СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА Российский патент 2003 года по МПК F02M27/04 F02B51/04 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к средствам повышения энергетической возможности топлива, и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, тепловых агрегатах и подобных устройствах.

Известен способ подготовки топлива, включающий предварительную его турбулизацию, подачу во входную полость, разделение на центральный и периферийные потоки, обработку топлива путем перепуска каждого потока с переменной скоростью через последовательно соединенные между собой расширяющиеся полости и смешивание центрального и периферийного потоков в выходной полости, при этом топливо периферийного потока подают по меньшей мере в одну кольцевую камеру, расположенную вокруг центрального потока, и обрабатывают магнитным полем размещенного в кольцевой камере кольцевого постоянного магнита за счет последовательной подачи топлива на его торцевую поверхность от периферии к осевому отверстию магнита и далее на противоположную его торцевую поверхность от осевого отверстия к периферии, а перед подачей периферийного потока в кольцевую камеру и перед выходом из нее периферийный поток разделяют на составляющие (патент РФ 2158844, МПК F 02 M 27/04, 2000).

Из этого же источника информации известен корпус, в котором последовательно установлены поперечные цилиндрические разделители с периферийными отверстиями и осевыми отверстиями, связанными между собой при помощи осевого топливопровода, образованные каждой парой разделителей кольцевые камеры с установленными в них вокруг осевого топливопровода постоянными магнитами кольцевой формы и входную и выходную полости, расположенные на противоположных сторонах корпуса и сообщенные между собой при помощи выполненного в осевом топливопроводе центрального канала, причем в центральном канале выполнены последовательно расположенные расширяющиеся полости, периферийные отверстия разделителей расположены вокруг осевых отверстий с образованием периферийных каналов, сообщенных с кольцевой камерой, а каждый магнит размещен с возможностью изменения направления потока топлива в кольцевой камере при последовательном обтекании обеих торцевых и внутренней цилиндрической поверхностей магнита.

Однако в известном техническом решении как в части способа, так и устройства эффективность подготовки топлива недостаточна.

Задачей настоящего изобретения является снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов за счет повышения эффективности подготовки топлива.

Поставленная задача в части способа решается тем, что в способе подготовки топлива, включающем предварительную его турбулизацию, подачу во входную полость, разделение на центральный и периферийные потоки, обработку топлива путем перепуска каждого потока с переменной скоростью через последовательно соединенные между собой расширяющиеся полости и смешивание центрального и периферийного потоков в выходной полости, при этом топливо периферийного потока подают по меньшей мере в одну кольцевую камеру, расположенную вокруг центрального потока, и обрабатывают магнитным полем размещенного в кольцевой камере кольцевого постоянного магнита за счет последовательной подачи топлива на его торцевую поверхность от периферии к осевому отверстию магнита и далее на противоположную его торцевую поверхность от осевого отверстия к периферии, а перед подачей периферийного потока в кольцевую камеру и перед выходом из нее периферийный поток разделяют на составляющие, согласно изобретению предварительную турбулизацию топлива осуществляют во входной полости путем подачи его навстречу конусной поверхности полости, центральный поток направляют через канал, выполненный в вершине конуса вдоль его продольной оси, разделенное на составляющие топливо периферийного потока перед подачей в кольцевую камеру и перед выходом из нее направляют в промежуточные расширяющиеся полости, расположенные вокруг расширяющихся полостей центрального потока, при этом топливо в каждой промежуточной полости закручивают вокруг оси направления проходящей через полость составляющей периферийного потока.

Поставленная задача в части способа решается также тем, что топливо могут дополнительно обрабатывать пульсирующим магнитным полем переменной амплитуды и частоты.

Поставленная задача в части способа решается также тем, что пульсирующее магнитное поле переменной амплитуды и частоты могут создавать путем взаимодействия со спиральным магнитопроводом составляющих периферийного потока топлива, предварительно обработанного постоянным магнитом и закрученного в промежуточных полостях.

Поставленная задача в части способа решается также тем, что смешанное в выходной полости топливо могут направлять в дополнительную полость, заполненную катализатором, и осуществлять в ней частичную конверсию топлива.

Поставленная задача в части способа решается также тем, что в качестве катализатора могут использовать смесь из стружки титана и меди.

