RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 207344 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 378514 (51) Int.Cl. F02M 25/022 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 22.12.2005 (54) Sposób efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej, we wszelkiego rodzaju układach spalania, zawierających komorę spalania oraz układ do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej w silniku spalinowym (43) Zgłoszenie ogłoszono: 25.06.2007 BUP 13/07 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.12.2010 WUP 12/10 (73) Uprawniony z patentu: GULAK JAN, Kielce, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JAN GULAK, Kielce, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Fietko-Basa Sylwia PL 207344 B1
2 PL 207 344 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej, we wszelkiego rodzaju układach spalania, zawierających komorę spalania, znajdujący zastosowanie szczególnie w silnikach tłokowych, odrzutowych i turbinowych oraz piecach grzewczych zwłaszcza dużej mocy, a także do napędu generatorów energii elektrycznej stosowanych w elektrowniach. Przedmiotem wynalazku jest również układ do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej w silniku spalinowym. Z opisu wynalazku nr 175361 znany jest sposób zasilania parą powietrza wlotowego do silników o spalaniu wewnętrznym, w którym powietrze podaje się do silnika i w którym powietrze wlotowe kontaktuje się z płynem w wieży nawilżającej, a zasilanie parą jest realizowane równocześnie z podawaniem powietrza wlotowego, przy czym płyn w wieży nawilżającej przepływa w przeciwnym kierunku do powietrza wlotowego. Sposób ten charakteryzuje się tym, że powietrze wlotowe spręża się przed nawilżeniem parą, a płyn przed dodaniem go do wieży nawilżającej, podgrzewa się ciepłem pochodzącym z silnika. Z tego samego opisu patentowego znane jest urządzenie do zasilania parą powietrza wlotowego do silnika o spalaniu wewnętrznym, obejmujące wieżę nawilżającą oraz podgrzewacz wstępny, który podłączony jest do obiegu wody chłodzącej silnik i do wlotu wieży nawilżającej, przy czym wlot wieży nawilżającej przyłączony jest do sprężarki sprężającej powietrze wlotowe i połączonej z silnikiem. Z opisu patentowego nr 349083 znany jest sposób efektywnego spalania paliw, znajdujący zastosowanie między innymi w silnikach spalinowych tłokowych, który polega na tym, że do cylindra, w którym panuje podwyższone ciśnienie, doprowadza się przegrzaną parę wodną pod własnym ciśnieniem, w wyniku czego następuje równoczesne spalanie substancji ciekłych lub gazowych oraz przegrzanej pary wodnej, wprowadzanej do komory spalania. Sposób efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej, we wszelkiego rodzaju układach spalania, zawierających komorę spalania, według wynalazku polega na tym, że do komory spalania podawana jest para wodna, oraz ewentualnie sprężone powietrze i dodatki polepszające spalanie, przy czym sposób charakteryzuje się tym, że w początkowej fazie prowadzi się proces spalania paliw bez udziału pary wodnej, a następnie po rozgrzaniu komory spalania do właściwej temperatury pracy, wprowadza się do niej początkowo stopniowo, a następnie w sposób ciągły z możliwością regulacji, parę wodną, korzystnie przegrzaną lub suchą, której korzystnie nadaje się zwiększoną prędkość przepływu, przy czym ewentualne dodatki w postaci pylistych, łatwopalnych ciał stałych, wprowadza się w dowolnym momencie przebiegu procesu spalania korzystnie w trakcie dozowania pary. Sposób charakteryzuje się również tym, że prędkość przepływu pary wodnej zwiększa się poprzez przedmuch pary, gorącym, sprężonym powietrzem. Sposób charakteryzuje się również tym, że ciecz, z której wytwarzana jest para, korzystnie zawiera w swoim składzie 3 do 12% alkoholu. Sposób charakteryzuje się tym, że parę wodną, korzystnie uzyskuje się poprzez podgrzewanie wody temperaturą odprowadzanych spalin, jakie wytwarzane są w procesie spalania. Sposób charakteryzuje się również tym, że wytworzoną parę, korzystnie dodatkowo się podgrzewa. Układ do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej w silniku spalinowym według wynalazku zawiera układ do wytwarzania pary, w skład którego wchodzi podgrzewacz wody oraz zawiera układ nadmuchu sprężonego powietrza i charakteryzuje się tym, że układ do efektywnego spalania paliw składa się ze zbiornika cieczy, połączonego z układem wytwarzania i przepływu pary, który usytuowany jest korzystnie w miejscu przepływu spalin silnika spalinowego i połączony jest z kolektorem ssącym silnika, przy czym układ wytwarzania i przepływu pary korzystnie połączony jest dodatkowo z układem nadmuchu gorącego, sprężonego powietrza, zaś kolektor ssący silnika spalinowego, połączony jest ewentualnie z podajnikiem łatwopalnego pylistego ciała stałego. Układ charakteryzuje się również tym, że układ wytwarzania i przepływu pary oraz przewód doprowadzający wodę, korzystnie usytuowane są w otulinie termicznej, izolującej je termicznie od wpływu temperatury otoczenia. Układ charakteryzuje się tym, że układ wytwarzania i przepływu pary składa się co najmniej z podgrzewacza wody i systemu przepływu pary. Układ charakteryzuje się tym, że system przepływu pary obejmuje przewody przepływu spalin lub przylega do nich, maksymalnie wykorzystując powierzchnię grzewczą przewodów przepływu spalin.
