УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ Российский патент 1996 года по МПК F02M27/04 F02M29/02 

Изобретение относится к устройствам для обработки топливно-воздушных смесей, преимущественно перед впуском их в двигатели внутреннего сгорания, и предназначено для применения в тепловых силовых установках, размещенных на транспортных или стационарных средствах.

Известны устройства для обработки воздуха ионизацией или магнитным полем перед подачей его в двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Одно из таких устройств содержит два основных трубчатых электрода, установленных концентрично и изолированных друг от друга, а также по меньшей мере один дополнительный трубчатый электрод, расположенный концентрично основным (см. например, авт. св. СССР N 1590607, кл. F 02 М 27/04, 1988). Данное устройство предназначено только для обработки воздуха без воздействия на топливо, что не позволяет достаточно эффективно интенсифицировать топливо-воздушные смеси.

Известно также устройство для обработки топлива электрическим полем перед впуском его в ДВС, содержащее полый корпус с двумя штуцерами, положительный и отрицательный электроды, выполненные из электроизоляционного материала корпус и отводящий топливопровод (см. например, авт. св. СССР N 1671934, кл. F 02 M 27/04, 1989). В этом устройстве происходит только обработка топлива без воздействия на воздух, что также снижает возможности интенсивного сжигания топливо-воздушной смеси. Кроме того, недостатком и данного, и вышеупомянутого устройства является то, что топливо и воздух не подвергаются воздействию механических сил, способствующих лучшей их гомогенизации и диспергированию.

Задачей изобретения является более полное сжигание топливо-воздушной смеси за счет комплексного воздействия полей и механических сил различной природы.

Поставленная цель достигается тем, что внутри рабочей камеры устройства и соосно с ней размещен вал, на котором с помощью упругих элементов установлено с возможностью вращения и вибрирования кольцо, выполненное в виде четных секторов из немагнитного и ферромагнитного материалов, чередующихся между собой, на секторах из ферромагнитного материала жестко укреплены имеющие спиральную форму перфорированные лопатки из ферромагнитного материала, а источники постоянных магнитных полей с северным и южным полюсами - установлены в боковых стенках рабочей камеры попарно с противоположных сторон и последовательно размещены по одну и по другую стороны относительно нормальной к оси вала плоскости, проходящей через середину кольца.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 вид кольца 5 сверху.

На фиг. 1, 2 используются следующие обозначения: 1 вал; 2 поджимная гайка сальникового уплотнения; 3 сальниковое уплотнение; 4 лопатка с просверленными в ней отверстиями; 5 кольцо; 6 пружинная пластина; 7, 14 - источники магнитных полей; 8, 15 полюсные наконечники; 9 отводящий патрубок; секторы из материала: 10 ферромагнитного, 11 немагнитного; 12 - сужающаяся часть рабочей камеры; 13 рабочая камера; 16 подводящий патрубок.

Работает устройство следующим образом.

Топливо-воздушная смесь (например, смесь паров бензина и воздуха, полученная в карбюраторе двигателя внутреннего сгорания) подается через подводящий патрубок 15 в рабочую камеру 13. Одновременно приводится во вращение система, состоящая из вала 1, укрепленных на нем упругих элементов - пружинных пластин 6, кольца 5 и лопаток 4. Кольцо и лопатки жестко соединены между собой и имеют возможность совместно вибрировать относительно вала 1 благодаря наличию между последним и кольцом пружинных пластин 6. Герметичность между валом и рабочей камерой обеспечивается с помощью уплотнительного узла, содержащего гайку 2 и уплотнение 3.

Одновременно с вращением данной системы происходит вибрирование кольца 5 и лопаток 4. Вибрация достигается за счет следующего.

Кольцо 5 состоит из жестко соединенных между собой секторов 10 из ферромагнитного материала (например, из трансформаторной стали) и секторов 11 из немагнитного материала (например, из бронзы). Каждая из пар секторов 10 и 11 расположена напротив друг друга (на противоположных сторонах кольца 5) и они чередуются между собой. При вращении кольца 5 оно последовательно располагается то секторами 10, то секторами 11 напротив полюсных наконечников 8 и 15. В том случае, когда напротив последних будут находиться ферромагнитные секторы 10, то под действием магнитных полей кольцо 5 притягивается к полюсным наконечникам. При таком притяжении кольцо 5 смещается: левая верхняя его часть влево, а правая нижняя его часть вправо (т. е. кольцо смещается против часовой стрелки, если смотреть на его сечение, показанное на фиг. 1). Величина этого смещения зависит от напряженности магнитных полей, излучаемых полюсными наконечниками, массы кольца 5 и жестко связанных с ним лопаток 4, зазора между полюсными наконечниками и кольцом, а также от упругих сил, развиваемых пружинными пластинами 6.

