ФИЛЬТР ГРУБОЙ ОЧИСТКИ БИОТОПЛИВА Российский патент 2013 года по МПК F02M37/22 F02M31/125 

Техническое решение относится к машиностроению. Оно касается очистки биотоплива, используемого в дизельных двигателях транспортных средств.

Известны различные топливные фильтры для дизельных двигателей внутреннего сгорания, снабженные нагревательным элементом для уменьшения вязкости топлива и растворения в нем парафинов при низкой температуре окружающей среды (патенты Российской Федерации №1619798, 2008499, 2018021, патенты №4529866, 5582154, выданные в США).

Ближайшим аналогом является фильтр грубой очистки топлива, содержащий корпус, стакан с успокоителем, размещенный в корпусе, фильтрующий элемент, выполненный в виде латунной сетки, закрепленной на держателе, электронагревательный элемент, сделанный из углеродистой нити и размещенный в насадке во внутренней полости корпуса, терморегулирующий элемент, выполненный в виде резистора (патент Российской Федерации №2009359, F02M 37/00). Однако такой фильтр грубой очистки топлива не обеспечивает эффективную предварительную очистку биотоплива для дизельных двигателей, то есть биодизельного топлива, которое имеет повышенное содержание кислот и воды и высокую температуру замерзания и вызывает коррозию цветных металлов - латуни, бронзы, меди.

Задача - создание надежного фильтра грубой очистки биотоплива для дизельных двигателей, обеспечивающего эффективное отделение от биотоплива воды и посторонних примесей.

Решение этой задачи обеспечено тем, что созданный фильтр грубой очистки биотоплива содержит корпус, имеющий основание, соединенное с наружной стенкой спицами, в которых расположены впускной и выпускной каналы, имеющие коленчатую форму, на корпусе сверху под колпаком установлен патронный фильтрующий элемент, а снизу расположена чаша, над дном чаши в корпусе под впускным каналом установлен завихритель потока биотоплива, состоящий из тарельчатой нижней детали с канавками, тангенциально расположенными на ее выпуклой стороне, и сделанной в виде воронки верхней детали, соединенной с основанием корпуса, над завихрителем под спицами в корпусе установлен сепаратор, сделанный в виде конического кольца с отверстиями, спица, в которой расположен впускной канал, расположена ниже другой спицы и над ней под фильтрующим элементом установлен электронагревательный элемент.

Вследствие наличия в фильтре электронагревательного элемента, размещенного у спицы корпуса, в которой расположен впускной канал, указанного завихрителя потока биотоплива, расположенного под впускным каналом и обепечивающего выделение из этого потока посторонних включений, отстойника, образованного чашей, установленной под завихрителем, сепаратора, задерживающего мелкие капли воды и твердые частицы, и фильтрующего элемента, расположенного над электронагревательным элементом, обеспечена многоступенчатая эффективная очистка биотоплива для дизельных двигателей.

Сепаратор зафиксирован в окружном направлении ребрами верхней детали завихрителя, расположенными в пазах сепаратора.

Детали завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя вверх в сторону стенки чаши.

Чаша сделана цилиндрической вверху и конической внизу, граница между цилиндрическим и коническим участками расположена напротив нижней конической поверхности тарельчатой детали завихрителя.

Электронагревательный элемент выполнен из сегнетокерамического материала, обеспечивающего вследствие его свойств поддержание определенной наибольшей температуры биотоплива, не допуская его перегрева.

На фигуре 1 представлен фильтр для грубой очистки биотоплива.

На фигуре 2 показан корпус фильтра, вид сверху.

На фигуре 3 изображена деталь завихрителя, вид в плане.

Топливный фильтр для грубой очистки биотоплива, представленный на фигуре 1, содержит корпус 1, имеющий кольцевой обод, образующий цилиндрическую наружную стенку 2, и основание 3. Основание 3 и наружная стенка 2 корпуса соединены между собой спицами 4 и 5 (фигура 2), имеющими в поперечном сечении прямоугольную форму. Спицы 4 и 5 расположены на разном уровне. В спице 4, расположенной ниже, выполнен впускной канал 6, а в другой спице 5, расположенной выше, сделан выпускной канал 7. Каналы 6 и 7 имеют коленчатую форму.

