Автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива Российский патент 2023 года по МПК B01F23/40 B01F25/422 B01F25/441 B01F31/00 B01D33/01 

Изобретение относится к средствам очистки с одновременным смешиванием различных компонентов в щелевых фильтрующих элементах и может быть использовано в системе питания автотракторных двигателей.

Смесевое топливо (или двухкомпонентное топливо) - топливо, получаемое смешиванием двух топлив между собой, например, товарного минерального (нефтяного) топлива и растительного масла, широко распространенное. Однако к этому смесевому топливу предъявляют высокие требования по качеству очистки и получению однородной эмульсии.

Известен фильтр вибрационный, содержащий камеру смешивания с установленным коаксиально и соединенным с приводом вращения вибратором, на котором установлен винт. Вибратор выполнен в виде двух последовательно соединенных сильфонов, закрепленных в камере смешивания на опорах качения (1 - РФ Патент 2365406, B01F 11/00).

Смешивание происходит за счет винта-вибратора, приводимого во вращательное и возвратно-поступательное движение. Полученная смесь поступает к выходному каналу.

Недостатком фильтра вибрационного является низкое качество смешивания компонентов смесевого топлива, обусловленное тем, что не учитывается величина плотности каждого компонента, что отрицательно сказывается на значении плотности целевого продукта и его смеси.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива, содержащий корпус с входным и выходным каналами, стакан, фильтрующий элемент, представляющий собой набор попарных пластин, одна из которых имеет гладкую поверхность, другая - выступы, внутри стакана имеется пустотелая ось с выходным каналом и двумя радиальными отверстиями, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, фильтрующий элемент установлен на полой оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом на нижнюю часть фильтрующего элемента воздействует цилиндрическая пружина, по верхнему концу оси свободно перемещается втулка, нижним концом упирающаяся в фильтрующий элемент. В верхний торец втулки ввернут шток электромагнита, закрепленного на наружной поверхности корпуса фильтра-смесителя, цепь электромагнита соединена с электронным боком управления, оснащенным регуляторами частоты и длительности импульса выходного сигнала (2 - РФ Патент 2525489, B01D 29/44, B01F 11/00 - прототип).

Недостатком фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива, принятого за прототип, является недостаточно качественное смешивание дизельного смесевого топлива без учета показателя плотности исходных компонентов (растительного масла и минерального топлива).

Технический результат изобретения - повышение качества смесевого топлива за счет создания условий учета значения плотности исходных смешиваемых компонентов, по которым регулируют частоту и длительность импульса воздействия на вибрацию фильтрующего элемента, достигая заданного соотношения компонентов и плотности целевого продукта.

Указанный технический результат достигается за счет того, что автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива, содержащая корпус фильтра-смесителя с входными каналами компонентов, закрепленный с возможностью съема на верхней наружной поверхности стакана, через днище которого по центральной оси корпуса пропущена пустотелая ось с выходным каналом целевого продукта и входными радиальными каналами по ее высоте для целевого продукта, на которой установлен фильтрующий элемент с образованием связанной с входными каналами компонентов кольцевой полости между внутренней стенкой стакана и торцами попарных пластин, одна сторона у которых имеет гладкую поверхность, а другая сторона - выступы, контактирующие с гладкой стороной смежной пластины, нижний торец пакета пластин подпружинен, а верхний торец связан с насаженной на полую ось и опирающейся на фильтрующий элемент фигурной втулкой, в верхний торец которой ввернут шток электромагнита, закрепленного на наружной поверхности корпуса фильтра-смесителя и электрически соединенного с электронным блоком управления частотой и длительностью импульса напряжения в цепи электромагнита, создающего возвратно-поступательные перемещения пакета пластин, согласно изобретению дополнительно содержит датчик плотности очищенного смесевого топлива, установленный в выходном канале целевого продукта, датчики плотности каждого компонента, установленные во входных каналах компонентов, вычислительный блок, к которому подключены датчики плотности очищенного смесевого топлива и каждого входного компонента, и управляемые заслонки, одна из которых установлена на входном канале первого компонента, а другая - на входном канале второго компонента, при этом исполнительные механизмы заслонок связаны с соответствующими выходами электронного блока управления, к которому подключен вычислительный блок.

