УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТОПЛИВА

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности, к устройствам для обработки топлива перед его сжиганием, например, в двигателях внутреннего сгорания, в топках котельных и других энергетических установках с целью обеспечения более полного сгорания топлива и уменьшения вредных выбросов.
Известна система для обработки топлива для двигателя внутреннего сгорания, выполненная в виде форсунки для подачи жидкого топлива в камеру сгорания двигателя, содержащая положительный и отрицательный электроды, расположенные коаксиально, отличающаяся тем, что положительный электрод подключен к телу иглы с выходом на ее штифт, отрицательный электрод подключен к массе двигателя и с выходом через форсунку на колодец распылителя, причем штифт иглы и колодец установлены коаксиально относительно друг друга с постоянным зазором для прохода топлива и снабжены спиральными мини-ребрами противоположного направления, а поверхность иглы снабжена мини-пазами на уровне оси подачи топлива в карман распылителя и установлена по касательной к указанной оси [патент РФ №2156878, МПК F02M 27/04, F02B 51/04, опубл. 27.09.2000, бюл. №27, автор Рынин А.Н.. и др., «Способ активации топлива для двигателя внутреннего сгорания и система активации топлива для двигателя внутреннего сгорания»].
Недостатком этого устройства является чрезвычайная сложность конструкции, поскольку требует подвода толстого высоковольтного провода к распылителю форсунки.
Известно устройство для обработки жидкого и газообразного углеводородного топлива, содержащее корпус, имеющий внутреннюю полость и выполненный электропроводящим с возможностью подсоединения к одному из выводов источника электропитания, два стержня, большего и меньшего диаметра, выполненных электропроводящими с возможностью подсоединения к другим выводам источника электропитания, стержни расположены во внутренней полости корпуса с образованием двух камер обработки топлива, две диэлектрические втулки, отличающееся тем, что диэлектрические втулки закреплены на торцевых частях корпуса, имеющего цилиндрическую форму внутренней полости, в сквозных отверстиях диэлектрических втулок установлены хвостовыми частями стержни большего и меньшего диаметров, хвостовые части стержней со сквозными осевыми отверстиями являются впускным и выпускным патрубками, каждый из патрубков может быть как впускным, так и выпускным, стержни имеют продольные прямоугольные пазы по длине рабочей части, стержень меньшего диаметра на торце рабочей части имеет заглушку в форме конуса, стержни расположены во внутренней полости корпуса имеющей цилиндрическую форму, коаксиально, при этом рабочая часть стержня, имеющего меньший диаметр расположена во внутренней полости рабочей части стержня, имеющего больший диаметр с образованием двух камер обработки топлива, первая камера обработки в зазоре между наружной поверхностью рабочей части стержня меньшего диаметра и стенками внутренней полости рабочей части стержня большего диаметра, вторая камера обработки в зазоре между наружной поверхностью рабочей части стержня большего диаметра и стенками внутренней полости корпуса, на внутренние стержни и корпус устройства от источника электропитания подается электрический ток напряжением в диапазоне 14-1100 В в зависимости от вида топлива при частоте колебаний, выбранной из диапазона 0,05-55 кГц, либо постоянный электрический ток напряжением в диапазоне 12,6-750 В или одновременно постоянный и переменный ток [патент РФ №2591746, МПК F02M 27/04, F02B 51/04, опубл. 20.07.2016, бюл. №20, автор Мамченко В.М. и др., «Устройство для обработки жидкого и газообразного углеводородного топлива»].
Недостатком этого устройства является низкая степень обработки топлива, поскольку в данном устройстве топливо предлагается обрабатывать электрическим полем. Топливо является хорошим диэлектриком, поэтому указанное поле оказывает слабое влияние на степень обработки топлива.
Известно устройство для обработки топлива, 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 [патент РФ №129156, МПК F02M 27/04, опубл. 20.06.2013, бюл. №17, автор Фесенко В.В., «Устройство для обработки топлива (варианты)»].
Недостатком этого устройства является низкая степень обработки топлива, поскольку в данном устройстве топливо предлагается обрабатывать электрическим полем. Топливо является хорошим диэлектриком, поэтому ток имеет очень малые значения и оказывает слабое влияние на степень обработки топлива.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение полноты сгорания топлива, путем снабжения его дополнительным энергетическим потенциалом.
Технический результат достигается тем, что устройство для обработки топлива, содержащее корпус, входной и выходной каналы, высоковольтный источник питания, к которому подключены два электрода, причем контакт для подвода массы расположен на корпусе устройства, при этом в корпусе устройства, выполненном из электропроводящего материала, размещены электроды, разделенные диэлектрическими вставками, создающие полость обработки, отличающееся тем, что в корпусе устройства выполнены резьбовые отверстия, в которых установлены один или несколько съемных модулей, в которых размещены электроды на расстоянии 1-5 мм. Выполнены округлой формы и расположены напротив друг друга так, что топливо проходит между ними, при этом на электроды подается пробойное для топлива напряжение от 3 до 20 кВ в зависимости от расстояния между электродами и типа топлива, причем съемный модуль может быть выполнен в виде свечи зажигания.
Обработка топлива с помощью разряда позволяет увеличить полноту сгорания топлива, при этом электроды выполнены округлой формы с образованием искрового разряда. При разряде молекулы топлива разрушаются и интенсифицируется горение. На электроды может подаваться постоянное, переменное или импульсное напряжение в зависимости от свойств топлива и технических условий. Выполнение электродов в съемном модуле упрощает их монтаж и демонтаж.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для обработки топлива.
На фиг. 2 представлен корпус устройства со съемными модулями
Устройство обработки топлива включает участок топливопровода 1, пару электродов 2, блок управления 3, высоковольтный источник питания 4 и съемные модули 5.
Устройство работает следующим образом: топливо пропускают через участок топливопровода 1, в который вмонтированы электроды 2, которые образуют съемные модули 5, и выполнены из любого проводящего материала, на которые с помощью блока управления 3, от высоковольтного источника питания 4, подается высокое постоянное, переменное или импульсное напряжение так, что в проходящем потоке возникает искровой разряд. При этом возможно осуществление обратной связи при подключении блока управления 3 к системе контроля двигателя, если таковая имеется.
Использование предлагаемого устройства позволяет в течение нескольких тысячных долей секунды производить термообработку топлива, проходящего через устройство. Особо важное значение имеет термообработка (Т≈5000 К) топлива кратковременным высоковольтным электрическим разрядом, так как он сопровождается образованием активных частиц-радикалов, которые активируют компоненты топлива в период задержки самовоспламенения и влияют на все последующие фазы работы ДВС в целом. При разряде в топливе происходит разрушение молекул углеводородов при этом образуются радикалы, ионрадикалы, более мелкие молекулы, молекулы со свободной валентностью и водород, т.е. те же частицы, что и при реакции горения, инициирующие цепи реакции, увеличение этих частиц еще до начала горения позволяет снизить температуру воспламенения топлива и увеличить скорость его горения. При внедрении заявленного технического решения двигатель реконструкций не требует.
Предлагаемое устройство позволяет повысить полноту сгорания за счет увеличения скорости горения на 13-25%, снизить выбросы в атмосферу продуктов неполного сгорания до 80%, повысить КПД на 2-4% и упростить конструкцию.