Устройство для обработки углеводородного топлива
DEVICE FOR PROCESSING HYDROCARBON FUEL

Изобретение относится к устройствам обработки углеводородных топлив и может быть использовано в машиностроительной отрасли.
Известно устройство для обработки углеводородного топлива, содержащее цилиндрический корпус, впускной и выпускной патрубки, расположенные на основаниях цилиндрического корпуса, при этом магнитный элемент расположен с внешней стороны корпуса, а внутри корпуса расположен стержень из ферромагнитного материала [JPS5129730A, дата публикации: 13.03.1976 г. МПК: C10G 32/02; F02M 27/00; F02M 27/04; F23K 5/00; F23K 5/08].
Недостатком известного технического решения является низкая напряженность магнитного поля внутри корпуса, обусловленная расположением магнитного элемента с внешней стороны корпуса, что приводит к низкому качеству обработки топлива магнитным полем устройства.
В качестве прототипа выбрано устройство для обработки углеводородного топлива, содержащее цилиндрический корпус с помещенным внутрь магнитным элементом, впускной и выпускной патрубки, расположенные на основаниях цилиндра, при этом магнитный элемент представлен в виде соединенных между собой неодимовых кольцевых магнитов с аксиальной намагниченностью, разделенных немагнитными ПВХ-прокладками [RU2671451C2, дата публикации: 31.10.2018 г., МПК: F02M 27/04; F02M 51/04].
Преимуществом прототипа перед известным техническим решением является более высокая напряженность магнитного поля внутри корпуса, обусловленная расположением магнитов во внутреннем пространстве корпуса, в результате чего увеличивается магнитный поток, проходящий через углеводородное топливо, и качество его обработки соответственно.
Однако недостатком прототипа является низкое качество обработки топлива магнитным полем, обусловленное слабым магнитным потоком, проходящим через внутреннюю поверхность корпуса, из-за распространения магнитного поля не только внутрь корпуса, но и за его пределы, в результате чего топливо менее эффективно расщепляется на мелкие составляющие, что существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики устройства для обработки углеводородного топлива.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик устройства для обработки углеводородного топлива.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении качества обработки топлива магнитным полем устройства для обработки углеводородного топлива.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Устройство для обработки углеводородного топлива содержит цилиндрический корпус с помещенным внутрь магнитным элементом, впускной и выпускной патрубки, расположенные на основаниях цилиндрического корпуса. В отличие от прототипа внутреннее пространство корпуса содержит экранирующий элемент из ферромагнитного материала, расположенный между магнитным элементом и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.
Впускной патрубок обеспечивает ввод топлива внутрь цилиндрического корпуса и расположен на его первом основании, а выпускной патрубок обеспечивает вывод обработанного топлива и расположен на втором основании цилиндрического корпуса.
Патрубки могут быть выполнены из материалов с высокими прочностными свойствами, устойчивостью к воздействию температур, а также высокой антикоррозионной стойкостью, например, из различных сплавов сталей.
Цилиндрический корпус обеспечивает несущую функцию устройства для обработки углеводородного топлива и способствует движению топлива между патрубками. Цилиндрический корпус может быть выполнен из парамагнитного или диамагнитного материала, что позволяет уменьшить рассеяние магнитного поля от магнитного элемента во внешнюю среду.
Магнитный элемент обеспечивает создание магнитного поля во внутреннем пространстве корпуса, что позволяет подготовить топливо к последующему сжиганию в камере сгорания, расщепляя его на более мелкие составляющие. Магнитный элемент может быть представлен электромагнитом, магнитной лентой, полосовым, круговым или дугообразным постоянным магнитом. Магнитный элемент может быть выполнен в виде одного или нескольких элементов, расположенных во внутреннем пространстве корпуса друг напротив друга или в шахматном порядке.
Экранирующий элемент из ферромагнитного материала расположен между магнитным элементом и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, что позволяет увеличить магнитный поток внутри корпуса за счет направления линий магнитной индукции экранирующего элемента внутрь корпуса, усиливая магнитное поле, направленное внутрь корпуса, и ослабляя магнитное поле, направленное во внешнюю среду, в результате чего повышается качество обработки топлива магнитным полем. Направление линий магнитной индукции экранирующего элемента внутрь корпуса может быть задано как изначально, так и после закрепления на внутренней поверхности корпуса при помощи магнитов.
Экранирующий элемент может быть выполнен в виде сплошного элемента, полностью покрывающего внутреннюю боковую поверхность цилиндрического корпуса, или нескольких отдельных элементов. Экранирующий элемент может быть представлен в виде металлического листа или лакокрасочного покрытия, содержащего металлические частицы. Наиболее предпочтительным вариантом является исполнение в виде лакокрасочного покрытия, содержащего металлические частицы и покрывающего внутреннюю боковую поверхность цилиндрического корпуса, поскольку это позволяет обеспечить большую пропускную способность топлива при равных объемах цилиндрического корпуса, в результате чего увеличивается объем обработанного топлива в единицу времени, что дополнительно повышает качество обработки топлива магнитным полем.
Дополнительно магнитный элемент может быть выполнен в виде нескольких кольцеобразных элементов с диаметральной намагниченностью и чередующейся полярностью. Это позволяет создать знакопеременное постоянное магнитное поле, что позволяет увеличить интенсивность окисления молекул углерода за счет непрерывной инверсии намагниченности ядер, в результате чего повышается качество обработки топлива магнитным полем устройством для обработки углеводородного топлива.