На фиг. 1 представлена схема автоматизированной системы управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива.

Автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива содержит корпус 1 фильтра-смесителя с входными каналами 2, 3 для подвода компонентов (например, растительного масла и минерального топлива), закрепленный с возможностью съема на верхней наружной поверхности стакана 4. Через днище 5 стакана 4 по центральной оси корпуса 1 пропущена пустотелая ось 6 с выходным каналом 7 и входными радиальными каналами 8 по ее высоте для целевого продукта (смесевого топлива). Фильтрующий элемент 9 в виде пакета пластин 10 установлен на пустотелой оси 6, связанной с входными каналами компонентов кольцевой полости между внутренней стенкой стакана 4 и торцами попарных пластин 10. Одна сторона, как и в прототипе, попарных пластин 10 имеет гладкую поверхность, а другая сторона - выступы, контактирующие с гладкой стороной смежной пластины. Нижний торец пакета пластин 10 подпружинен, а верхний торец связан с насаженной на полую ось 6 и опирающейся на фильтрующий элемент 9 фигурной втулкой 12.

В верхний торец втулки 12 ввернут шток 13 электромагнита 14, закрепленного на наружной поверхности корпуса 1 фильтра-смесителя и электрически соединенного с электронным блоком 15 управления частотой и длительностью импульса напряжения в цепи электромагнита 14, создающего возвратно-поступательные перемещения пакета пластин 10.

Датчик 16 плотности очищенного смесевого топлива установлен в выходном канале 7 целевого продукта. Датчики 17, 18 плотности каждого компонента установлены во входных каналах 2, 3 компонентов. Датчики 16, 17, 18 плотности очищенного смесевого топлива и каждого входного компонента подключены к вычислительному блоку 19. Управляемая заслонка 20 установлена на входном канале 2 подвода первого компонента (растительного масла), а другая заслонка 21 - на входном канале 3 подвода второго компонента (минерального топлива). Исполнительные механизмы заслонок 20, 21 связаны с соответствующими выходами электронного блока 15 управления, к которому подключен вычислительный блок 19.

Работает автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива следующим образом.

Пример. Необходимо обеспечить работу автотракторного двигателя на смесовом топливе различного процентного соотношения летнего дизельного топлива (минеральное топливо) и соевого масла (растительное масло) (таблица 1).

При работе двигателя два компонента, соевое масло и летнее дизельное топливо, самотеком через каналы 2 и 3 корпуса 1 фильтра-смесителя поступают во внутреннюю полость стакана 4, в которой происходит их предварительное смешивание. Одновременно электронный блок 15 управления подает единичный импульс напряжения в цепь электромагнита 14. Шток 13 электромагнита 14 воздействует на фильтрующий элемент 9, перемещая его по пустотелой оси 6 вниз, сжимая при этом пружину 11. При подаче в цепь электромагнита 14 нулевого импульса напряжения его обмотка обесточивается и шток 13 втягивается вовнутрь электромагнита 14, а фильтрующий элемент 9 за счет силы упругости пружины 11 возвращается в исходное положение. За счет попеременного поступления единичных и нулевых импульсов напряжения в цепь электромагнита 14 фильтрующий элемент 9 совершает возвратно-поступательные перемещения, вызывая колебательные движения смешиваемых компонентов смесевого топлива. Частота колебаний и длительность импульсов изменяется соответственно в пределах 120-240 Гц и 0,25-0,5 с в зависимости от значений плотности смешиваемых компонентов смесевого топлива (таблица 2).

Колебательное движение смешиваемых компонентов смесевого топлива обеспечивает самоочищение фильтрующего элемента 9 и более равномерное распределение потоков компонентов по всему объему смеси, исключая образование «застойных зон» в процессе смешивания. Смесевое топливо проходит через зазоры между пластинами 10 фильтрующего элемента 9, очищается от механических примесей, и поступает через входные радиальные каналы 8 пустотелой оси 6 к выходному каналу 7.

