ТОПЛИВНЫЙ КАВИТАТОР

Полезная модель относится к жидкостным распылительным устройствам эжекционного типа и может быть использовано в энергетике при сжигании жидкого топлива, в водоснабжении при удалении двухвалентного железа из подземных вод, в системах аэрации для окисления бытовых сточных и близких к ним по составу вод, в кондиционировании при насыщении влагой обрабатываемого воздуха, при охлаждении воды в контурах оборотного водоснабжения, в противопожарной технике.
Известен распылитель для улучшения смесеобразования, состоящий из корпуса с последовательно выполненными входным каналом, тороидальной камерой и выходным клапаном. Входной клапан сообщен с форсункой, размещенной в проточном канале. Камера обеспечивает создание резонансного режима движения вихревого потока и увеличение интенсивности кавитации (см. заявка на ИЗ №94027355 по кл. МПК F02M 61/10, 1996).
Указанный распылитель предназначен для смешения топлива с воздухом.
Известно также устройство для диспергирования жидкости, состоящее из корпуса со ступенчатыми зонами: зоной подачи топлива и зоной кавитации. Зона подачи топлива выполнена в виде полого усеченного конуса переходящего в цилиндрическую часть. Зона кавитации выполнена с кавитационным стержнем и со ступенчатой частью в виде профилированных колец нарастающего диаметра, (см. патент РФ на ИЗ №.2159684 по кл. МПК B05B 1/00, B05B 1/30, B05B 1/32,2000).
Указанная конструкция сложная при изготовлении.
Наиболее близким по технической сущности является топливный кавитатор, состоящий из корпуса с зонами: зоной подачи топлива с усеченным конусом, переходящим в цилиндрическую часть, и зоной кавитации, выполненной со ступенчатой частью с элементами переменного диаметра. Корпус выполнен как одно целое, причем зона подачи топлива выполнена из трех частей: обратного усеченного конуса, цилиндрической части с диаметром d3 и конической части с диаметром в основании d2 и с внутренним диаметром сопла d1, а зона кавитации выполнена в виде частей: канала с внутренним диаметром d1, цилиндрических частей с диметрами d5 и d6, усеченного конуса, и дополнен зоной отвода топлива с цилиндрической частью с диаметром d4. (см. патент РФ на ИЗ №.2435649 по кл. МПК B05B 1/00, 2010).
Данное устройство технологически сложно изготовить.
Техническая задача, решаемая данной полезной моделью - улучшение технологичности устройства и повышение КПД и экономичности двигателя.
Поставленная задача решается тем, что топливный кавитатор, состоящий из корпуса с зонами: зоной подачи топлива с усеченным конусом, переходящим в цилиндрическую часть, и зоной кавитации, выполненной со ступенчатой частью с элементами переменного диаметра. Зона подачи топлива выполнена из трех частей: обратного усеченного конуса, цилиндрической части с диаметром d3 и конической части с диаметром в основании d2 и с внутренним диаметром сопла d1, а зона кавитации выполнена в виде частей: канала с внутренним диаметром d1, цилиндрических частей с диметрами d5 и d6, усеченного конуса, и дополнен зоной отвода топлива с цилиндрической частью с диаметром d4. Корпус выполнен из двух частей: наружной и внутренней, причем внутренняя часть выполнена из сплава, включающего не менее 75% меди или алюминия.
Новым в данном техническом решении является то, что корпус выполнен не как одно целое, а из двух частей: наружной и внутренней. Причем внутренняя часть выполнена из сплава, включающего не менее 75% меди или алюминия.