Кроме того, кольцеобразные элементы с диаметральной намагниченностью и чередующейся полярностью могут быть равноудалены друг от друга, а пространство между ними может быть пустым или заполнено немагнитным материалом, что позволяет снизить неоднородность магнитного поля возле внутренней поверхности цилиндрического корпуса, что также повышает качество обработки топлива магнитным полем.
Дополнительно выпускной патрубок может быть выполнен в виде трубы Вентури, меньшее основание которой расположено с внутренней стороны цилиндрического корпуса, что позволяет сформировать область высокого давления перед отверстием выпускного патрубка внутри корпуса и увеличить длительность нахождения топлива в магнитном поле, в результате чего повышается качество его обработки магнитным полем.
Дополнительно для повышения качества обработки топлива магнитным полем устройство может иметь модульную конструкцию и состоять из нескольких последовательно соединенных между собой корпусов или частей.
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что внутреннее пространство корпуса устройства для обработки углеводородного топлива содержит экранирующий элемент из ферромагнитного материала, расположенный между магнитным элементом и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, что позволяет усилить действие магнитного поля во внутреннем пространстве корпуса, в результате которого связи между углеводородными цепями в топливе разрываются более эффективно, частицы топлива становятся меньше, а последующее сжигание в камере сгорания становится более эффективным.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении качества обработки топлива магнитным полем устройством для обработки углеводородного топлива, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.
Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники известно устройство для обработки углеводородного топлива, содержащее стержень из ферромагнитного материала, участвующий в процессе генерации магнитного поля магнитным элементом, расположенным с внешней стороны корпуса, и устройство, содержащее магнитный элемент в виде соединенных между собой неодимовых кольцевых магнитов с аксиальной намагниченностью.
Однако из уровня техники не известно устройство для обработки углеводородного топлива, содержащее экранирующий элемент из ферромагнитного материала, расположенный между магнитным элементом и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса.
Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг.1 - Устройство для обработки углеводородного топлива, поперечный разрез.
Фиг.2 - Устройство для обработки углеводородного топлива, имеющее модульную конструкцию и состоящее из двух частей, поперечный разрез.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Устройство для обработки углеводородного топлива содержит цилиндрический корпус 1 из парамагнитного материала с помещенным внутрь магнитным элементом, выполненным в виде нескольких магнитных лент 2 с диаметральной намагниченностью и чередующейся полярностью, при этом магнитные ленты 2 расположены на равном расстоянии друг от друга. Основания цилиндра содержат впускной патрубок 3 и выпускной патрубок, выполненный в виде трубы 4 Вентури.
Внутреннее пространство корпуса содержит экранирующий элемент 5 в виде лакокрасочного покрытия, содержащего металлические частицы и расположенного между магнитными лентами 2 и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 1.
Изобретение работает следующим образом.
Топливо, движущееся внутри корпуса 1 от впускного патрубка 3 к выпускному патрубку 4, оказывается в зоне действия знакопеременного постоянного магнитного поля, создаваемого магнитными лентами 2. По мере движения молекул топлива от одной магнитной ленты к другой осуществляется непрерывная инверсия намагниченности ядер топлива, в результате чего большое количество молекул углеводорода окисляется, что увеличивает качество обработки топлива магнитным полем для его последующего сгорания. Линии магнитной индукции покрытия 5, направленные внутрь корпуса, взаимодействуют с линиями магнитной индукции магнитной ленты 2 следующим образом:
- Если линии сонаправлены, то напряженность магнитного поля внутри корпуса усиливается.
- Если линии противоположнонаправлены, то линии магнитной индукции напыления 5 из ферромагнитной краски ослабляют/предотвращают распространение магнитного поля во внешнюю среду за пределы корпуса, в результате чего напряженность магнитного поля внутри корпуса также возрастает.
Увеличение напряженности магнитного поля внутри корпуса позволяет разрывать связи между углеводородными цепями в топливе, уменьшая размер частиц, что свидетельствует о повышении качества топлива перед подачей в камеру сгорания, в результате чего увеличивается скорость сгорания и доля сгоревших углеродов в топливе, а также снижается расход топлива двигателем.
Кроме того, возле патрубка 4 внутри корпуса формируется область высокого давления, что позволяет топливу медленнее выходить из патрубка 4, увеличивая время нахождения частиц топлива в магнитном поле, что также положительно сказывается на качестве обработки топлива.
Для подтверждения достижения технического результата производилось три испытания, в которых при помощи газоанализатора и динамометра измерялись содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах и расход топлива дизельного двигателя при его работе в нагруженном режиме (2000 об/мин в течении 10 мин.) с использованием устройства для обработки углеводородного топлива согласно по изобретению (с экранирующим элементом) и устройства для обработки углеводородного топлива без экранирующего элемента.
Результаты испытаний представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Испытание
Снижение содержания несгоревших углеводородов, %
Снижение расхода топлива, %
Испытание 1
7,5
5,3
Испытание 2
7,2
5,1
Испытание 3
7,3
5,3
По результатам трех испытаний видно, что в каждом из них устройством по изобретению в сравнении с устройством без экранирующего элемента обеспечивалось снижение содержания несгоревших углеводородов на величину от 7,2 до 7,5% и расход топлива дизельного двигателя на величину от 5,1 до 5,3%.
Таким образом, обеспечивалось достижение технического результата, заключающегося в повышении качества обработки топлива магнитным полем устройством для обработки углеводородного топлива, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.