УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к двигателестроению, а именно, к обработке топлива в системах питания различных двигателей внутреннего сгорания путем обработки потока топлива с помощью электрического поля с целью улучшения его эксплуатационных качеств.
Известен активатор для жидкого топлива ([Патент РФ №RU 2032107 С1, 6 F02М 27/04) [1], заключающийся в пропускании потока топлива между электродами с постоянным напряжением 20-25 кВ и с последующим разделением топлива на два потока, имеющих различные электрические заряды. Поток топлива, имеющий положительный заряд, подают на смешение с воздухом, а поток с отрицательным зарядом выводят в бак. Обработка таким высоковольтным полем способствует активации топлива за счет "деформации" электронного поля углеводородных молекул, которая обеспечивает "разрыхление" (ослабление) внутримолекулярных связей и улучшение эксплуатационных характеристик топлива. Согласно способу жидкое топливо перед диспергированием активируют в электрическом поле импульсного тока частотой 250-300 Гц и напряжением 20-25 кВ и разделяют на потоки противоположной полярности. Межмолекулярная связь жидкости, помещенной в электромагнитное поле, несколько слабеет из-за проникновения молекул газа в эти связи, что позволяет осуществить более тонкое диспергирование жидкости. При пропускании топлива через электрическое поле происходит поляризация молекул топлива и образуются диполи, которые под действием того же электрического поля приобретают определенную ориентацию, что позволяет разделять на потоки частицы с одноименным зарядом.
Одноименные диполи отталкиваются друг от друга и тем самым снижают межмолекулярное притяжение частиц топлива, обеспечивая мелкое диспергирование. Ввиду уменьшения сил межмолекулярного притяжения в диполях диспергирование жидкого топлива возможно почти до молекулярного состояния.
Недостатком данного устройства является выраженная необходимость конструкционного изменения штатной системы топливопроводов транспортного средства, изначальная техническая невозможность обычным автовладельцем самостоятельной установки данного устройства на автомобиль, без серьезных технических изменений штатной системы топливных магистралей высокого давления современных бензиновых инжекторных и дизельных двигателей. Высокая окислительная способность обработанного воздуха приводит к физическому износу поверхностей, соприкасающихся с горючей смесью.
Существует устройство обработки топлива перед его сжиганием в двигателях внутреннего сгорания согласно патенту РФ №RU 2038506 (С1, 6 F02М 27/04; Способ обработки топлива и устройство для его реализации) [2].
Участок топливопровода, на котором топливо подвергается электромагнитному воздействию, располагают в непосредственной близости от двигателя, в котором топливо сгорает. К полому трубопроводу 1 через муфты 2 присоединен корпус устройства для электромагнитного воздействия на топливо. Корпус 3 выполнен из электроизоляционного материала. В нем установлены коаксиально два параллельных электрода: наружный электрод 4, выполненный, например, в виде металлической оплетки, и внутренний электрод 5, выполненный, например, в виде заизолированной металлической шины. Наружный электрод 4 через токопровод 6 и внутренний электрод 5 через токопровод 7 соединен с генератором 8 электромагнитной энергии. Топливо, поступая по теплопроводу 1, заполняет участок корпуса, обозначенный буквой L, между двумя параллельными электродами 4 и 5, на которые в это время с генератора 3 подается переменное напряжение с изменяющейся частотой. Между электродами благодаря движущемуся между ними топливу, возникает подвижное переменное электромагнитное поле. Под действием электромагнитного поля топливо дополнительно энергетизируется и дробится на мелкие фракции. Меняя геометрические размеры корпуса 3, т.е. L и D, изменяют длительность процесса обработки топлива. На выходе из корпуса 3 топливо попадает в отводящий трубопровод и через него подается непосредственно в горелку или карбюратор двигателя. Параметры электромагнитного воздействия на топливо подбираются в зависимости от его качества, в первую очередь от электропроводности и вязкости.
Обработка (подготовка) топлива к сжиганию заключается в пропускании его потока через участок топливопровода, с установленными в нем электродами, на которые от генератора электромагнитной энергии подается переменное напряжение с переменной частотой. Между электродами, благодаря движущемуся топливу, возникает подвижное переменное электромагнитное поле, под действием которого топливо дополнительно "энергетизируется" и интенсивно дробится, образуя высокодисперсную смесь с воздухом. К недостаткам можно отнести такие как необходимость установки преобразователя постоянного тока и прибора с программой изменения частоты и напряжения переменного тока, сложности при проведении ремонтных работ и др.
Известен патент на полезную модель Топливный фильтр-активатор (см. патент на полезную модель РФ №58942, кл. В01D 27/00, опубликовано 10.12.2006) [3], содержащий диэлектрическую емкость с впускным и выпускным патрубками для топлива и фильтрующий элемент, заключенный внутри диэлектрической емкости, дополнительно снабженный источником магнитного поля и источником электрического поля с двумя электродами, один электрод из которых размещен внутри емкости с топливом, и выполнен в виде металлического стержня, с острием на конце, причем на стержень плотно насажен фильтрующий электропроводящий элемент, например в виде рулона углеводородного волокна, а другой электрод выполнен кольцевым и установлен снаружи диэлектрической емкости топливного фильтра-активатора, причем выходы этих электродов электрически присоединены к источнику электрического поля.
