* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
Hiilimonoksidi eli häkä on erittäin myrkyllinen kaasu. Jo lyhytkin oleskelu häkäpitoisessa tilassa saattaa olla hengenvaarallista.
Häkää ei voida huomata ennen myrkytystä, koska se on hajutonta, mautonta sekä väritontä. Turvallisuuden vuoksi kaasutinta ei saa sytyttää autotallissa tai vajassa eikä missään suljetussa tilassa. Häkään ei voi tottua.
Myrkytyksen oireita ovat aluksi päänsärky, pahoinvointi ja huimaus. Mikäli uhri saa välillä puhdasta, raikasta ilmaa, niin seurauksena on raukeus, väsymys, liikuntakyvyttömyys, jäsenten herpaantuminen ja tajuttomuus. Heti ensimmäisten oireiden ilmestyttyä uhrin on mentävä tai hänet on vietävä raittiiseen ulkoilmaan. Jos uhri on tajuton, niin hänelle on annettava kiireellisesti tekohengitystä ja hänet on toimitettava pikaisesti lääkärin hoitoon.
Kehittimestä tulevia kondenssinesteitä on käsiteltävä varovasti. Kondenssinesteet sisältävät puun kuivatislaustuotteita, joista monet ovat terveydelle ja ympäristölle vaarallisia.Kondenssi nesteitä ei saa säilyttää huonetiloissa eikä niitä saa kaataa esim. viemäriin. Paras hävittämistapa on imeyttää ne esim. sahanpuruihin ja sen jälkeen polttaa ne nuotiossa.
Kehittimen käyttö tulenarkojen materiaalien läheisyydessä vaatii erityistä varovaisuutta. Kehitintä ei saa käynnistää, sisätiloissa eikä kehittimestä saa poistaa tuhkaa muualle kuin sille varattuun astiaan.
Tulipalon vaara johtuu seuraavista tekijöistä:
Kaasunkehittimestä saattaa päästä karkuun kipinöitä huoltotöiden yhteydessä esim. kuuman tuhkan poistossa.
Kehittimen kantta avattaessa säiliössä oleva kaasu palaa hulmahtaen.
Kaynnistysvaiheessa kaasu poltetaan poistoputken suulla.
Kehittimen ulkopinnan lämpötila on korkea.
Häkäkaasulaitteistolla varustettu ajoneuvo vaatii kuljettajaltaan enemmän tarkkaavaisuutta kuin nestemäistä polttoainetta käyttävä ajoneuvo. Laitteet ovat varsin suurikokoisia ja ne heikentävät näkyvyyttä. Häkäkaasulla ajettaessa ajoneuvon suorituskyky on heikompi ja laitteiston säätö vaatii osansa kuljettajan huomiokyvystä. Turvallisuusriskin vähentämiseksi ajoneuvojen kuljettajien on saatava riittävä koulutus tehtäväänsä. Jokaisen häkäajoneuvon käyttäjän tulisi ymmärtää laitteiston toimintatavat ja siihen liittyvät vaarat.
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
Hiilimonoksidi eli häkä on lähes ainut kriisitilanteessa heti käyttoon saatava kotimainen moottoripolttoaine. Tällöin laitteisto- ja käyttökustannukset eivät ole merkittäviä ja häkäkaasun avulla hyötyajoneuvot ja maatalouskoneet voidaan pitää tyydyttävästi käytössä, jolloin öljyn varmuusvarastot riittävät pitemmäksi aikaa. Tässä tutkimuksessa selvitetään miten moottorit saadaan toimimaan häkäkaasulla mahdollisimman pienin teknisin muutoksin.
Parhaiten häkäkaasu sopii ajoneuvoihin, jotka ovat maaseudulla lähellä polttoainetta. Tällöin jakeluorganisaatio ei ole esteenä, koska maatiloilla ja suurehkoissa lämpökeskuksissa on saatavana haketta tai turvetta.
Häkäkaasu soveltuu hyvin ottomoottoreihin ja suoraruiskutusdieseliin. Ottomoottorin teho tosin laskee noin puoleen bensiinikäyttöön verrattuna ja dieselmoottorinkin teho noin neljänneksen. Dieselkäytossä rajoittavana tekijänä on puristussuhde ja moottorin rakenne. Mikäli puristussuhde on yli 16, joudutaan tekemään muutostöitä, koska häkäkaasu ei kestä nakuttamatta korkeaa painetta ja lampöä. Lisäksi pakokaasuahdin ei sellaisenaan sovellu häkäkaasun kanssa käytettäväksi mm. paineen nousun ja kaasun epäpuhtauden vuoksi.
Dieselmoottoreissa häkäkaasu sopii hyvin vain suoraruiskutusmoottoriin. Kammiorakenteiset dieselmoottorit on muutettava joko kaasulla. käyviksi ottomoottoreiksi tai suoraruiskutusdieseleiksi. Tällöin tekniset muutokset ja varaosien tarve ovat suuret mikä on kriisitilanteessa epätoivottavaa.
Ajo häkäkaasukäyttöisellä ajoneuvolla on erilaista. Liikkeelle lähdöt on ajettava varovasti. Tehontarpeen kasvuun on varauduttava, hyvissä ajoin ja esim. mäennousuun on käytettävä pientä vaihdetta ja suurta pyörimisnopeutta. Joutokäyntikierrosluku on huomattavan korkea öljykäyttöiseen moottoriin verrattuna, usein yli 1400 r/min.
Kehittimessä syntyy kaasua epätasaisesti, minkä vuoksi moottorin pyörimisnopeus ei ole tasainen vaan vaihtelee jopa 20%. Kaikkein parhaiten häkäkaasulaitteisto toimii mikäli kierrosnopeus voitaisiin pitää mahdollisimman tasaisena. Kuljettajan on ajon aikana säädettävä seosta ja tarpeen mukaan liikuteltava arinaa.
Korkeiden lämpötilojen vuoksi on varottava koskettamasta laitteistoa. Täysin kuormitetun kaasunkehittimen ulkopinnan lämpötila on n. 250°C. Kehittimestä lähtevä kaasu on yli 400°C ja kaasuputki n. 300°C. Häkäkaasun hitaamman palamisen vuoksi pakoputken ja -sarjan lämpötila on jopa 800°C.
Kehittimestä saatavan kaasun laatu muuttuu käytettävän polttoaineen mukaan, esim. pilke tai palahake toimii erittäin luotettavasti, mutta saatava teho on pienempi verrattuna pienhakkeeseen. Pienhakkeella tulee hyvää kaasua runsaasti, mutta arinan tukketumisvaara ja syöttöhäiriöt ovat ilman erikoistoimenpiteitä tavallisia. Käytettessä muita kiinteitä polttoaineita esim. eri pellettejä (turve, olki, rypsi) saadaan mahdollisesti erittäin hyvää kaasua, mutta runsas tuhka ja sen sulaminen voi aiheuttaa ongelmia.
Polttoaineen kulutus on riippuvainen paitsi tehontarpeesta myös palakoosta ja kosteudesta sekä kaasunkehittimen mitoista.
Kaasutuksen kannalta hyvin kuiva polttoaine on parasta. Käytännössä tämä ei kuitenkaan ole mahdollista. Sen tähden kehittimen säädöt ja mitoitukset on suunniteltu 10...20% kostealle polttoaineelle. Kosteampikin jopa 30% aines, palaa, mutta teho alenee ja holvaantumisen vaara kasvaa. Lämpötilan laskun seurauksena kaasun mukana kulkeutuu mooottoriin tervaa, jolloin imuventtiilit helposti takertelevat. Hakekaasunkehitin vaatii joko käsin tai sähkomoottorilla liikuteltavan arinan. Sähkomoottoriksi soveltuu hyvin esim. lasinpyyhkimen moottori. Tuhkaa ja hiilenpolyä tulee sitä enemmän mitä pienempijakoista hake on. Arinan tulee liikkua pystysuunnassa, jolloin hiilikerros pysyy kuohkeana, imuvastus kohtuullisena sekä kaasuun muodostuvat epäpuhtaudet vähempänä, esim. tervaa ei synny juuri lainkaan.
Kaasunkehitinlaitteisto on yksinkertainen ja valmistettavissa tavanomaisista materiaaleista hyvinkin tavanomaisin työvälinein. Kaasunpuhdistimen lasikuitukangas on ainoa erikoismateriaali, joka on tuontitavaraa. Käytettäessä hyviä teräslaatuja osien käyttöikä kasvaa, mutta, hinta nousee ja aineiden saatavuus voi kriisitilanteessa olla huono.
Hakekehittimen mitoituksessa ja rakentamisessa on noudatettava annettuja mittoja. Ilmasuuttimien, tulipesärenkaan ja arinan koko sekä näiden keskinäinen asema käytettyyn polttoaineeseen nähden ratkaisevat kehittimen toiminnan. Muut osat ja mitat eivät ole yhtä tarkkoja.
