ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ТОПЛИВА Российский патент 2014 года по МПК F02M31/125 F02M29/06 F02N19/04 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности для подогрева топлива в системах топливоподачи при эксплуатации машинно-тракторного парка.

Известен смеситель дизельного топлива (патент РФ №2313000) [1], содержащий закрепленную внутри нижней части бака наружную трубу с подводящей дренажной магистралью нагретого топлива и установленную внутри наружной трубы внутреннюю трубу с конической воронкой для поступления топлива из бака, соединенную с заборным топливопроводом. Коническая воронка выполнена с возможностью перемещения вдоль оси внутренней трубы и снабжена соединенным с ней цилиндрическим патрубком. Поверхности конической воронки, внутренней и наружной труб покрыты теплоизоляцией, а в полости подогрева топлива, образованной между наружной трубой и теплоизоляцией конической воронки, размещены тепловые аккумуляторы, электрическая нагревательная спираль и автоматический выключатель с тепловым (биметаллическим) элементом. Электрическая нагревательная спираль и автоматический выключатель соединены с источником постоянного тока и включателем. Шток соединен с цилиндрическим патрубком и с поршнем, установленным в цилиндре термостата. Над поршнем установлена пружина, в заборном трубопроводе установлен гибкий проволочный волновод, соединенный с ультразвуковым генератором, включающийся в работу с помощью геркона и постоянного магнита, закрепленного на поршне термостата

Недостатком устройства является сложность конструкции и недостаточно эффективный процесс смешивания.

Известен смеситель минеральных и растительных композиций моторного топлива (патент РФ №2377060) [2], содержащий корпус с входными выходным каналами, коническую рабочую полость, сужающуюся к выходному каналу, вкладыш, вставку и смесительный элемент, сообщающий рабочую полость с выходным каналом корпуса. Вставка имеет осевой входной канал со штуцером для подачи растительной композиции в полость вихревой камеры. На внутренней поверхности вкладыша выполнена винтовая канавка с числом витков от четырех до шести. Входной канал корпуса для подачи минеральной композиции расположен под углом к корпусу. Ось входного канала корпуса совпадает с осью первого витка винтовой канавки вкладыша.

Недостатком устройства является отсутствие подогрева.

Наиболее близким аналогом является саморегулирующийся подогреватель топлива (патент РФ №2052150) [3], содержащий корпус в виде полого болта, подогреватель, выполненный с нихромовой спиралью, навитой на корпус болта с определенным шагом. Нихромовая спираль, в свою очередь, последовательно соединена с керамическим нагревательным элементом (позистором). Подогреватель снабжен турбулизатором конической формы, размещенным во входном отверстии.

Недостатком устройства является отсутствие режима эффективного перемешивания во время подогрева на всем протяжении конструкции при высокой скорости подачи топлива.

Задачей изобретения является поддержание режима эффективного перемешивания во время подогрева на всем протяжении конструкции при высокой скорости подачи топлива.

Указанная задача достигается благодаря тому, что в подогревателе топлива, содержащем корпус, выполненный в форме болта с полостью в его стержне и входными и выходными отверстиями, турбулизатор, керамический нагревательный элемент, нихромовую спираль, последовательно соединенную с керамическим нагревательным элементом, кожух, установленный коаксиально стержню болта и жестко соединенный с последним, согласно изобретению, внутренняя полость корпуса выполнена с винтовой канавкой, при этом турбулизатор топлива, расположенный во внутренней полости корпуса, выполнен в виде болта, содержащего направляющую часть, и турбулизирующий элемент, выполненный в виде эллипса с винтовой канавкой, противоположно направленной относительно винтовой канавки корпуса.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, на котором показано устройство подогревателя топлива.

