ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ОЧИСТИТЕЛЬ-ВОДООТДЕЛИТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания, а именно дизелей.
Надежность и долговечность работы прецизионных деталей топливной аппаратуры быстроходных дизелей в значительной степени определяется качеством топлива, а именно его загрязненностью механическими примесями и водой. Для увеличения ресурса прецизионных деталей топливной аппаратуры в системах топливоподачи необходимо иметь в наличии очистительные устройства, обеспечивающие достаточную чистоту дизельного топлива.
Известны фильтры грубой очистки инерционно-отстойного типа, выпускаемые Чаплыгинским заводом агрегатов (ЧЗА) и Энгельсским заводом топливных фильтров (ЭЗТФ), [Топливная аппаратура тракторных и комбайновых дизелей: Справочник / В.Г.Кислов, В.А.Павлов, А.П.Трусов и др. - М.: Машиностроение, 1981. - 208 с.]. Недостатком этих фильтров-отстойников является низкая степень очистки топлива от механических примесей и воды.
Известен фильтр-отстойник для двигателей внутреннего сгорания [А.С. СССР №1670163], содержащий корпус, стакан с дном, внутри которого расположен пакет сетчатых конусных электродов, которые через один начиная с нижнего электрически соединены с осадительным и сферическим сетчатым электродом соответственно, которые в свою очередь связаны с одной из обмоток генератора. К недостаткам можно отнести малую эффективность очистки топлива от мелкодисперсных примесей и воды. Это происходит вследствие того, что загрязненное топливо, поступающее в полость фильтра, будет частично поступать к выходному штуцеру фильтра, минуя сферический сетчатый электрод.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электрофильтр для двигателей внутреннего сгорания [патент на полезную модель РФ №34212], принятый в качестве прототипа, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, стакан с дном, распределитель, закрепленный своей верхней частью в корпусе, сетчатый фильтрующий элемент, выпаянный в виде пакета изолированных друг от друга и от распределителя конусных электродов, нижний и последующие через один электрически соединены с сетчатым электродом, а остальные с покрытым слоем электроизоляционного материала осадительным электродом, размещенным на дне стакана, которые в свою очередь связаны через повышающий трансформатор и умножитель напряжения с одной из обмоток генератора.
Устройство по прототипу не обеспечивает прохождения всего потока загрязненного топлива, поступающего в направляющий стакан, через конусные электроды, расположенные в направляющем стакане, и при этом не обеспечивает достаточную эффективность очистки топлива.
Технической задачей является обеспечение прохождения всего объема топлива, поступающего в направляющий стакан и повышение показателей качества очистки топлива.
Указанная задача достигается тем, что электростатический очиститель-водоотделитель, содержащий корпус с входным и выходным штуцерами, с установленным на корпус стаканом со сферическим дном, внутри которого размещены осадительный электрод и распределитель потока топлива с направляющим стаканом и сетчатым фильтрующим элементом, кольцевой сетчатый электрод, отражающий сферический сетчатый электрод, в котором согласно изобретению, сетчатый фильтрующий элемент выполнен в виде пакета электродов, расположенных в направляющем стакане вертикально и выполненных в форме цилиндров различных диаметров, установленных друг в друга и расположенных на равном расстоянии между собой, причем электрод наибольшего диаметра и последующий через один соединены с
кольцевым сетчатым электродом и отражающим сферическим сетчатым электродом, а остальные с осадительным электродом.
Предлагаемая полезная модель отличается от прототипа тем, что сетчатый фильтрующий элемент выполнен в виде пакета электродов, расположенных в направляющем стакане вертикально и выполненных в форме цилиндров различных диаметров, установленных друг в друга и расположенных на равном расстоянии между собой, причем электрод наибольшего диаметра и последующий через один соединены с кольцевым сетчатым электродом и отражающим сферическим сетчатым электродом, а остальные с осадительным электродом.