Например, необходимо получить смесовое топливо 50%ДТ+50%СояМ. Для этого в вычислительном блоке 19 устанавливается плотность этого топлива 860 кг/м³. Далее сигнал поступает через электронный блок 15 управления на заслонки 20, 21. Угол открытия заслонок 20, 21 изменяется в зависимости от плотности первого компонента (соевого масла) и второго компонента (дизельного топлива). Плотность компонентов контролируется датчиками плотности 17 и 18, установленными во входных каналах 2, 3, сигнал от которых поступает в вычислительный блок 19. Если плотность смесевого топлива изменяется во время работы двигателя, то происходит сравнение с заданным значением, а по сигналу рассогласования формируется сигнал через электронный блок 15 управления на заслонки 20, 21.

Таким образом, за счет совокупности использования известных и отличительных (датчиков плотности, управляемых заслонок, вычислительного блока и возможности регулирования частоты и длительности импульсов выходного сигнала электронного блока управления соответственно в пределах 120-240 Гц и 0,25-0,5 с) существенных признаков достигается повышение качества смешивания компонентов, автоматическое регулирование соотношения двухкомпонентного топлива и обеспечение возможности изменения параметров колебательного движения смешиваемых компонентов смесевого топлива в требуемом интервале.

Изобретение относится к средствам очистки с одновременным смешиванием различных компонентов в щелевых фильтрующих элементах и может быть использовано в системе питания автотракторных двигателей. Автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива содержит корпус 1 фильтра-смесителя с входными каналами 2, 3 компонентов. Через днище 5 стакана 4 по центральной оси корпуса 1 пропущена пустотелая ось 6 с выходным каналом 7 целевого продукта и входными радиальными каналами 8 по ее высоте для целевого продукта, на которой установлен фильтрующий элемент 9. В верхний торец фигурной втулки 12 ввернут шток 13 электромагнита 14, закрепленного на наружной поверхности корпуса 1 фильтра-смесителя и электрически соединенного с электронным блоком 15 управления частотой и длительностью импульса напряжения в цепи электромагнита 14. Датчик 16 плотности очищенного смесевого топлива установлен в выходном канале 7 целевого продукта. Датчики 17, 18 плотности каждого компонента установлены во входных каналах 2, 3 компонентов. Управляемая заслонка 20 установлена на входном канале 2 подвода первого компонента, а другая заслонка 21 - на входном канале 3 подвода второго компонента. Технический результат: повышение качества смесевого топлива за счет создания условий учета значения плотности исходных смешиваемых компонентов, по которым регулируют частоту и длительность импульса воздействия на вибрацию фильтрующего элемента, достигая заданного соотношения компонентов и плотности целевого продукта. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Автоматизированная система управления работой фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива, содержащая корпус фильтра-смесителя с входными каналами компонентов, закрепленный с возможностью съема на верхней наружной поверхности стакана, через днище которого по центральной оси корпуса пропущена пустотелая ось с выходным каналом целевого продукта и входными радиальными каналами по ее высоте для целевого продукта, на которой установлен фильтрующий элемент с образованием связанной с входными каналами компонентов кольцевой полости между внутренней стенкой стакана и торцами попарных пластин, одна сторона у которых имеет гладкую поверхность, а другая сторона - выступы, контактирующие с гладкой стороной смежной пластины, нижний торец пакета пластин подпружинен, а верхний торец связан с насаженной на полую ось и опирающейся на фильтрующий элемент фигурной втулкой, в верхний торец которой ввернут шток электромагнита, закрепленного на наружной поверхности корпуса фильтра-смесителя и электрически соединенного с электронным блоком управления частотой и длительностью импульса напряжения в цепи электромагнита, создающего возвратно-поступательные перемещения пакета пластин, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик плотности очищенного смесевого топлива, установленный в выходном канале целевого продукта, датчики плотности каждого компонента, установленные во входных каналах компонентов, вычислительный блок, к которому подключены датчики плотности очищенного смесевого топлива и каждого входного компонента, и управляемые заслонки, одна из которых установлена на входном канале первого компонента, а другая - на входном канале второго компонента, при этом исполнительные механизмы заслонок связаны с соответствующими выходами электронного блока управления, к которому подключен вычислительный блок.