Недостатком данного устройства является трудоемкий способ переделки топливного фильтра, техническая трудность изготовления герметичной посадки внутреннего электрода в корпус фильтра, большое количество разновидностей конструкций фильтров и производителей, что затрудняет универсальность, и как следствие - невозможность использовать его на современных инжекторных и дизельных автомобилях, в виду высокого давления в питающих трубопроводах и магистралях.
По совокупности признаков наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели выбрано устройство обработки топлива по патенту РФ №RU 2038506 [2].
Отличие заявляемой полезной модели от известных заключается в следующем:
малая потребляемая мощность 0,51 -1,35 Вт (в зависимости от модели устройства);
высокая экономичность;
простота установки и эксплуатации.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание устройства для обработки топлива, обладающего малой потребляемой мощностью (не более 1,35 Вт), универсальностью и легкостью монтажа в систему топливоподачи и обладающего высокой экономичностью обрабатываемого топлива.
Техническим результатом является упрощение устройства и повышение его эффективности, за счет большего сгорания топлива в единицу времени.
Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для обработки топлива по варианту 1, содержащее корпус, входной и выходной каналы, высоковольтный источник питания, к которому через генератор подключены два электрода наружный и внутренний, содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) и соединеный с ним источник высоковольтной ЭДС, при этом входной и выходной каналы устройства расположены, соответственно, во входном и выходном полых штуцерах, причем на входном штуцере выполнен контакт для подвода массы, а на корпусе УВТ выполнен контакт связи внутренних электродов с источником высоковольтной ЭДС, при этом в корпусе УВТ, выполненном из электропроводящего материала, размещены положительно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими вставками, создающие полость обработки с образованием герметично закрытой системы, и электрически соединенные с источником высоковольтной ЭДС, а отрицательный электрод выполнен в форме указанного корпуса; при этом источник высоковольтной ЭДС состоит из стабилизатора, соединенного с задающим генератором, усилителем напряжения и тока, гальванической развязкой и умножителем напряжения.
При этом умножитель напряжения выполнен на конденсаторно-диодной схеме.
При этом источник высоковольтной ЭДС выполнен в виде автономного блока и заключен в корпус.
При этом входной и выходной штуцеры соединены с корпусом с помощью разъемного соединения.
При этом фиксатор выполнен лепестковым.
Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для обработки топлива по варианту 2, содержащее корпус, входной и выходной каналы, высоковольтный источник питания, к которому через генератор подключены два электрода наружный и внутренний, содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС, при этом входной и выходной каналы устройства расположены, соответственно, во входном и выходном полых штуцерах, причем на входном штуцере выполнен контакт для подвода массы, а на корпусе УВТ выполнен контакт связи внутренних электродов с источником высоковольтной ЭДС, при этом в корпусе УВТ, выполненном из электропроводящего материала, размещены положительно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими вставками, создающие полость обработки с образованием герметично закрытой системы, и электрически соединенные с источником высоковольтной ЭДС, а отрицательный электрод выполнен в форме указанного корпуса.
При этом источник высоковольтной ЭДС состоит из стабилизатора, соединенного с задающим генератором, усилителем напряжения и тока, гальванической развязкой и умножителем напряжения, при этом гальваническая развязка представляет собой трансформатор, причем умножитель напряжения выполнен на конденсаторно-диодной схеме и состоит из двух мостов, в каждое плечо из которых включены, соответственно, первый и второй диоды, а в два другие плеча, соответственно, первый конденсатор и второй конденсатор, причем к диагонали первого и второго диодов подключена вторичная обмотка трансформатора, а к диагонали первого и второго конденсаторов подключена нагрузка, таким образом, что к первый диод и первый конденсатор подключены к контакту для подвода массы, а второй диод и второй конденсатор подключены к контакту связи с внутренними электродами.
При этом трансформатор выполнен на ферромагнитном сердечнике
При этом источник высоковольтной ЭДС выполнен в виде автономного блока и заключен в корпус.
При этом входной и выходной штуцеры соединены с корпусом с помощью разъемного соединения.
При этом фиксатор выполнен лепестковым.
Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для обработки топлива по варианту 3, содержащее корпус, входной и выходной каналы, высоковольтный источник питания, к которому через генератор подключены два электрода наружный и внутренний, содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС, при этом входной и выходной каналы устройства расположены, соответственно, во входном и выходном полых штуцерах, причем на входном штуцере выполнен контакт для подвода массы, а на корпусе УВТ выполнен контакт связи внутренних электродов с источником высоковольтной ЭДС, при этом в корпусе УВТ, выполненном из электропроводящего материала, размещены положительно заряженные электроды, разделенные диэлектрическими вставками, создающие полость обработки с образованием герметично закрытой системы, и электрически соединенные с источником высоковольтной ЭДС, а отрицательный электрод выполнен в форме указанного корпуса.
