Силовая установка

 

Изобретение относится к двигателестроению и силовым установкам, работающим на углеводородном топливе. Технический результат - обеспечение возможности работы на любом из видов топлива: газообразном, жидком, вязкотекучем, твердом. Установка содержит камеру (1) сгорания с системой питания, включающей загрузочное устройство в составе приемного бункера (2) с вальцами (3) измельчения, шнекового транспортера (4), вентиль (5) для подачи в качестве топлива газообразных углеводородов, отсекатель-герметизатор (6), термохимический реактор (7) с внешней оболочкой (8), угольным слоем (9), центробежный насос (10), гидрореактор (11) с приемником жидких углеводородов 12 и катализатором 13, дозатор воздуха 14, газовую горелку 15, выпускной тракт 16, соединенный с рабочей зоной 17 термохимического реактора 7. Тумблер 18 предназначен для включения электроподогрева угольного слоя, вентиль (19) - для подачи топливного газа в карбюратор (20) двигателя (21) внутреннего сгорания, силовой вал которого соединен с генератором 22 переменного тока. Выпускной тракт (23) двигателя (21) внутреннего сгорания соединен с рабочей зоной термохимического реактора (6). Водяной котел (24) расположен в верхней части камеры (1) сгорания. Вентиль (25) предназначен для пропускания излишков топливной смеси компрессором (26) в ресивер (27) и отгрузки ее вентилем (28). Канал (29) и вагонетка (30) входят в состав устройства для удаления угля и зольных остатков из термохимического реактора, а гидрозатвор (30) предотвращает попадение воздуха в термохимический реактор. При разогреве угольной поверхности термохимического реактора (7) происходит процесс пиролиза загруженных углеводородов с образованием угольного остатка и легких углеводородов. 1 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и силовым установкам, работающим на углеводородном топливе.

Известна силовая установка, включающая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и термохимический реактор, выполненный в виде реакционной камеры с подогревателем, сообщенным с выпускным трактом двигателя, водяной испаритель, подключенный с одной стороны при помощи магистрали к реактору, а с другой стороны посредством канала к водяному баку, накопительную емкость для синтез-газа, подключенную к реактору при помощи трубопровода, связанного со смесителем системы питания, и орган управления двигателем, причем реактор снабжен датчиком температуры, канал и трубопровод выполнены с органами их перекрытия, подключенными к органу управления двигателем (см. авт. св. СССР N 1321872, МПК F 02 B 43/10, 1987 г.).

К недостаткам известного устройства относится следующее: многокомпонентная загрузка (топливо, уголь, вода), трудоемкость замены угля - вскрытие термохимического реактора, вскрытие реакционной камеры и их герметизация, выбросы окислительных газов в атмосферу.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, топливную емкость и термохимический реактор, причем выпускной тракт соединен с рабочей зоной термохимического реактора (см. патент РФ N 2059845, МПК F 02 B 43/10, 1996 г.).

Недостаток аналога - неполное сгорание топлива, что снижает коэффициент полезного действия установки.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, топливную емкость, термохимический реактор, причем выпускной тракт соединен с рабочей зоной термохимического реактора, гидрореактор, обеспечивающий взаимодействие газа из термохимического реактора с катализатором и превращение газа в жидкое углеводородное топливо и соединенный с термохимическим реактором по кольцевой схеме, а также с системой питания двигателя внутреннего сгорания, а топливная емкость соединена с внешней оболочкой термохимического реактора (см. патент РФ N 2120041, кл. F 02 B 43/00, 1998 г.).

Недостаток прототипа - невозможность работы установки на вязкотекучем, порошкообразном и твердоуглеводородном топливе.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение работы устройства на любом углеводородном топливе.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого технического решения достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, термохимический реактор, гидрореактор, соединенный с термохимическим реактором по кольцевой схеме, а также с системой питания двигателя внутреннего сгорания, снабжена камерой сгорания с системой питания, (водяным котлом?) и устройством для загрузки твердоуглеродного топлива с отсекателем-герметизатором, причем выходные тракты двигателя внутреннего сгорания и камеры сгорания объединены со входом в рабочую зону термохимического реактора, а термохимический реактор снабжен устройством для удаления угля и зольных остатков с гидрозатвором.

На чертеже изображена заявляемая силовая установка.

