ГАЗОГЕНЕРАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
CONTINUOUS GAS GENERATOR

Изобретение относится к устройствам для получения газообразного топлива из твердого углеродосодержащего возобновляемого сырья, например древесины или торфа, с воздухом, подаваемым через решетку, в которых топливо горит без существенного движения. Устройство промышленно применимо в области малой энергетики и может быть использовано для получений электрической и тепловой энергии.
Из уровня техники известен газогенератор (SU 59564 A1, МПК C10J 3/20, C10J 3/30, C10J 3/32, опубл. 31.03.1941), содержащий вертикальный шнек для подачи топлива с осевой полостью для прохода газа, под которым помещена решетка, предназначенная для уплотнения сверху слоя топлива в шахте газогенератора, при этом решетка снабжена разрыхлителем.
Недостатком газогенератора является отсутствие в его конструкции узлов автоматического контроля загрузки камеры и необходимости подстраивать подачу топлива в зависимости от его нагрузки.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранному в качестве прототипа признана газогенераторная установка (RU 2495711 C2, МПК B01J 7/00, опубл. 07.07.2011), которая содержит систему подачи твердого топлива и систему отвода золы, камеру газификации, колосниковую решетку, фурму с воздуховодом, газоотводный патрубок с газоотводящей системой, систему автоматической подачи твердого органического топлива. Система автоматической подачи твердого органического топлива состоит из конусообразного корпуса, суженная часть которого находится внутри корпуса газогенераторной установки, а расширенная часть имеет бункер-горловину для загрузки твердого органического топлива.
Недостатком технического решения является отсутствие в системе автоматической подачи топлива средств контроля, что ограничивает возможность автоматического регулирования работы установки и делает невозможным реализацию непрерывного режима работы газогенератора.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение непрерывной работы газогенератора, работающего на древесных отходах, при переменной нагрузке в течение длительного периода времени без участия технического персонала.
Указанная задача решена за счет того, что заявленный газогенератор непрерывного действия содержит корпус, в цилиндрической части которого установлен поршень со штоком, на верхнем торце которого установлен магнит и закреплен гибкий трос, соединенный с электроприводом подъемного механизма. На крышке корпуса газогенератора установлена штанга с закрепленными на ней датчиками нижнего и верхнего положения уровня топлива, а на верхнем торце штанги установлен стопорный механизм.
Сбоку от корпуса газогенератора установлен механизм загрузки топлива, включающий в себя бункер, соединенный с корпусом газогенератора шнековым каналом, причем конец канала, присоединенный к бункеру, содержит приводной шнек, шток которого соединен с валом электродвигателя, а конец канала, присоединенный к корпусу газогенератора, - электромеханическую заслонку, снабженную электроприводом.
Выходы датчиков нижнего и верхнего положения уровня топлива подключены к измерительным входам блока управления, а силовые выходы последнего подключены соответственно к электроприводу подъемного механизма, стопорному механизму, электродвигателю приводного шнека и электроприводу электромеханической заслонки.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым указанной совокупностью конструктивных признаков газогенератора, является возможность его непрерывной работы в течение требуемого периода времени в режиме автоматической подачи топлива.
Устройство газогенератора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема газогенератора, а на фиг. 2 - структурная схема блока управления.
Газогенератор непрерывного действия устроен следующим образом.
Основой газогенератора служит корпус 1, в цилиндрической части которого установлен поршень 2 со штоком 3, на верхнем торце которого установлен магнит 4 и закреплен гибкий трос 5, соединенный с электроприводом подъемного механизма 6. На крышке корпуса газогенератора установлена штанга 7 с закрепленными на ней датчиками нижнего и верхнего положения уровня топлива 8 и 9, а на верхнем торце штанги установлен стопорный механизм 10.
