ПРОТОЧНЫЙ АКТИВАТОР ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройствам активации топлива и может использоваться в энергетике, тепловых двигателях, в транспорте, в авиационных и ракетных двигателях.
Известен проточной электрический активатор топлива, содержащий диэлектрический корпус с двумя металлическими штуцерами, электрически присоединенные к источнику высокого напряжения (прототип-патент РФ на полезную модель №103139, МПК F02M 27/04, опубл. от 27.03.2011 г.).
Благодаря воздействию сильного электрического поля на топливо возникает структурирование и активация молекул топлива внутри корпуса активатора и повышается полнота его сгорания. Известный проточной активатор топлива недостаточно эффективен, сложен, и недостаточно надежен, поскольку оснащен сложным источником высокого напряжения. Кроме того, мелкие примеси, проходящие через аутиватор засоряют топливные форсунки и жиклеры.
Задачами создания полезной модели являются увеличение полноты сгорания топлива и снижение расхода топлива и токсичности выхлопных газов в двигателе внутреннего сгорания и предотвращение засорения форсунок и жиклеров.
Технический результат заключается в том, что данный магнитный активатор обеспечивает высокую степень структурирования молекул топлива благодаря непосредственному воздействию постоянных магнитов, размещенных в самом топливопроводе теплового двигателя, на это топливо и очистке топлива от мелких частиц примеси.
Решение указанных задач достигнуто в проточном активаторе топлива, содержащем диэлектрический корпус и два штуцера для прохождения топлива, отличающийся тем, что внутри диэлектрического корпуса установлен по меньшей мере один постоянный магнит и размещен минерал шунгит. Минерал шунгит может быть выполнен в виде по меньшей мере одного куска произвольной формы. Внутри диэлектрического корпуса может быть установлена сетчатая цилиндрическая капсула, в которой размещена шунгитовая крошка, имеющая размеры больше ячейки сетки.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах фиг. 1…10, где:
- на фиг. 1 представлен вариант активатора топлива с внутренним расположением постоянных магнитов,
- на фиг. 2 приведен разрез А-А, первый вариант,
- на фиг. 3 приведен разрез А-А, второй вариант,
- на фиг. 4 приведен разрез А-А, третий вариант,
- на фиг. 5 представлен вариант активатора топлива с размещением минерала шунгит в сетчатой цилиндрической капсуле,
- на фиг. 6 представлен вариант активатора топлива с внешним расположением постоянных магнитов,
- на фиг. 7 приведен разрез В-В, первый вариант,
- на фиг. 8 приведен разрез В-В, второй вариант,
- на фиг. 9 приведен разрез В-В, третий вариант,
- на фиг. 10 проточный активатор топлива с постоянными магнитами кольцевой формы на штуцерах.
Описание устройства в статике
Данная полезная модель описана на фиг. 1…10. Предложенный проточной активатор топлива, содержит диэлектрический корпус 1, преимущественно цилиндрической формы, с штуцерами 2 и 3, внутрь которого вставлен катализатор 4, в виде кусков 5 неопределенной формы или в виде крошки, причем диаметр отверстий штуцеров 2 и 3 меньше размера кусков 5.
В качестве катализатора может быть применен шунгит или активированный уголь или другие катализаторы химических процессов.
Шунгит
Шунгит образовался из органических донных отложений - сапропеля. Эти органические осадки, прикрываемые сверху все новыми наслоениями, постепенно уплотнялись, обезвоживались и погружались в глубины земли. Под влиянием сжатия и высокой температуры шел медленный процесс метаморфизации. В результате этого процесса образовался распыленный в минеральной матрице аморфный углерод в виде характерных именно для шунгита глобул. Первые эпизодические описания горных пород «черной Олонецкой земли» были предприняты Н.Я. Озерецковым в 1792 году и Н.К. Комаровым в 1848 году. В 1877 году А.А. Иностранцев определил породу как новый крайний член в ряду природных некристаллических углеродов, не являющихся каменным углем и дал название - шунгит по названию Заонежского села Шуньга, где порода впервые была обнаружена и действовата штольня.
В 1928-1937 годах на базе созданного государственного треста «Шунгит» осуществлялось изучение шунгитовых пород как предполагаемых аналогов горючих углей, были проведены первые структурные исследования.
Чистый шунгит встречается в природе довольно редко, в основном в виде тонких, до 30 см шириной, прожилков. Чаще он присутствует в качестве примеси в шунгитовых сланцах и доломитах, распространенных по всему Заонежью - от Гирваса на западе до Толвуи и Шуньги на востоке.
Основные запасы шунгитов находятся на территории Заонежского полуострова и вокруг северной оконечности Онежского озера, промышленная их ценность определена наиболее полно для месторождений «Шуньгское», «Максово», «Зажогино», а также «Нигозерское» и «Мягрозерское». Прогнозные ресурсы по всем месторождениям составляют около 1 млрд.тонн.
К настоящему времени разведано «Коксуйское месторождение» в Казахстане с подтвержденным запасом 49 млн.тонн.
Физические свойства
3
-6
-1
Плотность - 2,25-2,84 г/см; пористость - 0,5-5%; прочность на сжатие 100-276 МПа; модуль упругости (Е)- 0,31*105 МПа. Электропроводен, электропроводность - (1-3)×103 См/м; теплопроводность - 3,8 вт/м·К. Среднее значение коэффициента теплового расширения в интервале температур от +20 до +600°C - 12×10 К. Теплотворная способность 7500 ккал/кг.
