Способ подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей и устройство для его реализации Российский патент 2025 года по МПК F23K5/04 F23K5/12 F02M25/00 B01F23/40 F02M27/04 

Изобретение относится к области подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива с целью ее использования в качестве топлива в двигателях маневровых тепловозов.

Установлено, что рациональным способом работы транспортных дизельных двигателей является непосредственный впрыск в их цилиндры из топливных баков топливной смеси, состоящей из 40 - 50% сжиженного газа (пропан-бутана), 40 - 45% дизельного топлива и 1 - 2% топливной присадки (бутилнитрата), которая интенсифицирует процесс горения газосодержащей топливной смеси. На заправочной станции предварительно заправляют топливные баллоны жидкой топливной смесью при давлении 1,9 - 2,0 МПа и устанавливают их на маневровых дизельных тепловозах. При работе тепловозов на номинальной мощности, специальный переключатель ставится в положение «работа на газе» и жидкая топливная смесь подается из баллонов в топливную аппаратуру и в форсунки цилиндров транспортных двигателей. (В.Р. Ведорученко, А.И. Володин, В.Т. Данковцев и др. Об использовании сжиженного нефтяного газа в качестве топлива для тепловозных двигателей. - Омский научный Вестник. - 2001. - С. 78 - 81).

Известно устройство для гидродинамического эмульгирования жидкого топлива (патент РФ № 2498158, опубл. 10.11.2013 г. ). Устройство содержит гидродинамический кавитационный аппарат, выполненный как тангенциально-осевой вихревой эмульгатор, состоящий из цилиндрического корпуса эмульгатора с верхней и средней кольцевыми полостями и внутренней полостью. Трубопроводы жидких топлив и добавляемой жидкости соединены, соответственно, с верхней и средней кольцевыми полостями, которые связаны тангенциально установленными соплами с внутренней полостью корпуса эмульгатора. Трубопровод добавляемой жидкости снабжен регулирующим вентилем для регулирования процентного соотношения обрабатываемого жидкого топлива и добавляемой жидкости. Это устройство позволяет улучшить процесс сгорания полученного эмульгированного жидкого топлива.

Известно устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива (патент РФ № 2693942, опубл. 10.11.2013 г. ), содержащее гидродинамический кавитационный аппарат эмульгатора, состоящий из трубопровода обрабатываемого жидкого топлива, трубопровода добавляемой жидкости, цилиндрического корпуса эмульгатора с верхней, средней кольцевыми полостями и внутренней полостью, верхняя и средняя полосы связаны тангенциальными соплами с внутренней полостью корпуса эмульгатора, трубопровод жидкого топлива соединен с верхней кольцевой полостью эмульгатора, которая через тангенциальные сопла жидкого топлива связана с его внутренней полостью, трубопровод дополнительной жидкости соединен патрубком со средней кольцевой полостью эмульгатора, которая через тангенциальные сопла добавочной жидкости связана с внутренней полостью корпуса эмульгатора, которая связана с входом трубопровода кавитационной зоны, внутренняя полость тангенциальными воздушными соплами связана с атмосферой, выход трубопровода кавитационной зоны соединен с установкой активизации процессов, имеющей рабочую трубу из немагнитного материала с рабочим телом - ферромагнитными иголками, и наружный электромагнитный индуктор.

Эмульгированную смесь жидкого топлива, добавляемой жидкости и воздуха подают в установку активизации процессов, в которой за счет вращения ферромагнитных иголок магнитным полем обеспечивают образование мелкодисперсной структуры жидкой среды и многократное ускорение физических процессов с образованием мелкодисперсной структуры жидкой топливной смеси, позволяющей исключить рассеивание ее компонентов как в летние, так и в зимние периоды года. Недостатком способа является использование воды, как добавочной жидкости, и ввод в эмульгированную жидкость, под разрежением, атмосферного воздуха.

Устройство для гидродинамического эмульгирования и активации жидкого топлива, по патенту РФ № 2693942, и способ его работы приняты в качестве прототипа к изобретению. В патенте отмечено, что полученная в устройстве мелкодисперсная жидкая топливная смесь не расслаивается даже через 5-6 месяцев.

Технический результат, получаемый в предлагаемом новом способе смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей из сжиженного нефтяного газа, дизельного топлива и топливной присадки позволяет обеспечить возможность хранения в топливных баках подготовленной качественной экономичной мелкодисперсной топливной смеси в течение 5-6 месяцев с возможностью ее использования для двигателей маневровых тепловозов как в летние, так и в зимние периоды года.

