СПОСОБ ЗАЩИТЫ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ ОТ ВОЗГОРАНИЯ ПРИ ВНЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЯХ И УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ, ОСНАЩЕННЫХ ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F02M25/00 A62C3/06 A62C3/07 

Настоящее изобретение относится к области подготовки топлива, исследований и анализа горючести топлива. Предназначено для обеспечения пожаробезопасности углеродных топлив при внештатных ситуациях (авариях, высокотемпературных воздействиях и т.п.) на объектах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ [1] защиты углеводородных топлив от возгорания, в котором осуществляется структуризация топлива Li органическим соединением в псевдожидкое состояние и переводящие топливо из класса легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в класс горючих жидкостей (ГЖ) с последующей его деструктуризацией.

Известный способ трудоемок и требует значительное время для перевода топлива в псевдожидкое состояние и обратно в жидкое. Кроме этого данный метод не позволяет переводить топливо в классы трудногорючих жидкостей (ТГЖ) и негорючих жидкостей (НГЖ).

Известен способ [2] получения негорючих эмульсий на основе воды и углеводородных топлив. Недостаток способа - длительность процесса разделения эмульсии на воду и углеводородное топливо.

Известен способ [3] флегматизации горючих фреонов негорючими фреонами, при котором образуется смесь фреонов, не способная к воспламенению и самостоятельному горению. Этот способ применим к газообразным при нормальных условиях горючим фреонам.

Главный недостаток известных способов состоит в том, что они не обеспечивают быстрого перевода преобразованного топлива в топлива необходимого качества для питания ДВС.

Техническим результатом способа защиты углеводородных топлив от возгорания при внештатных ситуациях является получение флегматизированного топлива для ДВС, относящегося к классу ТГЖ и НГЖ, что приводит к невозможности его возгорания от открытых и закрытых источников огня.

Технический результат предлагаемого устройства для осуществления способа состоит в флегматизации топлива для питания ДВС и дефлегматизации топлива в темпе работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты углеводородного топлива от возгорания при внештатных ситуациях, включающем в себя процесс флегматизации, согласно изобретению флегматизацию топлива проводят галогенорганическим соединением, которое вводят в топливо в количестве 1-10 об.% от объема топлива. При флегматизации топлива непосредственно на объекте, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, предварительно в топливный бак вводят галогенорганическое соединение, а затем топливо из расчета заданной концентрации флегматизатора. Перед использованием топлива в ДВС из флегматизированного топлива удаляют галогенорганическое соединение отгонкой в вакууме. Устройство для осуществления способа, содержащее топливный бак и насос подачи топлива в ДВС, согласно изобретению дополнительно снабжено пневматическим клапаном, вакуум-компрессором, устройством дефлегматизации, насосом возврата жидкого флегматизатора и емкости для его сбора, при этом вход насоса подачи топлива соединен с выходом топливного бака, вход которого соединен с выходом насоса возврата жидкого флегматизатора, вход которого соединен с выходом емкости для сбора жидкого флегматизатора, вход которой соединен с выходом вакуум-компрессора, вход которого соединен с первым выходом дефлегматизатора, второй выход которого соединен с входом подачи топлива в ДВС, а вход дефлегматизатора соединен с выходом пневматического клапана, вход которого соединен с выходом насоса подачи топлива.

Чертежи, поясняющие изобретение:

фиг.1 - существующая схема подачи топлива;

фиг.2 - схема устройства для защиты углеводородных топлив от возгорания при внештатных ситуациях;

фиг.3 - принципиальная схема дефлегматизатора;

фиг.4 - график, иллюстрирующий зависимость температуры кипения от давления, где А - керосин, Б - флегматизатор.

В предлагаемом устройстве (фиг.1 и фиг.2): 1 - топливный бак ДВС, 2 - насос подачи топлива в двигатель, 3 - двигатель, 4 - дефлегматизатор, 5 - вакуум-компрессор, 6 - емкость для флегматизатора, 7 - насос подачи флегматизатора в топливный бак, 8 - пневматический клапан.

Устройство дефлегматизации (фиг. 3) включает: два внутренних барабана 9 с валом 10, внешний барабан 11. В вале 10 вырезаны каналы подачи флегматизированного топлива 12 и откачки паров флегматизатора 13. На валу 10 закреплен полый диск 14, на противоположенных сторонах которого установлены обратные клапаны 15. Диск 14 имеет каналы подачи топлива 16 и откачки паров флегматизатора 17. К диску 14 с двух сторон присоединены два барабана 9. Внешний барабан 11 имеет сальниковые устройства подачи топлива 18 и откачки флегматизатора 19. Вал 10 приводится во вращение электродвигателем (на фиг.3 не показан), скорость вращения которого синхронизируется со скоростью вращения коленчатого вала двигателя 3.

Способ и устройство реализуются следующим образом. В емкость 1 (топливный бак ДВС) наливают флегматизатор (галогеносодержащее соединение) в объеме 1-10%, а затем добавляют соответствующее количество топлива. В результате образуется гомогенный раствор (флегматизированное топливо), который по классу пожароопасности относится к классу ТГЖ или НГЖ.

Пример 1. В топливный бак емкостью 40 л заливают 4 л хладона 2В114, затем в бак заливают 36 л дизельного топлива. В результате данной операции происходит равномерное распределение хладона в топливе. Испытания на горючесть показали, что полученная смесь относится к НГЖ.

Пример 2. В топливный бак емкостью 40 л заливают 2,4 л хладона 2В114, затем в бак заливают 37,6 л дизельного топлива. В результате данной операции происходит равномерное распределение хладона в топливе. Испытания на горючесть показали, что полученная смесь относится к ТГЖ.

Сущность способа защиты углеводородного топлива от возгорания при внештатных ситуациях состоит в том, что при воздействии, например, источника огня на флегматизированное топливо флегматизатор, испаряясь вместе с частью топлива, образует негорючую парогазовую смесь, которая значительно тяжелее воздуха, что препятствует доступу кислорода воздуха к поверхности топлива и его возгоранию.

Предлагаемое устройство (фиг.2) работает следующим образом. Флегматизированное топливо из бака 1 насосом 2 подается на пневматический клапан 8, который регулирует подачу флегматизированного топлива в дефлегматизатор 4, предотвращая его захлебывание топливом.

В дефлегматизаторе 4 с помощью вакуум-компрессора 5 создается разрежение, в результате чего происходит испарение флегматизатора. Разница температур кипения флегматизатора (галогенорганического соединения) и топлива при нормальных условиях составляет 80-90°С. При пониженном давлении эта разница сохраняется (фиг.4), что способствует полному отделению флегматизатора от топлива при пленочном испарении флегматизатора при низких температурах. При этом топливо под действием центробежной силы через клапаны 15 (фиг.3) отделяется от парогазовой фазы флегматизатора и поступает на двигатель. Скорость вращения вала 10 дефлегматизатора 4 синхронизируется со скоростью вращения коленчатого вала двигателя, что позволяет снабжать топливом двигатель в требуемом количестве. Флегматизатор компримируется в емкость 6, из которой насосом 7 флегматизатор перекачивается в бак 1 после того, как флегматизированное топливо в баке будет израсходовано. При необходимости это может быть организовано и в темпе поступления топлива в бак. Необходимое количество топлива, поступающего на двигатель, регулируется и синхронизируется за счет скорости испарения флегматизатора, т.е. изменением давления в дефлегматизаторе и скорости вращения вала 10 (фиг.3).

Дефлегматизация топлива осуществляется следующим образом.

Пример 3. Режимы работы дефлегматизатора:

- температура 40-50°С;

- остаточное давление 1·10^-1 кгс;

- скорость вращения вала 1000-5000 об/мин.

С дефлегматизатора топливо поступало на двигатель.

Вакуум-компрессор 5 компримировал флегматизатор до его сжижения в емкость 6, где накапливался жидкий флегматизатор 2В114, который после израсходования флегматизированного топлива из бака 1 перекачивался насосом 7 в бак 1. После этого в бак 1 добавляли требующееся количество топлива (фиг.2, примеры 1 и 2).

По мере потребления двигателем топлива флегматизированное топливо, проходя через устройство дефлегматизатор 4, разделяется на флегматизатор, который накапливается в специальной емкости 6, и обычное топливо, которое подается на двигатель 3 (фиг.2).

Преимущества изобретения состоят в том, что, во-первых, образуется гомогенная смесь флегматизатора и топлива, которая относится к классу горючести ТГЖ, НГЖ и, во-вторых, устройство дефлегматизации позволяет довольно быстро отделять флегматизатор от топлива, что не сказывается на приемистости двигателя. Кроме этого флегматизатор не утилизируется, а направляется на флегматизацию очередной порции топлива.

Приведенная выше совокупность признаков предлагаемого изобретения является новой, неизвестной ранее совокупностью, позволяющей решить задачу защиты объектов, с работающими ДВС, от возгорания при внештатных ситуациях.

Источники информации

1. Половцев С.В. и др. Новые пути повышения технологической, гигиенической и пожарной безопасности при работе с нефтепродуктами и галогеноуглеводородами (к вопросу о научном и техническом использовании структурообразователей нефтепродуктов, действие которых основано на полиассоциации комплексообразования алкоголятов в малополярных жидкостях). Труды 6-ой Всероссийской научно-практической конференции «Пожарная безопасность и охрана труда в газовой и химической промышленности», Санкт-Петербург, 2000 г.

2. Саблина З.А. Состав и химическая стабильность моторных топлив. М., 1972 г.

3. Методы элементоорганической химии фторалифатических соединений, под общей редакцией Несмеянова А.Н., Кочетова К.А. М., 1973 г.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к обеспечению пажаробезопасности углеродных топлив при внештатных ситуациях на объектах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Способ защиты углеводородного топлива от возгорания при внештатных ситуациях включает в себя процесс флегматизации. Флегматизацию топлива проводят галогенорганическим соединением, которое вводят в топливо в количестве 1-10 об.% от объема топлива. При флегматизации топлива непосредственно на объекте, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, предварительно в топливный бак вводят галогенорганическое соединение, а затем топливо из расчета заданной концентрации флегматизатора. Перед использованием топлива в ДВС из флегматизированного топлива удаляют галогенорганическое соединение отгонкой в вакууме. Устройство для осуществления способа содержит топливный бак и насос подачи топлива в ДВС. Оно дополнительно снабжено пневматическим клапаном, вакуум-компрессором, устройством дефлегматизации, насосом возврата жидкого флегматизатора и емкости для его сбора. При этом вход насоса подачи топлива соединен с выходом топливного бака, вход которого соединен с выходом насоса возврата жидкого флегматизатора, вход которого соединен с выходом емкости для сбора жидкого флегматизатора, вход которой соединен с выходом вакуум-компрессора, вход которого соединен с первым выходом дефлегматизатора, второй выход которого соединен с входом подачи топлива в ДВС, а вход дефлегматизатора соединен с выходом пневматического клапана, вход которого соединен с выходом насоса подачи топлива. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты углеводородного топлива от возгорания при внештатных ситуациях, включающий в себя процесс флегматизации, отличающийся тем, что флегматизацию топлива проводят галогенорганическим соединением, которое вводят в топливо в количестве 1-10 об.% от объема топлива.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при флегматизации топлива непосредственно на объекте, оснащенном двигателем внутреннего сгорания, предварительно в топливный бак вводят галогенорганическое соединение, а затем топливо из расчета заданной концентрации флегматизатора.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед использованием топлива в ДВС из флегматизированного топлива удаляют галогенорганическое соединение отгонкой в вакууме.4. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее топливный бак и насос подачи топлива в ДВС, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пневматическим клапаном, вакуум-компрессором, устройством дефлегматизации, насосом возврата жидкого флегматизатора и емкостью для его сбора, при этом вход насоса подачи топлива соединен с выходом топливного бака, вход которого соединен с выходом насоса возврата жидкого флегматизатора, вход которого соединен с выходом емкости для сбора жидкого флегматизатора, вход которой соединен с выходом вакуум-компрессора, вход которого соединен с первым выходом дефлегматизатора, второй выход которого соединен с входом подачи топлива в ДВС, а вход дефлегматизатора соединен с выходом пневматического клапана, вход которого соединен с выходом насоса подачи топлива.