Система для приготовления и подачи водотопливной эмульсии в дизельный двигатель

МПК: 7 F О2 М 25/022
Система для приготовления и подачи водотопливной эмульсии
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к системам для приготовления и подачи водотопливной эмульсии в цилиндры дизельных двигателей.
Известна система для приготовления и подачи водотопливной эмульсии, содержащая топливный и водяной баки, топливоподкачивающий и водяной насосы, фильтры грубой и тонкой очистки топлива и воды, насосы высокого давления с форсунками, запорные и переключающие клапаны, диспергатор, струйный смеситель, гидравлические сумматоры и делители потока, регулирующий дроссель, соединительные трубопроводы 1. Недостатками этой системы является сложность конструкции и невозможность адаптации к топливным системам дизельных двигателей с разомкнутой системой топливоподачи.
Известна также система для приготовления и подачи водотопливной эмульсии в дизельный двигатель с источником наддувочного воздуха, включающая контур подачи воды с емкостью и дозатором, топливную систему, бак-водоотделитель, установленный в магистрали возврата эмульсии, управляемые элементы переключения потоков, контур циркуляции эмульсии, содержащий насос- диспергатор с редуктором и соединенный с топливной системой, причем дозатор выполнен в виде регулирующего мембранного клапана плунжерного типа, в котором профиль и размеры канавок плунжера определяют закон подачи воды в зависимости от мощности двигателя 2.
Недостатком этой системы является низкое качество эмульгирования и, как следствие низкая эффективность работы дизеля на водотопливной
в дизельный двигатель
эмульсии, а также то, что подача воды определяется мощиостью дизеля. Это техническое решение принято в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности работы дизельного двигателя на водотопливной эмульсии за счет повышения качества эмульгирования и совершенствования процесса дозирования воды. Технический результат достигается тем, что в системе для приготовления и подачи водотопливной эмульсии в дизельный двигатель, включающей контур подачи воды с емкостью и дозатором, топливную систему, электроуправляемые клапаны переключения потоков, контур циркуляции водотопливной эмульсии со смесителем и насосом-диспергатором, соединенный с топливной системой, блок управления, в контур циркуляции дополнительно введены электроуправляемые клапаны, гидродинамический эмульгатор-диспергатор с высокоскоростным электроприводом и расходомер топлива, прнгаем гидродинамический эмульгатор-диспергатор установлен в контуре циркуляции после насоса-диспергатора, расходомер топлива установлен в трубопровод подачи топлива в смеситель, электроуправляемые клапаны установлены на входе и выходе контура циркуляции и на трубопроводе подачи топлива в смеситель, а смеситель выполнен центробежного тита. В центробежном смесителе получается хорошо перемешанная смесь, которая поступает в гвдродинамический эмульгатор, где за счет гидродинамических эффектов (в том числе кавитации) получается супероднородная высокодисперсная эмульсия, которая подается в цилиндры дизеля и эффективно сгорает там. Расход воды в смеситель контролируется блоком управления в соответствии с расходом топлива и режимом работы дизеля.
Сушность предложенного технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена структурная схема системы для приготовления и подачи водотопливной эмульсии.
топливный бак 1, фильтр грубой очистки 2, электродвигатель 3 привода топливоподкачивающего насоса 4, разгрузочный клапан 5, фильтр тонкой очистки топлива 6, дополнительно установленный электроуправляемый клапан 7, топливный коллектор 8, топливные насосы высокого давления 9, топливные форсунки 10 и сливную трубку 11 дизеля 12, отстойник 13 с вентилем слива отстоя воды 37, дополнительно установлеьшый электроуправляемый клапан 14, подпорный клапан 15, подогреватель топлива 16, вентиль перепуска топлива 17, кран аварийного питания 18, обратный клапан 19 и редукционный клапан 20, установленный параллельно тогшивоподкачивающему насосу 4. К топливной система дизеля тепловоза через электроуправляемые клапаны 21, 22, 23 подключен контур циркуляции, содержащий расходомер топлива 24, подключенный к одному входу центробежного смесителя 25, к другому входу смесителя подключен трубопровод подачи воды из водяного бака 26, с помощью водяного насоса 28 с редукционным клапаном 29 и электроприводом 35 через фильтр тонкой очистки воды 30 и дозатор 27. В контур циркуляции после насоса подачи водотопливной эмульсии 32 с редукционньин клапаном 33 и электроприводом 36 установлен гидродинамический эмульгатор-диспергатор 31с высокоскоростным электроприводом 34.