Данный технический результат в предлагаемом способе подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для маневровых дизельных тепловозов, достигается тем, что на заправочной станции производят заправку топливных баллонов маневровых тепловозов. В гидродинамический кавитационный эмульгатор подают под давлением 2,2 -2,7 МПа сжиженный нефтяной газ, дизельное топливо и дополнительную топливную присадку (бутилнитрат) и регулируют их содержание в топливной смеси. Топливную смесь подают в установку получения мелкодисперсной смеси. Полученной мелкодисперсной топливной смесью заполняют топливные баки маневровых тепловозов.

Способ подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей, согласно которому на заправочной станции производят заправку топливных баллонов маневровых дизельных тепловозов, в гидродинамический кавитационный эмульгатор подают по трубопроводам дизельное топливо и сжиженный нефтяной газ, производят их интенсивное перемешивание с получением топливной смеси, которую подают в установку получения мелкодисперсной смеси, где получают мелкодисперсную жидкую топливную смесь за счет вращения иголок из ферромагнитного материала в магнитном поле, создаваемым электромагнитным индуктором, согласно изобретению в гидродинамический кавитационный эмульгатор подают под давлением 2,2 -2,7 МПа сжиженный нефтяной газ, дизельное топливо и дополнительную топливную присадку - бутилнитрат, их содержание в топливной смеси регулируют, поддерживая долю сжиженного нефтяного газа 51%, дизельного топлива 47%, топливной присадки 2%, мелкодисперсной жидкой топливной смесью, вышедшей из установки получения мелкодисперсной смеси, заполняют топливные баки маневровых тепловозов.

Устройство подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей, содержит трубопровод дизельного топлива, трубопровод сжиженного нефтяного газа, гидродинамический кавитационный эмульгатор с цилиндрическим корпусом, имеющим верхнюю и нижнюю кольцевые полости, верхняя кольцевая полость включает тангенциальные сопла дизельного топлива, нижняя кольцевая полость включает тангенциальные сопла сжиженного нефтяного газа; трубопровод дизельного топлива соединен с верхней кольцевой полостью, трубопровод сжиженного нефтяного газа соединен с нижней кольцевой полостью, при этом верхняя и нижняя кольцевые полости через тангенциальные сопла дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа соответственно связаны трубопроводом кавитационной зоны со входом установки получения мелкодисперсной смеси, имеющей иголки из ферромагнитного материала и электромагнитный индуктор, согласно изобретению установка снабжена дополнительным трубопроводом топливной присадки, топливным баком с выходной задвижкой, устройством регулирования, трубопроводы сжиженного нефтяного газа, дизельного топлива и топливной присадки снабжены соответствующими насосами и регулирующими вентилями, связанными импульсными линиями с устройством регулирования, трубопровод топливной присадки соединен с корпусом гидродинамического кавитационного эмульгатора, выход установки получения мелкодисперсной смеси связан мелкодисперсной жидкой топливной смесью через задвижку с топливным баком.

На Фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей, где: 1 - насос сжиженного нефтяного газа, 2 - регулирующие вентили, 3 - трубопровод сжиженного нефтяного газа, 4 - насос топливной присадки, 5 - трубопровод топливной присадки, 6 - насос дизельного топлива, 7 - трубопровод дизельного топлива, 8 - верхняя кольцевая полость, 9 -нижняя кольцевая полость, 10 - трубопровод кавитационной зоны, 11-электромагнитный индуктор, 12 - задвижка, 13 - иголки из ферромагнитного материала, 14 - гидродинамический кавитационный эмульгатор, 15 -установка получения мелкодисперсной смеси, 16 - топливный бак, 17 -выходная задвижка, 18 - устройство регулирования.

На Фиг. 2 приведен поперечный разрез гидродинамического кавитационного эмульгатора с цилиндрическим корпусом, где: 7 -трубопровод дизельного топлива, 19 - тангенциальные сопла дизельного топлива, 20 - тангенциальные сопла сжиженного нефтяного газа.