Устройство содержит камеру 1 сгорания с системой питания, включающей загрузочное устройство в составе приемного бункера 2 с вальцами 3 измельчения, шнекового транспортера 4, вентиль 5 для подачи в качестве топлива газообразных углеводородов, а также отсекатель-герметизатор 6, термохимический реактор 7 с внешней оболочкой 8, угольным слоем 9, центробежный насос 10, гидрореактор 11 с приемником жидких углеводородов 12 и катализатором 13, дозатор воздуха 14, газовую горелку 15, выпускной тракт 16, соединенный с рабочей зоной 17 термохимического реактора 7. Тумблер 18 предназначен для включения электроподогрева угольного слоя, вентиль 19 для подачи топливного газа в карбюратор 20 двигателя 21 внутреннего сгорания, силовой вал которого соединен с генератором 22 переменного тока. Выпускной тракт 23 двигателя 21 внутреннего сгорания соединен с рабочей зоной термохимического реактора 6. Водяной котел 24 расположен в верхней части камеры 1 сгорания. Вентиль 25 предназначен для пропускания излишков топливной смеси компрессором 26 в ресивер 27 и отгрузки ее вентилем 28. Канал 29 и вагонетка 30 входят в состав устройства для удаления угля и зольных остатков из термохимического реактора, а гидрозатвор 30 предотвращает попадание воздуха в термохимический реактор.

Устройство работает следующим образом.

Вязкотекучее, порошкообразное или твердоуглеводородное топливо через вальцы 3 приемного бункера 2 с помощью шнекового транспортера 4 загружается во внешнюю оболочку 8 термохимического реактора 7. Отсекатель-герметизатор 6 закрывается, предотвращая доступ воздуха в термохимический реактор 7. Газообразное углеводородное топливо загружается через вентиль 5. Тумблером 18 подается электропитание для разогрева угольной поверхности термохимического реактора 7. Происходит процесс пиролиза загруженных углеводородов. Включается центробежный насос 10. Оставляя углеродный осадок в угольном слое 9 термохимического реактора 7, возгоняемые легкие углеводородные фракции центробежным насосом 10 подаются в гидрореактор 11, где очищаются и охлаждаются, и подаются в газовую горелку 15. Количество воздуха регулируется вентилем 14. Окисляясь в камере сгорания 1, газы нагревают водяной котел 24 и с температурой 500 - 1500 градусов через выпускной тракт 17 подаются в термохимический реактор 7, где нагревают поверхность угля 9, активизируя ее для восстановительных процессов. При этом двуокись углерода и пары воды, полученные в результате сгорания, восстанавливаются до окиси углерода и водорода - топливных газов. Насосом 10 топливные газы прокачиваются через гидрореактор 11 и снова подаются в газовую горелку 15. Цикл повторяется. Кроме того, двуокись углерода и водород, подаваемые насосом 10 из термохимического реактора 7 проходят через катализатор 13 в гидрореакторе 11, при этом синтезируются жидкие углеводороды, которые скапливаются в приемнике 12, а затем подаются во внешнюю оболочку 8 термохимического реактора 7. Происходит возгонка жидких углеводородов с осаждением угольного остатка в слое угля 9 термохимического реактора 7, чем компенсируется расход угля. Помимо этого топливный газ через вентиль 19 подается в карбюратор 20 двигателя 21 внутреннего сгорания. Работающий двигатель 21 внутреннего сгорания приводит во вращение ось электрогенератора 22, вырабатывающего электроэнергию. Избыток топливного газа через вентиль 25 компрессором 26 закачивается в ресивер 27 для последующего отпуска через вентиль 28. Для разгрузки угля и зольного остатка предназначен канал 29 и вагонетка 30. В рабочем состоянии установки выход канала 29 закрыт гидрозатвором 31 для исключения попадания воздуха в термохимический реактор 7.

Преимущество заявляемого устройства состоит в том, что оно может работать на любом из видов топлива: газообразном, жидком, вязкотекучем, твердом, что позволяет утилизировать и использовать в качестве топлива любые углеводородные отходы от токсичных газов (в том числе и боевых отравляющих веществ) до бытовых отходов без контакта с атмосферой и биосферой. Кроме того, обеспечение возможности получения электрической энергии и чистого топливного газа повышает экономичность установки.

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, термохимический реактор, гидрореактор, соединенный с термохимическим реактором по кольцевой схеме, а также с системой питания двигателя внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что установка снабжена камерой сгорания с системой питания, водяным котлом и устройством для загрузки твердоуглеродного топлива с отсекателем-герметизатором, причем выходные тракты двигателя внутреннего сгорания и камеры сгорания объединены с входом в рабочую зону термохимического реактора, а термохимический реактор снабжен устройством для удаления угля и зольных остатков с гидрозатвором.

РИСУНКИ

Рисунок 1