Gengas på Lantbruksmuseet del 1

Gengas, är det någon som kommer ihåg det? Under andra världskriget fanns det ingen allmän tillgång på bensin för privat körning eller till lantbruket. Visserligen deltog Sverige inte i kriget men all import och export blev naturligtvis väldigt begränsad. De enda fordon som fick tillgång till den ransonerade bensinen var polisen, militären och det som i dag kallas räddningstjänsten, ambulanser, brandbilar etc...

Alla förbränningsmotorer måste ha någon form av bränsle som blandas med luft, syre, i en modern motor som sitter i en bil är det förgasaren eller bränsleinsprutningen som sköter den uppgiften. När man inte har tillgång till bensin får det bli något annat ämne som ersätter det flytande bränslet. Skillnaden är egentligen bara att blandningen består av gengas och syre istället för bensin och syre. Numera finns det också motorgas som är lika bekvämt som en modern bensindriven bil men den tekniken har närmast "dödats" med skatter. Eftersom all teknik är en produkt av sin egen tidsepok så blev det veden som fick bli drivmedlet.

Lantbruksmuséet i Österbybruk finns en mängd olika gamla fordon och föremål, bl.a. en Fordsontraktor med ett vedeldat gengasaggregat. Under våren är det tänkt att hålla en kurs om tekniken på Lantbruksmuseet, allt för att äldre tiders teknik inte skall falla i glömska. På bilden tillhör i princip allt som är silverfärgat gengasaggregatet. Det är inga direkt smidiga saker men just den här modellen var avsedd för traktorer och inte för personbilar.

Motorn på den här traktorn är anpassad för att kunna köras både på ett flytande bränsle som fotogen, alternativt gengas. I båda fallen måste motorn startas med hjälp av en skvätt bensin (bentyl) eftersom fotogen har för dåligt värmevärde för en kall motor. När motorn väl är varm fungerar fotogenet som bränsle. Man kan jämföra med en tändkulemotor, vanligt i gamla fiskebåtar och även inom lantbruket, där motorn värms upp med hjälp av en blåslampa, efter det kan man starta den på ett "enklare" bränsle som fotogen eller brännolja.

I Sverige dominerade gengasaggregat som eldades med ved, inte så konstigt då tillgången på den råvaran var betydligt enklare och billigare än allt annat.

Gengasaggregatet på traktorns vänstra sida, sett bakifrån, är stort och helt dominerande. Undertill och från sidan syns det att rosten gått hårt åt det gamla aggregatet. Men det är inte så konstigt, det är trots allt bortåt 70 år gammalt.

Tacksamt nog har museet fått tillgång till ett annat aggregat som bara stått sedan krigets dagar, och ett arbete har påbörjats med att renovera delarna och på det sättet kunna plocka ihop ett bra fungerande aggregat från de båda aggregatens olika delar. De är av samma typ och fabrikat. På yttermantels vägg sitter det maskinplåtar som dels talar om av vem och var det har tillverkats och dessutom en liten varningskylt om riskerna med gengas. Det här aggregaten har tillverkas på Bolinders fabrik i Kallhäll, norr om Stockholm, någon gång under kriget.

Ovanpå yttermanteln sitter ett tungt lock som är öppningen till den inre manteln där bränslet finns i form av ved.

För att komma åt den inre manteln måste alla skruvar lossas innan locket kan lyftas av. Mellan locket och kanten på den yttre manteln ligger en packning som naturligtvis är lämplig att byta ut vid det här tillfället. Den producerade gengasen kommer ut genom röret som syns i yttermantelns ovankant, det finns även en kran för avstängning. Det säger sig självt att tätningen mellan locket och behållaren måste vara så bra som möjligt!

Alla delar i aggregatet är tunga, Yttermanteln av stålplåt och den inre manteln av rostfri plåt. Det är lika bra att använda muséets block och talja upphängt i en takbjälke för att lyfta ur den inre manteln för en besiktning och avgöra om den nya är bättre än den gamla? Eftersom Fordsontraktorn varken kan eller får köras inomhus får en annan lite modernare traktor bogsera fram den så att lyftanordningen kan användas.

