СИСТЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСИ ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ Российский патент 1999 года по МПК F02M43/00 F02D19/08 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам топливоподготовки судовых двигателей, и может быть использовано для приготовления смеси высоковязкого и маловязкого топлив, водотопливных эмульсий и других смесей для сжигания в судовых дизелях и котлах.

Известны топливные системы, обеспечивающие подвод к топливоподающим устройствам дизеля двух видов топлив: маловязкого топлива (МВТ) при запуске и на малых нагрузках и вязкого топлива (ВТ) при нагрузке, близкой к номинальной [1]. Недостатками ее являются сложная конструкция и малая автоматизация.

Известна система, состоящая из двух насосов, подключенных к линиям питания и связанных нагнетательными трубопроводами с дозатором, который соединен через трубопровод с потребителем-дизелем [2].

Система позволяет осуществить любой закон изменения концентрации компонентов смеси в зависимости от нагрузки дизеля путем установки регулирующих органов дозатора. Однако она довольно громоздка, сложна в изготовлении.

Изобретение решает задачу создания более компактной системы, применение которой позволило бы расширить ассортимент средств для приготовления смеси жидкостей.

Предлагаемая система приготовления смеси двух жидкостей содержит корпус с подключенными к нему патрубком подвода маловязкого топлива (МВТ), патрубком подвода вязкого топлива и патрубком приготовления смеси двух жидкостей, два клапана, установленные внутри корпуса и закрепленные на штоке, который связан с датчиком нагрузки, установленным на потребителе (например, дизеле) через электрический исполнительный механизм возвратно-поступательного действия и микропроцессорный контроллер. Устройство снабжено сильфоном, установленным на штоке и закрепленным в корпусе для предотвращения потерь жидкости, например маловязкого топлива.

На фиг. 1 представлена схема системы приготовления смеси двух жидкостей. Система содержит насос 1 первого компонента (например, дизельного маловязкого МВТ-топлива) и насос 2 второго компонента (например, вязкого топлива ВТ-мазута), подключенные своими входами к соответствующим линиям питания и связанные нагнетательными трубопроводами 3 и 4 с дозатором 5. Дозатор 5 содержит корпус 6 с подключенными патрубком 7 для подвода маловязкого топлива МВТ, патрубком 8 для подвода вязкого топлива ВТ по трубопроводу 4, патрубком 9 для отвода приготовленной смеси в потребитель 23. Клапаны 10, 11 установлены на штоке 12 с сильфоном 13, а седла 14, 15 - в корпусе. Электрический исполнительный механизм 16, сообщающий возвратно-поступательное движение штоку 12 (клапанам 10, 11), связан с датчиком нагрузки 18, установленным на потребителе, например, на дизеле через микропроцессорный контроллер 17.

Сильфон 13 одним концом крепится к штоку 12, другим концом - к корпусу 6, а шток 12 проходит через середину сильфона 13. Патрубок 9 соединен со смесителем 19. На трубопроводе 20 перед потребителем 23 последовательно установлены подогреватель 21 и визкозиметр 22.

При перемещении штока 12 сильфон 13 деформируется, а герметичность "шток-корпус-сильфон" не нарушается. Микропроцессорный контроллер 17 имеет две модификации - с аналоговым выходом и импульсным выходом, снабженный интерфейсным каналом цифровой последовательной связи. К микропроцессорному контроллеру могут быть подключены другие параметры рабочих сред дизеля: системы охлаждения, воздухоснабжения и масляная система.

Клапан 10 при своем перемещении совершает путь от l₁=0 до l₁=max, а клапан 11 - от l₂=0 до l₂=max. При l₁=0 клапан 10 прижимается к седлу 15 и создается плотное соединение, при этом маловязкое топливо в патрубок 9 не поступает, клапан 11 в этом случае открыт (l₂=max) и поэтому вязкое топливо поступает в патрубок 9 и направляется в потребитель 23. При l₂=0 клапан 11 прижимается к седлу 14 и создается плотное соединение, при этом вязкое топливо и патрубок 9 не поступает, клапан 10 в этом случае открыт (l₁=max) и поэтому маловязкое топливо поступает в патрубок 9 и направляется в потребитель 23.

Переход с маловязкого топлива на вязкое топливо и наоборот происходит по программе и представлен на фиг. 2. Здесь показано перемещение клапанов в зависимости от нагрузки, например по частоте вращения дизеля n•l₁=f(n); l₂= f(n).

l₁, l₂ - перемещение клапанов 10, 11;
n - частота вращения дизеля, %;
Δt_имп - длительность импульсов;
Δt_пауз - длительность пауз;
а - ломаная линия;
б - линеаризованная прямая;
ВТ - вязкое топливо в системе, %;
МВТ - маловязкое топливо в системе, %;
Система приготовления смеси двух жидкостей, например, для дизеля работает следующим образом.