При этом источник высоковольтной ЭДС состоит из стабилизатора, соединенного с задающим генератором, усилителем напряжения и тока, гальванической развязкой и умножителем напряжения, при этом гальваническая развязка представляет собой трансформатор, при этом умножитель напряжения выполнен на конденсаторно-диодной схеме, состоящей из, по крайней мере одного, конденсаторно-диодного каскада, подключенного к контакту связи с внутренними электродами.
При этом умножитель напряжения состоит «n» последовательно включенных конденсаторно-диодных каскадов, последний их которых подключен к контакту связи с внутренними электродами
При этом трансформатор выполнен на ферромагнитном сердечнике.
При этом источник высоковольтной ЭДС выполнен в виде автономного блока и заключен в корпус.
При этом входной и выходной штуцеры соединены с корпусом с помощью разъемного соединения.
При этом фиксатор выполнен лепестковым.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется следующими графическими материалами.
Фиг.1 - структурная схема устройства для обработки топлива.
Фиг.2 - схема устройства воздействия на топливо (поз.8).
Фиг.3 - вид А на фиг.2.
Фиг.4 - схема умножителя напряжения 14 по варианту 1.
Фиг.5 - схема умножителя напряжения 14 по варианту 2.
Фиг.6 - схема умножителя напряжения 14 с одним конденсаторно-диодным каскадом по варианту 3.
Фиг.7 - схема умножителя напряжения 14 с «n» конденсаторно-диодными каскадами по варианту 3.
Перечень позиций:
1 - входной штуцер,
2 - корпус устройства воздействия на топливо (УВТ),
3 - выходной штуцер,
4 - контакт для подвода массы,
5 - контакт для связи электродов 6 с источником высоковольтной ЭДС,
6 - электроды,
7 - диэлектрический фиксатор,
8 - источник высоковольтной ЭДС,
9 - диэлектрические вставки,
10 - стабилизатор питания,
11 - задающий генератор,
12 - усилитель напряжения и тока,
13 - гальваническая развязка,
14 - умножитель напряжения,
15 - устройство воздействия на топливо,
16 - ось,
17 прижимная гайка,
18 - герметизирующий элемент,
19, 20 - соединительные провода,
22 - диод на фиг.4;
23 - трансформатор на фиг.4, 5, 6, 7;
24 - конденсатор на фиг.4;
25 - первый диод на фиг.5;
26 - второй диод на фиг.5;
27 - первый конденсатор на фиг.5;
28 - второй конденсатор на фиг.5;
29 - конденсатор на фиг.6, 7;
30 - диод на фиг.6, 7;
Заявляемое устройство для обработки топлива по варианту 1 (фиг.1, 2, 3, 4) содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС 8.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) подключено в разрыв подающей топливо магистрали.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) (фиг.2) содержит входной 1 и выходной 3 металлические штуцеры, соединенные с корпусом 2 УВТ, выполненном из электропроводящего материала. Штуцеры 1 и 3 выполнены полыми и содержат, соответственно, впускной и выпускной каналы топлива. Диаметры штуцеров 1 и 3 зависят от диаметра топливопровода, поэтому предпочтительно, чтобы они были выполнены сменными и соединены с корпусом 2 с помощью разъемного, в частности, резьбового соединения. В торцах корпуса 2 установлены герметизирующие элементы 18, например, паронитовые кольца.
На входном штуцере 1 расположен контакт 4 для подвода массы «-» через соединительный провод 19 от источника 8. Контакт 4 выполнен электропроводящим и предназначен для подсоединения к первому выводу источника высоковольтной ЭДС 8 на участке УВТ, ближнем по ходу топлива (ход топлива показан стрелкой).
Корпус 2 содержит положительно заряженные электроды 6, разделенные диэлектрическими вставками 9. Внутри корпуса 2 образуется полость обработки в виде герметично закрытой системы (фиг.2).
На корпусе 2 выполнен контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС. Внутренние электроды 6 выполнены в виде металлических дисков (материал, например медь или алюминий) с осевыми отверстиями, причем диаметр дисков 6 меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Электроды 6 размещены на оси 16 чередованием со вставками 9, выполненными из диэлектрического материала (например, текстолита). Диэлектрические вставки 9 предназначены для обеспечения одинакового расстояния между электродами 6, чем достигается одинаковая плотность тока в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2. Количество электродов 6 выбирают в зависимости от количества проходимого топлива. Опытным путем определено, что оптимальное число дисков может составлять m=8÷10.
Ось 16 с двух концов закреплена на фиксаторах 7, жестко установленных в корпусе 2. Во избежание электрического контакта между корпусом 2 и электродами 6 фиксатор 7 выполнен из диэлектрического материала (например, текстолита). Предпочтительно, чтобы фиксатор 7 был выполнен лепестковым (фиг.3) для прохода топлива и возможности фиксации электродов 6 точно по центральной оси корпуса 2. Ось 16 с помощью гаек 17 с обоих концов закреплена на фиксаторах 7.
Контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС представляет собой полый металлический стержень (полый болт), снабженный изолирующими втулками, и вставленный в корпус 2. Через отверстие контакта 5 пропущен провод 20, который одним концом подключен к источнику 8, а другим концом подключен к электродам 6, например, через ось 16.