На фиг.1 изображена схема электростатического очистителя-водоотделителя, продольный разрез, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
Электростатический очиститель-водоотделитель содержит корпус 1, стакан 2 со сферическим дном и размещенные в стакане 2 распределитель 3 потока топлива, закрепленный верхней частью в корпусе 1. На распределителе 3 установлен направляющий стакан 4 из изолирующего материала, в нижней части которого имеется отражающий сферический сетчатый электрод 5. Также на распределителе 3 внутри стакана 4 установлен сетчатый фильтрующий элемент, выполненный в виде пакета электродов 6, 7, 8, 9, расположенных в направляющем стакане вертикально, выполненных в форме цилиндров различных диаметров из латунной сетки №004. Данные электроды 6, 7, 8, 9 соединены между собой винтами 10. Изоляция электродов 6, 7, 8, 9 друг от друга осуществляется посредством втулок 11 из электроизоляционного материала. В нижней части направляющего стакана 4 между ним и стаканом 2 закреплен кольцевой сетчатый электрод 12. На дне стакана 2 размещен осадительный электрод 13, который покрыт слоем диэлектрика 14 для предотвращения искрового пробоя между кольцевым сетчатым электродом 12, отражающим сферическим сетчатым электродом 5 и осадительным электродом 13. Изолятор 14, кроме того, служит для предотвращения перезарядки
осаждающихся частиц. Толщина слоя изолятора может быть подобрана в зависимости от напряжения между электродами 5, 12 и 13. Электроды 5, 12 и 13 соединены через умножитель напряжения, состоящий из диодов 15 и конденсаторов 16, и повышающий трансформатор 17 с одной из обмоток генератора 18. Электроды 6 и 8 соединены с кольцевым сетчатым электродом 12 и отражающим сферическим сетчатым электродом 5 проводами 19, а электроды 7 и 9 соединены с осадительным электродом 13. Корпус 1 содержит входной 20 и выходной 21 штуцеры для подвода загрязненного и отвода очищенного топлива соответственно.
Электростатический очиститель-водоотделитель работает следующим образом. Поток загрязненного топлива через входной штуцер 20 поступает на распределитель 3 потока топлива, а затем вдоль стенок направляющего стакана 4 в нижнюю часть стакана 2 к кольцевому сетчатому электроду 12.
От одной из обмоток генератора 18 напряжение подается на первичную обмотку трансформатора 17, где повышается до 600-700 В. Со вторичной обмотки трансформатора 17 напряжение поступает на умножитель напряжения, состоящий из состоящий из диодов 15 и конденсаторов 16, где дополнительно повышается до 4000-4500 В и подводится к электродам 5, 12 и 13, а также и к электродам 6, 7, 8, 9, причем на электроды 7 и 9 подводится отрицательный потенциал, а на электроды 6 и 8 - положительный.
Частицы механических примесей, содержащиеся в топливе, проходя через кольцевой сетчатый электрод 12, приобретают положительный заряд и далее под действием электрических сил осаждаются на поверхности изолятора 14, удерживаясь этими силами. Направляющий стакан 4 обеспечивает прохождение всего топлива, поступающего в полость фильтра, через кольцевой сетчатый электрод 12. Так как величина электрических сил значительно превышает силы гравитации, эффективность фильтра по осаждению механических частиц многократно возрастает. Наличие положительного заряда на отражающем сетчатом сферическом электроде 5 препятствует проникновению заряженных частиц внутрь направляющего
стакана 4 даже при вибрации фильтра. Очищенное от механических примесей топливо проходит через отражающий сетчатый сферический электрод 5 к пакету электродов 6, 7, 8, 9, между которыми имеется электрическое поле. Учитывая то, что капли воды, находящиеся в неочищенном топливе, имеют большую диэлектрическую проницаемость по сравнению с топливом, то капля воды изначально заряжается положительно (закон Кулона). Под действием электромагнитного поля, положительно заряженные капли притягиваются к отрицательному электроду. Получив от него отрицательный заряд, капля воды движется в сторону положительного электрода, сливаясь по пути с каплями воды противоположно заряженными. По такому же принципу происходит сцепление мелкодисперсных частиц между собой и каплями воды. Таким образом, частицы воды, находящиеся в топливе, двигаясь от электроду к электроду 6, 7, 8, 9, увеличиваются в размерах в процессе коалесценции и, достигая силы тяжести, превышающей сумму внешних сил, стремящихся обеспечить равновесие покоя, оседают в нижнюю часть стакана 2, имеющего сферическое дно. За счет электродов 6, 7, 8, 9, установленных в направляющем стакане вертикально, и с учетом того, что данные электроды выполнены в форме цилиндров различных диаметров и расположенных один в другом, и за счет того, что они установлены на равном расстоянии между собой достигается равномерность электростатического поля внутри направляющего стакана и эффективное удаление механических частиц и воды из топлива. Кроме того, предлагаемая конструкция сетчатого фильтрующего элемента, выполненного из пакета электродов 6, 7, 8, 9, позволяет обеспечить прохождение всего объема топлива, поступившего в направляющий стакан. Удаление осевших на поверхности изолятора механических частиц и воды производится путем слива отстоя при неработающем двигателе, то есть когда электроды 5, 6-9, 12, 13 обесточены.
Преимущество данного электростатического очистителя-водоотделителя заключается в повышении качества отделения от топлива мелкодисперсных
примесей и воды, что позволяет увеличить ресурс узлов топливоподачи двигателей.