УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
DIESEL FUEL PREHEATER

Изобретение относится к теплотехнике, а более конкретно - к устройствам подогрева и подачи дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Известна система подогрева дизельного топлива (RU 2177071, F02M 31/125, опубл. 20.12.2001), содержащая топливный бак с подогревателем, к которому подсоединен напорный топливопровод. Погружной трубчатый электронагреватель топлива установлен в сетке топливозаборника и подключен к электронному устройству управления. Второй магистральный электронагреватель установлен в топливопроводе перед топливным фильтром тонкой очистки. Второй магистральный электронагреватель также подключен к электронному устройству управления, которое, в свою очередь, снабжено датчиком температуры. Третий трубчатый электронагреватель для подогрева охлаждающей жидкости используют только при стоянке транспортного средства. Он установлен в патрубке между двигателем и радиатором отопления салона, причем этот электронагреватель снабжен электропомпой и подключен к своему электронному устройству управления. Этот электронагреватель может быть установлен в малом круге системы охлаждения.
Использование трех трубчатых электронагревателей приводит к ухудшению массогабаритных показателей данной системы, а также к низкому уровню электробезопасности.
Известно устройство для предварительного подогрева дизельного топлива (RU 2342557, F02N 17/04, F02M 29/00, F02M 31/00, F25B 29/00, опубл. 27.12.2008), выбранное в качестве прототипа, содержащее корпус, имеющий внутреннюю и наружную оболочки, входной патрубок, насос, средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки в наружную оболочку, выходной патрубок, завихрители, расположенные во внутренней оболочке. Внутренняя и наружная оболочки корпуса расположены соосно относительно друг друга и выполнены в форме встречно-направленных и соединенных своими вершинами конических поверхностей с герметично установленными основаниями, роль ускорителя движения жидкости выполняет полость, образованная внутренней оболочкой, а средство для подачи и завихрения потока жидкости расположено перед одним из оснований и выполнено в виде уступа на секторе не менее 1/3 диаметра торца конуса внутренней оболочки, к которой тангенциально относительно конической поверхности по намеченному ходу вращения жидкости на максимальном приближении к противоположному основанию установлен входной патрубок конической формы.
С помощью насоса топливо поступает во внутреннюю оболочку, где на него действуют завихрители, по мере поступательного движения топливо сначала ускоряется, а затем замедляется и с помощью средства для подачи и завихрения потока направляется внутрь конической полости, образованной внутренней и наружной оболочкой корпуса, где происходит его ускорение, а затем замедление с выделением тепла, в результате сказанного подогретое топливо через выходной вентиль и возвратный топливопровод поступает в бак.
Необходимость использования двух автономных блоков: насоса и корпуса из внутренней и наружной оболочек определяет плохие массогабаритные показатели прототипа.
Задача изобретения - улучшение массогабаритных показателей устройства для предварительного подогрева дизельного топлива путем перемещения и получения нагрева дизельного топлива одним блоком за счет энергии вихревых токов, индуцированных вращающимся магнитным полем в деталях, выполненных из электропроводящего материала.
Технический результат достигается следующим образом. В устройстве для предварительного подогрева дизельного топлива, содержащем корпус, имеющий на одном торце входной патрубок с вентилем, а на другом торце - выходной патрубок с вентилем и фильтром тонкой очистки, между собой патрубки соединены перепускным патрубком, корпус выполнен в виде цилиндра, внутри которого размещен цилиндрический магнитопровод, во внутренних пазах которого уложена многофазная обмотка, на внутренней поверхности магнитопровода жестко закреплена короткозамкнутая цилиндрическая вторичная обмотка, выполненная из электропроводящего материала, внутри которой расположена цилиндрическая вторичная обмотка с возможностью вращения, выполненная из электропроводящего материала, на внутренней поверхности цилиндрической вторичной обмотки с возможностью вращения сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, цилиндрическая вторичная обмотка с возможностью вращения и магнитопровод разделены элементом из самосмазывающегося неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения, на стенке выходного патрубка закреплен термодатчик, который соединен с входом блока питания, первый выход которого соединен с многофазной обмоткой, а второй - с вентилями, корпус выполнен герметичным.
Предлагаемое устройство для предварительного подогрева дизельного топлива показано на фиг.1. На фиг.2 показано расположение устройства для предварительного подогрева дизельного топлива в системе питания дизеля.
