СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОЙ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ИЗ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Российский патент 1995 года по МПК F02M17/24 

Изобретение относится к энергетике, а именно к способам получения газообразной горючей смеси из жидкого топлива, и может быть использовано в различных транспортных средствах для карбюризации топлива, например автомобилях, тракторах и т.д. а также в отопительных системах, работающих на газовом топливе.

Одной из наиболее важных и сложных задач в связи с получением горючих смесей из жидкого топлива, например для использования в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), является максимальное измельчение частиц распыленного топлива.

Известно огромное количество самых разнообразных способов, используемых для этой цепи, включая механические, акустические способы измельчения или дробления частиц топлива, находящихся в паровоздушной смеси. Однако при использовании любого из таких способов паровоздушная смесь содержит частицы жидкого топлива, находящиеся во взвешенном состоянии, что ухудшает качество горения горючей смеси, приводит к значительно большему, чем требуется для достижения нужной мощности ДВС расходу топлива и увеличивает содержание вредных примесей в отработавших газах.

Поэтому большое внимание уделялось и продолжает уделяться получению газообразной горючей смеси, в которой количество жидких частиц либо минимально, либо должно быть полностью ликвидировано.

Известно, например, использование испарения бензина и смешивание его с воздухом, когда подача жидкого горючего осуществляется на большие поверхности волокнистого влагопоглощающего материала. Этот волокнистый материал насыщается подаваемыми к нему фитилями бензином и удерживается в нем за счет капиллярных явлений. Волокнистый материал используют в виде пластин, расположенных в двух рядах, причем в каждом из рядов листы параллельны между собой, а ряды расположены под углом друг относительно друга, и оси камеры и их кромки расположены по конической поверхности. Горючая смесь образуется как за счет обдува принудительно подаваемым воздухом этих пластин волокнистого материала, так и проникновения воздуха через этот материал. Полученная таким образом горючая смесь является топливной смесью для двигателя внутреннего сгорания, поскольку предусматривается, что соотношение бензина и воздуха не более 1:9 и не менее 1:16.

Такое смесеобразование обладает рядом недостатков. Один из них и наиболее существенный заключается в том, что в камере образуется легко воспламеняемая и взрывоопасная смесь, что препятствует практическому применению этого способа.

С другой стороны, полученная смесь содержит частицы жидкого топлива, в результате чего образуемая в дальнейшем негомогенная паровоздушная горючая смесь сгорает, например, в цилиндрах ДВС с выделением продуктов неполного сгорания, что ведет к значительному расходу топлива и загрязнению окружающей среды. И наконец, пластины, расположенные в камере под углом к воздушному потоку, вызывают сильные турбулентные потоки, создающие сопротивление потоку входящего воздуха.

В основу изобретения поставлена задача обеспечить такое взаимодействие воздуха и жидкого топлива, чтобы обеспечивалось образование по существу "сухой" газообразной горючей смеси.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения газообразной горючей смеси из жидкого топлива используют испарительный элемент многослойной структуры с одинаково направленными вдоль или поперек общей оси прямолинейными зазорами между слоями, создают за этим элементом зону пониженного давления и направляют поток воздуха между зазорами, пропускают движущийся под действием пониженного давления воздуха через зазоры свободно, без соударения с их поверхностями с образованием на выходе элемента множества струй, при этом соотношение расхода испаряемой топливной жидкости и расхода потока подаваемого воздуха выбирают из условия образования перенасыщенной топливом газовоздушной смеси после смешения выходящих из испарительного элемента струй.

Преимущество такого способа в первую очередь связано с тем, что газовая смесь образуется только из молекулярных составляющих жидкого топлива, переходящих в газы-гомологи, получаемые из жидких углеводородов, извлекаемых с наибольшими эффектом из самого летучего из них, например, бензина для ДВС и проходящего воздуха, а поскольку воздух проходит самотеком свободно без соударения с жидким топливом, то жидкие частицы практически отсутствуют в полученном газообразном топливе.

Таким образом, горючая смесь содержит молекулярные частицы, испаренные из жидкого топлива, а само газообразное топливо представляет собой "сухой" газ. При этом благодаря тому, что соотношение расхода воздуха и испаренных частиц обеспечивает образование перенасыщенной топливом газовоздушной смеси исключается возможность взрыва или воспламенения этой смеси, что весьма важно для решения целого ряда вопросов, связанных с хранением топлива.

На чертеже схематично показано устройство, поясняющее принцип предлагаемого способа, разрез.

Устройство содержит полый цилиндрический корпус 1, внутренняя полость которого разделена вертикальной укороченной цилиндрической перегородкой 2 на два отсека 3 и 4. Эти отсеки 3 и 4 сообщены между собой через испаритель 5, выполненный в виде многослойной структуры, образованной, например, путем скручивания по спирали ленты из гигроскопического материала.