Около спицы 4 над ней установлен электронагревательный элемент 8, выполненный из сегнетокерамического материала, который вследствие его свойств обеспечивает поддержание определенной наибольшей температуры биотоплива, не допуская его перегрева. Над электронагревательным элементом 8 на основании корпуса установлен патронный фильтрующий элемент 9, закрытый колпаком 10. Колпак 10 состоит из гильзы 11 и крышки 12, соединенной посредством резьбового крепежного элемента 13 с трубкой 14, вставленной во входное отверстие выпускного канала 7.

Под корпусом 1 расположена прозрачная чаша 15, имеющая с ним резьбовое соединение. Чаша сделана цилиндрической вверху и конической внизу. Над дном чаши 15 под выходным отверстием впускного канала 6 установлен завихритель 16 потока топлива. Завихритель 16 состоит из тарельчатой нижней детали 17 с тангенциально расположенными сверху на ее выпуклой стороне канавками 18, разделенными выступами 19 (фигура 3), и сделанной в виде конической воронки верхней детали 20, имеющей резьбовое соединение с бобышкой основания корпуса 1. Напротив нижней конической поверхности тарельчатой детали 17 завихрителя расположена граница между цилиндрическим и коническим участками чаши 15. Детали 17 и 20 завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами 21, например трубчатыми заклепками или винтами, имеющими осевое отверстие 22 для прохода биотоплива из-под завихрителя к патронному фильтрующему элементу. То есть крепежные элементы 21 служат для крепления нижней детали 17 к верхней детали 20 и, кроме того, образуют каналы в виде круглых отверстий 22 для прохода биотоплива из-под завихрителя 16 вверх в сторону стенки чаши 15.

Над завихрителем 16 под спицами 4, 5 в стенке 2 корпуса установлен сепаратор 23, сделанный в виде конического кольца с овалообразными отверстиями, удлиненными в сторону периферии сепаратора. Сепаратор 23 зафиксирован в окружном направлении ребрами 24 верхней детали 20 завихрителя, расположенными в пазах, сделанных в сепараторе у его внутреннего диаметра. В продольном направлении сепаратор 23 зафиксирован в стенке корпуса торцом чаши 15.

Во впускном канале 6 установлен обратный клапан 25 для предотвращения слива биотоплива из фильтра при прекращении работы двигателя. На дне чаши 15 установлены датчик 26 уровня накопившейся воды и сливная пробка 27.

Этот фильтр грубой очистки биотоплива с водоотделением и электроподогревом предназначен для установки во всасывающую магистраль системы питания биодизеля между топливным баком и подкачивающим насосом. Биотопливо из топливного бака поступает во впускной канал 6 фильтра, где оно подогревается вследствие нагрева биотоплива электронагревательным элементом 8, находящимся около спицы 4, в которой находится впускной канал 6. Из впускного канала подогретое биотопливо направляется в завихритель 16. Проходя в завихрителе по тангенциально расположенным в нем каналам, то есть по канавкам 18 между выступами 19, поток биотоплива интенсивно закручивается и выходит из завихрителя в виде струй, направленных вниз вдоль стенки чаши 15. При выходе биотоплива из завихрителя 16 при его повороте у стенки чаши из него под действием центробежных сил начинают отделяться частицы тяжелее биотоплива, то есть твердые посторонние включения и капельки воды, которые оседают на стенке чаши 15 и сползают по ней вниз на дно. Затем биотопливо, освободившись в значительной степени от посторонних частиц, проходит из-под завихрителя вверх через отверстия 22 в крепежных элементах 21, соединяющих между собой детали 17 и 20. Струи топлива, выходящие из отверстий 22 в наклонно расположенных крепежных элементах 21, попадают на цилиндрический участок стенки чаши, проходят вдоль нее и поворачиваются в сторону сепаратора 23. Вследствие крутого поворота потока биотоплива у сепаратора здесь происходит дальнейшее отделение от биотоплива капелек воды и твердых частиц, которые осаждаются на стенке чаши, укрупняются и напротив концов выступов 19 нижней детали завихрителя сползают на дно чаши 15. От сепаратора через отверстия в нем биотопливо проходит вверх между спицами 4, 5 корпуса около электронагревательного элемента 8 и поступает к фильтрующему элементу 9. Происходит очистка биотоплива фильтрующим элементом 9, от которого очищенное биотопливо поступает в трубку 14 через отверстие, расположенное на ее верхнем участке. Из трубки 14 биотопливо выходит в выпускной канал 7, из которого оно через фильтр тонкой очистки поступает к топливным насосам высокого давления и далее в рабочие цилиндры биодизеля.