Заявляемое устройство содержит корпус 1, на одном торце которого (фиг.1) жестко закреплен входной патрубок 2 с вентилем 3, а на противоположном торце корпуса 1 жестко закреплен выходной патрубок 4 с вентилем 5 и фильтром тонкой очистки 6. Вентили 3 и 5 могут быть типа электромагнитных клапанов (соленоидных) исполнения «НО» или «НЗ» Ру 16. Между собой патрубки 2, 4 соединены перепускным патрубком 7, предназначенным для дополнительной циркуляции топлива. Корпус 1 выполнен в виде цилиндра, внутри которого размещен цилиндрический магнитопровод 8, во внутренних пазах которого уложена многофазная обмотка 9, например трехфазная (Вольдек А.И. Электрические машины. М-Л.: Энергия. 1966. С.389-413). Во внутренней полости магнитопровода 8 расположены две короткозамкнутые цилиндрические вторичные обмотки, выполненные из электропроводящего материала, например из меди, - неподвижная 10 и с возможностью вращения 11. Цилиндрическая вторичная обмотка с возможностью вращения 11 имеет форму полого цилиндра, на внутренней поверхности которого сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 12. Цилиндрическая вторичная обмотка с возможностью вращения 11 и магнитопровод 8 разделены элементом 13 из самосмазывающегося неэлектропроводящего материала, например эпоксидофторопласта, армированного микроволокнами, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения. Выходной патрубок 4 снабжен термодатчиком 14, например термоэлектрическим преобразователем типа ТПК004 или ТПL004, который соединен с входом 15 блока управления и питания 16, первый выход 17 которого соединен с многофазной обмоткой 9, а второй выход 18 - с вентилями 3 и 5. Корпус 1 выполнен герметичным и жестко закреплен внутри бака 19.
Выходной патрубок 4 корпуса 1 соединен с возвратной линией 20 (фиг.2), которая, в свою очередь, соединена с редакционным клапаном 21 топливного насоса высокого давления 22. С редакционным клапаном 21 с помощью трубки сброса 23 сообщаются форсунки 24, к которым с помощью топливопровода высокого давления 25 соединен топливный насос высокого давления 22, сообщающийся с помощью топливопровода низкого давления 26 и топливного фильтра с насосом ручной подкачки 27 с входным патрубком 2 (фиг.1).
Работа устройства происходит следующим образом. Сначала открываются вентили 3 и 5 (фиг.1) и многофазная обмотка 9 запитывается от блока управления и питания 16. Многофазная обмотка 9 создает вращающееся магнитное поле. Это поле индуцирует вихревые токи в неподвижной обмотке 10 и в цилиндрической вторичной обмотке с возможностью вращения. Согласно закону Джоуля-Ленца вихревые токи производят нагрев неподвижной обмотки 10 и цилиндрической вторичной обмотки с возможностью вращения 11, а следовательно, и дизельного топлива, находящегося во внутренней полости цилиндрической вторичной обмотки с возможностью вращения 11. Также взаимодействие данных токов с вращающимся магнитным полем многофазной обмотки 9 приводит к возникновению вращающего момента, который приводит в движение цилиндрическую вторичную обмотку с возможностью вращения 11, напорные лопасти 12 которой создают напор дизельного топлива. В результате дизельное топливо начинает поступать через патрубок 2 в заявляемое устройство, с последующим нагревом в нем. Подогретое топливо через выходной патрубок 4 и вентиль 5 возвращается в бак 19 (путь топлива показан стрелками). Кроме того, нагрев топлива будет также осуществляться за счет потерь энергии на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе 8 в результате воздействия на него вращающегося магнитного поля, созданного токами в многофазной обмотке 9.
Так как устройство предварительного подогрева дизельного топлива расположено внутри бака 19, съем тепла осуществляется также и с внешней поверхности корпуса 19.
Изменение температуры топлива измеряется термодатчиком 14, когда температура достигнет необходимого значения, блок управления и питания 16 обесточивает многофазную обмотку 9, и напор, и нагрев топлива прекращаются. Одновременно с этим блок управления и питания 16 через второй выход 18 вырабатывает сигнал на закрытие вентилей 3 и 5.
Топливо из бака 19 (фиг.2) по топливопроводу низкого давления 26 поступает в топливный фильтр с насосом ручной подкачки 27, затем в топливный насос высокого давления 22, который подает топливопроводу высокого давления 25 к форсункам 24, впрыскивающим топливо в цилиндры (не показаны). Просочившееся через элементы форсунок 24 топливо отводится по трубке сброса 23 к редакционному клапану 21 топливного насоса высокого давления 22 и далее по возвратной линии 20 сбрасывается в бак 19.
Как можно заметить в заявляемом устройстве для предварительного подогрева дизельного топлива, подогрев и напор топлива создается единым устройством, что обуславливает более лучшие массо-габаритные показатели как самого устройства, так и всей системы питания, так как устройство предварительного подогрева дизельного топлива расположено внутри бака. Также следует отметить более высокий уровень электробезопасности из-за отказа использования трубчатых электронагревателей.