МАГНИТНЫЙ ФИЛЬТР-МОДИФИКАТОР УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для двигателей внутреннего сгорания (дизельных и/или карбюраторных). Разработанное техническое решение может быть использовано, в частности, в автомобилестроении, тракторостроении, судостроении, тепловозостроении, и в военной технике (танки, САУ и др.)
Известен магнитный фильтр-модификатор углеводорода топлива. (А.с. СССР №1388573 по заявке №4055326/25-06 с приор. от 16.04.1986; Опубликовано: 15.04.1998, Бюл. №14).
Известное устройство содержит обмотку катушки, установленную на каркасном элементе, образованном цилиндрической втулкой с торцевым буртом и торцевой крышкой и имеющем внутреннюю проточную камеру для топлива, расположенные внутри камеры рабочие элементы, выполненные в виде шариков, и источник питания, выводы которого соединены с обмоткой катушки; в торцевой крышке выполнено входное отверстие для жидкости, а во втулке - выходное отверстие; шарики размещены внутри камеры неплотно с возможностью перемещения друг относительно друга и выполнены в виде постоянных магнитов; снаружи обмотка катушки закрыта корпусом, являющимся магнитопроводом. Данное известное устройство эксплуатируется следующим образом. При работе двигателя топливо поступает через выходное отверстие во внутреннюю проточную камеру каркасного элемента, и, проходя по камере, обтекает шарики. Одновременно, вследствие питания обмотки током, например, переменного напряжения, в камере наводится магнитное поле, силовые линии которого взаимодействуют c магнитными полями шариков, вследствие этого шарики устанавливаются в камере соответственно направлению силовых линий магнитного поля, создаваемого обмоткой. Топливо, проходя по камере, обтекает шарики, пересекает силовые линии магнитного поля и подвергается магнитной обработке. При подаче тока переменного напряжения в обмотке, происходит нагрев топлива вследствие потерь в самой обмотке, а также потерь на гистерезисе и вихревые токи в элементах устройства. Так как питание осуществляется током переменного напряжения, направление силовых линий магнитного поля меняется с частотой тока, а шарики из-за неплотного заполнения камеры постоянно в последней смещаются и поворачиваются, что предотвращает облитерацию щелей между ними и повышает эффективность обработки. Этим самым внутри камеры достигается постоянное
воздействие магнитного, электрического и теплового полей на топливо, сгорание которого в двигателе происходит с большей эффективностью.
Недостатком известного устройства является неудовлетворительная производительность устройства. Другим, весьма существенным недостатком известного фильтра-модификатора является сложность его конструкции, что затрудняет и по существу, препятствует широкому практическому использованию этих устройств для модификации углеводород или топлива.
7
Известна также другая конструкция фильтров-модификаторов топлива («Устройство подготовки топлива» - Патент РФ №2140008 по заявке №97103743/06 с приоритетом от 19.03.1997. Зарег. и опубл.: 20.10.1999, Бюл. №29; МКИ F 02 M 27/04).
Устройство содержит корпус, входной штуцер, три постоянных магнита - «магнитные преобразователи» - входной, главный магнит и выходной, между которыми располагаются конические вставки, обладающие пьезокерамическими свойствами, вставки образуют преобразовательную и выходную камеры, имеющие форму двух усеченных конусов, обращенных друг к другу вершинами. Со стороны выходной камеры и выходного штуцера установлена губка из немагнитоактивного металла, создающая эффект гидродинамической камеры; главный магнит расположен у вершин конусов. Устройство по прототипу работает следующим образом. Устройство устанавливается между насосом и карбюратором (для карбюраторных двигателей) и перед насосом высокого давления (для дизельных двигателей). При поступлении горючего через топливный канал - штуцер - в первую преобразовательную камеру, образованную пъезокерамической конической вставкой, производится турбулизация потока горючего с образованием локальных турбулентных вихрей. При этом локальная турбулизация топлива приводит к появлению кроме статического давления горючего на внутреннюю поверхность пъезокерамического конуса - вставки, динамико-импульсивного давления, что приводит к образованию электрического поля с переменным потенциалом. По мнению Авторов, при протекании вдоль рассматриваемого поля молекул горючего происходит импульсное воздействие на кольцевые токи их диполей, что приводит к появлению волновых процессов в полимерных цепочках молекул горючего, сопровождаемых упруго-диссипативными процессами в связях между радикалами. Как указывают Авторы патента, в результате совокупности происходящих процессов происходит ионизация топлива, образование в нем свободных радикалов и, как следствие, снижение вредных выбросов и снижение расхода топлива (бензина, солярки и т.д.)
Недостатком данной известной конструкции является сложность изготовления таких фильтров для массового производства и неудовлетворительная удельная производительность фильтров по обрабатываемому топливу.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности - совокупности существенных признаков и достигаемому при этом техническому результату - является известное техническое решение («Устройство для магнитной обработки топлива» патент РФ на ПМ №38846 по заявке №2004408380/22 с приор. от 23.03.2004; Зарег., и опубл.: 10.07.2004; Бюл. №29 - принято за прототип.
Устройство по прототипу включает в себя цилиндрический корпус в который помещена цилиндрическая рабочая камера, содержащая постоянные магниты и имеющая входной и выходной штуцеры, при этом диаметр цилиндрического корпуса составляет 1,2-2 диаметра рабочей камеры, а длина на 10-20% превышает длину рабочей камеры, входной штуцер образует соединение с топливопроводом, выполненным в форме спирали, расположенной вокруг рабочей камеры, и имеющей соединение с торцевой частью рабочей камеры, постоянные магниты, находящиеся в рабочей камере, выполнены в форме дисков, диаметр которых равен внутреннему диаметру рабочей камеры, а высота дисков составляет 2-4% от длины рабочей камеры, магнитные диски имеют отверстия, соотношение диаметров которых и диаметра диска составляет 1:(8±12). Магнитные диски в рабочей камере разделены между собой дисками равного диаметра из высокопористых материалов.
Устройство «фильтр-модификатор» по прототипу работает следующим образом. Исходное топливо (бензин, солярка) подается насосом из топливного бака в рабочую камеру, помещенную в корпус, через входной штуцер, соединенный с топливопроводом, выполненным в форме спирали, расположенной вокруг рабочей камеры. При прохождении топлива по этому трубопроводу («спирали») происходит предварительная обработка (подготовка) топлива внешним магнитным полем постоянных магнитов, расположенных внутри рабочей камеры и имеющих равномерно распределенные отверстия. Из топливопровода топливо поступает в торцевую часть рабочей камеры; далее топливо последовательно проходит через разделительные диски из высокопористых материалов и отверстия дисков постоянных магнитов. При этом в топливе под действием магнитного поля происходят структурные, конформационные изменения, возможно образование активных радикалов, вероятно, вследствие этого уменьшается энергия активации реакции горения (сжигания) топлива и, в связи с этим, уменьшение удельного
расхода топлива, более полное сгорание топлива и снижение выброса токсичных и вредных выхлопных газов (главным образом СО) в атмосферу.
Недостатком фильтра-модификатора топлива по прототипу является сложность конструкции и, значительные трудозатраты при сборке готового фильтра и подготовке его к эксплуатации.
Заявленное техническое решение - полезная модель «Магнитный фильтр-модификатор углеводородного топлива» направлено на решение задачи заключающейся в упрощении конструкции фильтра-модификатора и обеспечении, тем самым, условий массового (до 10-100 тыс. штук в год) промышленного производства.
Технический результат, который может быть получен при этом в снижении материалоемкости целевого продукта фильтра-модификатора. Технический результат который может быть получен при использовании предлагаемого магнитного фильтра-модификатора для обработки углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания заключается в сокращении удельного расхода топлива и снижении выбросов токсичных веществ (оксидов азота и углерода) с выхлопными газами.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанных техническими результатами предлагаемым магнитным фильтром-модификатором углеводородного топлива, включающим (см. рисунок) цилиндрический корпуса (1), в который помещена цилиндрическая рабочая камера (2), входной (3) и выходной (4) штуцеры, топливопровод, расположенный вокруг рабочей камеры (2), постоянные магниты выполнены в форме дисков (5), находящихся внутри рабочей и разделены между собой дискообразными пористыми материалами (6). Новым в предлагаемой конструкции магнитного фильтра-модификатора является то, что топливопровод расположенный внутри корпуса магнитного фильтра вокруг рабочей камеры (7), образован наружной поверхностью рабочей камеры (2) и внутренней поверхностью цилиндрического корпуса, а между торцевой частью рабочей камеры и днищем цилиндрического корпуса установлена упругая подпирающие пружины (8).
Выбор вышеперечисленных конструктивных особенностей магнитного фильтра-модификатора по предлагаемому техническому решению осуществлен на основании результатов сравнительных натурных испытаний (на автомобилях типа КАМАЗ) различных вариантов и различных типов конструкций магнитных фильтров-модификаторов. Результаты этих испытаний показали, что предложенная в настоящей заявке конструкция является по сравнению с другими конструкциями устройств того его назначения (см. например, Патент РФ на ПМ №38846 - прототип; №№38847; 38848;
40766; 41090 и др.) наиболее простой - как с точки зрения изготовления отдельных составных частей - конструктивных элементов «фильтра-модификатора», так и с точки зрения последующей сборки и монтажа «Фильтра»: сборка и подготовка «фильтра» к работе предлагаемой полезной модели осуществляется с наименьшими трудовыми затратами. При этом важно отметить и подчеркнуть, что использование предлагаемой полезной модели для предварительной обработки углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания обеспечивает существенное (на 10-20%) сокращение удельного расхода углеводородного топлива и значительное уменьшение (более 50%) выбросов токсичных веществ с отходящими выхлопными газами.
Реализация полезной модели
Исходное углеводородное топливо (бензин, керосин, летроин, солярка и.т.п.), из топливного бака подают сначала на последовательно установленные фильтры грубой и тонкой очистки, затем очищенное от механических примесей топливо через входной штуцер (3) направляют для предварительной магнитной обработки в топливопровод (7), образованный внутренней поверхностью цилиндрического корпуса (1) и внешней поверхностью рабочей камеры (2). Затем углеводородное топливо проходит снизу вверх через серию дискообразных магнитных элементов (5), разделенных между собой дискообразный пористыми материалами. Обработанное в магнитном поле («модифицированный», «активированное») углеводородное топливо через выходной штуцер (4) поступает в топливопровод, соединяющий магнитный фильтр-модификатор с двигателем внутреннего сгорания.