Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy

Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy współpracujący z wytwornicą gazu, napędzany paliwami pochodzenia mineralnego, drewnem różnego rodzaju, słomą oraz trawą. Najbliższym rozwiązaniem jest układ silnika spalinowego z wytwornicą gazu drzewnego używaną w czasie i po drugiej wojnie światowej i nazywaną zgazowywaczem Imberta. Składa się ze zbiornika drewna lub innego paliwa zakrytego klapą zabezpieczoną sprężyną.

Na około 1/3 wysokości zbiornika, wktórym to miejscu jest on przewężony, zainstalowany jest zestaw promieniście skierowanych do środka dysz, przez które zasysane jest powietrze. Powietrze to służy do częściowego spalania paliwa a przez to do jego odgazowywania oraz zgazowywania. Gaz drzewny składa się w głównej mierze z niepalnego azotu oraz ze słabo palnego tlenku węgla.

Istota silnika spalinowo-parowego według wynalazku polega na tym, że silnik spalinowy jest połączony poprzez gazownicę i maszynę turbinową z wymiennikiem ciepła. Z wymiennikiem ciepła połączony jest poprzez filtr chemiczny, ciśnieniowy zbiornik paliwa. Gazownica jest wyposażona w reaktor z płaszczem grzewczym, pod którym umieszczony jest ruszt z drążonymi żebrami. Ruszt umieszczony jest nad popielnikiem wyposażonym w przenośnik ślimakowy. Nad rusztem w reaktorze, zainstalowana jest grzałka elektryczna. Silnik spalinowy połączony jest rurą wydechową z drążonymi żebrami rusztu, przy czym wewnątrz rury wydechowej umieszczony jest przewód parowy, korzystnie przewód parowy połączony jest z drążonym żebrem rusztu nitami tulejowymi. W górnej części gazownicy zamkniętej klapą, umieszczony jest mechaniczny filtr gazu. Wymiennik ciepła wyposażony jest w wężownicę, która łączy również maszynę turbinową z układem wydechowym układu. Na wlocie do maszyny turbinowej jest zainstalowana przegroda, korzystnie pomiędzy wlotem maszyny turbinowej a przegrodą jest zainstalowany zawór.

Nowy silnik chłodzony jest odparowywaną wodą, która jest przegrzewana za pomocą spalin a część jej jest wtłaczana przez ściankę drążonego żebra rusztu do reaktora gazownicy. W reaktorze tym para zgazowuje węgiel znajdujący się w zastosowanym paliwie, a pozostała jej część napędza wraz ze spalinami turbosprężarkę lub turbogenerator. Zwiększa to ich moc a przede wszystkim sprawność całego układu napędowego. Podobnie działa podgrzewanie wody chłodzącej wytworzonym gazem oraz mieszanką spalin i pary.

Zasadniczą zaletą silnika spalinowo-parowego jest możliwość zasilania go wieloma rodzajami paliw w tym paliwami odnawialnymi. Paliwa te nie są spalane w gazownicy a gaz w niej wytworzony zawiera niewielką ilość azotu, co zmniejsza jego objętość i ułatwia chłodzenie, oczyszczanie oraz magazynowanie. Poza tym silnik wykorzystuje prawie całkowicie energię tego gazu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy w ujęciu schematycznym, a fig. 2 - przekrój podłużny żebra drążonego rusztu z przewodem parowym.

Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy ma chłodzony przez odparowywanie wody silnik spalinowy 1 połączony poprzez gazownicę 2 i maszynę turbinową 3 z wymiennikiem ciepła 4. Z wymiennikiem ciepła 4 połączony jest poprzez filtr chemiczny 5, ciśnieniowy zbiornik paliwa 6. Gazownica 2 jest wyposażona w reaktor 7 z płaszczem grzewczym 8, pod którym umieszczony jest ruszt 9 z drążonymi żebrami. Ruszt 9 umieszczony jest nad popielnikiem 10 wyposażonym w przenośnik ślimakowy 11, natomiast nad rusztem 8 w reaktorze 7, zainstalowana jest grzałka elektryczna 12. Silnik spalinowy 1 połączony jest rurą wydechową 13 z drążonymi żebrami rusztu 9, przy czym ruszt 9 ogrzewany jest spalinami za pomocą rury wydechowej 13 z przewodem parowym 14 umieszczonym wewnątrz rury wydechowej 13. Przewód parowy 14 połączony jest z drążonym żebrem rusztu 9 nitami tulejowymi 18. Z układem wydechowym jest połączona maszyna turbinowa 3 za pomocą wężownicy 17, w którą wyposażony jest drugi stopień wymiennika ciepła 4. W górnej części gazownicy 2 zamkniętej klapą 16, umieszczony jest mechaniczny filtr gazu 15. Ponadto na wlocie do maszyny turbinowej 3 jest zainstalowana przegroda 19 wydłużająca drogę mieszanki spalin z parą, natomiast pomiędzy wlotem maszyny turbinowej 3 a przegrodą 19 jest zainstalowany zawór 20 do regulujący odpływ mieszanki spalin z parą.

Silnik spalinowo-parowy wielopaliwowy może być też wyposażony w zbiornik paliwa płynnego, gazowego lub w oba takie zbiorniki.

Działanie silnika według wynalazku jest następujące. Przy zamkniętym zaworze 20, za pomocą grzałki 12 zapalane jest paliwo w generatorze 7, które początkowo zasilane jest powietrzem znajdującym się w gazownicy powodując odgazowywanie oraz zgazowywanie paliwa. Następnie dostarczane jest ono rurą wydechową z silnika 1 do czasu, gdy wytworzy się dostateczna ilość gazu drzewnego powodującego jego zapłon i konieczność otwarcia zaworu 20. Do czasu nagrzania się silnika gazownica 2 zasilana jest spalinami, których ciśnienie jest regulowane zaworem 20. Po nagrzaniu się silnika 1 reaktor 7 zostaje zasilany parą pochodzącą z płaszcza wodnego silnika przewodem parowym 14 umieszczonym w rurze wydechowej 13, w której jest przegrzewana spalinami, a która wraz ze spalinami napędza turbinę w maszynie 3. Po wytworzeniu się gazu w generatorze 7 przetłaczany jest on przez ciśnieniowy zbiornik paliwa 6 i oczyszczany z części stałych w filtrze 15, skąd z pod klapy 16 poprzez chemiczny filtr 5 zostaje wtłaczany do silnika. Po drodze gaz oddaje część ciepła paliwu ułatwiając jego zgazowywanie oraz wodzie chłodzącej silnik, w pierwszym stopniu wymiennika ciepła 4, co zmniejsza temperaturę tego gazu. Po wyczerpaniu się zapasu paliwa, w zbiorniku 6, zostaje on uzupełniany po zdjęciu filtra 15 i klapy 16, a z popielnika 10 zostaje usunięty popiół za pomocą przenośnika 11. Pokrycie od wewnątrz, rury 13 masą katalityczną powoduje nie tylko dopalanie paliwa, ale i też izoluje ją od wewnątrz. Chroni to rury 13 od przepalenia nawet przypadku pokrycia jej od zewnątrz izolacją cieplną. W sumie zwiększa to znacznie temperaturę spalin, a przez to i pary wpływającej do reaktora 7. Sztywne połączenie gazownicy 2 z silnikiem 1 powoduje, że jej wstrząsy ułatwiają nie tylko przemieszczanie się paliwa i popiołu, ale też i gazu.