Ajoneuvoon asennettaessa kehitin tulisi sijoittaa mahdollisimman lähelle moottoria, jotta imuvastus olisi mahdollisimman pieni. Traktorissa kehitin lienee useimmin sijoitettava vasemmalle puolelle, jotta kehittimen aiheuttama näkyvyyden heikkeneminen työtehtävissä jäisi pieneksi ja työkoneiden käytto olisi helpompaa.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Suomessa on varsin runsaasti kotimaisia polttoaineita. Näihin on alettu kiinnittää yhä suurempaa huomiota tuontipolttoaineiden kallistuessa ja saannin ollessa poikkeustilanteissa epävarmaa. Käytön hankaluutena on jakelun järjestäminen sekä käyttäjien valmius kotimaisen polttoaineen käyttöön ja varastointiin.
Puuston kasvun on laskettu olevan n. 100 milj. m3 vuodessa. Tästä määrästä 60% on runkopuuta, joka menee teollisuuden raaka-aineeksi. Tähteeksi jää 40 milj. m3, mikä polttoaineena käytettynä vastaa 7 milj. öljytonnia eli 2/3 koko Suomen oljynkulutuksesta. Selvää kuitenkin on, ettei kaikkea saada talteen eikä siten öljynkäyttöä voida vähentää näin paljon. Jätepuuta voidaan käyttää mm. uunilämmitykseen, kaukolämpöön, sähköntuotantoon ja kaasutuksen avulla moottoripolttoaineena.
Kaasutuksessa puusta saatava hyöty on suuresti riippuvainen kosteudesta. Eri puulajien lämpöarvoissa ei ole suuria eroja. Käytettävän puun tulee olla kuivaa. Vesipitoisuuden pitää olla 10-20%. Mitä kuivempaa puu on, sitä paremmin se sopii kaasutukseen. Jos puun halutaan kuivuvan itsestään noin 20% kosteuteen, se on karsimisen yhteydessä aisattava ja varastoitava ilmavaan ulkokatokseen.
Kaasun kehittymiseen vaikuttaa myös puun palakoko. Sopiva palakoko määräytyy kehittimen mitoituksen perusteella. Kehitin voidaan tehdä sellaiseksi, että se toimii hakkeella ja pilkkeellä. Pilke ei tule kysymykseen hyvin tyolään valmistamisen vuoksi. Lisäksi pilkkeelle suunniteltu kehitin ei toimi hakkeella, päinvastoin kylläkin. Haketta voidaan tehdä suuria määriä nopeasti. Tarvittava konekanta on jo maassa olemassa.
Sopivinta haketta saadaan kuorellisesta, karsitusta puusta. Puu voi olla joko lehti- tai havupuuta. Kehittimen toiminnan kannalta suuripalainen hake olisi edullisinta. Tällöin kehittimen kaasuntuotto ei kylläkään ole suurin. Mitä pienempi pala on, sitä runsaampaa on kaasuntuotto, mutta sitä enemmän esiintyy myös häiriöitä. Siten esim. sahanpuru ei sovellu suoraan kehittimen polttoaineeksi, vaan se on ensin pelletoitava. Edullisinta on palakooltaan n. 10x20x30 mm ja mahdollisimman tasalaatuinen hake. Tällaisesta hakkeesta muodostuu hyvin kaasua läpäisevä, hehkuva hiilikerros arinan päälle. Kaasuntuotto on tasaista eikä häiriöita juuri esiinny. Parhaiten kaasutukseen soveltuisi puuhiili. Hiiltä kaasutettaessa on kaasu erittäin puhdasta, ja sen lampöarvo on korkea. Kriisitilanteessa hiilen nopea saanti on vaikeaa hankalan valmistuksen takia. Yhden hiilikuutiometrin valmistamiseen tarvitaan 2,5 irto-m3 puuta. Lisäksi hiilen valmistuksessa menetetään suuri osa puun lämpösisällöstä: 1 m3 puuta vastaa n. 200 1 bensiiniä, hiileksi valmistettuna vain n. 80 l bensiiniä.
Suomessa on n. 2,5 milj. ha turpeen nostoon soveltuvia soita. Ennenkuin turvetta voidaan nostaa, suo täytyy valmistella nostokuntoon. Turpeen nostoon tarvitaan erikoiskoneita ja nosto on mahdollista vain kesällä poutapäivinä. Noston jälkeen turve varastoidaan aumaan missä se kuivuu n. 30% kosteuteen. On huomattava, että häkäkaasukehittimen polttoaineeksi turve ei sovellu. Turpeen runsas tuhka sulaa arinan päälle, jolloin arina tukkeutuu ja kaasunkehittyminen loppuu.
Olki on nopeasti uusiutuva luonnonvara, joka voitaisiin jalostaa polttoaineeksi. Oljen poltto lämmityksessä paaleina vaatii runsaasti varastotilaa ja on suuritöistä. Sen vuoksi on tutkittu oljen pelletointia, jolloin se saadaan puristetuksi pieneen tilaan helposti käsiteltäväksi. Eri viljalajien olki on laadultaan erilaista. Kaasunkehittimeen sopii lähinnä olkilaji, jonka tuhkan sulamispiste on korkea. Tällaista on mm. rypsi.
Kiinteiden polttoaineiden kaasutuksessa palaminen on epätäydellistä. Kaasu sisältää häkää ja useita orgaanisia yhdisteitä. Siitä on löydetty pieniä määriä mm. bentseeniä, etikkahappoa, formaldehydiä ja fenoleita. Kaasussa on myös polyaromaattisia hiilivetyjä esim. bentsopyreeniä. Näistä useiden on todettu olevan terveydelle vaarallisia. Sen vuoksi kaasunkehitintä ei saa käynnistää eika kayttää suljetussa tilassa. Lisäksi on varottava hengittämästä kehittimestä tulevia kaasuja sekä huolehdittava kondenssinesteiden asiallisesta käsittelystä.
Kaasunkehittimeen sopivaa polttoainetta valittaessa voidaan myötävirtakaasuttimeen suositella lähinnä puupohjaisia polttoaineita.
Paras polttoaine kaasutuksen kannalta on puuhiili. Sen käyttöä rajoittaa hankala valmiatus ja siinä hukkaan menevä energia.
Toiseksi paras kaasutuksen kannalta on pilke. Pilkkeestä saadaan tasalaatuista kaasua ja kaasutusprosessi on helppo hallita. Hidas ja työläs valmistus rajoittaa pilkkeen kayttöä.
Seuraavana on hake. Se tarvitsee erityisjärjestelyjä jatkuvan kaasutuksen takaamiseksi. Tällaisia ovat arinan ajoittainen liikuttelu, jotta kaasuvirtausvastus pysyisi kohtuullisena ja paikoillaan käytettäessä tarpeellinen täristys holvaantumisen estämiseksi. Lisäksi on muistettava että mitä hienojakoisempaa ja kevyempää hake sitä vaikeampaa on sen kaasuttaminen. Siten esim. sahanpuru ja kutterinlastu eivät sovellu tähän, koska riittävää ja läpäisykykyistä pelkistyshiilikerrosta ei muodostu ja polttoaine holvaantuu hyvin usein.
Polttoaineen tulee täyttää seuraavat laatutekijät:
Kosteuspitoisuus n. 10%, korkeintaan 20%.
Mahdollisimman tasainen palakoko, mukana ei saa olla tikkuja, purua eikä hyvin suuria kappaleita.
Puun tulee olla tervettä, esim. lahonnut puu ei kelpaa. Joukossa saa olla myös pihkaa sisältäviä puulaatuja. Puuta ei tarvitse kuoria, vaan se voidaan käyttää kuorineen. Toisaalta pelkkä kuoriaines ei käy, koska kuori sisältää runsaasti tervaa ja sitä kulkeutuu tällöin kaasun mukana. Kuoren tuhka sulaa myös alhaisessa länpötilassa.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Pääongelmana polttomoottorin häkäkaasun tuottamisessa on tervattoman ja hapottoman kaasun saanti. Tämä on yleisimmin ratkaistu myötävirtakaasuttimen, kuva 10, avulla. Ilma johdetaan kehittimeen sen keskiosassa olevien aukkojen, ilmasuuttimen kautta. Palaminen tapahtuu alaspäin. Kaasu ja polttoaine liikkuvat samaan suuntaan. Häkä imetään arinan läpi, kaasua ei yleensä oteta kehittimestä alhaalta, vaan kaasuvirta käännetään kulkemaan ylöspäin pitkin tulipesän ympärillä olevaa vaippaa, jolloin se luovuttaa osan lämmöstään kylmälle palamisilmalle nostaen näin kaasun lämpöarvoa. Kaasunkehittimestä häkäkaasu johdetaan suodattimeen ja jäähdyttimen kautta sekoittimeen. Sekoittimessa muodostetaan kaasun ja ilman seos, joka johdetaan moottoriin, kuva 9.
Laitteisto käynnistetään imurilla tai puhaltimella, joilla saadaan aikaan tarvittava veto silloin, kun kaasu ei vielä ole kelvollista moottorissa käytettäväksi. Sytytyksessä voidaan käyttää joko sähkö- tai liekkisytytystä.
Kaasu valmistetaan kaasun kehittimessä, kuva 10, osittaisen palamisen tuloksena. Ilma tuodaan kehittimeen palamisilmasuuttimien kautta. Suutinten edessä oleva polttoaine palaa. Syntyvä lämpö kuivattaa ja hiiltää palamisvyöhykkeen yläpuolella olevan polttoaineen. Uutta polttoainetta laskeutuu palaneen tilalle yläpuolella olevasta säiliöstä. Palamisvyöhykkeessä syntyneet kaasut ja osa vesihöyrystä kulkevat tulipesässä alaspäin pelkistymisvyöhykkeeseen. Pelkistymisvyöhykkeen muodostaa hehkuva hiilikerros, jonka lämpötila on yli 800°C.
Kulkiessaan tämän hehkuvan kerroksen läpi hiilidioksidi pelkistyy kaavan CO2+C = 2CO mukaan häkäkaasuksi.
Vesihöyry reagoi hehkuvan hiilen kanssa kaavan H2O+C = H2+CO mukaisesti.
Syntyvä kaasu sisältää siten vetyä ja hiilimonoksidia eli häkää. Lisäksi kaasussa on mukana pieniä määriä metaania ja muita hiilivetyjä. Palavien aineosien lisäksi kaasu sisältää erilaisia palamattomia komponentteja, kuten typpeä, hiilidioksiaia sekä vesihöyryjä.
Saatavan kaasun koostumus on keskimäärin seuraava:
CO : 17-22%
H2 : 16-20%
CH2 : 2-3%
CnHm : 0,2-0,4%
C02 : 10-15%
N2 : 45-50%
Polttoaineen palamisen tuloksena syntyvä tuhka ja hienojakoinen hiili varisevat arinan lävitse kehittimen pohjalle. Hakekäyttöisessä kehittimessä sähkömoottori liikuttaa arinaa, jotta kaasu virtaisi hiilikerroksen läpi esteettä. Hakkeesta syntyvä hienojakoinen tuhka tukkii muuten hiilikerroksen hyvin nopeasti. Polttoaineessa oleva kosteus höyrystyy ja osa siitä kulkeutuu polttoainesäiliön seinämille ja tiivistyy siellä takaisin vedeksi. Tämä vesi kerätään erityiseen kondenssivesisäiliöön, josta se on helposti poistettavissa käytön jälkeen.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Koko häkäkaasulaitteistojen olemassaolon ajan on materiaalin kesto ollut vaikeasti ratkaistavissa. Sopivia raaka-aineita on ollut kyllä olemassa, mutta ne ovat kalliita tai saatavuus kriisitilanteessa on ollut rajoitettua. Nykyään on saatavana useita kehittyneitä materiaaleja vaikeisiinkin käytttökohteisiin. Hinta vain on edelleenkin korkea tavanomaisiin materiaaleihin verrattuna. Kestävyyden ja hinnan suhteen täytyy rakentajan tehdä omat kompromissinsa. Kohtuullisena kestoikänä ennen peruskorjausta voitaneen pitää n. 3000 h (keskim. 5 v). Erittäin rankasti rasitetut osat voiadaan kuitenkin tehdä helposti vaihdettaviksi ja siten sallia niille huomattavasti lyhyempi kestoikä, mikäli parempia ja kestävämpiä aineita on vaikea saada. Käytettävien aineiden tulee olla helposti hitsattavia ja lämpötilojen vaihteluissa mahdollisimman hyviin muotonsa säilyttäviä.
Kovimmalle rasitukselle kehittimessä joutuvat tulipesärengas ja arina, jotka ovat välittömässä kosketuksessa hehkuvan hiilikerroksen kanssa. Käytön aikainen olosuhde on hiilettävä. Seisokkien aikana puun kuivatislaustuotteita saattaa kulkeutua tulipesään. Syövyttävin niistä on etikkahappo. Materiaalin tulee kestää lämpötilan vaihteluja -40...+900°C välillä kehittimen seisonta- ja käyntijaksojen aikana. Suuttimien kohdalla tilanne on hieman helpompi, koska palaminen ei ole aivan suutinten läheisyydessä vielä kiivainta ja lisäksi kylmä ilma huuhtelee suuttimia sisäpuolelta. Myös suutinten on kestettävä etikkahapon syövyttävää vaikutusta. Käytön aikana arina ja tulipesärengas ovat punahehkuisia.
Tulipesärenkaissa, ilmasuuttimissa ja arinoissa käytettävän raaka-aineen vaatimuksia:
kestettävä lämpöä -40...+900°C
kestettävä kemiallisesti vettä, happoja, tervaa, hiiletystä
kestettävä kolhuja
säilytettävä muotonsa ja oltava jäykkä
oltava helposti hitsattava ja työstettävä
Tulipesärengas, ilmasuuttimet ja arina ovat kehittimen toiminnan kannalta kriittisiä. Kannattaa käyttää parhaita mahdollisia materiaaleja, mikäli niitä vain on saatavana. Lisäksi tulipesärengas suuttimet ja arina on tehtävä helposti vaihdettaviksi mahdollisen rikkoutumisen tai polttoaineen tai moottorin vaihtumisen varalle.
Näissä lämpötilat ovat -40...+700°C. Myös näissä vaikuttavat kaikki kuivatislausaineet. Pitkää kestoikää haluttaessa pitää käyttää varsinkin kemiallisesti kestäviä aineita. Kuuma, kostea vesihöyry ja sen mukana tulevat happoliuokset asettavat rakennemateriaalin kovalle koetukselle. Lisäksi aineiden tulee olla helposti hitsattavaa ja muotonsa säilyttävää.
Suodattimeen tulevan kaasun lämpötila saattaa täysin kuormitettuna olla jopa yli 400°C. Kaasun mukana tuleva vesi tiivistyy seinämille, mikäli suodatinta ei ole 1ämpöeristetty. Syntyvä vesiliuos on alkalista. Lasikuituinen suodatinkangas asetetaan tukirautojen päälle, jolloin rautojen on oltava näissä 1ämpötiloissa muotonsa säilyttävää. Näiden vaatimusten täyttämiseen kelpaavat hyvin tavanomaiset rakenneteräkset, esim. Fe 37.
Jäähdytintä rasittaa ulkopuolella raitis, kylmä ilma ja pöly sekä sisäpuolelta kuuma jopa 300°C kostea kaasu. Sen vuoksi sen on kestettävä lämpöä -40...+300°C ja kemiallista syöpymistä. Tinauksia ei sallita. Jäähdytinputket juotetaan esim. messingillä ylä- ja alakokoojasäiliöihin. Paremman jäähdytystuloksen aikaansaamiseksi putket on rivoitettava. Jäähdytinputkiksi soveltuu kupari, messinki tai alumiini. Putkien sisähalkaisijana on 10 mm sopiva, koska kaasu on likimain puhdasta, eikä jäähdytin näin ollen tukkeennu helposti. Varsinkin alaosa on syytä tehdä avaraksi, jotta vältyttäisiin tiivistyvän veden vaahtoontumiselta. Lisäksi alaosaan on asennettava tiivis n. 10 l suuruinen kondensoituvan nesteen keräyssäiliö, jonka on kestettävä nesteiden syövyttävät vaikutukset.
Kaasuputkisto rakennetaan hyvin hitsattavasta ja tiiviistä teräsputkesta. Halkaisijan on oltava kyllin suuri, jottei tulisi tarpeetonta imuvastusta. Putkiston olisi oltava mahdollisimman lyhyt ja suora, jyrkkiä mutkia on vältettävä.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Kaasunkehitin on esitetty kuvissa 12-15. Kehitin, kuva 12, koostuu kolmesta paäosasta: ulkovaipan yläosa eli polttoainesäiliö, kuva 13, ulkovaipan alaosa, kuva 14 ja tulipesä kuva 15.