При нерабочем дизеле система находится в таком положении: клапан 10 открыт полностью, а клапан 11 прижат (закрыт к седлу 14, насосы 1, 2 не работают, соответственно система приготовления смеси двух жидкостей тоже не работает.

После запуска дизеля система приготовления смеси двух жидкостей МВТ и ВТ начинает работать. При этом клапан 10 остается в открытом положении, а клапан 11 - в закрытом. Тогда через дозатор 7 МВТ (дизельное топливо) по патрубкам 7, 9 и через смеситель 19, трубопровод 20, теплообменник 21, вискозиметр 22 поступает в дизель 23. Так как МВТ не требует подогрева, то соответственно в теплообменнике 21 МВТ не подогревается.

При повышении нагрузки дизеля выше 30% микропроцессорный контроллер 17 формирует импульс по нагрузке, например, по частоте вращения дизеля n, который через исполнительный механизм 16 управляет перемещением клапанов 10, 11 (см. фиг. 2), а затем пропорционально перемещению устанавливается подача МВТ и ВТ в патрубок 9. Например, при n=30 - 35% клапан 10 открывается на 3 мм, клапан 11 закрывается на 3 мм и соответственно имеем: l₁=3 мм; l₂ = 12 мм. Соответственно в патрубок 9 поступит ВТ=20%, МВТ=80%, где происходит смешение ВТ и МВТ, а потом в смесителе 19. Одновременно начинают работать теплообменник 21, вискозиметр 22 и вязкость смеси доводится до оптимального значения.

При дальнейшем увеличении нагрузки микропроцессорный контроллер 17 продолжает формировать требуемый импульс, который приводит перемещение клапанов 10, 11 и устанавливается требуемая пропорция смешения топлив ВТ и МВТ согласно прилагаемой схеме (см. фиг. 2). При достижении нагрузки дизеля n=75% клапан 10 откроется полностью, клапан 11 закроется, тогда в патрубок 9 ВТ не поступает, а МВТ поступает в полном объеме, т.е. дизель начинает работать на маловязком топливе.

Соотношение МВТ и ВТ в каждом режиме устанавливается опытным путем. При этом определяется совместимость компонентов смеси, которая приводит к качественному смесеобразованию топлива. При снижении нагрузки дизеля 23 образование топливной смеси происходит в обратном порядке, т.е. клапан 10 будет открываться, а клапан 11 закрываться (см. фиг. 2). При нагрузке дизеля менее 30% дизель переходит на маловязкое топливо (дизельное топливо). При остановке дизеля система принимает такое положение, что клапан 10 будет открытым, а клапан 11 - закрытым.

При аварийных остановках система продолжает отрабатывать до нулевой нагрузки, т.е. откроется клапан 10, закроется клапан 11 и дизель будет готов к новому запуску.

Таким образом, система приготовления двух жидкостей позволяет использовать в дизелях и котлах смесь, состоящую из высоковязкого и маловязкого топлив, что позволяет сэкономить маловязкое дорогое топливо (дизельное топливо) при эксплуатации энергетической установки на всех режимах.

Источники информации, принятые во внимание при составлении описания и формулы изобретения
1. А.с. N 744140, F 02 M 31/16. Топливная система судового дизеля /Г.Ф. Левшин (СССР). - 2565833/25-06; Заявлено 09.01.78; Опубл. 30.06.80; Бюл. N 24.

2. А. с. N 1211438, F 02 M 37/04. Система приготовления смеси двух жидкостей /В.А. Владимиров, Г.Д. Коваленко, С.Н. Чернега и А.А. Маджар (СССР) - 3776830/25-06; Заявлено 31.07.84; Опубл. 15.02.86. Бюл. N 6.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для приготовления смеси высоковязкого (мазута) и маловязного (дизельного) топлив, водотопливных эмульсий и других смесей для сжигания в судовых дизелях и котлах. Система содержит два насоса, подключенных своими выходами к соответствующим линиям питания и связанных нагнетательными трубопроводами с дозатором. Дозатор связан со смесителем и через трубопровод готовой смеси - с потребителем. Дозатор содержит два жестко связанных между собой клапана для выпуска жидкостей из нагнетательных трубопроводов, клапаны соединены с выходом исполнительного механизма, подсоединенного к выходу датчика нагрузки через микропроцессорный контроллер. Технический результат заключается в создании компактной системы, позволяющей расширить ассортимент средств для приготовления смеси жидкостей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Система приготовления смеси двух жидкостей, содержащая два насоса, подключенных своими входами к соответствующим линиям питания и связанных нагнетательными трубопроводами с дозатором, соединенным со смесителем и далее через трубопровод готовой смеси и потребителем, отличающаяся тем, что дозатор содержит два жестко связанных между собой клапана для выпуска жидкостей из нагнетательных трубопроводов, соединенных с выходом исполнительного механизма, подсоединенного к выходу датчика нагрузки. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что исполнительный механизм подсоединен к выходу датчика нагрузки через микропроцессорный контроллер.