При работе дизеля на дизельном топливе с помощью блока управления (условно не показан) электроуправляемые клапаны 7 и 14 открывают, а клапаны 21, 22 и 23 закрывают. Топливо из топливного бака 1 через фильтр грубой очистки 2 поступает на вход топливоводкачивающего насоса 4 с электроприводом 3 и редукционным клапаном 20. Топливоподкачивающий насос 4 подает топливо через фильтр тонкой очистки 6 и открытый электроуправляемый клапан 7 в топливный коллектор 8. Топливо из топливного коллектора 8 частично поступает на вход в топливные насосы высокого давления 9, и через форсунки 10 подается в цилиндры дизеля 12, где сгорает. Другая часть топлива через открытый электроуправляемый клапан 14, подпорный клапан 15 и подогреватель
топлива 16 или вентиль перепуска топлива 17 сливается в бак 1. Утечки топлива из форсунок 10 по сливной трубке 11 собираются в отстойник 13. где происходит отделение воды и примесей, которые удаляются через вентиль слива отстоя 37. При увеличении давления топлива в топливном коллекторе 8 открывается разгрузочный клапан 5 и излишки топлива сливаются через топливоподогреватель 16 или вентиль перепуска топлива сливаются в бак 1.
При переходе на водотопливнз о эмульсию с помощью блока управления открывают электроуправляемые краны 21, 22 и 23, включают электродвигатель 36 привода насоса подачи эмульсии 32 с подключенным параллельно редукционньш клапаном 33, закрывают электроуправляемые краны 7 и 14. В таком положении система работает только на дизельном топливе. При этом через электроуправляемый клапан 21 и расходомер 24 в смеситель 25 циркуляционного контура поступает топливо, расход которого измеряется расходомером 24 и контролируется блоком управления. Затем включают высокоскоростной электропривод 34 гидродинамического эмульгатора 31. Для подачи воды включают электропривод 35 водяного насоса 28 с установленным параллельно редукционным клапаном 29 и через фильтр тонкой очистки воды 30 и дозатор 27 подают необходимое количество воды пропорционально расходу топлива, измеренного расходомером 24.
Вода, поступающая в смеситель 25, перемешивается с топливом. Водотопливная смесь поступает на вход насоса 32 и подается в гидродинамический эмульгатор 31, где за счет гидродинамических эффектов (в том числе кавитации) получается супероднородная высокодисперсная эмульсия, которая через электроуправляемый клапан 22 поступает в топливный коллектор 8 дизеля 12.
Водотопливная эмульсия из топливного коллектора 8 частично поступает на вход в топливные насосы высокого давления 9, и через форсунки 10 подается в цилиндры дизеля 12, где сгорает с высокой
//
эффективностью. Другая часть водотопливной эмульсии возвращается через электроуправляемый клапан 23 на вход насоса подачи водотопливной эмульсии 32, где подмешивается к водотопливной смеси, поступающей из смесителя 25. Насосом 32 водотопливной эмульсии подается в гидродинамический диспергатор 31, где за счет гидродинамических эффектов проходит повторную обработку и в результате получается супероднородная высокодисперсная эмульсия, которая через электроуправляемый клапан 22 поступает в топливный коллектор 8 дизеля 12, Далее процесс повторяется.
При переходе с водотопливной эмульсии на дизельное топливо отключают электродвигатель 35 привода водяного насоса 28, закрывают дозатор воды 27. Для очистки топливной системы от эмульсии дизель некоторое время работает в таком положении элементов. Затем с помощью блока управления отключают электродвигатель 34 привода гидродинамического эмульгатора 31, отключают электродвигатель 36 привода насоса 32, открывают электроуправляемые клапаны 7 и 14, закрывают электроуправляемые клапаны 21, 22, 23. Топливная система приводится в исходное состояние, дизель работает на дизельном топливе.
Такое выполнение системы приготовления и подачи водотопливной эмульсии позволяет повысить эффективность работы дизельного двигателя за счет повышения качества эмульгирования путем получения супероднородной высокодисперсной водотопливной эмульсии в гидродинамическом диспергаторе и эффективного смещения воды и топлива в центробежном смесителе, а также совершенствования процесса дозирования воды пропорционально расходу топлива. За счет этого снижается удельный расход топлива на 5-10%, увеличивается мощность дизеля на 2-5%.
Заявитель: : Проректор по научн(