Ulkovaipan yläosa, kuva 13, muodostaa laitteen polttoainesäiliön, jonka koko riippuu halutusta polttoaineen täytösvälistä. Piirustuksen mitoitus vastaa keskiraskaassa tyossä, noin 4 l moottorilla noin yhden tunnin käyttöä. Mikäli halutaan pidempi täyttövali, voidaan säiliön korkeutta tai leveyttä lisätä. Polttoainesäiliö koostuu teräslieriöstä, jonka sisäpuolelle on ripustettu seinämästa 10 mm päähän ohutlevystä, valmistettu lieriö. Sisempi lieriö on kiinnitetty ulkovaippaan yläpäästään kaasutiiviisti, jotta kannen aukaisun yhteydessä kehittimestä tulisi mahdollisimman vähän kaasuja ulos. Edelleen ulkovaipan sisäpuolella, on levystä tehty polttoaineen ohjaussuppilo. Mikäli käytetään pilkettä, suppiloa ei tarvita, kuva 11. Hake vaatii ohjaussuppilon ja tarkalleen vielä oikean kaltevuuden. Mikäli kaltevuus ei ole sopiva, hake holvaantuu herkästi ja hakkeen palaset tarttuvat (palavat) kiinni suppiloon. Sopivasti muotoiltuna suppilo edistää hakkeen tasaista valumista tulipesään ja parantaa polttoaineen kuivumista. Suppilon sopiva kaltevuus on 60° ja alaosan läpimitta n. 4 l moottorille on 200 mm. Mikäli kehittimen koko muuttuu, tulee suppilon alaosan läpimitan olla 2/3 tulipesän halkaisijasta. Suppilon alapään etäisyys suutintasosta tulee olla n. 200 mm. Jos polttoaineen palaset palavat kiinni suppiloon, sitä on nostettava ylöspäin. Suppiloon on lisäksi hitsattava tiivistyvän nesteen ohjauslevy, josta neste valuu keräysuraan. Ulkovaipan sisapuolella on lisäksi kondenssiveden keräysura, josta on yhde ulkopuolelle. Uran on oltava kalteva, jotta siihen keräytyvät nesteet valuisivat helposti ulos keräilyastiaan. Keräilyastian on oltava myös kaasutiivis ja riittävän tilava. Keräilyastian sopiva koko on 10 l. Jos ura ei ole kalteva, se tukkeutuu nopeasti eikä kehitin toimi toivotulla tavalla, sillä kosteus ei paäse tulipesästä pois tätä kautta. Alareunassa vaipan sisäpuolella on laippa, jolla säiliö liitetään muuhun kokonaisuuteen. Asennuksen helpottamiseksi ulkokuoreen tehdään aukot kiinnityspulttien kohdalle. Laippa ja kondenssiura yhdistetään sisäpuolella hitsaamalla, jolloin ulkokuoren aukot eivät vaikuta kaasutiiveyteen.
Polttoainesäiliön kannen tiivisteenä voidaan käyttää silikoniputkea tai hyvin grafiitilla voideltua asbestinauhaa. Kansi on kiinnitetty lehtijouseen, jonka jousivoima tiivistaä kannen. Kansi toimii myös varoventtiilinä, jonka kautta paine pääsee vaarattomasti purkautumaan, jos kaasu syttyy tulipesässä tai polttoainesäiliössä.
Ulkovaipan alaosa, kuva 14, on pohjastaan suljettu lieriö, jonka seinämät ovat osittain kaksinkertaiset. Kaksoiseinämän välistä johdetaan tulipesään kehittimen tarvitsema ensiöilma. Tällöin ensiöilma lämpenee ja hyödyntää kehittimen hukkalämmön. Kaasu johdetaan suodattimeen alaosan (3) yläpäästä, jossa seinämä on yksinkertainen. Palamisilma otetaan sisään takaiskuläpän kautta (2) ja johdetaan ilmakanavaa myöten kehittimen ympäri ja sytytysaukon (6) kohdalta edelleen tulipesän ilmakanavaan. Tulipesän ilmakanava ja ulkovaipan ilmakanava on liitetty toisiinsa laippaliitoksella. Sytytysaukko on suurehko, jotta laippaliitos päästäisiin kiristämään sen kautta. Alaosassa on lisäksi puhdistusaukko (5), joka on johdettu kaasutiiviisti ilmakanavan läpi alaosan sisälle. Aukko on varustettu tiiviisti sulkeutuvalla kannella. Tiivisteenä voidaan käyttää grafiitilla voideltua asbestinauhaa. Ulkovaipan yläosa liittyy alaosaan laipalla, jossa kiinnitysruuvit ovat kanta alaspäin (M8) . Alaosassa on lisäksi seinäman läpi viety arinan liikutteluakseli (7), joka on tiivistetty kaasutiiviisti asbestinauhalla. Takaiskuläppä (2) on yläreunastaan laakeroitu itsestään sulkeutuva sisäänpäin aukeava pelti, joka on sovitettu ko. putkeen. Takaiskuläpän tehtävänä on kehittimen ollesaa pysäytettynä estää ilman pääsy kehittimeen ja kaasun ulostulo kehittimestä.
Kehittimen sytytysilmavirtaa varten tarvitaan imuri tai puhallin. 200-300 W tehoinen ja n. 15 kPa ali- tai ylipaineen tuottava keskipakotuuletin on riittävän tehokas. Tällainen on esim. ohjaamon lämmityslaitteen puhallin. Imuria, tai puhallinta valittaessa on syytä huomata, että käynnistysaika on suoraan verrannollinen tehoon, 1000 W käynnistysaika 1 min tai 100 W aika 15 min. Hakekäyttöisessä kehittimessä tarvitaan välttämättä arinaa liikuttelumekanismi moottoreineen. Siihen soveltuu esim. tuulilasinpyyhkijän moottori. Moottoria voidaan käyttää joko käsiohjauksella tai käsinsäädettävän jaksokytkimen avulla. Jaksokytkimen jakso on voitava säätää tehontarpeen ja käytettävän hakkeen koon mukaan sopivaksi. Tällöin arina puhdistuu tuhkasta ja hienosta hiilenpölystä ja imuvastus pysyy kohtuullisena. Liikuttelumoottori voidaan kiinnittää haluttuun kohtaan alustaan tai kehittimeen ja liike johdetaan arinalle vipuvarsien avulla.
Tulipesä, kuva 15, koostuu läpimitaltaan 500 mm olevasta lieriöstä ja sen ympärille rakennetusta ilmakanavasta, joka liittyy Ø 100 mm laipalla ulkovaipan ilmakanavaan (2). Ilmakanavasta ilma kulkee suuttimille, joita on 8 kpl tasaisesti tulipesän kehällä. Yksi suutin on sijoitettava ulkovaipan ilmakanavan (2) kohtaan, jotta kehittimen käynnistäminen helpottuisi ja nopeutuisi, koska sytytysliekki pääsee näin suoraan tulipesän polttoaineeseen. Suuttimet on kiinnitetty kierteellä, jotta ne voidaan helposti vaihtaa mahdollisen vaurioitumisen tai moottorikoon muutoksen vuoksi. Suutinten alapuolelle on hitsattu kannatin, jonka päälle säätörenkaiden kannattamana tulee tulipesärenkaan kannatin ja tulipesärengas. Säätörenkaiden ja tulipesärenkaan irrallisuus mahdollistavat kehittimen muuttamisen eri moottoreille ja polttoaineille sopivaksi. Tulipesän alaosan sisälle kiinnittyy neljällä (osa 4) korvakkeella rengasarina, kuva 16. Arinan joka toista rengasta keinutetaan akselin (osa 2) ympäri kehittimen ulkovaipan läpi tuodun akselin liikuttamana. Tällaisella arinalla saadaan hiilikerros liikkumaan ylös-alas, jolloin hieno tuhka ja hiilenpöly putoavat arinan läpi, mutta hiili pysyy arinalla ja imuvastus säilyy kohtuullisena.
Arina voidaan tehdä 5 x 30 lattateräksestä, tai erikoisteräkseatä. Latta taivutetaan renkaiksi niin, että ne menevät tasaisesti toistensa sisään. Renkaat laakeroidaan keskeltä (osa 2) ja toisella akselilla, (osa 3) hitsataan liikkuviin renkaisiin, niin että joka toinen rengas on liikkuva ja joka toinen paikoillaan. Renkaiden väliksi valitaan käytettävän polttoaineen mukaan esim. 5 mm.
Tulipesä liittyy muuhun kokonaisuuteen yläosassaan olevalla laipalla. Tulipesä on kokoonpanossa ulkovaipan alaosan sisällä. Laippaliitosten välissä käytetään asbestitiivistettä. Suuttimet, tulipesärengas sekä arinan ja tulipesärenkaan välinen etäisyys valitaan moottorin mukaan. Tulipesärenkaan korkeus suutintason suhteen säädetään korkeudensäätörenkailla sopivaksi. Tässä ovat koko kehittimen tärkeimmät kohdat, tulipesärengas, ilmasuuttimet, arina ja näiden keskinäinen aaema ratkaisevat miten kehitin toimii. Mikäli jossakin näistä on vikaa, tulee kaasun mukana epäpuhtauksia esim. tervaa tai kaasun häkäpitoisuus on pieni.
Kaasun jäähtymisen estämiseksi suodatin, kuva 18, asennetaan lämpöeristettyyn koteloon. Suodatin toimii vain, jos kaikki kaasun sisältämät höyryt pysyvät höyryinä suodattimen läpäistessään. Näin suodatin pysyy kuivana ja sen virtausvastus kohtuullisena. Itse suodatin on lasikuitukangasta joka kestää lämpöä 500°C. VAKOLAn kaasuttimessa käytetty lasikuitukangas oli belgialaista. Sitä markkinoi Suomessa Holmar Oy ja se on tyypiltään Clark-Schwebel 604-3/CS 323. Kangasta toimittaa myös Safematic Oy.