Подогреватель топлива содержит кожух 1, корпус 4, выполненный в форме болта с полостью в его стержне и входными и выходными отверстиями, сообщенными с полостью и топливной системой, керамический нагревательный элемент 2 с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позистор), соединенный с источником электрического тока контактами 5. На наружную поверхность корпуса 4 навита спираль 6 с постоянным шагом. Нихромовая спираль 6 последовательно соединена с позистором 2. Прокладка 3 теплоизолирует позистор 2 от корпуса 4. Крышка 10 служит для защиты позистора 2 от механических повреждений, а также выступает в роли теплоизолирующего материала. На внутренней поверхности корпуса 4 выполнена винтовая канавка 9. Штуцер подачи топлива 7 расположен под углом к корпусу 4. Ось канала штуцера подачи топлива 7 совпадает с осью первого витка винтовой канавки 9, благодаря чему достигается снижение гидравлического сопротивления. Во внутренней полости корпуса 4 установлен турбулизатор 8, состоящий из направляющей части А и собственно турбулизирующего элемента В, который выполнен в виде эллипса с винтовой канавкой. Винтовая канавка 9, расположенная во внутренней полости корпуса 4, противоположно направлена относительно винтовой канавки турбулизирующего элемента В. Направляющая часть А турбулизатора может быть выполнена с цилиндрической или конической поверхностями в зависимости от вязкости и скорости подачи топлива, а также гидравлического сопротивления подогревателя.

Турбулизирующий элемент В с винтовой канавкой предназначен для смешивания потока топлива, образующегося при прохождении последнего по направляющей части А турбулизатора 8. Турбулизирующий элемент В выполнен в виде эллипса с винтовой канавкой на его поверхности, что позволяет поддерживать турбулентный режим движения топлива на всем протяжении подогревателя, к тому же он обладает более низким гидравлическим сопротивлением.

Поскольку подогреватель устанавливается в топливной системе двигателя на участке высокого давления, где скорость движения топлива весьма высока, то эффективность процесса теплопередачи в нашем случае обеспечивается формой и местом установки турбулизатора.

Подогреватель топлива работает следующим образом. Посредством контактов 5 подогреватель топлива электрически соединяют с электросистемой подвижного транспортного средства и оставляют постоянно включенным. При неработающем двигателе движения топлива через подогреватель нет. При запуске двигателя топливо с высокой скоростью, поступая через штуцер подачи топлива, попадает на направляющую часть А турбулизатора 8, там оно завихряется, омывая внутреннюю полость корпуса 4, которая в свою очередь нагрета нихромовой спиралью 6 и направляется к турбулизирующему элементу В. Проходя между турбулизирующим элементом В и внутренней полостью корпуса 4, топливо перемешивается, таким образом улучшается процесс теплообмена. За счет формы и места установки турбулизатора 8 на всем протяжении подогревателя смесителя обеспечивается турбулентный режим движения топлива, что в свою очередь позволяет повысить эффективность теплопередачи. Во время запуска и при дальнейшей работе двигателя теплообмен в подогревателе возрастает и керамический нагревательный элемент 2 (позистор) более длительное время находится в "открытом" состоянии, ток в цепи нагревателей максимальный. При этом основной нагрев происходит от работы нихромовой спирали 6, поскольку ее рабочая температура 400-500°С. По мере нагревания часть теплоты передается по корпусу через прокладку 3 к позистору и сопротивление в цепи увеличивается, что приводит к снижению тока, а следовательно, и мощности подогревателя.

Использование предлагаемой конструкции подогревателя позволяет повысить эффективность теплопередачи, что позволит использовать в двигателе как дизельное, так и более вязкие топлива.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Электрический подогреватель топлива, содержащий корпус, выполненный в форме болта с полостью в его стержне, входными и выходными отверстиями, турбулизатор, керамический нагревательный элемент, нихромовую спираль, последовательно соединенную с керамическим нагревательным элементом, и кожух. Внутренняя полость корпуса подогревателя топлива выполнена с винтовой канавкой, при этом турбулизатор топлива, расположенный во внутренней полости корпуса, выполнен в виде болта, содержащего направляющую часть и турбулизирующий элемент, выполненный в виде эллипса с винтовой канавкой, противоположно направленной относительно винтовой канавки корпуса. Технический результат заключается в повышении эффективности теплопередачи. 1 ил.

Подогреватель топлива, содержащий корпус, выполненный в форме болта с полостью в его стержне и входными и выходными отверстиями, турбулизатор, керамический нагревательный элемент, нихромовую спираль, последовательно соединенную с керамическим нагревательным элементом, кожух, установленный коаксиалыно стержню болта и жестко соединенный с последним, отличающийся тем, что внутренняя полость корпуса выполнена с винтовой канавкой, при этом турбулизатор топлива, расположенный во внутренней полости корпуса, выполнен в виде болта, содержащего направляющую часть и турбулизирующий элемент, выполненный в виде эллипса с винтовой канавкой, противоположно направленной относительно винтовой канавки корпуса.