Созданный фильтр грубой очистки биотоплива с электроподогревателем из сегнетокерамического материала вследствие рационального сочетания в нем фигурного корпуса со спицами, соединяющими его наружную стенку с основанием, завихрителя указанной конструкции, установленного на основании корпуса ниже спиц, отстойника, образованного под завихрителем чашей, сепаратора, установленного над завихрителем под спицами, патронного фильтрующего элемента, расположенного сверху на основании корпуса, обеспечивает эффективное удаление из биотоплива воды и посторонних примесей, что повышает надежность системы питания биодизеля. Этот компактный фильтр имеет небольшую металлоемкость, его удобно разбирать и собирать при техническом обслуживании. Его детали сделаны из материалов, не подверженных коррозии при контакте с биотопливом, что повышает его надежность.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Технический результат направлен на создание надежного фильтра грубой очистки биотоплива для дизельных двигателей и эффективное удаление из биотоплива воды и посторонних примесей. Фильтр грубой очистки биотоплива для дизельных двигателей содержит корпус, имеющий основание, соединенное с наружной стенкой спицами, в которых расположены впускной и выпускной каналы, имеющие коленчатую форму. На корпусе сверху под колпаком установлен патронный фильтрующий элемент. Снизу расположена чаша, над дном которой под впускным каналом установлен завихритель потока биотоплива, состоящий из тарельчатой нижней детали с канавками, тангенциально расположенными на ее выпуклой стороне, и сделанной в виде воронки верхней детали, соединенной с основанием корпуса. Над завихрителем под спицами установлен сепаратор. Спица, в которой расположен канал, расположена ниже спицы и над ней под фильтрующим элементом установлен электронагревательный элемент. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтр грубой очистки биотоплива, содержащий корпус, имеющий основание, соединенное с наружной стенкой спицами, в которых расположены впускной и выпускной каналы, имеющие коленчатую форму, на корпусе сверху под колпаком установлен патронный фильтрующий элемент, а снизу расположена чаша, над дном чаши в корпусе под впускным каналом установлен завихритель потока биотоплива, состоящий из тарельчатой нижней детали с канавками, тангенциально расположенными на ее выпуклой стороне, и сделанной в виде воронки верхней детали, соединенной с основанием корпуса, над завихрителем под спицами в корпусе установлен сепаратор, сделанный в виде конического кольца с отверстиями, спица, в которой расположен впускной канал, расположена ниже другой спицы и над ней под фильтрующим элементом установлен электронагревательный элемент.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что сепаратор зафиксирован в окружном направлении ребрами верхней детали завихрителя, расположенными в пазах сепаратора.

3. Фильтр по п.2, отличающийся тем, что детали завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя вверх в сторону стенки чаши.

4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что чаша сделана цилиндрической вверху и конической внизу, граница между цилиндрическим и коническим участками расположена напротив нижней конической поверхности тарельчатой детали завихрителя.

5. Фильтр по п.1 или любому последующему пункту, отличающийся тем, что электронагревательный элемент выполнен из сегнетокерамического материала.