Suodattimen toiminnan kannalta on oleellista, ettei kaasu pääse virtaamaan yläosan kokoojatilaan mistään muualta kuin kankaiden läpi. Tätä varten kaakaat ommellaan moninkertaisin saumoin ja tukikehikoiden sekä ripusritilän väli tiivistetään kuumuutta, kestävällä liimalla. Ompelulankana on lasikuitu- tai kuparilankaa. Suodatinkotelon alapäässä on puhdistusaukko, joka on varustettu täysin tiiviillä kannella. Myös kaasuputkien liitosten ja kotelon saumojen on oltava täysin tiiviitä. Putkistoon vuotava ilma johtaa kaasun syttymiseen, jolloin kehittyvä kuumuus tuhoaa suodattimen muutamassa minuutissa.
Tiiveyden lisäksi on tärkeäa, että ennen varsinaisia suodatinkankaita on asennettu kipinänsammutin, kuva 17. Tähän soveltuu parhaiten pieni sykloni. Syklonissa hehkuvat hiilipartikkelit sammuvat eivätkä aiheuta siten vahinkoa suodatinkankaissa. Suodatinkankaan pinta-alan on oltava esim. 4 l moottorilla vähintään 4 m2. Jos mahdollista voidaan asentaa esim. 2 suodatinta rinnan. Mitä suurempi suodatin on, sitä helpommin se pysyy puhtaana. Hyvin hienojakoinen hiilenpöly ja tuhka tukkivat pienen suodattimen nopeasti. Vaikka suodatin olisi suurikin, on suodatinkangas puhdistettava ajoittain. Yksinkertaista ja helppoa puhdistusmenetelmää on vaikea toteuttaa. Minkäänlainen mekaaninen puhdistus, esim. rapsutus, ei sovi, koska suodatinkangas kuluu rikki. Tyydyttävä tulos saadaan siten, että kankaan pinnalle jätetään ohut kerros hiilipölyä ja vain paksuimmat kohdat poistetaan kankaisiin koskematta. Suodatinlevyn päihin on asennettu tukiraudat, kuva 18, joihin puhdistuskehikko (osa 7) nojaa. Puhdistuskehikko liikkuu käsin ylös-alas suodatinlevyjen välissä. Suodatin on puhdistettava viikottaisen, huollon yhteydessä. Samalla on myös poistettava alaosaan varisevat aineosaset tuhkaa poistoluukusta (osa 5). Puhdistusta ei saa laiminlyödä, vaikka se onkin ikävää nokeavuutensa vuoksi. Suodatin ja kylminä vuodenaikoina myöskin kaasuputket on lämpöeristettävä esim. vuorivillalla, jottei kaasusta kondensoituisi nesteitä suodatinkankaiden pinnoille.
Kaasun jäähdytin kootaan rivotetusta kupari-, alumiini- tai messinkiputkista. Putken sisähalkaisija on 10 mm ja rivoitettu ulkohalkaisija 15 mm. Kaasun virtaussuunta kaikissa, putkissa on alaspäin, näin jäähtymiaen aikana syntyvät kondenssinesteet keräytyvät alasäiliöön. Kaasu johdetaan jäähdyttimen sivulla olevaa avaraa kanavaa pitkin yläsäiliön päälle ja siitä edelleen moottorille. Alasäiliösta lähtevä kanava on avara, jotta kaasun virtausnopeus olisi alhainen ja näin mahdollisimman suuri osa kondenssinesteistä jäisi alasäiliöön. Alasäiliön pohjan tulee olla hieman kalteva tyhjennysaukon suuntaan, jotta kondenssinesteet valuisivat nopeammin ja helpommin pois. Keräysastian tulee olla 10 l suuruinen. Kylmissä oloissa saattaa olla eduksi lisäksi eristää osa lämmönvaihtimesta ja jäähdyttimestä moottorille menevä putki kaasun liiallisen jäähtymisen estämiseksi.
Traktorissa ei ajoviima riitä jäähdytykseen. Paras jäähdyttimen sijoituspaikka on traktorin oman jäähdyttimen edessä, jolloin traktorin oma tuuletin saa aikaan tarvittavan ilmavirran. Joka traktorimallille on oma mitoituksensa. Jäähdyttimen koko on sellainen, että jäähdytinputkien sisähalkaisijoiden mukaan laskettu pinta-ala on vähintään jaähdyttimeen tulevan putken pinta-ala. Putket voivat olla joko kahdessa tai kolmessa rivissä.
Jäähdyttimen ja sekoittimen väliin asennetaan tasaussäiliö, jolla on kaksi tehtävää. Sen tulee toisaalta tasata pieniä kaasun määrän ja tehontarpeen vaihteluita, jolloin moottori käy tasaisemmin ja toisaalta se toimii viimeisenä puhaistimena. Tasaussäiliö tulee täyttää puhdistuksen tehostamiseksi metalliverkolla esim. pehmeä, helposti taivutettava metalliverkko silmäkoko 15 mm x 15 mm. Tasaussäiliöön kondensoituu nestettä, joka on sieltä poistettava ajoittain, esim. kerran päivässä.
Kaasu sekoitetaan moottoriin virtaavaan ilmaan tangentiaalisesti. Näin saadaan aikaan pyörimisliike ja tehokas sekoittuminen. Kaasuseoksen rikkautta säädetään ilmaputkessa ennen sekoituskappaletta olevalla läpällä, jonka ei tarvitse olla ehdottoman tiivis. Moottoriteho saädetään sekoituskappaleen jälkeen putkessa olevalla läpällä. Tämän läpän on oltava tarkasti oikeaa muotoinen. Muuten moottorin joutokäyntiä ei voida säätää. Läppä varustetaan joutokäynnin säätöruuvilla. Läppien laakeroinnin on oltava tiiviit, esim. polyamidi(nylon) tai polytetrafluorieteeni on sopivaa materiaalia laakeriheloiksi. Samalla laakerointi on huoltovapaa. Läppien käyttö on varminta vipujen avulla. Vivut kiinnitetään ohjaamoon esim. kojetauluun tai vastaavaan helppokäyttöiseen paikkaan.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Häkäkaasulaitteet ovat varsin suurikokoisia ja niiden asennus heikentää usein näkyvyyttä. Häkäkaasulla ajettaessa on ajoneuvon suorituskyky heikompi ja laitteiston säätö vaatii osansa kuljettajan huomiokyvystä. Lisäksi laitteiston huoltoon ja käyttöön sisältyy omat riskinsä. Turvallisuudesta on huolehdittava. Häkäkaasun käyttäjien on saatava riittävä koulutus tehtäväänsä. Erityisesti myrkytysvaaraan on kiinnitettävä huomiota.
Eri ajoneuvotyyppeihin ja -merkkeihin on asennus tehtävä yksilöllisesti, ottaen huomioon myös kuljetus- tai työtehtävät.
Kuorma-autoissa laitteisto asennetaan ohjaamon taakse mikä vie osan kuormatilasta. Polttoainevarasto voidaan tehdä ohjaamon katolle.
Henkilöautoissa laitteisto asennetaan erilliseen perävaunuun. Siihen voidaan silloin rakentaa myöskin tila polttoaineelle. Näin säilyy auton kantavuus 1ähes ennallaan ja autoa voidaan käyttää normaalisti, kun nestemäisiä polttoaineita on saatavana.
Traktoreissa laitteisto asennetaan työtehtävän ja työkoneen mukaan useimmiten vasemmalle puolelle. Suodatin voidaan usein asentaa traktorin eteen. Jäähdytin pyritään kuitenkin asentamaan traktorin oman jäähdyttimen eteen, näin taataan jäähdytys myös paikalliskäytössä. Polttoainetta voidaan kuljettaa, esim. ohjaamon katolla.
Kehitin on kiinnitettävä tukevasti pystysuoraan asentoon. Palonarat laitteet ja, kuorma on eristettävä kehittimestä. Kehittimen ulkopinta on täysin rasitettuna jopa 300°C lämpöinen. Kehittimen raittiin ilman sisäänotto on järjestettävä mahdollisimman kuumasta paikasta esim. pakosarjan läheisyydestä, näin nostetaan kaasun lämpöarvoa ja parannetaan polttoaineen kuivumista. Käynnistystuulettimen poistoputki on suunnattava siten, etteivät kaasut tule ajoneuvon sisätiloihin.
Mikäli syklonia ei lämpöeristetä, sen pintalämpö voi nousta jopa 400°C:een. Asiallisesti lämpöeristettynä se ei aiheuta tulipalovaaraa.
Lämpöeristetyn suodattimen pinta ei ole kuuma. Suodatin on asennettava tukevasti eikä se saa päästä liikkumaan. Huomiota on kiinnitettävä huollon helppouteen, tuhkan poistoon ja kankaiden puhdistukseen. Suodattimeen tulevan kaasun lämpötila on korkeimmillaan n. 400°C.
