ДИНАМИЧЕСКИЙ АКТИВАТОР ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МОТОРНОГО ТОПЛИВА Российский патент 2022 года по МПК B01F27/1151 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования, гомогенизации и перемешивания двух взаимно нерастворимых жидкостей и может быть использовано при производстве водно-топливных эмульсий. Данный динамический активатор для повышения качества моторного топлива совмещает функции диспергатора, гомогенизатора, насоса и дозатора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является роторно-пульсационный аппарат (см. патент RU №2152819 С1, МПК 7 B01F 5/00), содержащий привод и установленные в корпусе ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены зубчатые элементы, представляющие собой концентрично расположенные по окружности ряды, состоящие из выступов и впадин. Роторно-пульсационный аппарат снабжен входными лопатками насоса, жестко прикрепленными к рабочей поверхности ротора, и входными лопатками насоса, являющимися выступами последнего ряда зубчатого элемента ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатого элемента ротора, и имеет кольцевые канавки, выполненные между рядами зубчатых элементов ротора и статора, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, при этом количество выходных лопаток насоса больше количества входных лопаток насоса. Входные лопатки насоса выполнены по длине одинаковой или различной высоты и толщины, а выступы и впадины каждого предыдущего ряда зубчатых элементов ротора и статора смещены по окружности относительно предыдущего ряда, причем количество выступов в рядах зубчатых элементов увеличивается от центра к периферии. Количество впадин и центральные углы впадин зубчатых элементов ротора и статора имеют разную величину.

Недостаток известного роторно-пульсационного аппарата заключается низкой дисперсности и гомогенизации при получении водно-топливных эмульсий, особенно на основе компонентов дизельного топлива и воды без применения эмульгирующей системы, так как данная конструкция является мало эффективной при перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей с большой разницей по плотности.

Техническим результатом изобретения является повышение дисперсности и гомогенизации приготавливаемой водно-топливной эмульсии за счет столкновения противоположно направленных струй эмульсии, что инициирует процесс смешения и при больших скоростях вызывает квазиударное действие, обеспечивая ее дробление на микрогетерогенные капли, чем достигается более полное окисление топлива кислородом, обеспечивающее экономию топлива при минимальных изменениях конструкции ДВС.

Указанный технический результат достигается тем, что динамический активатор моторного топлива, содержащий корпус, установленные в корпусе с образованием насоса ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены концентрично расположенные по окружности ряды зубчатых элементов в виде выступов и впадин с образованием щелей, и привод вращения ротора, при этом в статоре расположены осевые каналы подачи смеси и воды, к рабочей поверхности ротора жестко прикреплены входные лопатки насоса, а выходными лопатками насоса являются выступы последнего ряда зубчатых элементов ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатых элементов ротора, причем между рядами зубчатых элементов ротора и статора выполнены кольцевые канавки, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, отличающийся тем, что на внутренней поверхности статора напротив упомянутых щелей на роторе выполнены зубчатые прорези с наклоном в сторону, противоположную направлению вращения упомянутых входных и выходных лопаток насоса.

Сущность данного изобретения заключается в том, что с помощью зубчатых прорезей, выполненных на внутренней поверхности статора, дополнительно перемешиваются компоненты водно-топливной эмульсии обеспечивающие столкновение противоположно направленных струй эмульсии, что инициирует процесс смешения жидких компонентов (топлива и воды), который при больших скоростях приобретает квазиударное действие и дробит компоненты на микрогетерогенные капли, а также повышает ее качество и позволяет существенно снизить энергетические потери аппарата [см. Промтов М.А. Методы расчета характеристик роторного импульсного аппарата: монография / Степанов А.Ю., Алешин А. В. ISBN 978-5-8265- 1442-9. Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. С.16-26]. Этим достигается указанный в изобретении технический результат.