Fordsontraktorn är på plats under lyftanordningen och det är dags att lyfta ur innermanteln på gengasaggregatet. Det är tungt och packningen mellan den inre och yttre manteln har klibbat fast, inte så konstigt med tanke på alla år som gått? Med lite hjälp av en kofot för att lyfta innermanteln från det galler som ligger nertill i aggregatet släpper packningen och lyftet kan påbörjas.

 

Sakta men säkert hissas innermanteln upp!

Lyftet är klart och nu är det bara att ställa ner innermanteln på golvet. Den är kolsvart av allt sot som gengasdriften producerat och behöver en ordentlig rengöring. De viktiga detaljerna sitter i mantelns nedre del. Sammanlagt 5 luftkanaler där syre tas in under eldningen. Kanalerna måste vara täta, annars kommer tjuvluft att reducera effektiviteten hos aggregatet. Läckande luftkanaler kommer också att hjälpa till med att producera tjära, något som inte är önskvärt! De kritiska punkterna är svetsfogarna där kanalerna går in i manteln.

På  bilden syns innermantelns utformning, hela nedre delen består av värmebeständigt kromnickelstål, eldhärden kan bli så varm som upp till 1400 C och då duger det inte med något annat material. De 4 luftkanalerna som består av rör går runt nederdelen från primärluftintaget. De 4 hålen för bultarna överenstämmer med motsvarande hål som syns i bakgrunden på den gamla rostiga yttermanteln.Det är lika bra att kontrollera måtten på innermanteln från det andra aggregatet så att det inte blir några överaskningar vid hopmonteringen!

Nu gäller det att göra en riktig rengöringsinsats. Det sitter massor av inbränt material på innerväggarna och det är inte så enkelt att komma åt med något verktyg långt ner på innerväggen.

Besiktningen av innermanteln visade att det fanns flera hål i området runt öppningarna för luftkanalerna. Det förklarar varför traktorn har haft problem med kraften och att innermanteln har en del tjära på väggarna. Som tur är finns den en verkstad i Österbybruk som kan blästra behållaren och svetsa ihop läckorna. Det är bara att köra bort den för jobbet.

I botten på yttermanteln placerad nedanför innermantelns eldhärd ligger ett tredelat galler. På det sättet kan man stoppa in och ta ut gallret genom askluckan, hade varit omöjligt annars eftersom vägen uppåt är stängd. I mitten på askluckan sitter en liten axel som går in genom ett litet hål i mittendelen på gallret. Genom att röra på axeln kan man "ruska" gallret om askan vill fastna.

Efter demonteringen av gengasgrytan finns det en del annat att se över bl.a. alla lock. Yttermanteln har tre lock i nederkanten, två inspektionslock och ett asklock, alla tre är pågängade. Det övre tunga locket där veden fylls på sitter fast med bultar. Grov- och finrenaren har också två stycken påskruvade inspektionslock.

Lock och gamla packningar som suttit i åratal utan att någon rört dem har naturligtvis klibbat ihop. Lockens gängor och packningar är tätade med en tjockflytande blandning av olja och grafit och den är lika stel som knäck efter alla år som förflutit sedan den senaste användningen. Då kommer gasolvärmen väl till pass för att få loss locken.

Det sitter som berg och det behövs mera värme! Samtidigt börjar det röka om den gamla finrenaren, den är till hälften fylld med korksmulor och det är dessa som orsakar rökmolnet. I den finrenare som sitter på Fordsontraktorn består fyllningen av träull, fungerar lika bra som kork och är enklare att underhålla.

Den gamla finrenaren är i betydligt sämre skick än den som sitter på traktorn men det är alltid bra att få ett extra lock över.