Jäähdytin mitoitetaan traktorissa ja paikalliskäytössä ajoneuvon oman jäähdyttimen mittojen mukaisesti ja asennetaan mahdollisimman lähelle sitä, jotta moottorin tuulettimen oma ilmavirtaus riittäisi jäähdytykseen. Mikäli sitä ei saada asennetuksi jäähdyttimen eteen, joudutaan hankkimaan oma esim. sähkötoiminen tuuletin kaasun jäähdyttämiseksi. Autoissa riittää usein ilmavirran jäähdytys. Jäähdyttimeen tulevan kaasun lämpötila on noin 350°C ja siitä lähtevän noin 35°C.
Jäähdyttimen ja sekoittimen väliin tulee asentaa tasaussäiliö. Sen sopiva tilavuus on 10 l ja se on täytettävä rullalle käärityllä metalliverkolla. Lisäksi se on varustettava tyhjennysaukolla josta kondensoituneet nesteet voidaan helposti poistaa.
Sekoitin asennetaan mahdollisimman lähelle imusarjaa. Siinä kylmä ulkoilma ja häkä sekoitetaan. Sekoittunut kaasu johdetaan moottoriin.
Putkisto on oltava mahdol1isiroman lyhyt ja suora. Varsinkin alaspäin taipuvia mutkia on vältettävä. Putkien on oltava tiiviit ja kyllin tukevat, jotta ne kestävät imun, lämmön ja tärinät. Lisaksi putkien on oltava avarat, jotta vältytään turhalta imuvastukselta. Putkessa kulkevan kaasun lampötila on korkeimmillaan jopa 450°C ja alimmillaan 30°C.
Seoksen ja tehonsäätöläppien käyttö on varminta vipujen ja tankojen avulla. Ne on kiinnitettävä ohjaamossa helppokäyttöiseen paikkaan.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Tarkista, että kehittimen kaikki osat ovat hyvin paikoillaan esim. tulipesärengas, ilmasuuttimet jne.
Täytä kaasuttimen tulipesä huolellisesti hyvillä ja tasalaatuisilla hiilillä, raekoko 20...40 mm. Hiilipinnan tulee ulottua tulipesässä 100...150 mm ilmasuuttimien ylapuolelle eli likimain suppilon alareunaan saakka. Arinan ja tulipesärenkaan väli täytetään aivan erityisen huolellisesti hiilillä ja niitä kohennetaan kohennusraudalla.
Täytä polttoainesäiliö hakkeella. Jos hake on kosteaa (yli 15%), on syytä täyttää säiliö vain puolilleen käynnistyksen helpottamiseksi.
Sulje huolellisesti kaikki luukut. Kaasutin on valmis sytytettäväksi.
Mikäli laitteistossa on aikaisemman käytön jäljeltä hiiltä ja haketta, niin se käynnistetään seuraavasti:
Avaa kehittimen tuhkanpoistoluukku ja poista arinan alapuolelta tuhka ja hiilipöly. Tarkasta samalla silmämääräisesti arinan ja liikuttelumekanismin kunto sekä arinan liike.
Avaa täyttöluukku ja kohi varovasti kohennusraudalla parista kohtaa hakekerroksen läpi tulipesään. Näin poistetaan mahdollinen holvi. Kovempi kohentelu on tarpeeton ja haitallinen, koska tällöin tulipesän hiilien joukkoon joutuu helposti haketta, mikä aiheuttaa pitkäaikaisen käynnistyksen ja osien tervaantumisen. Mikäli on tarpeen, lisää haketta säiliöön. Sopiva hakemäärä sytytyksessä on puoli säiliöllistä.
Hakkeen lisäyksen jälkeen suljetaan huolellisesti kaikki luukut ja tarkastetaan, että ensiöilmaläppä aukeaa helposti.
Tyhjennä kipinäsammuttimeen kerääntynyt hieno tuhka ja hiilenpöly. Sulje poistoluukku huolellisesti.
Tyhjennä lasikuitukangassuodattimen kotelon pohjalle kerääntynyt tuhka ja hiilenpöly. Tarkista luukun tiiviste. Mikäli se ei ole tiivis, suodattimeen pääsee ilmaa ja lasikuitukankaat tuhoutuvat muutamassa minuutissa kaasukäytön aikana.
Tarkasta putkien kunto ja varsinkin kaikki liitoskohdat huolellisesti. Mikäli esim. tiivisteet vuotavat, kaasu syttyy putken sisällä ja vaurioittaa laitteistoa. Laitteisto on nyt valmis sytytettäväksi.
Sulje kaasuputken ja suodattimen välinen läppä ja avaa käynnistyskaasun ulostuloputken läppä.
Käynnistä imuri.
Avaa sytytysaukko ja aseta siihen sopiva sytyke, esim. öljyyn kastettu trasselitukko. Anna sytykkeen palaa (n. 3 min kuluttua poistetaan) ja imurin imeä tulta kehittimen sisään.
Ulostulevaa kaasua voidaan yrittää sytyttää 3...10 min kuluttua esim. tulitikulla. Mikäli kaasu ei pala hyvin poistoputken suulla, niin annetaan imurin edelleen toimia. Sytytyksessä tulee poistoputkesta ensin vaaleaa kaasua. Vaaleus johtuu kaasussa olevasta vesihöyrystä ja tällainen kaasu ei pala eikä sovellu moottoriin. Vesihöyryn hävitessä kaasusta, voidaan se yleensä sytyttää helposti esim. tulitikulla. Liekin sydänosan ollessa vaalea ja liekin palaessa heikosti jatketaan imurin käyttöä. Liekin värin vaihtuessa lähes näkymattömaksi tai heikosti sinipunertavaksi ja sen palaessa hyvin tasaisesti, voidaan imuri pysäyttää.
Aseta läpät käyttöasentoon, jolloin häkäkaasua voidaan käyttää moottorissa.
Yleensä 5...10 min imurin käyttö on riittävä.
Häkäkaasukäyttöistä ajoneuvoa ei saa käyttää joutokäynnillä pitkiä aikoja. Siten esim. ruokailun tai kahvitauon ajaksi on ajoneuvon moottori ja kaasunkehitin pysäytettävä. Kehitin säilyy käyttökuntoisena vuodenajasta riippuen 1...2 tuntia. Tällainen kehitin voidaan käynnistäa ilman tulta. Lyhyt, 1...3 min, imurin käyttö riittää herättämään kaasunkehittymisen. Kaasunpoistoputken suulla sytytettäessä hyvin tasaisesti ja lähes näkymättömästi palava liekki osoittaa kaasun kelpaavan moottorin polttoaineeksi.
Mikäli kuuman kaasunkehittimen polttoainesailiön kansi täytyy avata, on erityisesti varottava:
hengittämästä kannen aukaisun yhteydessä tulevia kaasuja
polttamasta itseään ja ympäristöä, koska kannen aukaisun yhteydessä ulos tuleva kaasu hyvin usein palaa hulmahtaen
sullomasta säiliötä aivan täyteen haketta
kohentelemasta liikaa tulipesää
Moottorin pysäyttämisen jälkeen valmistellaan seisonta näin:
Sulje kaasuputken läppä ja moottorin seoksen säätöläppä.
Avaa kehittimen täyttökansi n. 20 min ajaksi (ei sisätiloissa) jotta hakesäiliössä oleva vesihöyry haihtuisi pois. Näin vältetään kaasuttimessa jäähtymisessä tiivistyvän veden aiheuttama hiilien ja hakkeen kostuminen. Tämä aiheuttaisi seuraavan käynnistyksen pitkittymisen ja tekisi käynnistämisen jopa mahdottomaksi ilman polttoaineen vaihtoa. Mikäli suinkin mahdollista, kaasutin olisi pysäytettävä silloin, kun polttoainesäiliössä on n.1/3-1/2 säiliön tilavuudesta polttoainetta jäljellä. Siten esim. sailiötä ei saa täyttää juuri ennen pysäytysta. Nain vältetään tehokkaasti hiilien ja hakkeen kostuminen seisonnan aikana.
Tyhjennä kaikki kondenssinesteiden astiat. Varsinkin kylminä vuodenaikoina ne on ehdottomasti tyhjennettävä heti ajon päätyttyä. Muutoin ne jäätyvät. Kondenssinesteiden poistossa on huomioitava se, että nesteitä ei saa valuttaa suoraan maahan tai viemäriin, vaan kondenssinesteet on otettava talteen astiaan ja sen jälkeen imeytettävä ne esim. sahanpuruihin ja poltettava nuotiossa.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Kaasu ei pala kunnolla poistoputken suulla, vaikka imurin (puhaltimen) käyttöaika 3...10 min, on riittävä. Vika:
Hiilet, tai hake ovat liian kosteita. Tämän huomaa siitä, että kaasussa on jatkuvasti vesihöyryä. Annetaan imurin toimia. Kaasuttimen kansi avataan ja vähennetään haketta niin, että hake ulottuu noin suppilon puoliväliin. Suljetaan kansi ja odotetaan, että kaasu syttyisi sytytettäessa ja alkaisi palaa tasaisesti poistoputken suulla.