Поставленная задача в части устройства решается тем, что в устройстве подготовки топлива, содержащем корпус, в котором последовательно установлены поперечные цилиндрические разделители с периферийными отверстиями и осевыми отверстиями, связанными между собой при помощи осевого топливопровода, образованные каждой парой разделителей кольцевые камеры с установленными в них вокруг осевого топливопровода постоянными магнитами кольцевой формы, и входную и выходную полости, расположенные на противоположных сторонах корпуса и сообщенные между собой при помощи выполненного в осевом топливопроводе центрального канала, причем в центральном канале выполнены последовательно расположенные расширяющиеся полости, периферийные отверстия разделителей расположены вокруг осевых отверстий с образованием периферийных каналов, сообщенных с кольцевой камерой, а каждый магнит размещен с возможностью изменения направления потока топлива в кольцевой камере при последовательном обтекании обеих торцевых и внутренней цилиндрической поверхностей магнита, согласно изобретению направленная навстречу потоку поверхность разделителя во входной полости выполнена в виде конуса, осевое отверстие центрального канала во входной полости расположено в вершине конуса, в периферийных каналах разделителей выполнены промежуточные расширяющиеся полости, размещенные вокруг каждой расширяющейся полости центрального канала, а вокруг корпуса навит спиральный магнитопровод.

Поставленная задача в части устройства решается также тем, что каждый разделитель может быть выполнен из двух частей, а расширяющиеся полости центрального и периферийных каналов образованы выемками, выполненными на внутренних, соприкасающихся одна с другой, плоскостях частей разделителей.

Поставленная задача в части устройства решается также тем, что выемки могут быть выполнены в виде сферических сегментов.

Поставленная задача в части устройства решается также тем, что спиральный магнитопровод может быть выполнен в виде медной трубки, заполненной оловом.

Поставленная задача в части устройства решается также тем, что в корпусе могут быть установлены три цилиндрических разделителя, образующие две кольцевые камеры.

Поставленная задача в части устройства решается также тем, что в корпусе может быть выполнена дополнительная полость, образованная ограничительными сетками и наполненная смесью стружки титана и меди.

Заявленное изобретение представлено на чертеже.

Устройство, реализующее описываемый способ подготовки топлива, содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, в котором последовательно установлены поперечные цилиндрические разделители 4, 5 и 6 с осевыми 7 и периферийными 8 отверстиями. Разделители 4, 5 и 6 связаны между собой при помощи осевого топливопровода 9, соединяющего осевые отверстия 7 разделителей, 4, 5 и 6. Пары 4 и 5, 5 и 6 разделителей образуют две кольцевые камеры 10 с установленным в каждой из них вокруг осевого топливопровода 9 постоянным магнитом 11 кольцевой формы. На противоположных сторонах корпуса 1 расположены входная 12 и выходная 13 полости, сообщенные между собой при помощи выполненного в осевом топливопроводе 9 центрального канала 14, в котором выполнены последовательно расположенные расширяющиеся полости 15. Периферийные отверстия 8 разделителей 4, 5 и 6 расположены вокруг осевых отверстий 7 с образованием периферийных каналов, сообщенных с кольцевой камерой 10. Каждый магнит 11 размещен с возможностью изменения направления потока топлива в кольцевой камере 10 при последовательном обтекании обеих торцевых и внутренней цилиндрической поверхностей магнита 11. Поверхность разделителя 4, направленная навстречу потоку топлива во входной полости 12, выполнена в виде конуса, а осевое отверстие 7 центрального канала 14 во входной полости 12 расположено в вершине конуса. В периферийных каналах разделителей 4, 5 и 6 выполнены промежуточные расширяющиеся полости 16, размещенные вокруг каждой расширяющейся полости 15 центрального канала 14. Вокруг корпуса 1 навит спиральный магнитопровод 17, который может быть выполнен в виде медной трубки, заполненной оловом.

Каждый разделитель 4, 5 и 6 может быть выполнен из двух частей 18 и 19, а расширяющиеся полости 15 и 16 при этом образованы выемками, выполненными на внутренних, соприкасающихся одна с другой, плоскостях частей 18 и 19. Выемки полостей 15 и 16 могут быть выполнены в виде сферических сегментов.

