УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
DEVICE FOR MAGNETIC TREATMENT OF HYDROCARBON FUEL BASED ON CONSTANT MAGNETS

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к средствам, обеспечивающим улучшение условий сгорания топлива.
Известно устройство для магнитной обработки топлива, содержащее корпус из немагнитного материала, проточные каналы, постоянные магниты и магнитопровод (Патент РФ №2168052, опубл. 27.05.2001 г.). Корпус выполнен в виде пластины, магнитопровод выполнен в виде двух С-образных скоб, огибающих с торцов пластину корпуса. В корпусе вставлены с зазором относительно друг друга две пары постоянных магнитов преимущественно прямоугольной формы, между каждой парой магнитов расположены проточные каналы, соответствующие выходным отверстиям диффузоров карбюратора. При этом диаметр каналов не превышает длины каждого из магнитов, укрепленных в пластине, а толщина пластины составляет приблизительно десятую часть ее длины
К недостаткам известного устройства можно отнести низкую эффективность воздействия магнитов на поступающее в камеры сгорания топливо.
Известно устройство для магнитной обработки топлива двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2011880, опубл. 30.04.1994), содержащее корпус в виде трубы с входным и выходными отверстиями, набором постоянных магнитов, закрепленных на ленточной основе и установленных на этой трубе поочередно с ориентацией магнитных полей параллельно и/или перпендикулярно потоку топлива.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность использования энергии магнитов, а также изготовление дополнительного корпуса в виде трубы, т.е. осуществляется изменение конструкции топливной системы двигателя.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является магнитный активатор топлива, устанавливаемый на топливопровод и включающий в себя корпус с размещенным в нем постоянным Nd-Fe-B магнитом, активатор снабжен, по крайней мере, двумя магнитами, установленными последовательно по ходу движения топлива по топливопроводу, при этом между магнитами установлен, по крайней мере, один разделитель-регулятор расстояния, выполненный из немагнитного материала. Магниты могут быть выполнены кольцевыми или в виде полуколец, а также в виде дисков и смонтированы в корпусе в шахматном порядке по разные стороны от продольной оси корпуса. По крайней мере один кольцевой магнит, смонтированный в корпусе устройства, расположен наклонно к продольной оси корпуса под углом от 10 до 90 градусов. Магниты могут быть выполнены также в виде пластин или дисков и смонтированы в корпусе в шахматном порядке по разные стороны от продольной оси корпуса (пат. РФ №2324838, опубл. 10.10.2007 г.).
Недостатком данного устройства является низкая эффективность использования энергии магнитов из-за несовершенной магнитной системы.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в создании устройства, обладающего повышенной интенсивностью магнитной обработки углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается благодаря тому, что устройство для магнитной обработки топлива на основе постоянных магнитов, включающее немагнитный разъемный корпус с размещенными в нем магнитами, установленными последовательно по ходу движения топлива по теплопроводу и размещенными непосредственно на топливопроводе, дополнительно снабжено концентраторами магнитного поля и спиралеобразными ферромагнитными магнитопроводами, постоянные магниты и концентраторы магнитного поля объединены в магнитную систему с рабочими зазорами посредством спиралеобразных ферромагнитных магнитопроводов, закрученных вдоль оси симметрии топливопровода на угол, равный углу смещения вектора магнитной индукции в каждом последующем рабочем зазоре относительно предыдущего рабочего зазора, концентраторы магнитного поля выполнены в виде накладок из ферромагнитного материала, закрепленных на полюсе постоянного магнита в первой секции либо на свободных концах ферромагнитных магнитопроводов, корпус, в который заключена магнитная система, состоит из секций, фиксирующих величину рабочих зазоров и пространственную ориентацию векторов магнитной индукции в каждом из них, крепление секций между собой выполнено подвижным, что позволяет корпусу облегать топливопровод как на прямолинейных, так и на криволинейных его участках.
Предпочтительно, что накладки концентраторов выполнены в форме усеченной призмы, прикрепленной к полюсам магнитов или магнитопроводов поверхностью с большей площадью.
Предпочтительно, усеченное сечение накладки концентраторов имеет прямоугольную форму.
Предпочтительно, магнитная система содержит не менее двух рабочих зазоров.
Существенные отличительные признаки заявляемого технического решения:
- устройство дополнительно снабжено концентраторами магнитного поля и спиралеобразными ферромагнитными магнитопроводами;
- постоянные магниты и концентраторы магнитного поля объединены в магнитную систему с рабочими зазорами посредством спиралеобразных ферромагнитных магнитопроводов;
- магнитопроводы закручены вдоль оси симметрии топливопровода на угол, равный углу смещения вектора магнитной индукции в каждом последующем рабочем зазоре относительно предыдущего рабочего зазора;
- концентраторы магнитного поля выполнены в виде накладок из ферромагнитного материала;
- концентраторы магнитного поля закреплены на полюсе постоянного магнита в первой секции либо на свободных концах ферромагнитных магнитопроводов;
- корпус, в который заключена магнитная система, состоит из секций, фиксирующих величину рабочих зазоров и пространственную ориентацию векторов магнитной индукции в каждом из них;
- крепление секций между собой выполнено подвижным, что позволяет корпусу облегать топливопровод как на прямолинейных, так и на криволинейных его участках.
Совокупность существенных отличительных признаков и их взаимосвязь позволяют решить поставленную задачу.
По сравнению с известным уровнем техники заявляемое изобретение обладает новизной, а также соответствует критерию уровня техники.
Технический результат, достигаемый благодаря данному техническому решению, заключается в повышении эффективности активации топлива в двигателях внутреннего сгорания.
На фиг.1 показана принципиальная схема заявляемого устройства с сечениями магнитной системы по рабочим зазорам, в которых магнитный поток воздействует на топливо в топливопроводе. На фиг.2 показана схема суммарного воздействия магнитного поля во всех рабочих зазорах на проходящее по топливопроводу топливо.
Заявляемое устройство включает топливопровод 3, разъемный корпус 5 с постоянными магнитами 4, размещенными непосредственно на топливопроводе 3, концентраторы магнитного поля 2 и спиралеобразные магнитопроводы 1, соединяющие магниты 4 и концентраторы магнитного поля 2. Магниты 4, спиралеобразные ферромагнитные магнитопроводы 1 и концентраторы магнитного поля 2, расположенные либо на полюсе постоянного магнита в первом зазоре либо на свободных концах магнитопроводов 1 в остальных зазорах, объединены в общую магнитную систему, включающую не менее двух рабочих зазоров 6. Магнитная система заключена в немагнитный разъемный корпус 5, выполненный из секций, фиксирующих местоположение магнитов и связанных с ними посредством магнитопроводов концентраторов по поверхности топливопровода, что обеспечивает пространственную ориентацию векторов магнитной индукции в каждом из рабочих зазоров 6, крепление секций между собой выполнено подвижным, что позволяет корпусу 5 облегать топливопровод 3 как на прямолинейных, так и на криволинейных его участках.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Очень важным элементом заявляемого устройства является концентратор магнитного поля. Известно, что в ферромагнетиках, помещенных в магнитное поле, магнитная индукция возрастает. Величина, показывающая, во сколько раз увеличивается магнитная индукция, называется относительной магнитной проницаемостью. В зависимости от материала ферромагнетика она составляет для твердой стали до 200 раз, для чугунного литья до 600, для полосового железа до 5000 раз. (Для сравнения - магнитная проницаемость воздуха равна 1). Чем выше магнитная проницаемость материала, тем меньшее сопротивление прохождению магнитных силовых линий он оказывает.
Через полюс магнита излучается магнитный поток, равный произведению магнитной индукции на площадь полюса магнита. Если на полюс магнита закрепить накладку из ферромагнитного материала, то весь магнитный поток пойдет через эту накладку, так как она имеет магнитное сопротивление на два-три порядка меньше, чем у воздуха. Придав этой накладке форму усеченной призмы или конуса с площадью верхнего сечения заведомо меньшей, чем площадь полюса, получим увеличение магнитной индукции (плотности магнитного потока) в верхнем сечении, возросшей кратно отношению площадей этого сечения и полюса магнита.
Таким образом, меняя геометрические размеры ферромагнитной накладки, можно концентрировать магнитную энергию магнита в меньшем объеме обрабатываемого вещества, повышая тем самым плотность магнитного потока и эффективность магнитной обработки.
В каждом рабочем зазоре заявляемого устройства между постоянным магнитом и концентратором сформировано магнитное поле с силовыми линиями, перпендикулярными направлению движения топлива в топливопроводе. Плотность магнитного потока в сечении топливопровода, по которому движется топливо, неоднородна. Как видно на схеме, она меняется по трапециевидному закону и в месте прилегания постоянного магнита к топливопроводу равна плотности магнитного потока одиночного магнита и многократно возрастает в зоне прилегания концентратора.
Движение потока топлива внутри топливопровода носит ламинарный характер, то есть топливо не перемешивается. Зоны с максимальной плотностью магнитного потока в сечении каждого последующего рабочего зазора смещены относительно предыдущего так, чтобы в сумме, с учетом количества рабочих зазоров, покрыть площадь всего сечения топливопровода и подвергнуть магнитной обработке с максимальной магнитной индукцией всю массу топлива, движущегося по нему.
Таким образом, сочетание метода зонной концентрации энергии магнитов и метода последовательного позиционирования с фиксированным перемещением зон концентрации в сечении топливопровода позволяет решить техническую задачу настоящего изобретения.