Tulipesään on syntynyt holvi, joka on poistettava kohennusraudalla täyttöluukun kautta. Hakkeen tarpeetonta sullomista on vältettävä. Tarkastetaan, että hiilitilassa on hiiliä riittävästi. Mikäli sinne pääsee raakaa haketta, on seurauksena tervainen kaasu. Jos holvaantumisia esiintyy usein, on käytetty hake liian suurta tai siinä on mahdollisesti tikkuja, risuja jne.
Imuri, puhallin, on heikkotehoinen. Heikko teho voi johtua siitä, että kaasunpoistoputki ja imurin siivistö on lähes tukkeutunut tervasta. Lisäksi kehittimen ensiöilma-aukon takaiskuläppä voi olla jumissa. Terva voidaan poistaa esim. kaasuliekillä runsaalla hapella polttamalla sen jälkeen, kun putkisto ja siivistö on irroitettu kehittimestä. Tervan estäessä kaasun virtausta, syttyy tulipesä heikosti ja epätasaisesti, jolloin seurauksena on lisää tervaista kaasua.
Tulipesä on vaurioitunut. Ilmasuuttimet voivat olla tukkeutuneet tai sulaneet. Tulipesärengas ei ole paikoillaan tai on vaurioitunut. Vaurion korjaamista varten on tulipesä ja säiliö tyhjennettävä. Usein ko. osat voidaan vaihtaa ylhäältä kannen kautta purkamatta kokonaan kehitintä.
Moottori ei käy kaasulla, vaikka kaasu palaa hyvin poistoputken suulla. Vika:
Suodattimet ovat tukkeutuneet tuhkasta tai suodatinkankaisiin on tiivistynyt vettä. Näin moottori ei saa kaasua riittävästi tai ei ollenkaan. Tyhjennetään tuhka ja puhdistetaan suodatinkankaat myös tuhkasta ja hiilenpölystä. Suodatinkankaisiin tiivistynyt vesi voi johtua siitä, että kehittimestä ei ole lämpöeristetty tulevaa kaasuputkea ja karkeapuhdistajaa. Lämpöeristys pitää kaasun yli kastepistelämpötilan, eikä tiivistymistä tapahdu.
Kondenssinesteet ovat tukkineet keräilyastiat ja kaasuputket. Kondenssinesteet tulee poistaa aina heti ajon jälkeen, jolloin tukkeentumiselta ja jäätymiseltä vältytään.
Säätöläpät on väärin säädetty. Moottoria kaasulla käytettäessä seoksen säätöläpän on oltava kiinni ja tehonsäätöläpän auki. Näin saadaan mahdollisimman suuri alipaine imemään häkäkaasua kehittimestä. Heti kun moottori käy hyvin kaasulla, säädetään läpät sopiviksi.
Häkäkaasujärjestelmässä on vuoto. Vuotokohdasta voi moottori saada pelkkää ilmaa ja seos laihenee näin alle syttymisrajan. Tarkistetaan, että kaikki tuhkanpoistoluukut ovat kiinni ja kondenssivesiastiat paikoillaan tiiviinä.
Moottori lähtee käymään kaasulla, mutta pysähtyy hetken kuluttua.Vika:
Tulipesään on muodostunut holvi, joka on varovasti pudotettava.
Imuria on käytetty liian vähän aikaa, jolloin lämpötila ei ole ehtinyt nousta kylliksi.
Ilmaläppä on liikaa auki.
Moottorin pyörimisnopeus on suurempi kuin kaasun muodostumisnopeus. Käytetään hetki pienemmällä nopeudella.
Puhdistajissa tai putkistossa on kondenssinesteitä tai ne ovat muuten tukkeentuneet (tervasta, tuhkasta jne.), jolloin kaasun virtausta haittaavat ahtaat paikat on puhdistettava.
Kehittimen ensiöi1man sisäänottoaukon takaiskuventtiili ei aukea tarpeeksi, jolloin kehittimen kaasuntuotto jää vähäiseksi.
Joutokäynti
Häkäkaasulaitteisto on mitoitettava niin, että huipputeho olisi mahdollisimman suuri. Tästä syystä joutokäyntiominaisuudet ovat huonommat kuin öljykäyttöisen moottorin. Joutokäyntikierrosluku on huomattavan korkea. Yleensä moottori käy hyvin vasta yli 1400 r/min kierrosluvuilla. Mikäli moottori jätetään pitemmäksi aikaa (kahvitauko, ruokailu) joutokäynnille, laskee tulipesän lämpötila ja kaasu on tervaista. Suositeltavaa on pysäyttää moottori taukojen ajaksi.
Liikkeelle lähtö
Liikkeelle lähdetään pienellä vaihteella. Tehon tarpeen noustessa äkillisesti moottori yleensä pysähtyy, koska kaasua ei ehdi muodostua riittävasti tai kuljettaja ei ehdi säätää kyllin nopeasti seoksen säätöläppiä. Kaasunkehitinlaitteisto toimii parhaiten, kun kierrosluku voidaan koko ajan pitää mahdollisimman tasaisena.
Polttoainesäiliön täyttö
Kantta avattaessa on varottava hengittämästä kehittimesta tulevia höyryjä. Säiliötä ei saa koskaan ajaa aivan tyhjäksi. Hakkeen palaessa loppuun palavat myös pelkistyshiilikerroksen hiilet. Ennen seuraavaa hakkeen lisäystä, on myös lisättävä ensin hiiliä. Säiliön tyhjentyessä kehitin lämpenee voimakkaasti. Parasta olisi lisätä haketta aina, kun säiliön suppilossa on vielä reilusti haketta. Tällöin polttoaine ehtii kuivua riittävästi kuivumisvyöhykkeessä ja kaasu on koko ajan lämpöarvoltaan hyvää sekä kaasun tuotto tasaista.
Teho alenee vähitellen, vaikka polttoaine on kunnollista, ilmantarve on tavallista pienempi. Vika:
Kehittimen hiilikerros on tukkeentunut. Yleensä tällainen vika on arinassa. Arinan liikematka tai liikenopeus ovat liian pieniä tai se on liian tiheä käytetylle polttoaineelle.
Vuoto kehittimessä. Tällöin kehittimen alaosa on hyvin kuuma ja polttoainetta kuluu suhteettoman paljon.
Vuoto putkistossa tai puhdistajissa. Vian huomaa parhaiten moottorin pysäyttämisen jälkeen esiin tunkeutuvasta kaasusta (savusta).
Puhdistajat ovat tukkeentuneet unohtuneen puhdistuksen vuoksi.
Tulipesässä on holvi, joka on poistettava kohentamalla. Hakke on tällöin usein epätasaista kooltaan tai liian suuripalaista.
Moottori pysähtyy yhtäkkiä. Vika:
Polttoaine on loppunut, jolloin kehitin on hyvin kuuma, usein ulkokuorikin punahehkuinen.
Kondenssiveden keräilyastiat ovat täyttyneet. Vsrsinkin tasaussäiliön täyttyminen tukehduttaa moottorin.
Kun tehon (kaasun) tarve kasvaa äkillisesti, kuljettaja ei ole huomioinut liikkeelle lähtöä tai mäen nousua kyllin aikaisin.
Tervaantuminen. Tervan esiintyminen kaasussa ilmenee tavallisimmin:
Moottori alkaa nakuttaa äkillisesti ja ajoittaisesti. Imuventtiilien varsiin kerääntynyt terva vaikeuttaa venttiilien liikettä.
Moottoria käynnistettäessä venttiilien nostotangot nurjahtavat. Imuventtiilin varteen kerääntynyt terva on jumiuttanut venttiilin kokonaan.
Jäähdyttimen ja /tai tasaussäiliön kondenssineste on jähmeätä. Tavallinen kondenssineste ei ole jähmeää.
Moottori käynnistyy kylmänä raskaasti ja huonosti. Voiteluöljy on tahmeaa ja tummaa sekä tuoksuu tervalle.
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Kaasunkehittimessä syntyy jätteitä, pääasiasaa tuhkaa ja erilaisia kondenssinesteitä. Näiden käsittelyssä on otettava, huomioon terveys- ja ympäristöongelmat.
Tuhka on erittäin hienojakoista ja helposti pölyävää. Tuhkan mukana on runsaasti hienoa hiiltä, joka kuumana poistettaessa aiheuttaa tulipalovaaran. Tuhka tulee poistaa kehittimen ollessa kylmä, tavallisesti aamulla ennen ajoon lähtöä. Jos tuhkaa poistetaan kuumasta kehittimestä, se on tällöin otettava peltiastiaan. Missään tapauksessa kuumaa tuhkaa ei saa poistaa suoraan metsään, pellolle, tielle jne., koska seurauksena on tulipalon vaara. Tuhkaa syntyy tehontarpeen ja käytettavän polttoaineen suhteessa. Puuta käytettäessä tuhkan määrä on 5...10% käytettävästä polttoainemäärästä. Kehittimen tuhkatila tulisi olla päivän ajoa vastaavan kokoinen, jottei jouduttaisi kesken ajon kuuman tuhkan poistoon.