Заявляемое устройство содержит источник высоковольтной ЭДС 8, состоящий из стабилизатора 10, соединенного с задающим генератором 11, усилителем 12 напряжения и тока, гальванической развязкой 13 и умножителем напряжения 14 (фиг.1). Источник высоковольтной ЭДС 8 двумя выходами электрически соединен с контактами 4 и 5 через соединительные провода 19, 20, а входом - к бортовой сети автомобиля.
Структурные блоки, входящие в состав источника 8, выполнены на промышленно применимой и известной элементной базе. Например, стабилизатор 10 может быть реализован на микросхемах 7812; задающий генератор 11 может быть реализован на микросхемах TL 555, он корректирует форму тока, чем достигается эффективность работы схемы, приводит к малому энергопотреблению всей системы; усилитель 12 напряжения и тока выполнен на полевых транзисторах IRF610 N; гальваническая развязка 13 - трансформатор на ферромагнитном сердечнике. Умножитель напряжения 14 реализован на конденсаторно-диодной схеме, например, схеме, приведенной на фиг.4. Диод 22 подключен к вторичной обмотке трансформатора 23, а конденсатор 24 подключен к нагрузке, таким образом, что выход диода 22 подключен к контакту 4 для подвода массы, выход контакта 5 подключен к конденсатору 24.
Источник высоковольтной ЭДС 8 выполнен в виде автономного блока, помещен в корпус и имеет средства запитки от аккумулятора. Простая конструкция позволяет легко устанавливать заявляемое устройство на бензопровод даже непрофессиональному автовладельцу.
Работа заявляемого устройства для обработки топлива по варианту 1.
Через УВТ 15, подключенное в разрыв подающей топливо магистрали, под давлением, созданным топливным насосом, к примеру, штатного автомобильного, проходит топливо. Топливо через входной штуцер 1 подается в корпус 2 и, перемещаясь в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2, выходит с противоположной стороны от входа через выходной штуцер 3. На выходе из корпуса 2 топливо из выходного штуцера 3 попадает в отводящий топливопровод (не показан) и через него подается непосредственно в горелку или карбюратор двигателя.
1
2
1
При подаче питания от бортовой сети автомобиля происходит включение блока 8, через стабилизатор питания 10 подается питающее напряжение в задающий генератор 11, усилитель 12, гальваническую развязку 13 и умножитель напряжения 14. При этом задающий генератор 11 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 200 кГц, которые поступают на усилитель 12 тока и напряжения. Далее усиленный сигнал поступает на гальваническую развязку 13 и на диодно-конденсаторный умножитель напряжения 14 (фиг.4). Пройдя через диод 22, положительный полупериод заряжает конденсатор 24. Из-за емкости конденсатора (согласно коэффициента абсорбции) потенциал ЭДС возрастает в ≈ 1,3 раза. В момент протекания топлива через площадь S воздействия (S=S общая площадь поверхности электродов 6+Sобщая площадь внутренней стенки корпуса 2), т.к. к электродам подведен высоковольтный источник ЭДС, по топливу идет ток с электродов 6 на корпус 2. При прохождении по площади S воздействия электрическая емкость топлива постоянно меняется, т.к. топливо также обладает емкостью. При этом происходят всплески ЭДС, и возникает фазовый сдвиг потенциала на конденсаторе C.
Всплески ЭДС, происходящие с учетом смены электрической емкости топлива, проходящего между электродами 2 и 6 значительно улучшает эффективность работы устройства.
Обработка таким высоковольтным полем способствует активации топлива за счет "деформации" электронного поля углеводородных молекул, которая приводит к "разрыхлению" (ослаблению) внутримолекулярных связей. При этом происходит энергетизация топлива, дробление его на мелкодисперсные фракции, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик топлива.
Размещение электродов 6 внутри корпуса 2, и имеющих непосредственный контакт с топливом дает высокую производительность активации топлива. В результате происходит подготовка к более быстрому сгоранию топлива.
Устройство для обработки топлива по варианту 1 можно применять как к дизельному топливу, так и к бензину.
Устройство для обработки топлива по варианту 2 (фиг.1, 2, 3, 5) содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС 8.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) подключено в разрыв подающей топливо магистрали.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 имеет конструкцию, описанную в варианте 1 (фиг.2) и содержит входной 1 и выходной 3 металлические штуцеры, соединенные с корпусом 2 УВТ, выполненном из электропроводящего материала. Штуцеры 1 и 3 выполнены полыми и содержат, соответственно, впускной и выпускной каналы топлива. Диаметры штуцеров 1 и 3 зависят от диаметра топливопровода, поэтому предпочтительно, чтобы они были выполнены сменными и соединены с корпусом 2 с помощью разъемного, в частности, резьбового соединения. В торцах корпуса 2 установлены герметизирующие элементы 18, например, паронитовые кольца.
