Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива

Полезная модель относится к устройствам обработки углеводородных топлив и может быть использована в машиностроительной отрасли.
В качестве прототипа выбрано устройство для обработки углеводородного топлива, содержащее цилиндрический корпус из немагнитного материала, внутри корпуса которого расположен магнитный элемент, при этом корпус имеет штуцеры ввода/вывода топлива [RU 2671451 C2, дата публикации: 31.10.2018 г., МПК: F02M 27/04; F02M 51/04].
Недостатком прототипа является низкое качество обработки топлива устройством, обусловленное слабым воздействием магнитного потока на частицы углеводородного топлива из-за неравномерного распределения его во внутренней полости цилиндрического корпуса и недостаточно высокой степени воздействия направленного магнитного поля на весь объем топлива, проходящий через внутреннюю полость корпуса, в результате чего молекулы топлива менее эффективно расщепляются на мелкие составляющие, что существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива.
Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении качества обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива содержит цилиндрический корпус из немагнитного материала, выполненный с возможностью установки внутрь топливопроводной трубы и содержащий магнитный элемент. В отличие от прототипа цилиндрический корпус имеет сквозные продольные отверстия, стенка каждого из которых содержит магнитный элемент.
Сквозные отверстия обеспечивают пропускание топлива через устройство. В поперечном сечении сквозные отверстия могут иметь любой размер, обеспечивающий пропускание ими топлива, который также может варьироваться по длине отверстия. Суммарная площадь поперечного сечения всех сквозных отверстий может составлять от 10 до 95% от площади поперечного сечения цилиндрического корпуса, что необходимо для поддержания на оптимальном уровне параметров работы топливной системы, таких как гидравлическое сопротивление, расход топлива и др., при которых обеспечивается возможность стабильной работы внутритрубного устройства, установленного в топливную систему, и повышения за счет этого качества обработки топлива магнитным полем устройства. В поперечном сечении сквозные отверстия могут иметь любую форму. В наиболее предпочтительном варианте исполнения сквозные отверстия выполнены цилиндрическими, что обеспечивает наиболее равномерное распределение топлива во внутреннем пространстве отверстия и дополнительно повышает за счет этого качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства.
Сквозные отверстия расположены в цилиндрическом корпусе продольно, под чем подразумевается то, что они проходят от одного основания цилиндрического корпуса до другого его основания, что дополнительно повышает качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства.
Продольные оси сквозных отверстий могут быть наклонены относительно продольной оси цилиндрического корпуса. При этом продольные оси сквозных отверстий параллельны продольной оси цилиндрического корпуса, за счет чего дополнительно повышается качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства. Продольные оси сквозных отверстий могут быть расположены на одной окружности, центр которой в наиболее предпочтительном варианте исполнения расположен на продольной оси цилиндрического корпуса, за счет чего дополнительно повышается качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства. Продольные оси сквозных отверстий могут быть расположены на любом расстоянии друг от друга. При этом они могут быть равноудалены друг от друга, что также дополнительно повышает качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства.
Магнитный элемент обеспечивает создание магнитного поля во внутреннем пространстве сквозного отверстия, обеспечивающего обработку углеводородного топлива. Форма наружной поверхности магнитного элемента, прилегающей к стенке сквозного отверстия, выполненного в цилиндрическом корпусе, может повторять форму стенки этого отверстия, при этом магнитный элемент также может образовывать отверстие. Магнитный элемент может быть выполнен в виде отдельного элемента, установленного внутрь сквозного отверстия и закрепленного на его стенке, или может быть выполнен в виде покрытия, нанесенного на стенку корпуса.
Магнитный элемент, выполненный в виде отдельного элемента, может быть представлен электромагнитом, гибкой магнитной лентой, полосовым, круговым или дугообразным постоянным магнитом. При этом магнитный элемент может быть представлен в виде гильзы, что дополнительно обеспечивает повышение качества обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства. Магнитный элемент, выполненный в виде отдельного элемента, может быть закреплен на стенке корпуса при помощи клеевого состава или установлен в отверстии внатяг.
Магнитный элемент, выполненный в виде покрытия, может быть представлен лакокрасочным покрытием или напылением, содержащим в себе частицы ферромагнитного материала.
Магнитный элемент может иметь такую толщину, при которой площадь образованного им отверстия составляет от 5 до 95% от площади сквозного отверстия, выполненного в цилиндрическом корпусе, что необходимо для создания внутри отверстия магнитного поля, сила которого будет достаточной для оказания воздействия на весь объем топлива, проходящего через отверстие, и повышения тем самым качества обработки топлива магнитным полем устройства, с сопутствующим поддержанием на оптимальном уровне таких параметров работы топливной системы, как гидравлическое сопротивление, расход топлива и др.
Длина магнитного элемента может как превышать длину сквозного отверстия, так и может быть меньше его длины. Магнитный элемент может быть смещен внутри отверстия к одному из оснований цилиндрического корпуса, а также может быть выполнен из нескольких секций. При этом магнитный элемент может быть выполнен цельным, а его длина может быть равна длине сквозного отверстия, выполненного в цилиндрическом корпусе, за счет чего обеспечивается возможность обработки всего объема топлива распределенного внутри отверстия и повышается качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства.