Трубопровод дизельного топлива 7 связан через насос дизельного топлива 6 и регулирующий вентиль 2 с верхней кольцевой полостью 8 гидродинамического кавитационного эмульгатора 14, которая через тангенциальные сопла дизельного топлива 19 связана с трубопроводом кавитационной зоны 10. Трубопровод сжиженного нефтяного газа 3 через насос сжиженного нефтяного газа 1 и регулирующий вентиль 2 связан с нижней кольцевой полостью 9 гидродинамического кавитационного эмульгатора 14, которая через тангенциальные сопла сжиженного нефтяного газа 20 связана с трубопроводом кавитационной зоны 10. Трубопровод топливной присадки 5 через насос топливной присадки 4 и регулирующий вентиль 2 связан с трубопроводом кавитационной зоны 10, который связан с установкой получения мелкодисперсной смеси 15, имеющей иголки из ферромагнитного материала 13 и электромагнитный индуктор 11. Выход установки получения мелкодисперсной смеси 15 связан через задвижку 12 с топливным баком 16, имеющим выходную задвижку 17. Регулирующие вентили 2 связаны импульсными линиями с устройством регулирования 18.

Предлагаемое изобретение позволяет:

- на заправочной станции провести гидродинамическую кавитацию, смешивание и эмульгирование дизельного топлива, сжиженного нефтяного газа и топливной присадки и произвести заправку топливных баков для маневровых тепловозов;

- обеспечить получение устойчивой мелкодисперсной топливной смеси, исключающей ее расслоение не менее чем через 5-6 месяцев как в летние, так и в зимние периоды работы двигателей маневровых тепловозов.

Изобретение относится к области применения смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива в качестве топлива для маневровых тепловозов. На заправочной станции в гидродинамическом кавитационном эмульгаторе 14 производят подготовку эмульгированной жидкой топливной смеси, содержащей 51% сжиженного нефтяного газа, 47% дизельного топлива и 2% топливной присадки. Полученную коагулированную топливную смесь пропускают через установку получения мелкодисперсной смеси 15, интенсифицируют процессы коагуляции и перемешивания топливной смеси под действием вращающихся в электромагнитном поле ферромагнитных иголок 13. Содержание в топливной смеси сжиженного нефтяного газа 1, дизельного топлива 7 и топливной присадки 5 регулируется регулирующими вентилями 2. Также предложено устройство для осуществления описанного способа. Предложенное техническое решение позволяет получить топливную смесь для маневровых тепловозов, которую можно эффективно использовать как в летние, так и в зимние периоды года. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей, согласно которому на заправочной станции производят заправку топливных баллонов маневровых дизельных тепловозов, в гидродинамический кавитационный эмульгатор подают по трубопроводам дизельное топливо и сжиженный нефтяной газ, производят их интенсивное перемешивание с получением топливной смеси, которую подают в установку получения мелкодисперсной смеси, где получают мелкодисперсную жидкую топливную смесь за счет вращения иголок из ферромагнитного материала в магнитном поле, создаваемом электромагнитным индуктором, отличающийся тем, что в гидродинамический кавитационный эмульгатор подают под давлением 2,2-2,7 МПа сжиженный нефтяной газ, дизельное топливо и дополнительную топливную присадку - бутилнитрат, их содержание в топливной смеси регулируют, поддерживая долю сжиженного нефтяного газа 51%, дизельного топлива 47%, топливной присадки 2%, мелкодисперсной жидкой топливной смесью, вышедшей из установки получения мелкодисперсной смеси, заполняют топливные баки маневровых тепловозов.

2. Устройство подготовки смеси сжиженного нефтяного газа и дизельного топлива для тепловозных двигателей, содержащее трубопровод дизельного топлива, трубопровод сжиженного нефтяного газа, гидродинамический кавитационный эмульгатор с цилиндрическим корпусом, имеющим верхнюю и нижнюю кольцевые полости, верхняя кольцевая полость включает тангенциальные сопла дизельного топлива, нижняя кольцевая полость включает тангенциальные сопла сжиженного нефтяного газа; трубопровод дизельного топлива соединен с верхней кольцевой полостью, трубопровод сжиженного нефтяного газа соединен с нижней кольцевой полостью, при этом верхняя и нижняя кольцевые полости через тангенциальные сопла дизельного топлива и сжиженного нефтяного газа соответственно связаны трубопроводом кавитационной зоны со входом установки получения мелкодисперсной смеси, имеющей иголки из ферромагнитного материала и электромагнитный индуктор, отличающееся тем, что установка снабжена дополнительным трубопроводом топливной присадки, топливным баком с выходной задвижкой, устройством регулирования, трубопроводы сжиженного нефтяного газа, дизельного топлива и топливной присадки снабжены соответствующими насосами и регулирующими вентилями, связанными импульсными линиями с устройством регулирования, трубопровод топливной присадки соединен с корпусом гидродинамического кавитационного эмульгатора, выход установки получения мелкодисперсной смеси связан мелкодисперсной жидкой топливной смесью через задвижку с топливным баком.