PL 207 344 B1 3 Sposób efektywnego spalania paliw według wynalazku pozwala na uzyskanie dużych oszczędności w ilości spalanego paliwa podstawowego przy osiągnięciu tych samych parametrów wydajności energetycznej. Układ według wynalazku pozwala zaoszczędzić do 50% ilość zużywanego paliwa w silnikach spalinowych, przy niewielkich zmianach konstrukcyjnych dotychczasowych układów. Układ ten można również przykładowo zainstalować w istniejących samochodach dokonując niewielkich przeróbek. Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu realizującego sposób według wynalazku w silniku spalinowym. W przykładzie wykonania sposób do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej we wszelkiego rodzaju układach spalania, zawierających komorę spalania realizowany jest tak, że komorę spalania rozgrzewa się do właściwej temperatury pracy, a następnie do komory spalania wprowadza się przegrzaną parę wodną, przy otwartym w 30% wlocie pary. Po upływie kilku minut wprowadza się przegrzaną parę wodną przy otwartym w 60% wlocie pary, zaś po upływie następnych kilku minut wprowadza się parę wodną przy całkowicie otwartym wlocie pary. Po otwarciu całkowicie wlotu pary do komory spalania wprowadza się ewentualnie pylistą mieszankę ciał stałych o właściwościach łatwopalnych. Przepływ pary dodatkowo jest przyspieszony gorącym sprężonym powietrzem. W kolejnym przykładzie wykonania przedstawiono sposób efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej i układ realizujący ten sposób przy spalaniu oleju napędowego w silniku samochodowym. Układ do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej zastosowany w samochodzie osobowym składa się ze zbiornika wody 1, połączonego przewodem 2 poprzez układ zaworów 3 z układem wytwarzania i przepływu pary 4. Układ wytwarzania i przepływu pary 4 składa się ze zbiornika wytwarzania pary 5 oraz systemu przepływu pary 6. Dopływ wody do zbiornika 5 regulowany jest poprzez zawór 7. Zbiornik wytwarzania pary 5 usytuowany jest w miejscu przepływu spalin to jest w okolicach rury wydechowej lub kolektora wydechowego spalin silnika spalinowego 8. Ciecz w zbiorniku wytwarzania pary 5, ogrzewana jest temperaturą spalin. Para odprowadzana jest ze zbiornika wytwarzania pary 5 do systemu przepływu pary 6. System przepływu pary 6 usytuowany jest wokół kolektora wydechowego silnika spalinowego 8, gdzie para dodatkowo jest ogrzewana, a następnie podawana do komory spalania silnika spalinowego 8. Zbiornik wytwarzania pary 5 połączony jest na wlocie dodatkowo z układem nadmuchu gorącego, sprężonego powietrza 9. Ilość podawanego powietrza regulowana jest zaworem 10. Do komory spalania może być ewentualnie podłączony podajnik 11 pylistego łatwopalnego ciała stałego, które wprowadzane jest do komory spalania poprzez kolektor ssący silnika spalinowego 8. W celu uniknięcia strat ciepła pary, a także zamarzania wody w okresie zimowym, układ wytwarzania i przepływu pary 4 oraz przewód doprowadzający wodę 2 otulono izolacją termiczną 12 chroniącą wodę i parę przed wpływem temperatury otoczenia. W początkowej fazie uruchomiono silnik samochodowy 8 spalając wyłącznie paliwo silnikowe w postaci oleju napędowego, a następnie po rozgrzaniu silnika, do komory spalania wprowadzono przegrzaną parę wodną pod własnym ciśnieniem, stopniując jej dopływ układem zaworowym 3. Do wytworzenia pary wykorzystano temperaturę spalin. W pierwszej fazie podano przegrzaną parę wodną przy otwartym w 30% wlocie pary. Następnie ilość pary zwiększono otwierając w 60% wlot pary, a następnie przy prędkości pojazdu około 90 km/h podano parę przy całkowicie otwartym układzie wlotowym pary. W przedstawionym przykładzie silnik samochodowy, na 100 km przejechanej drogi, zmniejszył zużycie oleju napędowego z 