Сбоку от корпуса газогенератора установлен механизм загрузки топлива, включающий в себя бункер 11, соединенный с корпусом газогенератора шнековым каналом 12, причем конец канала, присоединенный к бункеру, содержит приводной шнек 13, шток которого соединен с валом электродвигателя 14, а конец канала, присоединенный к корпусу газогенератора, - электромеханическую заслонку 15, снабженной электроприводом.
Выходы датчиков нижнего и верхнего положения уровня топлива 8 и 9 подключены к измерительным входам блока управления 16, а силовые выходы последнего подключены соответственно к электроприводу подъемного механизма 6, стопорному механизму 10, электродвигателю 14 приводного шнека 13 и электроприводу 17 электромеханической заслонки 15.
Датчики верхнего и нижнего положения штока могут быть любого типа: магнитные, индукционные, оптические, Холла или другие известные. Стопорный механизм 10 может быть выполнен в виде электромагнитного тормозного устройства, состоящего из зажима, управляемого электромагнитной катушкой, или другого известного стопорного устройства, управляемого электрическим сигналом. Емкость бункера 11 определяется периодом времени непрерывной работы газогенератора без участия технического персонала.
Блок управления 16 выполнен в виде микропроцессорной системы, содержащей микроконтроллер 18, включающий в себя память программ и данных (на структурной схеме условно не показаны), микропроцессор 19 с подключенными к нему тремя восьмиразрядными универсальными двунаправленными портами ввода-вывода 20, двумя входами внешних прерываний 21 и энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью 22.
При этом четыре линии первого порта ввода-вывода 20 подключены к силовым выходам блока управления, к первому и второму входам внешних прерываний 21 подключены измерительные входы блока управления, ко второму порту ввода-вывода подключен блок индикации 23, включающий LCD-индикатор 24, обеспечивающий вывод текстовой информации, и TFT-дисплей 25, обеспечивающий вывод, преимущественно, графической информации, а к третьему порту ввода-вывода подключен блок ввода данных, выполненный в виде клавиатуры 26.
Устройство работает следующим образом.
По мере сгорания топлива, поршень 2 со штоком 3 под действием силы тяжести (или пружины, неуказанной на фиг. 1) опускается до уровня нижнего положения. В нижнем положении магнит 4 совмещается с датчиком нижнего положения уровня топлива 8, при этом сигнал с датчика 8 поступает на первый измерительный вход блока управления 16. Регистрируя срабатывание датчика, блок управления 16 включает электродвигатель подъемного механизма 6 и поршень 2 со штоком 3 перемещается в верхнее положение до совмещения магнита 4 с датчиком верхнего положения топлива 9, который передает сигнал на второй измерительный вход блока управления 16.
Регистрируя срабатывание датчика, блок управления передает управляющий сигнал стопорному механизму 10 и стопорит поршень 2 со штоком 3 в верхнем положении. Одновременно с этим блок управления включает электропривод 14 приводного шнека 13 и электропривод 17 электромеханической заслонки 15.
За счет открытия электромеханической заслонки 15 и одновременного вращения приводного шнека 13 происходит подача твердого топлива из бункера 11 по шнековому каналу 12 в корпус 1 газогенератора, при этом продолжительность загрузки определяется экспериментальным путем и задается программно с помощью блока ввода данных 26, при этом уставки сохраняются в энергонезависимой памяти 22 микроконтроллера 18 и могут визуально контролироваться оператором установки с помощью блока индикации 23.
После завершения процесса загрузки топлива блок управления 16 подает управляющий сигнал электродвигателю 14 приводного шнека 13 и останавливает его; далее включает электропривод 17 электромеханической заслонки 15, при этом последняя перекрывает шнековый канал 12, одновременно перекрывая подсос воздуха в зону горения; затем блок управления расстопоривает поршень 2 путем подачи управляющего сигнала стопорному механизму 10.
Поршень 2 со штоком 3 под действием собственного веса опускается до текущего уровня загрузки топлива, после чего начинается процесс сжигания топлива, по мере его выгорания поршень опускается до нижнего положения, затем повторяется цикл автоматической загрузки топлива.