Предлагаемое техническое решение имеет существенные признаки, которые в совокупности влияют на достигнутый результат. Благодаря выбранной конструкции упрощается технология изготовления устройства и появляется возможность изготовить внутреннюю часть устройства из сплава, включающего не менее 75% меди или алюминия, что влияет на процесс кавитации и повышает экономию топлива
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 показано предлагаемое устройство, на фиг. 2 - соотношение размеров геометрии устройства
Топливный кавитатор состоит из корпуса 1, выполненного из трех частей со ступенчатыми зонами: зоной подачи топлива 2 и зоной кавитации 3. Зона подачи топлива 2 выполнена в виде полого усеченного конуса 4, переходящего в цилиндрическую часть 5, а зона кавитации 3 выполнена ступенчатой с каналом и со ступенчатой частью с элементами нарастающего диаметра. Зона подачи топлива 2 выполнена из трех частей: обратного усеченного конуса 4, цилиндрической части 5 с диаметром d3 и конической части 6 с диаметром в основании d2 и с внутренним диаметром d1 сопла 7. Зона кавитации выполнена с: каналом 7 с внутренним диаметром d1, цилиндрических частей 8 и 9 с диметрами d5 и d6, усеченного конуса 10, переходящей в зоны отвода топлива с цилиндрической частью 11 с диаметром d4. Для подсоединения к топливной системе автомобиля выполнен штуцер 12. Корпус кавитатора выполнен из наружной части - 13 и внутренней части 14.
На чертеже показано: l1 - длина канала, l2 - длина конической части зоны подачи топлива, l3 - длина цилиндрической части зоны подачи топлива, l4 - длина усеченного конуса зоны кавитации, l5, l6 - длина цилиндрических частей зоны кавитации. Предложенное устройство работает следующим образом.
Монтаж устройства производится прямо в топливную систему автомобиля непосредственно перед впрыском топлива, после бензонасоса; в случае отсутствия нагнетающего насоса (дизельные двигатели) в топливную систему дополнительно устанавливается проточный насос с пресостатом для регулировки давления. Настройки или иных манипуляций не требует и можно сразу использовать автомобиль. Соотношение размеров топливного кавитатора выбрано в результате испытаний.
Например, соотношение размеров в зоне подачи топлива: d1:d2:d3=1:10:16, соотношение размеров в зоне кавитации выбрано d1:d4:d5:d6=1:7:16:10, соотношение длины частей устройства - l1:l2:l3:l4:l5:l6=.8:26:9:17:14:9.
Пример осуществления решения.
Минимальные требования для топливной системы автомобиля:
- диаметр топливного шланга от 4 до 8 мм
- давление насоса от 250 кПа (2.5 бар)
При увеличении диаметра топливного шланга необходимо увеличение давления насоса, чтобы скорость движения топлива на входе системы была не менее 30 м\с.
При использовании предлагаемого решения были получены следующие индексы кавитации (число кавитации x):
- бензины всех марок - x=1.07221
- дизельное топливо всех марок без использования дополнительного насоса - x=1.33996
- дизельное топливо всех марок с использованием дополнительного проточного насоса от 5 Бар - x=0.47023
При увеличении диаметра топливного шланга необходимо увеличение давления насоса, чтобы скорость движения топлива на входе системы была не менее 30 м\с. Благодаря обработке с использованием кавитации, топливо становиться мелко дисперсионным, температура возгорания смеси падает и позволяет сжигать все поступившее топливо. При сжигании всего впрыскиваемого топлива возрастает мощность автомобиля, в разы уменьшается содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобиля, уменьшение расхода топлива до 30%. Ниже приведена таблица с данными по нашим испытаниям.
Увеличение кавитационного эффекта из-за разности используемых материалов было выявлено в ходе длительных практических исследований и показано в таблицах 1 с использованием меди, а таблица 2 - алюминия.
В результате использования предложенного устройства топливного кавитатора повышается КПД и экономичность двигателя. При выполнении внутренней части корпуса из медного сплава экономичность двигателя повышается в среднем на 5.8%, а при использовании алюминиевого сплава - 3.7%. Технология изготовления корпуса устройства значительно упрощается, что влияет на уменьшение себестоимости изготовления устройства.