На входном штуцере 1 расположен контакт 4 для подвода массы «-» через соединительный провод 19 от источника 8. Контакт 4 выполнен электропроводящим и предназначен для подсоединения к первому выводу источника высоковольтной ЭДС 8 на участке УВТ, ближнем по ходу топлива (ход топлива показан стрелкой).
Корпус 2 содержит положительно заряженные электроды 6, разделенные диэлектрическими вставками 9. Внутри корпуса 2 образуется полость обработки в виде герметично закрытой системы (фиг.2).
На корпусе 2 выполнен контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС. Внутренние электроды 6 выполнены в виде металлических дисков (например, медных) с осевыми отверстиями, причем диаметр дисков 6 меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Электроды 6 размещены на оси 16 чередованием со вставками 9, выполненными из диэлектрического материала (например, текстолита). Диэлектрические вставки 9 предназначены для обеспечения одинакового расстояния между электродами 6, чем достигается одинаковая плотность тока в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2. Количество электродов 6 выбирают в зависимости от количества проходимого топлива. Опытным путем определено, что оптимальное число дисков для бензинового топлива может составлять m=8÷10 и более.
Ось 16 с двух концов закреплена на фиксаторах 7, жестко установленных в корпусе 2. Во избежание электрического контакта между корпусом 2 и электродами 6 фиксатор 7 выполнен из диэлектрического материала (например, текстолита). Предпочтительно, чтобы фиксатор 7 был выполнен лепестковым (фиг.3) для прохода топлива и возможности фиксации электродов 6 точно по центральной оси корпуса 2. Ось 16 с помощью гаек 17 с обоих концов закреплена на фиксаторах 7.
Контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС представляет собой полый металлический стержень, например, полый болт, снабженный изолирующими втулками, и вставленный в корпус 2. Через отверстие контакта 5 пропущен провод 20, который одним концом подключен к источнику 8, а другим концом подключен к электродам 6, например, через ось 16.
Заявляемое устройство содержит источник высоковольтной ЭДС 8, состоящий из стабилизатора 10, соединенного с задающим генератором 11, усилителем 12 напряжения и тока, гальванической развязкой 13 и умножителем напряжения 14 (фиг.1). Источник высоковольтной ЭДС 8 двумя выходами электрически соединен с контактами 4 и 5 через соединительные провода 19, 20, а входом - к бортовой сети автомобиля.
Структурные блоки, входящие в состав источника 8, выполнены на промышленно применимой и известной элементной базе. Например, стабилизатор 10 может быть реализован на микросхемах 7812; задающий генератор 11 может быть реализован на микросхемах TL 555, он корректирует форму тока, чем достигается эффективность работы схемы, приводит к малому энергопотреблению всей системы; усилитель 12 напряжения и тока выполнен на полевых транзисторах IRF610 N; гальваническая развязка 13 - трансформатор на ферромагнитном сердечнике. Умножитель напряжения 14 реализован на конденсаторно-диодной схеме, приведенной на фиг.5. Умножитель напряжения 14 состоит из двух мостов, в каждое плечо из которых включены, соответственно, первый диод 25 и второй диод 26, а в два другие плеча, соответственно, первый конденсатор 27 и второй конденсатор 28. К диагонали первого 25 и второго 26 диодов подключена вторичная обмотка трансформатора 23, а к диагонали первого 27 и второго 28 конденсаторов подключена нагрузка, таким образом, что первый диод 25 и первый конденсатор 27 подключены к контакту 4 для подвода массы, а второй диод 26 и второй конденсатор 28 подключены к контакту 5 связи с внутренними электродами 6.
При этом источник высоковольтной ЭДС выполнен в виде автономного блока и заключен в корпус.
Работа заявляемой полезной модели по варианту 2
Аналогично варианту 1 через УВТ 15, подключенное в разрыв подающей топливо магистрали, под давлением, созданным топливным насосом, к примеру, штатного автомобильного, проходит топливо. Топливо через входной штуцер 1 подается в корпус 2 и, перемещаясь в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2, выходит с противоположной стороны от входа через выходной штуцер 3. На выходе из корпуса 2 топливо из выходного штуцера 3 попадает в отводящий топливопровод (не показан) и через него подается непосредственно в горелку или карбюратор двигателя.
При подаче питания от бортовой сети автомобиля происходит включение блока 8, через стабилизатор питания 10 подается питающее напряжение в задающий генератор 11, усилитель 12, гальваническую развязку 13 и умножитель напряжения 14. При этом задающий генератор 11 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 200 кГц, которые поступают на усилитель 12 тока и напряжения. Далее усиленный сигнал поступает на гальваническую развязку 13, представляющую собой трансформатор 23, выполненный на ферромагнитном сердечнике. Сигнал ЭДС снимается с трансформатора, и поступает на умножитель напряжения 14 (фиг.5).
1
2
В момент протекания топлива через площадь S воздействия (S=Sобщая площадь поверхности электродов 6+Sобщая площадь внутренней стенки корпуса 2), т.к. к электродам подведен высоковольтный источник ЭДС, по топливу идет ток с электродов 6 на корпус 2.
1
При прохождении по площади S воздействия электрическая емкость топлива постоянно меняется, т.к. топливо также обладает емкостью. При этом происходят всплески ЭДС, и возникает фазовый сдвиг потенциала на конденсаторе C.
