ФИЛЬТР ОЧИСТКИ БИОТОПЛИВА Российский патент 2015 года по МПК F02M37/22 B01D17/32 B01D36/04 

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

Из описания к патенту №2009359, выданному в Российской Федерации, известен фильтр для очистки топлива, содержащий корпус, стакан с успокоителем, размещенный в корпусе, фильтрующий элемент, выполненный в виде латунной сетки, закрепленной на держателе, электронагревательный элемент, размещенный во внутренней полости корпуса, терморегулирующий элемент, выполненный в виде резистора. Однако такой фильтр очистки топлива не обеспечивает эффективную предварительную очистку биотоплива для дизельных двигателей, то есть биодизельного топлива, которое имеет повышенное содержание кислот и воды и вызывает коррозию цветных металлов - латуни, бронзы, меди.

Ближайшим аналогом является фильтр грубой очистки биотоплива, представленный в выданном в Российской Федерации патенте №2478823, F02M 37/22. Этот фильтр 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, на дне которой установлены датчик уровня накопившейся воды и сливная пробка. Над дном чаши под впускным каналом установлен завихритель биотоплива, состоящий из верхней детали, сделанной в виде воронки, соединенной с основанием корпуса, и тарельчатой нижней детали с тангенциально расположенными канавками. Верхняя и нижняя детали завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя в сторону патронного фильтрующего элемента. Однако использование сливной пробки усложняет обслуживание фильтра.

Задача - создание фильтра очистки биотоплива для дизельных двигателей, обеспечивающего эффективное удаление из биотоплива воды и посторонних примесей, и при этом обеспечение снижения трудоемкости обслуживания фильтра.

Решение задачи эффективного удаления из биотоплива воды и примесей и снижения трудоемкости обслуживания фильтра обеспечено тем, что созданный фильтр очистки биодизельного топлива 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, на дне которой установлен датчик уровня накопившейся воды. Над дном чаши в корпусе под впускным каналом установлен завихритель потока биотоплива, состоящий из верхней детали, сделанной в виде воронки, соединенной с основанием корпуса, и тарельчатой нижней детали с тангенциально расположенными канавками. Верхняя и нижняя детали завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя к патронному фильтрующему элементу. Над датчиком уровня накопившейся воды установлен зонт, проницаемый для биотоплива. Упомянутый зонт, проницаемый для биотоплива, выполнен в виде сетки, имеющей форму полутора. Сетка закреплена на стойке, соединенной с дном чаши.

Установка над датчиком уровня накопившейся воды зонта, выполненного в виде сетки, имеющей форму полутора и закрепленного на стойке, соединенной с дном чаши, уменьшает смешивание накопившейся воды с биотопливом при тряске двигателя и при этом обеспечивает дополнительную очистку биотоплива.

В этом фильтре очистки биотоплива на дне чаши установлен клапан для автоматического слива накопившейся воды, имеющий электромагнитное управление от датчика уровня накопившейся воды. Клапан для автоматического слива накопившейся воды подключен к датчику уровня накопившейся воды электрической цепью, в которой расположено реле времени. При установке на дне чаши клапана для слива накопившейся воды, имеющего электромагнитное управление от датчика уровня накопившейся воды, упрощает обслуживание фильтра, так как требуется меньший надзор над фильтром при его использовании.

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.

Представленный на фигуре 1 топливный фильтр для грубой очистки биотоплива для дизельного двигателя 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 клапан 27 для автоматического слива накопившейся воды, имеющий электромагнитное управление от датчика 26 уровня накопившейся воды. Клапан 27 содержит трубчатый корпус, в котором расположен подпружиненный запорный элемент 28, перемещаемый посредством соленоида 29, подключенного электрической цепью 30 к датчику 26 уровня накопившейся воды. Над датчиком 26 уровня накопившейся воды установлен зонт 31, проницаемый для биотоплива. Зонт 31 выполнен в виде сетки, установленной на стойке 32, соединенной с дном чаши. Эта сетка, образующая зонт 31, имеет форму полутора, то есть она имеет вид тарелки, установленной в перевернутом положении. В электрической цепи 30 расположено реле времени 33, предназначенное для задержки закрытия клапана 27 для более полного слива воды из чаши 15.

Этот фильтр грубой очистки биотоплива 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 под зонт 31. Здесь же под зонтом 31 скапливается вода, отделившаяся от биотоплива. Затем биотопливо, освободившись в значительной степени от посторонних частиц, выходит вверх через отверстия в указанной сетке в виде полутора, образующей зонт 31, и 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 цилиндры биодизеля. Когда на дне чаши 15 скапливается много воды, от датчика 26 по электрической цепи 30 поступает сигнал к соленоиду 29 клапана 27. Под действием соленоида запорный элемент 28 клапана 27, преодолевая усилие пружины, смещается вниз, открывая сливное отверстие в корпусе клапана 27. Происходит слив воды из чаши 15 вместе со скопившимся шламовым осадком. Затем после прекращения поступления сигнала от датчика 26 запорный элемент 28 под действием возвратной пружины смещается вверх, закрывая сливное отверстие в корпусе клапана 27.

Созданный фильтр грубой очистки биотоплива вследствие сочетания в нем фигурного корпуса со спицами, соединяющими его наружную стенку с основанием, завихрителя, установленного на основании корпуса ниже спиц, отстойника, образованного чашей, на дне которой над датчиком уровня накопившейся воды закреплен зонт в виде сетки, имеющей форму полутора, 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. При этом наличие клапана для автоматического слива накопившейся воды, имеющего электромагнитное управление от датчика уровня накопившейся воды, существенно уменьшает трудоемкость обслуживания фильтра.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен фильтр очистки биотоплива, содержащий корпус 1, имеющий основание, соединенное с наружной стенкой спицами 4 и 5, в которых расположены впускной и выпускной каналы, имеющие коленчатую форму. На корпусе 1 сверху под колпаком 10 установлен патронный фильтрующий элемент 9, а снизу расположена чаша 15, на дне которой установлен датчик 26 уровня накопившейся воды. Над дном чаши 15 установлен завихритель потока биотоплива, состоящий из верхней детали 20, сделанной в виде воронки, соединенной с основанием корпуса, и тарельчатой нижней детали 17 с тангенциально расположенными канавками. Детали 17 и 20 соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя к патронному фильтрующему элементу. На дне чаши 15 установлен клапан 27 для автоматического слива накопившейся воды, имеющий электромагнитное управление от датчика 26. Над датчиком 26 установлен зонт, выполненный в виде сетки, имеющей форму полутора. Технический результат заключается в снижении трудоемкости обслуживания фильтра. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фильтр 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, на дне которой установлен датчик уровня накопившейся воды, над дном чаши в корпусе под впускным каналом установлен завихритель биотоплива, состоящий из верхней детали, сделанной в виде воронки, соединенной с основанием корпуса, и тарельчатой нижней детали с тангенциально расположенными канавками, верхняя и нижняя детали завихрителя соединены между собой трубчатыми крепежными элементами, образующими каналы для прохода биотоплива из-под завихрителя вверх в сторону патрона фильтрующего элемента, отличающийся тем, что над датчиком уровня накопившейся воды расположен зонт, выполненный в виде сетки, имеющей форму полутора, сетка закреплена на стойке, соединенной с дном чаши.

2. Фильтр очистки биотоплива по п. 1, отличающийся тем, что на дне чаши установлен клапан для автоматического слива накопившейся воды, подключенный к датчику уровня накопившейся воды электрической цепью, в которой расположено реле времени.