Den lilla axeln i mitten på asklocket går inte heller att röra och det är dags för en ny omgång med gasolen! Några slag med en liten slägga och den lossnar och fungerar igen. Den används för att skaka om gallret som ligger i botten på yttermanteln. På den högra bilden syns de tomma hål där de tre luckorna sitter, den nedersta är askluckan med den rörliga axeln, de två stora på var sida är inspektionsluckorna. I dem matas det lager av träkol in som alltid skall finnas runt botten på innermanteln (härden).

När aggregaten är tomt fylls träkol i botten av innermanteln via den vanliga påfyllningsluckan för veden. Det går åt ett lager på ett par decimeter.

Det mindre hålet i mittet är primärluftintaget, skruvas ihop med motsvarande hål i innermanteln via genomgående bultar. Innanför locket ansluter de 4 extra luftkanalerna som består av påsvetsade rör på innermanteln. I det högra inspektionshålet syns innermantelns hopsnörda form och i askluckan ser man en liten skymt av askgallret.

Det sitter fast mycket gammal sot och tjära som måste skrapas bort. Gengasskötsel är inget direkt renligt arbete att utföra!

På  bilden av den upp- och nervända innermanteln syns hur primärluftintaget fördelas på 5 kanaler via en lådkonstruktion. Primärluftintaget har också en annan helt avgörande roll, det är där som man tänder aggregatet med en lunta indräkt med t.ex. fotogen. Obs! Bensin får inte användas eftersom det är stor risk för explosion!!!

I grovrenaren sitter det en tvärställd och perforerad plåt, en för varje inspektionshål. Plåtarna är i dåligt skick efter alla år och att renovera dem är knappast att tänka på, då skulle de säkert gå sönder ändå mer. Grovrenaren är det första ställe som gasen passerar efter tillverkningen i aggregatet. När gasen kommer har den med sig en del lösa partiklar som kommer från härden, sot, kol, föroreningar plus kondensvatten från veden. Plåtarnas uppgift är att tvinga gasen uppåt för att passera genom gaskylaren, då kommer kondensvattnet att hjälpa till med att tvätta bort det mesta av oönskade partiklar som kommer att hamna i botten på grovrenaren tillsammans med vattnet. Med jämna mellanrum kan man skruva bort locken för att tömma grovrenaren eller helt enkelt spola den ren med en vattenslang.

Veven som går rakt igenom grovrenaren är startveven till traktormotorn, det finns ingen modern elstart!

Rören som transporterar gasen är ganska grova och det enda fel på dem som syns är att silverfärgen flagat en del men alla kopplingar ser bra ut. Just den här kopplingen är mellan första röret som kommer från aggregatet och det som leder in i grovrenaren. Påsvetsade flänsar och bultar med muttrar

De flesta andra hopskarvningar av rören är utförda med gummislangar och vanliga slangklämmor, en teknik som är vanlig än idag. Den andra bilden visar finrenaren där gasen hamnar efter att ha grovrensats i grovrenaren och kylts ner både i gaskylaren och i transporten genom alla rör. Den här traktorns finrenare är till hälften fylld med träull istället för den rekommenderade korken, fungerar lika bra och är enklare att hålla ren. Tanken är att de sista oönskade partiklarna och eventuellt kondensvatten skall stanna i finrenaren innan gasen hamnar i motorn som bränsle.

Den kanske viktigaste, i varje fall största, packningen sitter mellan de båda mantlarna. Det gäller att få bort alla rester av den förbrukade packningen, mer eller mindre fastlimmad mot yttermantelns övre fläns. Ett arbete som tar lite tid med hammare och ett lämpligt järn.

Efter allt slit med rengöringen är det dags att tillverka nya packningar. Klipps ut från ett ark med rätt typ av papp och det behövs också hål för alla bultar. Innan den renoverade innermanteln skall lyftas tillbaka kommer alla fogar, och gängor för locken, att bestrykas med en blandning av tjock olja och grafit. Allt för att få det så tätt som möjligt och ändå relativt enkelt kunna lossa på locken. Att de sitter fast så hårt nu beror naturligtvis på alla år som gått.

