УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно - к элементам двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Техническое решение может быть использовано для увеличения эффективности сгорания топливно-воздушной смеси (ТВС).
Известно устройство обработки воздуха - многорядный ионизатор воздуха для автомобильного двигателя, которое содержит металлические решетки, расположенные по отношению одна к другой параллельно и соосно, причем рядом стоящие решетки заряжены разноименными зарядами. Решетки выполнены гибкими, с возможностью искривления поверхности решеток под воздействием потока всасываемого работающим двигателем воздуха (заявка на изобретение RU №93027451, дата публикации 27.12.1995). Предположительно, недостатком данного аналога является нестабильность зоны и типа разряда, вызванная вибрацией гибких ионизационных решеток. Следствием этого является низкая эффективность производства кислородосодержащих радикалов, притом, что образуется относительно большое количество озона, по причине возникновения дуговых разрядов в местах наименьшего расстояние между решетками. Озон оказывает значительный окислительный эффект на детали ДВС, эффективность сгорания при этом возрастает не значительно.
В качестве прототипа принят ионизатор воздушной среды, применимый в том числе, для обработки воздуха в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания (заявка на изобретение RU 92002010, дата публикации 15.11.1994). Прототип содержит диэлектрическое кольцо, в проходном канале которого расположены пластинчатый изолированный положительный электрод и отрицательный электрод, выполненный из металлических нитей. Электроды подключены, соответственно, к положительному и отрицательному полюсам высоковольтного источника напряжения. Для повышения эффективности ионизатора с двух сторон пластины положительного электрода установлены изолированные пластины отрицательного электрода, при этом кромка пластины первого выступает от кромок пластин второго на расстояние, равное или большее расстояния между пластинами положительного электрода и металлическими нитями отрицательного электрода. На металлических нитях расположены элементы типа колючей проволоки, шипы которой направлены в сторону пластин электродов.
Недостатком прототипа является применение пластинчатых электродов, которые препятствуют перемешиванию воздушного потока, притом, что активное продуцирование кислородосодержащих радикалов сконцентрировано в области шипов отрицательного электрода. Таким образом, существенно сокращается объем обработки воздуха, проходящего через ионизатор, а процентное содержание продуцируемых кислородосодержащих радикалов оказывается менее возможного. При этом, согласно теории цепного горения, насыщенность ТВС указанными радикалами является важнейшим параметром, определяющим эффективность сгорания ТВС и важнейшие показатели работы ДВС, напрямую связанные с процессом горения топлива (см. с.391-417 в книге: Кондратьев В.Н. Кинетика и механизм газофазных реакций М. "Наука", 1974).
Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных свойств двигателей внутреннего сгорания. При использовании полезной модели достигаются следующие важные, функциональные технические результаты:
1. Снижается концентрация вредных примесей в отработавших газах.
2. Уменьшается удельный расход топлива.
Для достижения заявленной совокупности технических результатов в устройстве для обработки воздуха, включающем цилиндрический корпус в форме трубы и расположенные в нем, изолированные друг от друга металлические электроды положительной и отрицательной полярности, подсоединенные к высоковольтному источнику питания введены конструктивные изменения, а именно: по меньшей мере, один электрод положительной полярности выполнен в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, внутренняя кромка ленты заострена, а внешняя кромка прилегает к внутренней поверхности корпуса, при этом электрод отрицательной полярности выполнен в виде струны, расположенной по оси корпуса.
На Фиг.1 изображена схема устройства для обработки воздуха
В состав устройства для обработки воздуха входят цилиндрический диэлектрический корпус (1), выполненный в форме трубы и электроды. По меньшей мере один электрод (2) положительной полярности выполнен металлическим в виде ленты, которой придана форма прямого геликоида, причем внутренняя кромка (3) ленты заострена, а внешняя кромка (4) прилегает к внутренней поверхности корпуса (1). Посредством вывода (5) электрод (2) соединен с положительным выводом высоковольтного источника питания (не показан). Электродов (2) положительной полярности может быть несколько и, в этом случае предпочтительно их симметричное расположение относительно оси корпуса (1). Устройство для обработки воздуха также содержит электрод (6) отрицательной полярности, который выполнен в виде струны и расположен по оси геликоида, т.е по оси диэлектрического цилиндрического корпуса (1). Электрод (6) укреплен в корпусе с помощью тонких растяжек-изоляторов (7), которым придана обтекаемая форма в направлении движения воздушного потока. Электрод (6) снабжен выводом (8) с помощью которого он подсоединен к отрицательному выводу высоковольтного источника питания.
Устройство для обработки воздуха установлено на всасывающем патрубке ДВС до смесеобразующего устройства (карбюратор, впускной коллектор) и функционирует следующим образом. Поток воздуха, необходимый для сжигания топлива, проходит внутри диэлектрического корпуса (1), в пространстве между положительным (2) и отрицательным (6) электродами. Напряжение от высоковольтного источника питания, подведенное к положительному (2) и отрицательному (6) электродам, вызывает тлеющий разряд на всем протяжении электродов. При этом производятся радикалы кислорода а также озон из кислорода воздуха (см. с.339, 354 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М. "Наука", 1974). Заостренная внутренняя кромка (3) электрода положительной полярности способствует интенсивному стеканию заряда, а геликоидная форма поверхности - интенсивному перемешиванию воздушного потока. Обогащенный радикалами кислорода и озоном воздух, далее поступает в смесеобразующее устройство ДВС, смешивается с топливом и, далее, обычным порядком используется для осуществления рабочего процесса ДВС. При этом заявленная совокупность технических результатов обеспечивается сущностью полезной модели следующим образом соответственно:
1. Присутствие молекул озона в ТВС снижает выход CO в процессе сгорания и, следовательно, и снижает концентрацию вредных примесей в отработавших газах (см. с.339 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М. "Наука", 1974).
2. Присутствие радикалов кислорода в ТВС снижает температуру ее воспламенения и способствует ее более полному сгоранию, т.е. повышается калорийность ТВС, что и обеспечивает уменьшение удельного расхода топлива (см. с.436 в книге: В.Н.Кондратьев, Е.Е.Никитин. Кинетика и механизм газофазных реакций. М. "Наука", 1974).
Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом на базе любого современного машиностроительного предприятия без применения каких-либо специальных технологий.