля с кварцевым песком и газопроницаемые железные диски, теплопроводность которых, по меньшей мере, в 15 раз превышает теплопроводность смеси угля с кварцевым песком, продукты сгорания интенсивно охлаждаются и истекают из фильтра-охладителя через сопло критического истечения. Другая часть отражается и идет по противоточному конфузорному каналу обратно в камеру сгорания, которая отделена от соплового аппарата разделительной решеткой. В нижней части камеры сгорания выполнено выгрузное отверстие. Подача топлива осуществляется с помощью шнека, а удаление продуктов сгорания происходит с помощью выгрузного отверстия посредством управляемой заслонки. В зависимости от режима работы газогенератора в корпусе выполнено отверстие, в котором установлено регулируемое устройство подачи окислителя. Регулировка работы газогенератора происходит с помощью блока автоматического управления.