Det kan inte nog betonas att gengas kan vara farlig om den inte hanteras på rätt sätt! Eftersom gasen är dödligt giftig och luktfri måste all drift ske utomhus. Enda undantaget är om traktorn skulle kunna startas på bensin och övergått till gasdrift efter att ha körts ut ur en lada eller ett garage. Annars är det utomhus som gäller!!!

Insidan på bränslelocket är också belagd med sot och tjära och kan behöva lite rengöring. Gångjärnen fungerar väldigt bra men det skadar inte med lite rostolja.

Innermanteln har kommit tillbaka från verkstaden, alla hål är ihopsvetsade och nu är det inget som hindrar att börja med återmonteringen av alla rengjorda och uppsmorda detaljer.

Det är dags att hissa ner den renoverade innermanteln i aggregatet. Först placeras bultarna för primärluftintaget i luftlådan. Det visade sig lite senare att det inte var någon bra idé. Packningar mellan luftlådan och yttermantelns innervägg måste på plats först!

En kritisk del i återmontaget är att få allting så tätt som möjligt. Dels för att allt eventuellt läckage leder till sämre motoreffekt, oönskad tjärbildning vid förbränningen och inte minst för att öka säkerheten. Gengasen är dödligt giftig och inget får komma ut på fel ställen, den är bara avsedd för traktormotorn.

Packningarna mellan aggregatets olika lock bestryks med en blandning av grafit och olja. Dels för att få tätt och dels för att inspektionslocken skall gå att skruva av för tömning av kondensvatten m.m. Om locken sitter fast för hårt är det lätt att dom går sönder om man använder för mycket våld. Blanda grafitpulvret ordentligt med oljan och stryk på packningarna med en trästicka eller pensel.

Mellan yttermantels innervägg och innermantelns luftlåda skall två packningar stoppas in. Eftersom innermanteln är nedsänkt på plats i aggregatet är det väldigt trångt och packningarna närmast glider in med hjälp av oljeblandningen och hålen centreras med ett tång.

Fyra bultar måste stoppas i från insidan med hjälp av en tång och fixeras med hjälp av tunn ståltråd. På bultarnas skalle är en klack påsvetsad för att de inte skall rotera vid fastskruvningen. När bultarna är på plats träs en yttre likadan packning på och slutligen det lock som utgör primärluftintaget. Hålen i locket stämmer inte heller perfekt då det kommer från reservaggregatet, det andra locket är spräckt och kan inte användas. Muttrarna gängas på försiktigt och ståltråden kan avlägsnas och muttrarna dras fast. En väldigt omständig procedur men förhoppningvis behöver den inte göras om någon mer gång.

Det här aggregatets primärluftintag har t.o.m. ett spjäll som går att stänga. Olje-grafitblandningen har trängt ut på sidorna av locket och borde garantera att ingen luft kan läcka in "fel" väg.

Bränsleluckans packningar klipps till, kontrolleras mot hålen i luckan, smörjs in med olje-grafitblandningen och läggs ovanpå innermantelns skruvfläns. Det borde tyngden och ett tjugotal åtdragna bultar garantera?

Den enda besvärliga montering som återstår är bränsleluckan. Locket kan i princip monteras som man vill men det är smart att se till att luckan kan öppnas från traktorns sida och att den uppfällda luckan inte krockar med luftrenaren. Hålen för bultarna stämmer inte alltför bra eftersom luckan kommer från reservaggregatet. Några hål stämmer och det går att skruva fast locket. De hål som inte stämmer går att rymma upp efteråt med en borrmaskin. De kletiga packningarna kan i varje fall inte röra sig mer tack vare lockets tyngd. Bultarna går igenom locket, inner- och yttermantelns flänsar och två lager packningar och det är viktigt att det blir ordentligt tätt.

Inspektionslockens gängor smörjs också in och skruvas på. I princip är renoveringen av aggregratet klar.