Всплески ЭДС, происходящие с учетом смены электрической емкости топлива, проходящего между электродами 2 и 6 значительно улучшает эффективность работы устройства.
Вариант 2 отличается от варианта 1 тем, что вместе с положительным сигналом от источника ЭДС на электроды 6 поступает и отрицательный, размах которого примерно 70% меньше, чем положительный. В результате молекулы топлива входят в резонанс, и связь между ними становится слабее. Это приводит к увеличению пространства между атомами, и более быстрому сгоранию топлива.
Устройство для обработки топлива по варианту 3 (фиг.1, 2, 3, 6, 7) содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС 8.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) подключено в разрыв подающей топливо магистрали.
Устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 имеет конструкцию, описанную в варианте 1 (фиг.2) и содержит входной 1 и выходной 3 металлические штуцеры, соединенные с корпусом 2 УВТ, выполненном из электропроводящего материала. Штуцеры 1 и 3 выполнены полыми и содержат, соответственно, впускной и выпускной каналы топлива. Диаметры штуцеров 1 и 3 зависят от диаметра топливопровода, поэтому предпочтительно, чтобы они были выполнены сменными и соединены с корпусом 2 с помощью разъемного, в частности, резьбового соединения. В торцах корпуса 2 установлены герметизирующие элементы 18, например, паронитовые кольца.
На входном штуцере 1 расположен контакт 4 для подвода массы «-» через соединительный провод 19 от источника 8. Контакт 4 выполнен электропроводящим и предназначен для подсоединения к первому выводу источника высоковольтной ЭДС 8 на участке УВТ, ближнем по ходу топлива (ход топлива показан стрелкой).
Корпус 2 содержит положительно заряженные электроды 6, разделенные диэлектрическими вставками 9. Внутри корпуса 2 образуется полость обработки в виде герметично закрытой системы (фиг.2).
На корпусе 2 выполнен контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС. Внутренние электроды 6 выполнены в виде металлических дисков (например, медных) с осевыми отверстиями, причем диаметр дисков 6 меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Электроды 6 размещены на оси 16 чередованием со вставками 9, выполненными из диэлектрического материала (например, текстолита). Диэлектрические вставки 9 предназначены для обеспечения одинакового расстояния между электродами 6, чем достигается одинаковая плотность тока в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2. Количество электродов 6 выбирают в зависимости от количества проходимого топлива. Опытным путем определено, что для бензинового топлива оптимальное число дисков может составлять m=8÷10 и более.
Ось 16 с двух концов закреплена на фиксаторах 7, жестко установленных в корпусе 2. Во избежание электрического контакта между корпусом 2 и электродами 6 фиксатор 7 выполнен из диэлектрического материала (например, текстолита). Предпочтительно, чтобы фиксатор 7 был выполнен лепестковым (фиг.3 для прохода топлива и возможности фиксации электродов 6 точно по центральной оси корпуса 2. Ось 16 с помощью гаек 17 с обоих концов закреплена на фиксаторах 7.
Контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС представляет собой полый металлический стержень, например, полый болт, снабженный изолирующими втулками, и вставленный в корпус 2. Через отверстие контакта 5 пропущен провод 20, который одним концом подключен к источнику 8, а другим концом подключен к электродам 6, например, через ось 16.
Источник высоковольтной ЭДС 8 состоит из стабилизатора 10, соединенного с задающим генератором 11, усилителем 12 напряжения и тока, гальванической развязкой 13 и умножителем напряжения 14 (фиг.1). Источник высоковольтной ЭДС 8 двумя выходами электрически соединен с контактами 4 и 5 через соединительные провода 19, 20, а входом - к бортовой сети автомобиля.
Структурные блоки, входящие в состав источника 8, выполнены на промышленно применимой и известной элементной базе. Например, стабилизатор 10 может быть реализован на микросхемах 7812; задающий генератор 11 может быть реализован на микросхемах TL 555, он корректирует форму тока, чем достигается эффективность работы схемы, приводит к малому энергопотреблению всей системы; усилитель 12 напряжения и тока выполнен на полевых транзисторах IRF610 N; гальваническая развязка 13 - трансформатор на ферромагнитном сердечнике. Умножитель напряжения 14 реализован на конденсаторно-диодной схеме, может быть выполнен по схеме, приведенной на фиг.6, и состоит из одного конденсаторно-диодного каскада 29.1,30.1, 29.2,30.2, вход которого соединен с трансформатором 23, а выход - с контактом связи 5 с внутренними электродами 6.
Умножитель напряжения 14 может состоять из числа n>1 последовательно включенных конденсаторно-диодных 29.1,30.1, 29.2,30.2…29.n-1,30n-1,29.n,30n каскадов, выход последнего из которых является выходом умножителя 14 и подключен к контакту 5 связи с внутренними электродами 6, а вход первого каскада соединен с трансформатором 23 (фиг.7).
Количество каскадов зависит от вида топлива.