Порода обладает сорбционными и каталитическими свойствами.
Шунгитовое вещество не является просто аморфным углеродом, а представляет собой смесь разнообразных углеродных аллотропов, чьи небольшие решетки соединены аморфным углеродом.
Химический состав шунгита, используемого в качестве сорбента или катализатора приведен в табл. 1
Табл. 1
№
Элемент, Компонент
Формула компонента
Содержание % массы
1
Оксид алюминия
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
4,05
2
Оксид железа (III)
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
1,01
3
Оксид железа (II)
FeO
0,32
4
Оксид калия
K<sub>2</sub>O
1,23
5
Оксид кальция
СаО
0,12
6
Оксид кремния
SiO<sub>2</sub>
36,46
7
Оксид магния
MgO
0,56
8
Оксид марганца
MnO
0,12
9
Оксид натрия
Na<sub>2</sub>O
0,36
10
Оксид титана
TiO<sub>2</sub>
0,24
11
Оксид фосфора
P<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
0,03
12
Барий
Ва
0,32
13
Бор
В
0,004
14
Ванадий
V
0,015
15
Другие примеси
-
до 0,4
Благодаря относительной легкости получения разнообразных углеродных аллотропов, шунгит категоризирован как перспективный материал для развития нанотехнологий и является объектом изучения в институтах нанотехнологий.
2
Шунгит содержит как твердый углерод, так и значительные количества оксида кремния; оба эти компонента в нем представлены весьма химически активными формами. В связи с этим он может быть использован в металлургии как восстановитель и - одновременно - как SiO- содержащий флюс и источник кремния (например, при производстве чугуна, феррохрома, ферросиликохрома или карбида кремния)
Шунгит применяется в строительстве, металлургии и медицине.
Внутри диэлектрического корпуса 1 может быть установлена сетчатая цилиндрическая капсула 6.
При этом размер ячейки сетки должен быть меньше размеров отдельных кусков минерала шунгита (или крошки), с тем чтобы надежно удержать в сетчатой цилиндрической капсуле 6. (фиг. 5).
Активатор топлива снабжен одним или несколькими постоянными магнитами 7. На фиг. 1…4 постоянные магниты 7 установлены внутри диэлектрического корпуса 1 с осевой намагниченностью одноименными магнитными полюсами направлены навстречу друг другу, с рабочим зазором между ними, равным их суммарной толщине, причем активатор снабжен двумя штуцерами 2 и 3 (выделено пунктиром) состоящими из внешних цилиндрического патрубков 8 и 9 и внутренних полых цилиндров 10 и 11, причем наружный диаметр внешнего цилиндрических патрубков 8 и 9 равен внутреннему диаметру топливных шлангов, а диаметр внутренней части этих внешних цилиндрических патрубков 8 и 9, которыми они с обоих торцов плотно вставлены в диэлектрический корпус 1, а снаружи этот диэлектрический корпус 1 выполнен с внешней резьбой с обеих сторон, и дополнительно снабжен двумя накидными прижимными втулками 12 и 13 с внутренней резьбой и диаметром, равным диаметру резьбы снаружи данного корпуса 1.
На фиг. 6…9 приведены вариант с установкой постоянных магнитов снаружи диэлектрического корпуса 1. При этом внешняя и внутренняя поверхности диэлектрического корпуса могут быть цилиндрическими (фиг. 7Ф) или цилиндрической выполнена только наружная поверхность (фиг. 8) или только внутренняя (фиг. 9).
На фиг. 10 приведен вариант с постоянными магнитами 7, выполненными кольцевой формы и установлены на штуцерах 2 и 3 снаружи.
Описание работы устройства
Исходно монтирует проточной магнитный активатор в топливопровод ДВС Для этого надевают на внешние части штуцеров 2 и 3 топливные шланги, которые зажимают металлическими хомутами на этих штуцерах (этот монтаж на фиг. 1…3 не показан). Затем запускают в работу ДВС. Топливный насос (не показан) подает топливо через штуцер 2 внутрь диэлектрического корпуса 1. Далее топливо попадает в рабочую зону между кольцевыми постоянными магнитами 7, структурируется, и выходит через второй штуцер 3 в топливную систему ДВС (не показана). Проходя через минерал шунгит топливо очищается от мелких примесей.
Благодаря наличию прижимных втулок 12 и 13 и внутренних полых цилиндров 10 и 11 штуцеров 2 и 3 удается достичь надежную герметизацию корпуса 1 при значительных давлениях топлива в топливопроводе инжекторных ДВС.
Достижение положительного эффекта
Данный проточной магнитный активатор более эффективен по сравнению с накидными магнитными активаторами, поскольку топливо непосредственно соприкасается с сильными постоянными магнитами, а также, потому что в режиме отталкивания постоянных магнитов степень магнитной активации выше, чем в режиме притяжения этих магнитов.
Кроме того, минерал шунгит, являющийся сильным адсорбером, поглощает мелкие примеси и очищает топливо. Это предотвращает засорение форсунок и жиклеров.
Благодаря структурированию молекул топлива и их активации (магнитная поляризация) возрастает полнота сгорания топлива в камерах сгорания ДВС. Как следствие снижается расход топлива и токсичность выхлопных газов ДВС.