В корпусе 1 за выходной полостью 13 может быть выполнена дополнительная полость 20 с ограничительными сетками 21, заполненная металлической стружкой, например титана и меди. Корпус 1 может быть закрыт защитным цилиндрическим кожухом 22.

Описываемый способ подготовки топлива реализуется следующим образом.

Топливо через входное отверстие 2 корпуса 1 поступает во входную полость 12, где происходит предварительная его турбулизация за счет движения у конусной части разделителя 4, разделяясь при этом на два потока. Центральный поток проходит через осевое отверстие 7 центрального канала 14, в котором происходит бурное перемешивание топлива при переменной скорости его движения за счет перепуска через последовательно соединенные между собой расширяющиеся полости 15. Попадая в каждую полость 15, скорость потока уменьшается, а при выходе из нее - увеличивается. Напряженность магнитного поля в центральном канале практически равна нулю, и поток топлива, не подвергаясь магнитной обработке, поступает в выходную полость 13. Топливо периферийного потока разделяют на составляющие, проходящие через периферийные отверстия 8 разделителя 4 и направляют в промежуточные расширяющиеся полости 16, в которых топливо закручивается, после чего поступает в первую кольцевую камеру 10. Затем, периферийный поток в камере 10 подается на торцевую поверхность кольцевого магнита 11, где напряженность магнитного поля максимальна, обтекая его от периферии к осевому отверстию. Направление движения потока в данной полости перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, что обеспечивает обработку топлива с высокой эффективностью. При такой обработке топлива происходит изменение угла водородных связей, что играет большую роль в активизации последующих химических реакций (Бугаченко А.А. Химическая поляризация электронов и ядер, М., Наука, 1974 г.). После прохода периферийного потока через осевое отверстие магнита 11 он меняет свое направление и перемещается вдоль противоположной торцевой поверхности от отверстия к периферии магнита 11. Перед выходом из кольцевой камеры 10 периферийный поток разделяют на составляющие и направляют через периферийные отверстия 8 в расширяющиеся промежуточные полости 16 следующего разделителя 5.

Закручивание составляющих периферийного потока в промежуточных полостях 16 приводит к возникновению вихревых токов, которые передаются на спиральный магнитопровод 17. Взаимодействующие с магнитопроводом вихревые токи образуют магнитное поле с переменными амплитудой и частотой, то есть пульсирующее магнитное поле, повышающее эффективность обработки топлива.

При дальнейшем прохождении потоков топлива происходит повторение описываемых явлений, а выбор числа разделителей позволяет согласовать эффективность обработки топлива с его массовым расходом.

В выходной полости 13 происходит смешивание двух потоков топлива, которое при прохождении через ограничительную сетку 21 разделяется на большое количество мелких струй, поступающих в дополнительную полость 20, заполненную смесью стружки титана и меди, которые являются катализатором частичной конверсии топлива, повышая его активность в окислительных реакциях.

Полученная в результате описанной обработки структура топлива позволяет перейти от волнообразного процесса его горения в камере сгорания к многоочаговому, что, в свою очередь, позволит снизить экологически вредные выбросы.

Требуемые характеристики магнитного поля:
остаточная магнитная индукция В - 10,8...12,0 Т;
коэрцитивная сила Нc - 10...17 кА/м;
максимальная объемная плотность магнитной энергии (Вн)_max -
26...32 кДж/м.

Испытания устройства подготовки топлива на автомобилях по методике Правил ЕЭК ООН 82-02 показали, что количество экологически вредных выбросов сокращается и уменьшается расход топлива.

Таким образом, заявленное техническое решение позволяет снизить расход топлива двигателя и токсичность его отработавших газов за счет повышения эффективности предварительной подготовки топлива.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к средствам подготовки топлива для двигателей внутреннего сгорания. Задачей настоящего изобретения является снижение расхода топлива и токсичности отработавших газов за счет повышения эффективности подготовки топлива. Сущность изобретения: топливо через входное отверстие 2 корпуса 1 поступает во входную полость 12, где происходит предварительная его турбулизация и разделение на два потока: центральный проходит в центральный канал 14, в котором происходит перемешивание топлива за счет перепуска через последовательно соединенные расширяющиеся полости 15; топливо периферийного потока разделяют на составляющие, проходящие через периферийные отверстия 8 разделителя 4, и направляют в промежуточные расширяющиеся полости 16, в которых топливо закручивается, после чего поступает в кольцевую камеру 10. Закручивание потока в промежуточных полостях 16 приводит к возникновению вихревых токов, которые передаются на спиральный магнитопровод 17 и образуют магнитное поле с переменными амплитудой и частотой, т.е. пульсирующее магнитное поле, повышающее эффективность обработки топлива. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ подготовки топлива, включающий предварительную его турбулизацию, подачу во входную полость, разделение на центральный и периферийные потоки, обработку топлива путем перепуска каждого потока с переменной скоростью через последовательно соединенные между собой расширяющиеся полости и смешивание центрального и периферийного потоков в выходной полости, при этом топливо периферийного потока подают по меньшей мере в одну кольцевую камеру, расположенную вокруг центрального потока, и обрабатывают магнитным полем размещенного в кольцевой камере кольцевого постоянного магнита за счет последовательной подачи топлива на его торцевую поверхность от периферии к осевому отверстию магнита и далее на противоположную его торцевую поверхность от осевого отверстия к периферии, а перед подачей периферийного потока в кольцевую камеру и перед выходом из нее периферийный поток разделяют на составляющие, отличающийся тем, что предварительную турбулизацию топлива осуществляют во входной полости путем подачи его навстречу конусной поверхности полости, центральный поток направляют через канал, выполненный в вершине конуса вдоль его продольной оси, разделенное на составляющие топливо периферийного потока перед подачей в кольцевую камеру и перед выходом из нее направляют в промежуточные расширяющиеся полости, расположенные вокруг расширяющихся полостей центрального потока, при этом топливо в каждой промежуточной полости закручивают вокруг оси направления проходящей через полость составляющей периферийного потока. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливо дополнительно обрабатывают пульсирующим магнитным полем переменных амплитуды и частоты. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что пульсирующее магнитное поле переменных амплитуды и частоты создают путем взаимодействия со спиральным магнитопроводом составляющих периферийного потока топлива, обработанного постоянным магнитом и закрученного в промежуточных полостях. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что смешанное в выходной полости топливо направляют в дополнительную полость, заполненную катализатором, и осуществляют в ней частичную конверсию топлива. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют смесь из стружки титана и меди. 6. Устройство подготовки топлива, содержащее корпус, в котором последовательно установлены поперечные цилиндрические разделители с периферийными отверстиями и осевыми отверстиями, связанными между собой при помощи осевого топливопровода, образованные каждой парой разделителей кольцевые камеры с установленными в них вокруг осевого топливопровода постоянными магнитами кольцевой формы и входную и выходную полости, расположенные на противоположных сторонах корпуса и сообщенные между собой при помощи выполненного в осевом топливопроводе центрального канала, причем в центральном канале выполнены последовательно расположенные расширяющиеся полости, периферийные отверстия разделителей расположены вокруг осевых отверстий с образованием периферийных каналов, сообщенных с кольцевой камерой, а каждый магнит размещен с возможностью изменения направления потока топлива в кольцевой камере при последовательном обтекании обеих торцевых и внутренней цилиндрической поверхностей магнита, отличающееся тем, что направленная навстречу потоку поверхность разделителя во входной полости выполнена в виде конуса, осевое отверстие центрального канала во входной полости расположено в вершине конуса, в периферийных каналах разделителей выполнены промежуточные расширяющиеся полости, размещенные вокруг каждой расширяющейся полости центрального канала, а вокруг корпуса навит спиральный магнитопровод. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что каждый разделитель выполнен из двух частей, а расширяющиеся полости центрального и периферийных каналов образованы выемками, выполненными на внутренних соприкасающихся одна с другой плоскостях частей разделителей. 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что выемки выполнены в виде сферических сегментов. 9. Устройство по любому из пп. 6-8, отличающееся тем, что спиральный магнитопровод выполнен в виде медной трубки, заполненной оловом. 10. Устройство по любому из пп. 6-9, отличающееся тем, что в корпусе установлены три цилиндрических разделителя, образующих две кольцевые камеры. 11. Устройство по любому из пп. 6-10, отличающееся тем, что в корпусе за выходной полостью по ходу движения топлива выполнена дополнительная полость, образованная ограничительными сетками и наполненная смесью стружки титана и меди.