Схема динамического активатора для повышения качества моторного топлива, представлена на фиг. 1, разрез на фиг. 2, где обозначено: 1 - корпус; 2 - статор; 3 - входные лопатки насоса; 4 - зубчатые элементы (ряды со щелями); 5 - выходные лопатки насоса; 6 - сальник; 7 - вал; 8 - ротор; 9 - дозатор-кавитатор; 10 - винт; 11 - выпускной патрубок; 12 - осевой канал подачи смеси; 13 - отверстие для подачи воды; 14 - осевой канал подачи воды; 15 - зубчатые прорези.

Зубчатые прорезей 15 нарезаны на внутренней поверхности статора 2, так что их наклон выполнен противоположно направлению вращения входных 3 и выходных 5 лопаток насоса и предназначены для направления струй водно-топливной эмульсии, вышедших из двух соседних щелей 4 навстречу друг другу. При этом вершина зубчатой прорези 15 статора расположена напротив центра щели 4.

Заявленный динамический активатор для повышения качества моторного топлива работает аналогично прототипу, за исключением того, что наличие зубчатых прорезей 15 нарезанных на внутренней поверхности статора 2 с наклоном, выполненным противоположно направлению вращения входных 3 и выходных 5 лопаток насоса обеспечивает направление струй водно-топливной эмульсии, вышедших из двух соседних щелей 4 навстречу друг другу, что дополнительно перемешивает и дробит компоненты эмульсии за счет столкновения противоположно направленных струй, а при больших скоростях инициирует квазиударное действие, которое также дополнительно дробит водно-топливную эмульсию на микрогетерогенные капли.

Проведенные экспериментальные исследования показывают, что за один цикл прохождения водно-топливной эмульсии через динамический активатор моторного топлива размер капель эмульсии получается меньше 0,5 мкм, что обеспечивает получение высокодисперсной и гомогенизированной эмульсии.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестно устройство для приготовления водно-топливной эмульсии, совмещающего в себе сразу несколько видов воздействий на обрабатываемую среду за одно прохождение через рабочие органы аппарата.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, так как, расположенные на корпусе зубчатые прорези, обеспечивают повышение дисперсности и гомогенизации приготавливаемой водно-топливной эмульсии.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы недорогостоящие, легко изготавливаемые детали.

Изобретение относится к области устройств для диспергирования, гомогенизации и перемешивания двух взаимно нерастворимых жидкостей и может быть использовано, например, для повышения качества моторного топлива. Динамический активатор содержит корпус, установленные в корпусе с образованием насоса ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены концентрично расположенные по окружности ряды зубчатых элементов в виде выступов и впадин с образованием щелей, и привод вращения ротора, при этом в статоре расположены осевые каналы подачи смеси и воды, а между рядами зубчатых элементов ротора и статора выполнены кольцевые канавки. Кроме того, на внутренней поверхности статора напротив щелей на роторе выполнены зубчатые прорези с наклоном в сторону, противоположную направлению вращения лопаток ротора. Использование изобретения позволяет повысить качество топлива и снизить энергопотери активатора. 2 ил.

Динамический активатор моторного топлива, содержащий корпус, установленные в корпусе с образованием насоса ротор и статор, на рабочих поверхностях которых выполнены концентрично расположенные по окружности ряды зубчатых элементов в виде выступов и впадин с образованием щелей, и привод вращения ротора, при этом в статоре расположены осевые каналы подачи смеси и воды, к рабочей поверхности ротора жестко прикреплены входные лопатки насоса, а выходными лопатками насоса являются выступы последнего ряда зубчатых элементов ротора, толщина которых больше толщины выступов предыдущих рядов зубчатых элементов ротора, причем между рядами зубчатых элементов ротора и статора выполнены кольцевые канавки, в которых размещены соответственно выступы зубчатых элементов статора и ротора, отличающийся тем, что на внутренней поверхности статора напротив упомянутых щелей на роторе выполнены зубчатые прорези с наклоном в сторону, противоположную направлению вращения упомянутых входных и выходных лопаток насоса.