ГАЗОГЕНЕРАТОР

Название	ГАЗОГЕНЕРАТОР
Разработчик (Авторы)	Молчанов Олег Александрович, Салова Тамара Юрьевна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2497582
Дата регистрации	18.11.2011
Правообладатель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет"
Область применения (класс МПК)	B01J 7/00 (2006.01)

Описание изобретения

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.

Формула изобретения

Газогенератор, содержащий 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, отличающийся тем, что 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.

Изобретение "ГАЗОГЕНЕРАТОР" (Молчанов Олег Александрович, Салова Тамара Юрьевна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога