СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОЧИСТКИ И ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА Российский патент 2005 года по МПК F02M27/04 F02M31/00 F02M37/22 

Изобретение относятся к двигателестроению и позволяет получить высокую степень очистки топлива и обеспечить его обработку магнитным полем. Это приводит к увеличению скорости и полноты сгорания, а также резкому снижению токсичности отработавших газов с одновременной экономией топлива.

Известен способ омагничивания топлива [1], заключающийся в обработке жидкости постоянным магнитным полем при протекании его через магнитный аппарат.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечить высокую эффективность очистки и омагничивания топлива при изменении режимов обработки, что обусловлено использованием постоянных магнитов, т.к. это усложняет подбор необходимой напряженности магнитного поля при реализации способа в каждом конкретном режиме.

Известен циклонный способ очистки топлива [2], который обеспечивает достаточно тонкую очистку топлива.

Основным недостатком этого способа является образование в циклонах воздушного столба - попадание воздуха в систему питания недопустимо.

Наиболее близким техническим решением является способ магнитной обработки жидкостных (водных) систем [3], включающий обработку жидкости постоянным или переменным магнитным полем при протекании жидкости турбулентным потоком через магнитный аппарат с регулируемой напряженностью магнитного поля и ввод распыленного воздуха в аппарат.

Основным недостатком этого способа является невозможность применения его для очистки и обработки топлива, это обусловлено тем, что известный способ предусматривает подачу воздуха в зону обработки жидкости, а свойства воды и топлива значительно отличаются друг от друга. Попадание воздуха в систему питания топлива недопустимо.

Цель изобретения - повышение эффективности магнитной очистки и обработки топлива со снижением затрат путем нарушения структуры топлива и ослабления связи отдельных молекул при взаимодействии с магнитным полем.

Поставленная цель достигается тем, что поток топлива пропускают через электромагнитный аппарат с регулируемой напряженностью магнитного поля, на входе в аппарат топливо подогревают до температуры 300...312 К для снижения вязкости и поверхностного натяжения, придают ему вращательное движение и одновременно воздух отводят из зоны взаимодействия с магнитным полем.

На чертеже представлена одна схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит корпус 1, электромагнитную катушку 2, неподвижную аксиальную турбинку 3, фильтрующий элемент 4, воздушную ловушку 5, выполненную в виде селективной жидкостно-газовой мембраны, воздухоотводную трубку 6, выводной тангенциальный патрубок 7, штуцер сброса примесей 8, регулятор напряжённости магнитного поля 9, подогреватель топлива 10.

Подогреватель топлива 10 и аксиальную турбинку 3 устанавливают на входе, а выходной тангенциальный патрубок 7 в широкой части конуса, выполненного в виде усеченного конуса, регулятор напряженности магнитного поля 9 соединен с электромагнитной катушкой 2.

Способ осуществляют следующим образом.

Поток топлива подогревают до температуры 300...312 К в подогревателе 10, подают на лопатки неподвижной турбинки 3 и ему сообщают вращательное движение вдоль стенки фильтрующего элемента 4. По мере этого движения скорость потока падает в 3-4 раза.

Воздух за счет разрежения в воздушной ловушке 5 отводят через воздухоотводную трубку 6, например, к впускному патрубку двигателя. Одновременно на очищаемое топливо воздействует магнитное поле, создаваемое электромагнитной катушкой 2, расположенной на внешней стороне корпуса 1.

Подогрев топлива осуществляют в подогревателе 10 для снижения вязкости, соответственно, затрат на его нагнетание и снижение поверхностного натяжения топлива. Исходя из существующих зависимостей вязкости [4] и поверхностного натяжения [5] от температуры топлива, можно сделать вывод, что его оптимальная температура находится в пределах 300...312 К. При этом обеспечиваются минимальные затраты энергии на его нагнетание. Дальнейшее же повышение температуры нецелесообразно, так как может привести к образованию паровых пробок в системе питания и увеличению энергозатрат на его нагревание. Понижение температуры топлива ниже 300 К способствует увеличению его вязкости и поверхностного натяжения, которые будут вызывать значительное сопротивление его движению (нагнетанию) и распыливанию. Например, затраты на нагнетание топлива зависят от - потерь давления на турбинке 3, где L - длина турбинки, м; d_э - эквивалентный диаметр турбинки 3, м; ρ - плотность топлива, кг/м³; ω - скорость движения топлива, м/с; g =9,81 м/с² - постоянная Планка; λ - коэффициент потерь на трение; при ламинарном движении, когда R_e<2320,1, при турбулентном (2320<R_e<10⁵) и при R_e>10⁵, λ=(0,0032+0,221·R_e-0,237), где - критерий Рейнольдса, v - кинематическая вязкость топлива, м²/с; Q - часовой расход топлива, кг/ч.

Таким образом, при комбинированным воздействии центробежных сил и магнитного поля топливо очищается от магнитных металлических и немагнитных частиц, т.е., частицы, попадая в зону действия магнитного поля, покрываются “заряженными” ионами от вихревых токов, создаваемых магнитным полем, и коагулируют - слипаются, укрупняются и задерживаются в фильтрующем элементе 4, в результате чего общая площадь поверхностей частиц уменьшается.

За счет воздействия вихревых потоков магнитно-силовых линий концентрированного магнитного поля “спиновой” момент электронов на их орбитах и атомов элементов, составляющих топливо, увеличивается. Поэтому энергетические характеристики топлива повышаются, тем самым оно адаптируется к расчетно-эксплуатационным режимам работы как карбюраторных, так и дизельных двигателей.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает повышение эффективности магнитной очистки и обработки топлива на 20...30%.

Источники информации

1. Устройство для тонкой очистки и магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания. Патент РФ 2137939, кл. F 02 M 27/04.

2. Высоцкий Л.И., Морозов В.Г. О применении гидроциклонов для очистки рабочих жидкостей гидросистем от механических примесей. В кн.: Гидравлические исследования сооружений. Осветление жидкостей. - Саратов, 1968, вып.29, с.198-201.

3. Способ омагничивания водных систем. Авторское свидетельство SU 1736943 A1, C 02 F 1/48.

4. Николаенко А.В., Хватов В.Н. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве. - Л.: Агропромиздат., Ленинградское отделение, 1986, с.61, рис. 13.

5. Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. - М.: Химия, 1968, с.199, рис. 55.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания и способам обработки топлива. Изобретение позволяет повысить эффективность магнитной очистки и обработки топлива. Способ электромагнитной очистки и обработки топлива, заключающийся в том, что поток топлива пропускают через электромагнитный аппарат с регулируемой напряженностью магнитного поля. На входе в аппарат топливо подогревают до температуры 300...312 К, придают ему вращательное движение в зоне взаимодействия с магнитным полем и отводят одновременно воздух из зоны взаимодействия. 1 ил.

Способ электромагнитной очистки и обработки топлива, заключающийся в том, что поток топлива пропускают через электромагнитный аппарат с регулируемой напряженностью магнитного поля, отличающийся тем, что на входе в аппарат топливо подогревают до температуры 300-312 К, придают ему вращательное движение в зоне взаимодействия с магнитным полем и отводят одновременно воздух из зоны взаимодействия.