6-7 l do 3,7 l. W kolejnym przykładzie wykonania przedstawiono sposób według wynalazku jak w przykładzie drugim przy czym prędkość przepływu pary wodnej zwiększono poprzez przedmuchiwanie jej gorącym powietrzem doprowadzonym do zbiornika wytwarzania pary 5, układu nadmuchiwania gorącego, sprężonego powietrza 9. W kolejnym przykładzie wykonania przedstawiono sposób według wynalazku jak w przykładzie drugim, przy czym do wody destylowanej, z której otrzymywano parę, dodano 5% alkoholu w stosunku do całkowitej ilości cieczy, uzyskując w ten sposób poprawę spalania pary. W kolejnym przykładzie wykonania przedstawiono sposób według wynalazku jak w poprzednich przykładach, przy czym do komory spalania silnika 8 doprowadzono podajnikiem 11 niewielką ilość łatwopalnego ciała stałego uzyskując w ten sposób dodatkowy efekt poprawy spalania.
4 PL 207 344 B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej, we wszelkiego rodzaju układach spalania, zawierających komorę spalania, w którym do komory spalania wprowadzana jest para wodna, oraz ewentualnie sprężone powietrze i dodatki polepszające spalanie, znamienny tym, że w początkowej fazie prowadzi się proces spalania paliw bez udziału pary wodnej, a następnie po rozgrzaniu komory spalania do właściwej temperatury pracy, wprowadza się do niej początkowo stopniowo, a następnie w sposób ciągły z możliwością regulacji, parę wodną, korzystnie przegrzaną lub suchą, której korzystnie nadaje się zwiększoną prędkość przepływu, przy czym ewentualne dodatki w postaci pylistych, łatwopalnych ciał stałych, wprowadza się w dowolnym momencie przebiegu procesu spalania korzystnie w trakcie wprowadzania pary. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prędkość przepływu pary wodnej zwiększa się poprzez przedmuch pary, gorącym, sprężonym powietrzem. 3. Sposób według zastrz. 1-2, znamienny tym, że ciecz, z której wytwarzana jest para, korzystnie zawiera w swoim składzie 3 do 12% alkoholu. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że parę wodną korzystnie uzyskuje się poprzez podgrzewanie wody temperaturą odprowadzanych spalin, jakie wytwarzane są w procesie spalania. 5. Sposób według zastrz. 1 i 4, znamienny tym, że wytworzoną parę, korzystnie dodatkowo się podgrzewa. 6. Układ do efektywnego spalania paliw przy udziale pary wodnej w silniku spalinowym zawierający układ do wytwarzania pary, w skład którego wchodzi podgrzewacz wody oraz zawierający układ nadmuchu sprężonego powietrza, znamienny tym, że układ do efektywnego spalania paliw składa się ze zbiornika cieczy (1), połączonego z układem wytwarzania i przepływu pary (4), który usytuowany jest korzystnie w miejscu przepływu spalin silnika spalinowego (8) i połączony jest z kolektorem ssącym silnika spalinowego (8), przy czym układ wytwarzania i przepływu pary (4) korzystnie połączony jest dodatkowo z układem nadmuchu gorącego, sprężonego powietrza (9), zaś kolektor ssący silnika spalinowego (8) połączony jest ewentualnie z podajnikiem łatwopalnego pylistego ciała stałego (11). 7. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że układ wytwarzania i przepływu pary (4) oraz przewód doprowadzający wodę (2) korzystnie usytuowane są w otulinie termicznej (12). 8. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że układ wytwarzania i przepływu pary (4) składa się co najmniej ze zbiornika wytwarzania pary (5) i systemu przepływu pary (6). 9. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że system przepływu pary (6) obejmuje lub przylega do przewodów przepływu spalin silnika spalinowego (8), maksymalnie wykorzystując powierzchnię grzewczą przewodów przepływu spalin silnika spalinowego (8).
PL 207 344 B1 5 Rysunek
6 PL 207 344 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.