Использование угольной пыли в качестве топлива в двигателях - старая идея. Сегодня новые возможности дают ей импульс. Например, новые керамические материалы доступны для цилиндров в двигателях, которые не зависят от смазки маслом. Кроме того, кинематика кривошипно-шатунного механизма была недавно разработана так, чтобы цилиндры и картер были пространственно разделены. Угольная пыль, с другой стороны, больше не является расширяемой темой. Тем не менее, пыль из возобновляемого сырья предлагает высокоэнергетические варианты при условии, что могут быть разработаны двигатели угольной пыли, которые могут перерабатывать эту пыль в качестве топлива экологически безвредным и экономичным образом.
Картинная галерея
Пыль - это высокоэнергетическая форма, в которой твердое вещество может возникать как в естественных, так и в технических процессах. Пыль должна рассматриваться как самостоятельное вещество с очень специфическими свойствами. Пыль определяется как распределение мельчайших частиц твердого вещества в воздухе. В случае взрыва пылевидное твердое вещество окисляется.
Чем мельче пыль, тем более взрывоопасна
Источники взрывоопасности пыли возрастают с увеличением крупности твердых частиц, поскольку их площадь поверхности, основанная на общем объеме твердого вещества, увеличивается очень быстро. Пример иллюстрирует это: объем сплошной поверхности составляет 1 см 3. Если он имеет форму куба, то его поверхность составляет 6 см 2. Если вы считаете, что этот фиксированный объем разделен на частицы диаметром 1 мкм, общая площадь поверхности составляет 6 × 10 4 см 2. Следовательно, поверхность пыли в десять тысяч раз больше, чем поверхность куба сравнения с твердой поверхностью.
Компания Ficht признала, что ее двигатели с коленчатым контуром предлагают идеальные условия для использования пыли в качестве высокоэнергетического топлива. Еще в 1977 году инженер Рейнхольд Фихт предложил простое решение для кривошипно-шатунного привода в Кирхзееоне в Верхней Баварии на фоне создания системы для двухтактных двигателей, которая больше не требовала смазки смесью. Однако для этого кривошипно-шатунный механизм должен быть отделен от зон цилиндров. Однако такое разделение невозможно при использовании шарнирного шатуна, поршневого пальца и поршневой системы, которые все еще широко распространены в настоящее время. Фихт заменил этот механизм, для которого абсолютно необходим открытый корпус с одним компонентом, кривошипно-шатунным.
Электродвигатели
Так выглядит технология привода будущего
Коленчатая петля, то есть только один компонент, обеспечивает двухцилиндровый двигатель с коленчатой петлей в форме боксера, в которой два противоположных поршня жестко соединены друг с другом с помощью круглых поршневых штоков и неподвижной рамы. Эта рама содержит две направляющие, перпендикулярные движению поршня, между которыми перемещается скользящий блок. Кривошип коленчатого вала (шатун) входит в этот скользящий блок без отклонений через шатун. Взрывные силы топлива оказывают давление на поршни. Это давление передается на скользящий блок через поршневые штоки. Коленчатый вал начинает вращаться.
Технология работает в двухтактном режиме
Технология работает как синусоидальное движение, совершенно не впечатляющее в двухтактном режиме, так что двигатель срабатывает каждые 180 °. Поскольку двигатель запускается поочередно справа и слева как «поддельный боксер», Фихт разработал баланс массы, чтобы двигатель не качался. Ficht также использует герметично закрытые пространства под поршнями напротив картера для предварительного сжатия всасываемого воздуха, который, когда соответствующий поршень опускается, достигает камер сгорания цилиндров через переливные каналы.
Поршни прочно соединены с круглыми поршневыми штоками. Даже при небольшом люфе они могли бегать в цилиндрах практически без контакта со стенами и не опрокидывались.
Знать это важно, потому что это дало Ficht возможность использовать керамические гильзы цилиндров. Керамика чувствительна к ударам и ударам, но практически не изнашивается и нечувствительна к агрессивным химическим воздействиям. Двигатель работает с карбоновыми поршнями - без какой-либо смазки.