Оптимальным для данного варианта является наличие трех каскадов для бензина и дизельного топлива, один каскад- для мазута.
При этом источник высоковольтной ЭДС выполнен в виде автономного блока и заключен в корпус.
Ниже приведены примеры 1 и 2 конкретного выполнения по варианту 3, которые не являются исчерпывающим, но поясняют сущность заявляемой полезной модели.
Пример 1. Вид обрабатываемого топлива- мазут.
Устройство для обработки топлива (фиг.1, 2, 3, 6) содержит устройство воздействия на топливо (УВТ) 15 и соединенный с ним источник высоковольтной ЭДС 8. Устройство воздействия на топливо (УВТ) (фиг.2) содержит входной 1 и выходной 3 металлические штуцеры, соединенные с корпусом 2 УВТ, выполненном из электропроводящего материала. Штуцеры 1 и 3 выполнены полыми и содержат, соответственно, впускной и выпускной каналы топлива, и соединены с корпусом 2 с помощью резьбового соединения. В торцах корпуса 2 установлены герметизирующие элементы 18 - уплотнительные кольца из паронита.
На входном штуцере 1 расположен контакт 4 для подвода массы «-» через соединительный провод 19 от источника 8. Контакт 4 выполнен электропроводящим и предназначен для подсоединения к первому выводу источника высоковольтной ЭДС 8 на участке УВТ, ближнем по ходу топлива.
Корпус 2 содержит положительно заряженные электроды 6, разделенные диэлектрическими вставками 9 из текстолита. Внутри корпуса 2 образуется полость обработки в виде герметично закрытой системы (фиг.2).
На корпусе 2 выполнен контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС. Внутренние электроды 6 выполнены в виде медных дисков с осевыми отверстиями, причем диаметр дисков 6 меньше внутреннего диаметра корпуса 2. Электроды 6 размещены на оси 16 чередованием со вставками 9. Диэлектрические вставки 9 предназначены для обеспечения одинакового расстояния между электродами 6, чем достигается одинаковая плотность тока в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2. Количество электродов 6 выбирают в зависимости от количества проходимого топлива с помощью расчетных таблиц (не является предметом настоящей полезной модели). В настоящем примере число дисков равно 9.
Ось 16 с двух концов закреплена на фиксаторах 7, жестко установленных в корпусе 2. Во избежание электрического контакта между корпусом 2 и электродами 6 фиксатор 7 выполнен из диэлектрического материала текстолита. Фиксатор 7 выполнен лепестковым (фиг.3) для прохода топлива и возможности фиксации электродов 6 точно по центральной оси корпуса 2. Ось 16 с помощью гаек 17 с обоих концов закреплена на фиксаторах 7.
Контакт 5 для связи электродов 6 с высоковольтным источником 8 ЭДС представляет собой полый металлический болт, снабженный изолирующими втулками, и вставленный в корпус 2. Через отверстие контакта 5 пропущен провод 20, который одним концом подключен к источнику 8, а другим концом подключен к электродам 6, например, через ось 16.
Источник высоковольтной ЭДС 8 состоит из стабилизатора 10, соединенного с задающим генератором 11, усилителем 12 напряжения и тока, гальванической развязкой 13 и умножителем напряжения 14 (фиг.1). Источник высоковольтной ЭДС 8 двумя выходами электрически соединен с контактами 4 и 5 через соединительные провода 19, 20, а входом - к бортовой сети автомобиля.
Структурные блоки, входящие в состав источника 8, выполнены на промышленно применимой и известной элементной базе. Стабилизатор 10 реализован на микросхемах 7812; задающий генератор 11 реализован на микросхемах TL 555, он корректирует форму тока, чем достигается эффективность работы схемы, приводит к малому энергопотреблению всей системы; усилитель 12 напряжения и тока выполнен на полевых транзисторах IRF610 N; гальваническая развязка 13 - трансформатор на ферромагнитном сердечнике. Умножитель напряжения 14 реализован на диодно-конденсаторной схеме, приведенной на фиг.6, состоящей из одного конденсаторно-диодного каскада 29,30, 29,30, вход которого соединен с трансформатором 23, а выход - с контактом связи 5 с внутренними электродами 6.
Пример 2.
Обрабатывается дизельное топливо.
Устройство для обработки топлива по варианту 3 (фиг.1, 2, 3, 7) выполнено аналогично примеру 1, однако умножитель напряжения 14 реализован на диодно-конденсаторно-диодной схеме, приведенной на фиг.7, и состоит из трех последовательно включенных конденсаторно-диодных 29.1,30.1, 29.2, 30.2, 29.3,30.3 каскадов, выход последнего из которых является выходом умножителя 14 и подключен к контакту 5 связи с внутренними электродами 6, а вход первого каскада соединен с трансформатором 23 (фиг.7).
Работа заявляемой полезной модели по варианту 3.
Аналогично варианту 1 через УВТ 15, подключенное в разрыв подающей топливо магистрали, под давлением, созданным топливным насосом, к примеру, штатного автомобильного, проходит топливо. Топливо через входной штуцер 1 подается в корпус 2 и, перемещаясь в полости между электродами 6 и внутренней стенкой корпуса 2, выходит с противоположной стороны от входа через выходной штуцер 3. На выходе из корпуса 2 топливо из выходного штуцера 3 попадает в отводящий топливопровод (не показан) и через него подается непосредственно в горелку или карбюратор двигателя.