Principskissen över det vedeldade aggregatet visar att det består av en mängd delar. De aggregat som användes för lantbrukets räkning i Sverige hade Tysk förebild. Industrimannen Georges Imbert, 1884-1950, konstruerade den vedeldade typen omkring år 1920. Konstruktionen var med andra ord beprövad när den blev nödvändig. Importen av flytande bränsle stoppades helt i början av 1940 på grund av världskriget. I praktiken innebar det att gengasen blev enda alternativet i jordbruket och användes mellan -39 fram till -46 när förhållandena hade ändrats efter krigsslutet.

 

Skissen visar hur de olika zonerna inom aggregatet fördelas vad det gäller temperaturer och de kemiska processer som leder till att få fram brännbar gas ur veden. Det har ingen avgörande betydelse vilka träslag som används som bränsle, från barrträd, lövträd eller en blandning av båda fungerar bra. Det enda som krävs är att det är brännbart. Veden som skall tjänstgöra som bränsle huggs upp som kubbar.

Att byta bränsletyp på en motor är inte bara en fråga om att hälla något annat i tanken istället för fotogen/bensin. Det blev också nödvändigt att ändra motorernas kompressionsförhållande, om man vill kompensera för den sämre verkningsgrad som gengasen har jämfört med bensindriften, och Statens Maskinprovningsanstalt i Ultuna, Uppsala, utarbetade lämpliga ändringar vilket innebar att motorerna fick andra topplock och i vissa fall andra kolvar i samarbete med leverantörerna av traktorer. Även motorernas förgasare kan behöva modifieras. Bilden på traktorn, en Mc Cormick Deering, visar ett monterat aggregat, av Imbert-typ, tillverkat av Bolinders fabrik i Kallhäll utanför Stockholm. En praktisk nackdel av kompressionshöjningen för att höja motoreffekten är att startveven blir väldigt "tung" att hantera!

Kvalitén på svetsfogarna är lite annorlunda mot dagens standard men man måste komma ihåg att på 40-talet fanns inte de moderna svetsverktyg och metoder som vi tar för givna idag. Svetsrobotar, eldrivna svetslikriktare, MIG- och TIG-svetsar som använder skyddsgas för att förhindra oxidation m.m. Med tanke på det är det imponerande att industrin kunde åstadkomma hållbara produkter, handlade säkert om skickliga arbetare på fabrikerna. Att svetsa rostfritt är inte enkelt ens idag.  

Det sitter en varningsskylt nertill på yttermanteln som talar om att bränslenivån inte får sjunka under denna linje. Däremot säger den inget om hur man skall kunna kolla nivån i aggregatet, den syns ju inte utifrån? När aggregatet skall börja användas fyller man först på träkol genom den övre bränsleluckan upp till härdens kant, det blir ett lager som är ungefär 2 decimeter tjockt. Kolet kommer att lägga sig mot askgallret och flyta ut även på sidorna av innermanteln. Enligt principskissen utgör träkolet både en oxidationszon och en reduktionszon. Ovanpå träkolet hälls veden i.

Utan träkolet skulle en omvandling av rökgasen från veden till brännbar gengas via en kemisk process inte vara möjlig. Den förbränning som sker blir till sin natur omvänd eftersom den rökgas som bildas trycks neråt igenom kolskiktet. Den kan inte komma uppåt eftersom locket är stängt. När gengasen väl bildats kan den endast komma ut från aggregatet genom luftspalten mellan inner- och yttermanteln och vidare till rörledningen. Redan under den transporten blir den något avkyld och de större och tyngre partiklar som kan finns med i gengasen faller tillbaka ner mot kolskiktet och askgallret.

Bilden visar startfläkten, placerad på traktorns vänstra sida. Vevas medsols och används för att få igång cirkulation av ny luft i samband med start av aggregatet. På fläktens baksida sitter ett späll som regleras via den ståltråd som syns på bilden. När aggregatet skall startas stängs spjället så att ingen gas kommer fram till motorn. Fläkten har kraftig utväxling och rullar på även sedan man slutat veva. En tänd lunta hålls framför primärluftintaget och elden kommer att sugas in genom det öppna spjället. När förbränningen kommer igång ökar värmen gradvis i aggregatet. Det tar en viss tid för processen att uppnå den temperatur som krävs för att brännbar gengas skall framställas.