Таким образом, испаритель 5 имеет множество одинаково направленных узких зазоров 6. Возможны и иные варианты выполнения испарителя, например, в виде набора параллельно расположенных пластин. Необходимо лишь, чтобы при протекании в зазорах 6 воздуха он не соударялся с поверхностями зазоров. Нижняя часть испарителя посредством фитиля 7 соединена с топливной жидкостью 8, находящейся в бачке 9, а боковая поверхность с лентой испарителя 5 (не показано). Для отвода образующейся газообразной горючей смеси потребителю служит труба 10, соединенная с областью пониженного давления (не показана). В частности, при использовании этого способа для ДВС зона пониженного давления образуется в цилиндре ДВС на такте всасывания.

Рассмотрим работу описанной в качестве примера конструкции, из которой ясна сущность предлагаемого способа.

За счет гигроскопичных свойств материала испарителя топливная жидкость 8, например бензин, по фитилю 7 поступает в материале ленты испарителя 5 и пропитывает его.

При образовании за испарителем зоны пониженного давления воздух, находящийся в отсеке 4, ламинаризируется его стенками свободно без соударения с поверхностями зазоров перетекает через узкие зазоры 6, обдувает поверхности зазоров и захватывает молекулы испаряющейся со стенок зазоров топливной жидкости, увлекая их за собой. В зависимости от скорости понижения давления изменяется расход протекающего через испаритель 5 воздуха и расход топлива из бака 9. Прошедший через испаритель 5 воздух вытекает в виде множества параллельных струй, которые смешиваются в пространстве газонакопительного отсека 3, образуя газообразную горючую смесь.

В проведенных нами экспериментах соотношение расхода топливной жидкости, в частности бензина и расхода воздуха через испаритель составляло от около 1:3 до 1:5, в результате чего образовывалась перенасыщенная газообразная горючая смесь, которая не воспламеняется и не взрывается без добавления окислителя, в частности воздуха для ДВС. Эта смесь может просто отводиться в баллон и храниться в нем. Это оптимальные соотношения и они могут быть изменены в пределах от 1:2 до 1:8, но эти последние соотношения являются предельными, поскольку такая смесь уже слишком плоха. При соотношении более 1: 2 смесь плохо поддается регулировке при смешении с воздухом для подачи в цилиндры, а при соотношении менее 1:8 становится взрывоопасной.

В указанный вариант осуществления способа возможно внесение различных изменений, не выходящих за рамки предлагаемого способа, так, например, может быть изменено соотношение расхода топливной жидкости и потока воздуха, и эти расчеты могут быть относительно легко осуществлены специалистами в области газодинамики, зная летучесть топливной жидкости и иные параметры. Зазоры могут быть расположены и по нормали к входящему воздуху, но в любом случае они должны быть прямолинейными и одинаково направленными. Проведенные испытания различных модификаций устройств для получения газообразной горючей смеси, созданных на основе описанного способа и предназначенных для использования в сочетании с ДВС, позволяют резко в 3-5 раз снизить расход топлива и обеспечивают высокую экологическую чистоту энергетических установок.

Изобретение относится к энергетике. Способ получения газообразной горючей смеси из жидкого топлива, заключается в том, что подводят жидкое топливо к испарительному элементу из гидроскопического материала, пропитывают его и обдувают поверхности пропитанного материала потоком воздуха, а полученную газообразную смесь отводят потребителю, при этом соотношение расхода жидкости и потока воздуха поддерживают обеспечивающим образование перенасыщенной топливом газовоздушной смеси. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОЙ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ ИЗ ЖИДКОГО ТОПЛИВА, заключающийся в том, что подводят жидкое топливо к испарительному элементу из гигроскопического материала, пропитывают его и обдувают поверхности пропитанного материала потоком воздуха, а полученную газообразную смесь отводят потребителю, отличающийся тем, что используют испарительный элемент многослойной структуры с одинаково направленными вдоль или поперек общей оси прямолинейными зазорами между слоями, создают за этим элементом зону пониженного давления и направляют поток воздуха в зазоры, пропускают движущийся под действием пониженного давления воздух через зазоры свободно без соударения с их поверхностями с образованием на выходе элемента множества струй, при этом соотношение расхода испаряемой топливной жидкости и расхода потока подаваемого воздуха выбирают из условия образования перенасыщенной топливом газовоздушной смеси после смешения выходящих из испарительного элемента струй. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в качестве топлива бензина отношение расхода топливной жидкости к расходу потока воздуха составляет менее 1:8. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что отношение расхода топливной жидкости к расходу потока воздуха составляет от около 1:3 до около 1:5.