При подаче питания от бортовой сети автомобиля происходит включение блока 8, через стабилизатор питания 10 подается питающее напряжение в задающий генератор 11, усилитель 12, гальваническую развязку 13 и умножитель напряжения 14. При этом задающий генератор 11 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой 200 кГц, которые поступают на усилитель 12 тока и напряжения. Далее усиленный сигнал поступает на гальваническую развязку 13, представляющую собой трансформатор 23, выполненный на ферромагнитном сердечнике. Сигнал ЭДС снимается с трансформатора, и поступает на однополупериодный умножитель напряжения 14 (фиг.6).
Во время действия отрицательного полупериода напряжения конденсатор 29.1 заряжается через открытый диод 30.1 до амплитудного значения входного напряжения, которое снимается с трансформатора 23. Когда к входу умножителя (конденсатора 29.1) приложено напряжение положительного полупериода, конденсатор 29.2 заряжается через открытый диод 30.2 до амплитудного напряжения. Проходя через первый каскад, сигнал умножается на 100 процентов. В схему может быть включено n каскадов, в зависимости вида топлива (Д.Садченков. «Умножители напряжения», журнал «Радио», №10, 2000).
Постоянное выходное напряжение складывается из напряжений на последовательно включенных и постоянно подзаряжаемых конденсаторах 29.1-29.n.
Вариант 3 рекомендуется применять для электризации топлива с более тяжелой фракцией, например, дизельное топливо и мазут, т.к. в этом варианте применяется источник ЭДС с большим потенциалом, чем в двух предыдущих, поскольку использует, по меньшей мере, три каскада, и с более высокой плотностью тока.
При пропускании топлива через электрическое поле в полости обработки внутри корпуса 2 происходит поляризация молекул топлива, и образуются диполи, в большей степени, чем в предыдущих двух вариантах, которые приобретают одноименный заряд. Одноименные диполи отталкиваются друг от друга и, тем самым, снижают молекулярное притяжение частиц топлива, обеспечивая мелкое диспергирование жидкого топлива почти до молекулярного состояния. Данный вариант больше подойдет в использовании для большегрузных автомобилей, кораблей, тракторов и т.п.
В зависимости от двигателя внутреннего сгорания и применяемого в нем топлива подбираются параметры устройства регулировкой частоты и скважности задающего генератора 11, а также размахом ЭДС в выходном каскаде умножителя напряжения 14.
3
Например: для бензина АИ-92 с общим объемом сгораемой камеры 3000 см оптимальная частота 197 кГц и скважностью 40%. Размах амплитуды ЭДС выходного каскада - 710 В.
Характеристики заявляемого устройства для обработки топлива приведены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование
параметры
потребляемая мощность, Вт
0,51÷1,35
режим работы, %
непрерывный (ПН- 100%)
выходное напряжение источника ЭДС, В
700÷1200 (в зависимости от модели устройства)
напряжение питания устройства, В
9,6÷14,2 и 24,8÷32,0 (в зависимости от модели устройства)
В результате малой потребляемой мощности в заявляемом устройстве нет греющихся деталей, что также влияет на повышение экономии расхода топлива.
Заявителем изготовлен опытный образец, который прошел испытания на следующих машинах: Мерседес 320; Микроавтобус Фольксваген-транспортер; Лада-приора; КАМАЗ.
Результаты использования заявляемого устройства для обработки топлива приведены в таблице 2.
Таблица 2
Марка автомобиля
Объем двигателя, V, см<sup>3</sup>
топливо
Экономия топлива,%
Мерседес 320
3200
бензин АИ-92
20-22
Микроавтобус Фольксваген-транспортер
2700
дизельное топливо
25-30
Лада-Приора
1596
бензин АИ-92
30-35
КАМАЗ
10800
дизельное топливо
25-35
Судно «шестой пятилетки 576»
корабельное дизельное топливо
18-25
Промышленная применимость заявляемой полезной модели заключается:
- в ее использовании как для бензиновых, так и тяжелых топлив (дизельное, солярка);
- малом энергопотреблении, благодаря чему не требуется включения и отключения устройства, что позволяет не подключаться к штатной электропроводке двигателя внутреннего сгорания;
- в высокой экономичности;
- в простоте конструкции, что позволяет обычным автовладельцам самостоятельно устанавливать заявленное устройства на автомобиль, без серьезных технических изменений штатной системы топливных магистралей современных бензиновых инжекторных и дизельных двигателей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ на изобретение №2032107 Способ электрической обработки жидкого топлива и активатор для жидкого топлива, опубликован 27.03.1995.
2.Патент РФ на изобретение №2038506 Способ обработки топлива и устройство для его реализации, опубликован 27.06.1995 - наиболее близкий аналог.
3.Патент РФ на полезную модель №58942 Топливный фильтр-активатор, опубликован 10.12.2006.