Топливный фильтр-диспергатор

Полезная модель относится к устройствам для очистки и подготовки топлива к сгоранию и может быть использована в системе питания автотракторных двигателей внутреннего сгорания.
Принятый Российской Федерацией Технический регламент Таможенного Союза TP ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к качеству выпускаемых автомобильного бензина и дизельного топлива в соответствии с экологическим классом К 5.
Эти требования приводят к необходимости совершенствования двигателей автомобилей, в т.ч. топливной системы, которая становится более чувствительной к наличию в топливе механических загрязнений и воды, что, в свою очередь, вызывает необходимость совершенствования топливных фильтров, которые должны обеспечить содержание механических загрязнений и воды, близкое к нулю.
Основной проблемой применяемых в настоящее время фильтров является короткий срок службы материала фильтроэлементов вследствие вымываемости волокон и потеря прочности порового канала при попадании незначительного количества воды. По ГОСТ 28912-91 «Фильтры складские и фильтры-сепараторы» установлен максимально допустимый параметр вымывания волокон 15 шт. /л. Это означает, что даже при прокачке идеально чистого топлива, независимо от количества содержащейся в нем воды, процесс вымывания волокон материала фильтрующего элемента неизбежно приводит к ухудшению показателей чистоты топлива.
Из уровня техники известны фильтры-диспергаторы, которые обеспечивают очистку топлива от воды и механических загрязнителей и одновременно обработку его акустическими виброколебаниями, что приводит к образованию топлива мелкодисперсного состояния за счет вибрационной кавитации в зоне, прилегающей к источнику акустических виброколебаний, разрыву межмолекулярных связей атомов углеводородов, перевода молекул водорода в более возбужденное спин-состояние, значительно увеличивающее их реактивность. Впрыск такого топлива в камеру сгорания способствует более полному сгоранию, что улучшает топливную экономичность и экологические показатели двигателя.
Из известных технических решений наиболее близким к заявленному по технической сущности является топливный фильтр-диспергатор (патент РФ 159523), который содержит корпус, крышку, входной и выходной каналы, фильтрующий элемент, в нижней части внутренней полости корпуса установлен источник акустических виброколебаний, электрически соединенный с электронным блоком питания.
При работе двигателя за счет разряжения, создаваемого насосом, топливо через входной канал поступает во внутреннюю полость корпуса фильтра. Проходя через фильтрующий элемент, топливо очищается, одновременно подвергаясь обработке в электромагнитном поле, создаваемом источником акустических виброколебаний. Очищенное и обработанное до мелкодисперсного состояния топливо поступает к выходному каналу.
Основным недостатком указанного устройства является отсутствие коагулятора, который обеспечивает выделение воды из очищаемого топлива до поступления его в фильтроэлемент, в результате чего материал фильтрующего элемента набухает, из него вымываются волокна, загрязнители забивают поры фильтрующего материала, что приводит к быстрому разрушению фильтроэлемента, снижает эффективность работы фильтра и частой замене фильтроэлемента.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое устройство, заключается в повышении эффективности очистки топлива от вредных примесей и увеличении срока службы фильтроэлемента за счет установки перед ним по ходу очищаемого топлива гидрофобной сепарирующей металлической сетки по ГОСТ 3178 «Сетки проволочные фильтровые. Технические условия», установленной в кольцевом пространстве между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтроэлемента.
В качестве гидрофобного покрытия сепарирующей сетки использован фторопласт, а ячейки сепарирующей сетки имеют размер до 50 мкм. Капли воды с диаметром, превышающим размер ячейки сетки, задерживаются этой сеткой и, по мере накопления, скатываются в отстойную зону.
Решение поставленной задачи и технический результат поясняются чертежом, приведенным на фиг. 1, и достигаются за счет создания фильтра-диспергатора, включающего следующие конструктивно взаимосвязанные между собой элементы: корпус 1, крышку 2, входной 3 и выходной 4 каналы, фильтрующий элемент 5, в нижней части внутренней полости корпуса 1 (на дне корпуса) установлен источник акустических виброколебаний 6, электрически соединенный с электронным блоком питания и коагулирующая сетка 7, установленная в пространстве между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью фильтрующего элемента. В нижней угловой части корпуса расположено резьбовое отверстие 8 для штуцера слива коагулированной воды.
Работает топливный фильтр-диспергатор следующим образом.
При работе двигателя за счет разряжения, создаваемого топливным насосом, топливо через входной канал 3 поступает во внутреннюю полость корпуса 1 и попадает на наружную поверхность коагулирующей сетки 7 с гидрофобным покрытием. Содержащаяся в топливе вода коагулируется, объединяется в капли, стекает вниз вместе с твердыми частицами загрязнений, размер которых превышает размер ячеек сепарирующей сетки, в нижнюю часть корпуса 1 и удаляется через отверстие 8. Освобожденное от воды топливо проходит сквозь каогулирующую сетку 8 и попадает на источник акустических виброколебаний 6, диспергируется, затем проходит через фильтроэлемент 5, где освобождается от твердых частиц механических примесей, размером менее ячеек сетки 7.
Затем очищенное и обработанное до мелкодисперсного состояния топливо через канал 4 поступает в топливную систему двигателя.
При решении данной технической проблемы был исследован процесс коагуляции воды на металлической сетке с различными гидрофобными покрытиями. В результате был сделан вывод о том, что наиболее эффективным гидрофобным покрытием сетки для коагуляции воды является фторопласт, а размер ячеек такой сетки не должен превышать 50 мкм. Результаты испытаний опытных образцов фильтров с таким сепаратором подтвердили результаты исследований.
В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и, учитывая простоту конструкции и технологичность изготовления, «промышленная применимость».