После поворота кольца 5 и расположения напротив полюсных наконечников секторов 11 из немагнитного материала кольцо 5 под действием упругих сил пружинной пластины 6 возвращается в исходное положение. Так при вращении кольца 5 оно вместе с лопатками смещается под действием магнитных полей на некоторый угол, то возвращается в исходное положение. Частота вибрации зависит от скорости вращения кольца 5.

При прохождении через рабочую камеру 13 и ее сужающуюся часть 12 топливо-воздушная смесь одновременно подвергается действию комплекса полей и механических сил:
переменных магнитных полей, излучаемых лопатками 4. Такие поля создаются в связи с тем, что лопатки выполнены из ферромагнитного материала и намагничиваются от ферромагнитных секторов 10, с которыми они жестко соединены. А изменение направления магнитных полей происходит в связи с тем, что через каждые 180^o поворота кольца 5 секторы и лопатки оказываются под действием то северного, то южного полюсов магнитов;
переменных электрических полей, излучаемых в зазорах между лопатками 4. Такие поля создаются в связи с тем, что при каждом изменении направления магнитных полей это сопровождается возникновением индуцированных электрических полей в зазорах между лопатками, каждая из которых не контактирует друг с другом (по закону электромагнитной индукции);
диспергирующих механических полей, возникающих при вращении лопаток 4 за счет ударов их плоскостей по каплям топлива и продавливания последнего через отверстия, просверленные в лопатках;
центробежных механических сил, возникающих от вращения лопаток 4, которые отбрасывают топливо-воздушную смесь на внутренние стенки кольца 5 и сужающей части 12 рабочей камеры;
избыточного давления, создаваемого вращающимися лопатками 4, имеющими спиральную форму и работающими как вентилятор осевого типа.

Кроме того, избыточное давление, развиваемое лопатками, способствует также улучшению работы двигателя за счет создания определенного подпора топливо-воздушной смеси перед ее входом в цилиндры.

Благодаря воздействию комплекса описанных полей и механических сил топливо-воздушная смесь интенсивно гомогенизируется, химически активизируется и диспергируется, что способствует более полному ее сгоранию, повышению КПД двигателя, уменьшению токсичности отработавших газов.

Использование: двигателестроение. Сущность изобретения: в рабочей камере устройства и соосно с ней размещен вал, на котором с помощью упругих элементов установлено с возможностью вращения и вибрирования кольцо, выполненное в виде четных по числу секторов из немагнитного и ферромагнитного материалов, чередующихся между собой. На секторах из ферромагнитного материала жестко укреплены имеющие спиральную форму перфорированные лопатки из ферромагнитного материала. Источники постоянные магнитных полей - с северным и южным полюсами - установлены в боковых стенках рабочей камеры попарно с противоположных их сторон и последовательно размещены по одну и по другую стороны относительно нормальной к оси вала плоскости, проходящей через середину кольца. 2 ил.

Устройство для обработки топливовоздушной смеси в проточном режиме перед ее сгоранием, содержащее рабочую камеру с размещенными в ней полюсами источников магнитных полей, подводящий и отводящий патрубки, отличающееся тем, что внутри рабочей камеры и соосно с ней размещен вал, на котором с помощью упругих элементов установлено с возможностью вращения и вибрирования кольцо, выполненное в виде четных по числу секторов из немагнитного и ферромагнитного материалов, чередующихся между собой, на секторах из ферромагнитного материала жестко укреплены имеющие спиральную форму перфорированные лопатки из ферромагнитного материала, а источники постоянных магнитных полей с северным и южным полюсами установлены в боковых стенках рабочей камеры попарно с противоположных их сторон и последовательно размещены по одну и по другую стороны относительно нормальной к оси вала плоскости, проходящей через середину кольца.