УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ОКСИДОВ АЗОТА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области судостроения, а именно к устройству для уменьшения количества оксидов азота в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания.
Образование токсичных оксидов азота в процессе сгорания топлива в рабочих цилиндрах двигателей внутреннего сгорания - проблема экологической безопасности. Эффективным решением этой проблемы является уменьшение количества молекул азота в воздухе, всасываемом двигателем внутреннего сгорания при его работе. Уменьшение количества азота внутри рабочего цилиндра при сгорании топлива приведет к уменьшению количества образующихся оксидов азота в отработавших газах (см. ст. Дорохов А.Ф., Каргин С.А. Судовые дизели с замкнутым газовыхлопом и анализ термодинамического цикла - Текст: непосредственный // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2019. №54 - 55. С. 96-105.).
Уменьшение количества азота в потоке воздуха возможно путем разделения атмосферного воздуха на составляющие его газы и отсеивания молекул азота. Подача такого воздуха с уменьшенным содержанием азота на всасывание двигателя внутреннего сгорания позволяет решить поставленную задачу уменьшения количества оксидов азота в отработавших газах.
Известно устройство для выделения кислорода из атмосферного воздуха (см. патент РФ №166798, 2016). Данное устройство может быть использовано для разделения всасываемого двигателем внутреннего сгорания потока воздуха с целью уменьшения содержания в нем азота. Однако недостатком данного устройства является потребление дополнительной энергии для работы электромагнита и охладителя. Это влечет дополнительные затраты на эксплуатацию и обслуживание.
Наиболее близким, по сути, является устройство для уменьшения эмиссии оксидов азота в судовых двигателях внутреннего сгорания, содержащее корпус в виде полой трубы из немагнитного материала, по периметру которой с внешней стороны установлены и жестко закреплены три постоянных кольцевых магнита на одинаковом расстоянии друг от друга, в корпусе перед каждым магнитом по ходу движения потока воздуха выполнены окна для отвода азота, корпус имеет вентилятор, установленный на входе в корпус для создания движения потока воздуха, причем корпус имеет отверстие для свободного выхода воздуха с уменьшенным содержанием азота (см. ст. Винокурова А.В. Разработка устройства для уменьшения эмиссии оксидов азота в судовых двигателях внутреннего сгорания / Винокурова А.В. // В сборнике: 72-я международная студенческая научно-техническая конференция. Материалы конференции. Астрахань, 2022. С. 277 - 278). Однако, в связи с тем, что плотность силовых линий магнитного поля уменьшается от периферии внутреннего пространства, ограниченного магнитом, к его центру, эффективность отсеивания азота в центре потока недостаточна.
Технический результат - снижение количества оксидов азота в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус в виде полой трубы из немагнитного материала, по периметру которой с внешней стороны установлены и жестко закреплены три постоянных кольцевых магнита на одинаковом расстоянии друг от друга, в корпусе перед каждым магнитом по ходу движения потока воздуха выполнены окна для отвода азота, корпус снабжен вентилятором, установленным внутри корпуса и жестко связанным с ним для создания движения потока воздуха, причем корпус имеет отверстие для свободного выхода воздуха с уменьшенным содержанием азота, дополнительно имеются три центральных обтекателя, выполненных из немагнитного материала в виде тел вращения каплевидной формы, расположенных внутри постоянных кольцевых магнитов, закрепленных на корпусе с помощью держателей в виде ножек, жестко связанных с центральными обтекателями, при этом каждый центральный обтекатель установлен соосно корпусу.
На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство
На фиг. 1 - общий вид;
на фиг. 2 - центральный обтекатель.
Устройство содержит корпус 1 в виде полой трубы из немагнитного материала, по периметру которой с внешней стороны установлены и жестко закреплены три постоянных кольцевых магнита 2, на одинаковом расстоянии друг от друга, в корпусе 1 перед каждым магнитом 2 по ходу движения потока воздуха выполнены окна 3 для отвода азота, корпус 1 снабжен вентилятором 4, установленным внутри корпуса 1 и жестко связанным с ним с помощью креплений 5 для создания движения потока воздуха, причем корпус 1 имеет отверстие 6 для свободного выхода воздуха с уменьшенным содержанием азота, дополнительно имеются три центральных обтекателя 7, выполненных из немагнитного материала в виде тел вращения каплевидной формы, расположенных внутри постоянных кольцевых магнитов 2, закрепленных на корпусе 1 с помощью держателей 8 в виде ножек, жестко связанных с центральными обтекателями 7, каждый из которых установлен соосно корпусу 1.
Примеры конкретного выполнения.
Центральный обтекатель 7 направляет поток воздуха ближе к периферии внутреннего пространства, ограниченного кольцевым постоянным магнитом 2, в область, где концентрация силовых линий магнитного поля выше. Таким образом, увеличится эффективность воздействия магнитного поля на поток воздуха, что позволит увеличить количество отсеиваемых молекул азота. Выполнение центральных обтекателей 7 из немагнитного материала позволяет не влиять на распределение силовых линий магнитного поля, создаваемого кольцевыми постоянными магнитами 2.
Вентилятор, установленный внутри корпуса 1, позволяет увеличить интенсивность потока воздуха. Крепления 5 фиксируют вентилятор соосно корпусу 1.
Каплевидная форма центральных обтекателей 7 позволяет уменьшить вихреобразование и сопротивление движению потока воздуха, создаваемого вентилятором 4.
Держатели 8 центральных обтекателей 7 выполнены в виде ножек с минимально возможным для надежного закрепления к корпусу 1 сечением. Трех держателей достаточно для точного позиционирования каждого центрального обтекателя 7, установленного соосно корпусу 1.
Устройство работает следующим образом. Создаваемый вентилятором 4 поток воздуха проходит через корпус 1 внутри кольцевых магнитов 2, закрепленных на корпусе 1. Магнитное поле, создаваемое магнитами 2, втягивает молекулы кислорода в пространство между корпусом 1 и центральным обтекателем 7. Молекулы азота при этом выталкиваются магнитным полем в окна 3. Поток воздуха с уменьшенным содержанием азота направляется на всасывание в двигатель внутреннего сгорания через отверстие 6.
Введение в устройство центральных обтекателей позволяет повысить эффективность воздействия магнитного поля на поток воздуха и качество отсеивания азота.
Использование предложенного устройства позволит уменьшить количество азота, участвующего в процессе сгорания.
Положительный эффект - предлагаемое устройство позволяет снизить количество оксидов азота в составе отработавших газов, образующихся в процессе сгорания топлива в рабочих цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.