För att kontrollera gasens kvalité tänder man helt enkelt på den vid fläktens utblåsningsrör, är den "färdig" brinner den med lång låga, färgen på lågan säger också något om bränslets kvalité, ju torrare och bättre ved, ju klarare och närmast osynlig låga blir resultatet. När gasen är klar att användas öppnas fläktspjället så att passagen mot motorn öppnas.

När aggregatet inte används stängs primärluftspjället. Den lilla behållaren bredvid finrenaren innehåller det flytande bränsle, bensin, som behövs för att starta motorn. Även i det fall som motorn körs på fotogen och inte gengas måste den startas på ett bränsle med högre värmevärde än gasen eller fotogenet. Bränslet släpps på genom att öppna den lilla kranen. På den här traktorn finns ingen startspruta. När motorn övergått till gasdrift stängs kranen. Det flytande bränslet rinner in genom det tunna kopparröret till motorns förgasare.

På följande bilder visas ett extra spjäll, som inte finns på skisserna, och reglerar övergången från motorns start på bensin och när den senare kommer att övergå till gengasdrift. Vid starten stängs spjället och när motorn går och den gas som kommer håller rätt kvalité; öppnas spjället försiktigt och motorn övergår till gasdrift.

Då är det dags att stänga kranen från den lilla bensintanken som bara är till för starten. Spjället manövreras för hand och kan inte nås från traktorns förarplats.

Sekundärluftspjället reglerar blandningsförhållandet mellan gengas och luft-syre som kommer via luftrenaren, det är enklast att jämföra med ett chokereglage.

Traktorns gasreglage går inte direkt till ett spjäll nära förgasaren utan är sammankopplad med en varvtalsregulator. Den gör att motorn inte kan varvas upp över en viss gräns. Både sekundärluftspället (choken) och gasreglaget nås från förarplatsen på traktorn. Sekundärluftspjället reglerar sammansättningen av bränslet och gasreglaget reglerar mängden bränsle till motorn.

På sin väg fram till motorn måste gasen förbättras i kvalité; vilket innebär rening från fasta partiklar och oönskade biprodukter. Det första ställe gasen hamnar efter att ha lämnat aggregatet är i grovrenaren som sitter placerad framför traktorns vanliga kylare. Där tvingas gasen att gå uppåt av de tvärställda plåtarna och när den passerar gaskylaren, kommer det vatten som finns i gasen att kondenseras mot väggarna och rinna neråt samtidigt som det tvättar ur föroreningarna och eventuella fasta partiklar. Motorns vanliga kylarfläkt kommer också att bidra till kylningen av gengasen. När traktorn körs sitter naturligtvis inspektionslocken på plats! Ju torrare och bättre ved, ju mindre kondensvatten.

När gasen lämnat grovrenaren och gaskylaren har den kvar att passera den stora behållaren som kallas finrenaren. Den är till hälften fylld med antingen korksmulor eller som i den här traktorns fall, träull vilket fungerar lika bra och är enklare att hålla rent. De eventuella återstående oönskade komponenterna hos gasen, vatten och föroreningar, fastnar i finrenarens innehåll och gasen är äntligen klar att användas som motorbränsle.  

Efter att ha genomgått en renovering är traktorn klar att användas. På Lantbruksmuséet i Österbybruk kommer det att ordnas kurser på gengasdrift under vårsäsongen 2011. Kursen kommer att utannonseras via Studiefrämjandet i Uppland i god tid före starten.

Traktorn skall också provköras utomhus men då måste det vara plusgrader!

Våren har äntligen kommit till Österbybruk och Lantbruksmuséet! De sista förberedelserna inför kursstarten pågår för fullt. Fortsättning i del 2.