Kondenssinesteitä tulee käytettävän polttoaineen laadun ja kosteuden mukaan. Vaikka tämä neste syntyy luonnon polttoaineesta, niin se sisältää lukuisan joukon erilaisia happoja, emäksia ja jopa myrkkyjä. Nestteistä mainittakoon vesi, etikkahappo, tärpätti, terva, erilaiset aldehydit, ketonit jne. Kondenssinesteiden asiallisesta käsittelystä on huolehdittava. Niitä ei saa kaataa viemäreihin eikä suoraan maastoon. Paras on imeyttää ne esim. sahanpuruihin ja polttaa ne sen jälkeen nuotiossa.
Kondenssinesteitä on poistettava laitteistosta 3 (4) kohdasta. Kehittimen kondenssisäiliöön kerääntyy nesteitä yhdestä polttoainetäytöksestä noin 1 litra. Jäähdyttimen alla olevaan säilioön keräytyy n. 2 litraa ja tasaussäiliöön n. 2 litraa. Mikäli sekoittimessa on vielä poistotulppa, niin sekoitin on muistettava ajoittain tyhjentää.
Suodattimessa olevaa tuhkaa ei pidä koskaan poistaa laitteiston ollessa kuuma. Mikäli suodattimen tuhkan poistoluukku avataan, niin silloin sinne pääsee happea ja hehkuva hiili syttyy. Näin lasikuitukangassuodatin tuhoutuu muutamassa minuutissa ja ajo keskeytyy.
Suodattimen ja syklonin pohjalle keräytyvä tuhka ja hiilipöly on erittain hienojakoista. Se syttyy helposti ja pölyää runsaasti. Tuhka on poistettava kylmänä ja silloin on käytettävä hengityssuojainta.
Laitteistossa syntyvä tuhka ja hiilipöly voidaan kylmänä palauttaa takaisin luontoon. Se käy lannoitteena hyvin sekä pellolle että metsaän.
Häkäkaasuajoneuvossa suurin harmi on terva. Terva aiheuttaa monenlaisia vaikeuksia. Ensimmäisenä tervan syntyminen huomataan kun moottori alkaa äkillisesti kilistää. Kilistäminen johtuu tervan ku1keutumisesta imuventtiilien varren ja ohjaimen väliin. Tällöin imuventtiili aukeaa huonosti ja venttiilijousi ei jaksa nostaa venttiiliä kiinni. Moottorin ollessa kuuma ei terva jumiuta kuitenkaan kokonaan venttiiliä. Mutta moottorin jäähtyessä ovat venttiilit täysin liikkumattomat. Käynnistyksessä voivat nostotangot vaäntyä. Imuventtiili aukeaa, muttei mene kiinni muuten kuin männän pään työntämänä ja näin mäntä voi rikkoutua. Tavallisesti venttiili voidaan irrottaa kantta avaamatta. Avataan venttiilikoneiston kansi ja käännetään käsin pyörittämallä jumissa olevan venttiilin sylinterin mäntä alas ja hakataan muovivasaralla venttiili alas ja kampiakselia käsin pyörittämällä nostetaan männän päällä venttiili ylös. Hakataan muovivasaralla venttiili alas ja männällä ylös. Tätä jatketaan kunnes jousi jaksaa nostaa venttiilin ylös. Mahdollisesti vääntynyt nostotanko uusitaan tai oikaistaan suoraksi.
Terva ei irtoa helposti. Se ei liukene öljyyn, veteen eikä yleensä tavanomaisiin helposti saatavilla oleviin aineisiin. Putkista, läpistä yms. terva voidaan poistaa polttamalla, esim. runsashappisella kaasuliekillä. Terva voi joskus liueta ja silloin se voidaan pyyhkiä pois esim. denaturoidulla spriillä. Maalinpoistoaine, tinneri, tärpätti ja moottorin pesuaine eivät irrota tervaa helposti.
Tervaa syntyy monesta eri syystä. Pääsyy tervan syntyyn on tulipesän lämpötila. Mikäli lämpötila laskee alle 800°C, on heti vaarana tervan synty. Lämpötila voi laskea mm.
Kun moottoria käytetään joutokäynnillä pitkiä aikoja. Kaasunvirtausnopeus tulipesässä pienenee ja tällöin myös hehkuvan redusoivan hiilikerroksen koko pienenee ja lämpö laskee. Häkäajoneuvoa ei saa käyttää joutokäynnillä, esim. kahvitauon aikana. Parhaiten, ilman ongelmia laitteisto toimii, kun kierrosluku pidetään mahdollisimman tasaisena koko ajan.
Kun käytettävä polttoaine on liian kosteaa. Haihtuessaan kosteus sitoo lämpöä ja näin jäähdyttää tulipesää. Polttoaineen kosteus tulisi aina olla alle 20%.
Kun kehittimeen on syntynyt holvi. Holvin pudotuksessa hämmennetään usein liikaa tulipesää ja raakaa polttoainetta pääsee liian alas tulipesässä synnyttäen tervaa. Mikäli holvi on syntynyt, se tulee pudottaa varovasti niin, että samalla ei kohennella hiilikerrosta.
Kun kehittimen kriittiset mitat ovat virheellisiä. Kriittisiä ovat ilmasuuttimien koko ja pituus, tulipesärenkaan koko, arina ja näiden keskinäinen etäisyys.
Ilmasuuttimet: liian suuri halkaisija jäähdyttää tulipesää ja lisäksi kaasun lämpöarvo heikkenee, siinä on vähemman häkää. Ylimaäräinen happi voi jopa tuhota koko kehittimen tai suodattimen. Liian pieni halkaisija antaa vähemmän kaasua ja silloin moottori ei anna täyttä tehoa tai kierroslukua. Lyhyet ilmasuuttimet päästävät polttoaineen liian alas ennen hiiltymistä. Näin raaka polttoaine ei ehdi hiiltymis- eikä palamisvyöhykkeessä reagoida, vaan syntyy tervaa. Pitkät suuttimet taas jättävät polttoaineen holviin.
Tulipesärengas: Tämä on kaikkein rasitetuin osa. Se on paras tehdä hyvastä teräksestä ja se on tehtävä helposti irrotettavaksi ja vaihdettavaksi. Liian suuri tulipesärengas päästaä polttoaineen valumaan helposti eikä se ehdi kokonaan hiiltyä ennen läpimenoa. Näin kaasun lämpöarvo ja lämpötila jäävät pieniksi ja tervaa syntyy. Pieni tulipesärengas aiheuttaa suuren imuvastuksen ja kaasua ei mene riittavää määrää läpi. Lämpötila ja lämpöarvo ovat korkeita, mutta kaasua on vähän.
Arina: Hakekaasunkehitin tarvitsee liikuteltavan arinan. Hakkeesta syntyvä hienojakoinen hiili ja tuhka tukkivat redusoivan hiilikerroksen muuten muutamassa minuutissa. Liike on oltava ajoittaista, ei jatkuvaa. Arina tulee liikkua niin, että liike kohentelee hillikerrosta ylös-alassuunnassa. Liike ei saa olla vaakatasossa liikkuva, koska se syö silloin hiilikerrosta ohuemmaksi alhaalta päin ja aiheuttaa tervan muodostumista. Ylös-alas liike on voitava säätää käytettävän polttoaineen palakoon mukaan siten, että pilke ei tarvitse liikettä ollenkaan ja pienikokoinen hake vastaavasti suuren liikkeen. Mikäli liike on liian suuri, polttoainetta kuluu liikaa ja tuhkatila täyttyy nopeasti tuhkasta ja palamattomista hiilistä, Liian pieni liike aiheuttaa nopeasti hiilikerroksen tukkeutumisen tai arinaa täytyy liikuttaa jatkuvasti. Sopiva liike on säädettävä kokemuksen mukaan kutakin polttoainetta ja moottoria varten.
Ilmasuuttimien ja tulipesärenkaan väli on oltava myös tarkalleen käytettävälle polttoaineelle sopiva. Pienessä välissä ei ehdi tapahtua hiiltymistä ja palamista, jonka vuoksi kaasun mukana on tervaa. Liian suuressa välissä taas imuvastus tulee suureksi ja hiilikerros kuluu pieneksi ja taas on vaarana tervan syntyminen. Rakennetulla kehittimellä sopiva väli oli Valmet 702 -traktorissa käytettäessa haketta 90 mm.
Tulipesärenkaan ja arinan väli riippuu edellisestä mitasta. Koelaitteessa se oli 1,5 kertaa ilmasuuttimien ja tulipesärenkaan väli, 135 mm. Pienempi väli aiheuttaa pelkistymishiilikerroksen pienenemisen, tervaa syntyy sekä kaasun lämpöarvo heikkenee. Suuri väli aiheuttaa suuren imuvastuksen, jolloin kaasun virtaus pelkistymisvyöhykkeessä heikkenee, lämpötila laskee ja tervaa syntyy, eikä moottori tottele helposti esim. kierrosluvun nostoon.