Четырехцилиндровый звездообразный коленчатый двигатель от Ficht не требует дополнительной балансировки массы. Петли кривошипа, по одному на 2 цилиндра, расположены под углом 90 ° в этом двигателе. Все силы и моменты отменяют друг друга. Например, двигатель работает плавно. Небольшой остаточный крутящий момент возникает только из-за расстояния между двумя коленчатыми петлями, когда коленчатый вал перпендикулярен вертикальной оси, что на практике не заметно.
Все цилиндры легко доступны
Этот недавно разработанный 4-цилиндровый также работает совершенно невообразимо в 2-х тактных. Цилиндр стреляет непрерывно по кругу через каждый угол поворота 90 °. Этот интервал зажигания соответствует 8-цилиндровому 4-тактному двигателю со значительно более высокой стоимостью строительства. Для стационарной работы в качестве привода генератора горизонтальное расположение двигателя с вертикальным коленчатым валом идеально подходит для любых работ по техническому обслуживанию. Все цилиндры легко доступны, впускной и выпускной тракт со вспомогательными агрегатами находится на удобной рабочей высоте. Это те преимущества, которые нельзя недооценивать и которые оказывают положительное влияние на техническое обслуживание.
Еще одним большим преимуществом двигателей Ficht с коленчатым контуром является сравнительно длительный срок службы смазочного масла. Уплотнение картера в области цилиндров имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что никакие продувочные газы не могут загрязнять масло, что, в свою очередь, оказывает положительное влияние на срок службы масла.
Дополнительная информация по истории пыли как топлива
Еще в 1824 году Николас Карно упоминал угольную пыль в качестве возможного топлива в цикле. В 1851 году в патенте США была упомянута своего рода «угольная пылевая турбина». А в 1880 году Дж. Викфельд зарегистрировал двигатель с угольной пылью для получения патента. Рудольф Дизель экспериментировал с двигателем угольной пыли в 1899 году. Коллега Дизеля Рудольф Павликовский (1868-1942) продолжал отстаивать свое развитие с большой личной и материальной приверженностью. В 1916 году Павликовский впервые привел в действие двигатель с угольной пылью. Двигатель Rupa, названный в честь аббревиатуры Pawlikowskis, разрабатывался IG Farben и MAN с 1925 по 1930 гг., А также различными машиностроительными заводами в Германии до 1940 г. - без длительного успеха. Преимущества не перевешивают недостатки с технологией, доступной в то время. Попытки не увенчались успехом, потому что угольная пыль прилипла ко всем смачиваемым маслом деталям и действовала как смазка, что также приводило к блокировке поршней и двигателя через короткое время.
Цель: генерировать электрическую энергию
Герметичные уплотнения областей цилиндра на картере и комбинация керамики и углерода делают двигатель идеально подходящим для пыли в качестве топлива. Проще говоря, Ficht поставила перед собой задачу использовать передовые свойства возобновляемой биогенной пыли с помощью своих передовых 4-цилиндровых коленчатых двигателей и, таким образом, генерировать электрическую энергию.
Конечно, к тому времени еще предстоит решить множество проблем. Например, введение и выдувание пыли в камеры сгорания в связи с продувочным воздухом или топливным газом для улучшения воспламеняемости пыли, это лишь некоторые из работ, которые необходимо сделать: конечно, отработавшие газы должны быть отфильтрованы, твердые компоненты золы удалены, а отработанный газ подвергнут последующей обработке., Возможно, зола также может быть использована в качестве удобрения, потому что она очень богата минералами.
Термическое использование твердого биогенного топлива для производства электроэнергии и тепла приобретает все большее значение, поскольку эти источники энергии в значительной степени нейтральны по отношению к СО 2, если используются устойчивые лесное и сельское хозяйство, а также увеличивают региональную добавленную стоимость. (уд)
двигатель Стирлинга
Двигатель Стирлинга представляет себя
* Дипл.-инж. Рейнхлод Фихт, Ficht Fahrzeug + Marinetechnik GmbH & Co. KG, Кирхзееон