Układ napędowy wielopaliwowy

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy wielopaliwowy, który może być zasilany paliwami ropopochodnymi, mineralnymi, różnego rodzaju drewnem, 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, w którym 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 układu napędowego, według wynalazku, polega na tym, że silnik, korzystnie spalinowo-elektryczny i do tego niechłodzony, jest połączony poprzez gazownicę, ze zbiornikiem paliwa i maszynę turbinową z dwustopniowym wymiennikiem ciepła. Z wymiennikiem ciepła połączona jest też poprzez elektrolizer, gazownica ze zbiornikiem paliwa wyposażona w filtr chemiczny. Gazownica jest wyposażona w reaktor z płaszczem grzewczym, pod którym umieszczony jest ruszt z drążonymi żebrami, zaś 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 wodorowy, korzystnie połączony z drążonym żebrem nitami tulejowymi. W górnej części układu nad silnikiem, zainstalowany jest elektrolizer. Ponadto drugi stopień wymiennika ciepła wyposażony jest w wężownicę, która łączy również maszynę turbinową z układem wydechowym układu.

Korzystnie, na wlocie do maszyny turbinowej jest zainstalowana przegroda.

Zasadniczą zaletą układu według wynalazku 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 układ wykorzystuje prawie całkowicie energię tego gazu. Woda jest rozkładana w elektrolizerze na tlen, dodawany do powietrza i wodór, który jest przegrzewany za pomocą spalin i zasysany przez ściankę drążonego żebra rusztu do reaktora gazownicy. W reaktorze tym zgazowuje on węgiel znajdujący się w zastosowanym paliwie, a spaliny napędzają turbinę, która może napędzać sprężarkę, prądnicę lub obie te maszyny naraz. Zwiększa to moc a przede wszystkim sprawność układu napędowego według wynalazku. Podobnie działa podgrzewanie wody zasilającej elektrolizer, wytworzonym gazem i spalinami w dwustopniowym wymienniku ciepła. Nad rusztem zainstalowana jest grzałka elektryczna służąca do inicjacji działania układu oraz zwiększania, w razie potrzeby, temperatury reakcji w reaktorze. Wytworzony w gazownicy gaz nie zawiera znaczących ilości azotu oraz tlenku węgla, a za to metan i inne węglowodory, co ułatwia jego oczyszczanie, sprężanie przed magazynowaniem i spalaniem.

W przypadku, gdy w układzie jest paliwo, którym można bezpośrednio napędzać silnik spalinowy, rozruch układu można zaczynać od jego rozruchu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ napędowy wielopaliwowy w ujęciu schematycznym, a fig. 2 - końcówkę drążonego rusztu z końcem przewodu wodorowego.

Układ napędowy wielopaliwowy ma silnik, korzystnie niechłodzony spalinowo-elektryczny 1, który jest połączony poprzez gazownicę 2 ze zbiornikiem paliwa i maszynę turbinową 3 z dwustopniowym wymiennikiem ciepła 4. Z wymiennikiem ciepła 4 połączona jest poprzez elektrolizer 6, gazownica 2 ze zbiornikiem paliwa, wyposażona w filtr chemiczny 5. Gazownica 2 jest wyposażona w reaktor 7 z płaszczem grzewczym 8, pod którym umieszczony jest ruszt z drążonymi żebrami 9. Ruszt 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 9 rusztu. Wewnątrz rury wydechowej 13 umieszczony jest przewód wodorowy 14. Z układem wydechowym układu jest połączona maszyna turbinowa 3 za pomocą wężownicy 17, w którą wyposażony jest drugi stopień wymiennika ciepła 4. Przewód wodorowy 14 połączony jest z drążonym żebrem 9 nitami tulejowymi 18. Ponadto elektrolizer 6 zainstalowany jest w górnej części układu nad silnikiem 1. W skład układu napędowego wielopaliwowego wchodzi układ wydechowy i akumulator elektryczny, a także zbiornik paliwa oraz zbiornik gazu, stały lub wymienny w zależności od spalanego w nim paliwa. Elektrolizer wyposażony jest w ciśnieniową pompę wodną i reduktor ciśnienia wodoru.

Działanie układu według wynalazku zaczyna się w zależności od jego wyposażenia albo od zapłonu paliwa w reaktorze 7 albo od zapłonu silnika spalinowego 1. W pierwszym przypadku drewno lub drewnopodobne paliwo, w reaktorze 7 zostaje zapalone za pomocą grzałki elektrycznej 12 rozpoczynając tym samym reakcję spalania, z ograniczonym dostępem powietrza zasilanego w miarę potrzeby w tlen i wodór przez elektrolizer 6 zasilany za pomocą prądu z akumulatora. Tak wytworzony gaz drzewny przepływa z reaktora 7 przez paliwo, mechaniczny filtr paliwa 15 i chemiczny 5 do silnika 1, który go zasysa. Gdy zostanie wytworzony dostatecznie dużo gazu następuje rozruch silnika 1. Korzystnym jest, pokrycie od wewnątrz, rury 13 masą katalityczną, która powoduje nie tylko dopalanie paliwa, ale i też izoluje ją od wewnątrz. Chroni to ją od przepalenia nawet przypadku pokrycia jej od zewnątrz izolacją cieplną. W sumie zwiększa to znacznie temperaturę spalin, a przez to i wodoru wpływającego do reaktora 7, którego ciśnienie jest redukowane poniżej ciśnienia otoczenia. Po wyczerpaniu się zapasu paliwa zostaje on uzupełniany po zdjęciu filtra 15 i klapy  16, a z popielnika 10 zostaje usunięty popiół za pomocą przenośnika ślimakowego 11. Korzystnym jest sztywne połączenie gazownicy 2 z silnikiem 1. Powoduje to jej wstrząsy ułatwiające nie tylko przemieszczanie się paliwa i popiołu, ale też i gazu.