Дополнительно для повышения качества обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства внутри одного из сквозных отверстий или в каждом сквозном отверстии, выполненных в цилиндрическом корпусе, может быть установлен стержень из магниточувствительного материала. При этом для сохранения пропускной способности устройства, в поперечном сечении стержень может иметь размер, не превышающий размер поперечного сечения отверстия, образованного магнитным элементом. Стержень может быть закреплен внутри замкнутого контура при помощи любых видов разъемного и неразъемного соединения, например при помощи кронштейна или втулки. При этом одно из сквозных отверстий может быть выполнено центральным по отношению к цилиндрическому корпусу, а стержень из магниточувствительного материала может быть установлен в этом отверстии, что дополнительно повышает качество обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства.
Цилиндрический корпус обеспечивает несущую функцию устройства и может быть выполнен из немагнитного материала. В качестве немагнитного материала может быть представлен любой конструкционный материал, обладающий необходимыми прочностными характеристиками, например, немагнитный металл, полимерный или композиционный материал и др. Цилиндрический корпус выполнен с возможностью установки его внутрь трубы, для чего он может иметь соответствующий диаметр, а его поверхность может быть гладкой или шероховатой.
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что цилиндрический корпус имеет сквозные продольные отверстия, стенка каждого из которых содержит магнитный элемент, что позволяет разделить поток топлива на несколько потоков и обеспечить, таким образом, более равномерное распределение объема топлива, подлежащего обработке, по всему рабочему объему устройства, и осуществить обработку топлива, находящегося внутри каждого из отверстий направленным магнитным полем, создаваемым магнитным элементом.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении качества обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.
Полезная модель характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель поясняется следующими фигурами.
Фиг.1 - Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива, изометрия.
Фиг.2 - Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива, вид сверху.
Фиг.3 - Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива с установленными внутрь центрального отверстия втулками и металлическим стержнем, изометрия.
Фиг.4 - Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива с установленными внутрь центрального отверстия втулками и металлическим стержнем, вид сверху.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути полезной модели ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая полезная модель ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Внутритрубное устройство для обработки углеводородного топлива содержит цилиндрический корпус 1, выполненный из полимерного материала. В корпусе 1 выполнены семь сквозных цилиндрических отверстий одинакового размера. Продольная ось каждого из отверстий параллельна продольной оси цилиндрического корпуса, при этом продольная ось одного из отверстий совпадает с продольной осью цилиндрического корпуса, и это отверстие является центральным. Продольные оси остальных отверстий расположены на одной окружности и равноудалены от продольной оси цилиндрического корпуса и друг от друга, при этом центр этой окружности расположен на продольной оси цилиндрического корпуса. На стенках каждого из отверстий при помощи клеевого состава закреплены гибкие магнитные элементы 2, повторяющие форму отверстий.
Внутри центрального отверстия установлена пара втулок 3, удерживающих металлический стержень 4, при этом втулки 3 расположены вблизи оснований цилиндрического корпуса 1 и установлены внатяг с гибким магнитным элементом 2. Металлический стержень 4 так же установлен внатяг во втулки 3. Материал гибкого магнитного элемента 2 содержит частицы магнитного порошка, намагниченные таким образом, что в гибком магнитном элементе 2 обеспечивается направленное магнитное поле.
Полезная модель работает следующим образом.
Цилиндрический корпус 1 внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива устанавливают внутрь трубопровода подачи топлива и закрепляют на стенках трубопровода при помощи клеевого состава.
Топливо, встречаясь с отверстиями цилиндрического корпуса 1, делится на несколько потоков, каждый из которых распределяется во внутреннем пространстве отверстия и, двигаясь через него, оказывается в зоне действия постоянного магнитного поля, создаваемого гибкими магнитными элементами 2. По мере движения топлива внутри каждого из отверстий осуществляется упорядочивание его частиц, что повышает качество обработки топлива магнитным полем для его последующего сгорания.
Для подтверждения достижения технического результата производилось три испытания, в которых при помощи газоанализатора и динамометра измерялись содержание несгоревших углеводородов в выхлопных газах и расход топлива двигателя на природном газе, в частности на метане, при его работе в нагруженном режиме (2000 об/мин в течение 60 мин.) с использованием внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива согласно полезной модели (с отверстиями, стенка каждого из которых содержит магнитный элемент) и внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива с одним отверстием, стенка которого содержит магнитный элемент.
Результаты испытаний представлены в Таблице 1.
Таблица 1
<b>Испытание</b>
<b>Снижение содержания несгоревших углеводородов, %</b>
<b>Снижение расхода топлива, %</b>
Испытание 1
7,8
5,6
Испытание 2
7,5
5,4
Испытание 3
7,6
5,6
По результатам трех испытаний видно, что в каждом из них устройством по полезной модели в сравнении с устройством с одним отверстием обеспечивалось снижение содержания несгоревших углеводородов на величину от 7,5 до 7,8% и расход топлива дизельного двигателя на величину от 5,4 до 5,6%.
Таким образом, обеспечивалось достижение технического результата, заключающегося в повышении качества обработки топлива магнитным полем внутритрубного устройства для обработки углеводородного топлива, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики.