PL240868B1 - Urządzenie do aktywacji paliw do silników spalinowych - Google Patents

Description

PL 240 868 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do aktywacji paliw do silników spalinowych stosowanych w samochodach osobowych, ciężarowych, silnikach okrętowych i stacjonarnych, lokomotywach spalinowych, maszynach drogowych, pojazdach wojskowych oraz może być zastosowane w dystrybutorach paliwa na stacjach benzynowych.

Znane są z opisów patentowych dwie typowe odmiany urządzeń do magnetycznej obróbki płynów: przepływowe i nasadkowe, o zróżnicowanej efektywności działania. W urządzeniach przepływowych poddane obróbce magnetycznej płyny stykają się bezpośrednio z powierzchnią elementów magnetyzujących, ich niedogodnością jest konieczność przecinania przewodów wiodących media w celu ich zainstalowania, a ponadto zwiększają opory przewodów paliwa w przewodzie. Natomiast druga odmiana jest instalowana bezpośrednio na zewnętrznej powierzchni przewodów.

Znane jest z amerykańskiego opisu patentowego nr US 6,143,045 urządzenie do magnetycznej obróbki płynów posiadające bloki magnetyzujące w postaci stosów o wzdłużnie zmiennej biegunowości. Stosy złożone są z płytkowych magnesów stałych, usytuowanych osiami magnetycznymi prostopadle względem osi przewodu do transportu danego medium. Bloki magnetyzujące umieszczone są równolegle wewnątrz płytkowego korpusu. Korpus wykonany jest z niemagnetycznego materiału plastycznie odkształcalnego, przykładowo polipropylenu lub aluminium. W osi symetrii między blokami magnetyzującymi, korpus ma przelotowe rowki, których dno z podstawą korpusu stanowi łącznik o małej grubości. Urządzenie posiada ponadto opaskę będącą zworą dla bloków magnetyzujących, która obwodowo dociska do przewodu korpus zgięty wzdłuż osi łączników tak, że podstawa korpusu przyjmuje kształt wieloboku otwartego, opisanego na powierzchni zewnętrznej przewodu.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 186 233 urządzenie do aktywacji magnetycznej mediów stałych, ciekłych i gazowych, zwłaszcza pyłu węglowego i innych paliw węglowodorowych posiadające bloki magnetyzujące umieszczone szeregowo na przewodzie z przepływającym medium i rozmieszczone symetrycznie na obwodzie przewodu oraz promieniowo w stosunku do jego osi. Bloki magnetyzujące składają się z magnesów stałych o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami „N” i „S”, tak, że wartość tej energii po stronie jednego z biegunów stanowi do 190% wartości gęstości energii pola magnetycznego bieguna przeciwnego znaku, przy czym magnesy te mogą tworzyć stosy, w których co najmniej połowę zestawu magnesów stanowią magnesy o zróżnicowanych objętościowych gęstościach energii pola magnetycznego między biegunami „N” i „S”. Bloki magnetyzujące połączone są z obudową wykonaną z materiałów para-, dia- lub ferromagnetycznych.

Znane jest także z polskiego opisu patentowego nr PL 189 819 urządzenie do magnetycznej modyfikacji przepływającego medium, zwłaszcza paliw, w którym stosy magnetyczne rozmieszczone są na jednej połowie obwodu rurociągu, a na drugiej połowie obwodu rurociągu umieszczona jest zwora, która wraz ze stosami magnetycznymi objęta jest nabiegunnikiem zamykającym obwód magnetyczny.

Znane jest również z polskiego opisu patentowego nr PL 177 629 urządzenie magnesujące płyny zbudowane w postaci giętkiego paska, dającego się nałożyć w sposób samoustawiający magnesy, na przewodzie lub zbiorniku, a także w ich wnętrzu. Pasek magnetyczny aktywizujący płyny posiada jednoimiennie skierowane bieguny magnesów przytwierdzone do zwory magnetycznej w postaci giętkiej taśmy z ferromagnetycznego proszku inkludowanego w elastycznym tworzywie. Pasek magnetyczny można wydłużać przyłączając zapinkami następny pasek.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego PL 214633 B1 urządzenie do magnetycznej aktywacji mediów pyłowych, ciekłych i gazowych. Urządzenie do magnetycznej aktywacji mediów pyłowych, ciekłych i gazowych złożone z przewodu do transportu danego medium oraz zamocowanych symetrycznie i wzdłużnie wokół jego obwodu bloków magnetyzujących w postaci stosów połączonych ze sobą zworą, znamienne tym, że każdy blok magnetyzujący posiada płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne skierowane polaryzacją „S” do ścianki przewodu i zaopatrzony jest w płytkę ferromagnetyczną zamocowaną na jego górnej powierzchni, zaś płytki ferromagnetyczne są połączone ze sobą zworami w postaci trapezowych segmentów, przy czym suma szerokości bloków magnetyzujących stanowi 0,5 ^ 0,66 długości obwodu przewodu do transportu danego medium, a stosunek szerokości każdego bloku do jego wysokości wynosi 0,7 ^ 1,2, zaś szerokość bloku do jego długości wynosi 0,33 ^ 0,5, natomiast grubość każdej płytki ferromagnetycznej jest większa od grubości ścianki przewodu do transportu danego medium.

PL 240 868 B1

Celem wynalazku było opracowanie urządzenia do magnetycznej aktywacji paliw dla silników spalinowych o wysokiej skuteczności poprawy procesów ich spalania, a tym samym redukcji zawartości substancji zanieczyszczających w spalinach. Ponadto zminimalizowanie emisji natężenia pola magnetycznego z zewnętrznej powierzchni urządzenia tak, aby uniknąć niepożądanego oddziaływania na wskazania przyrządów pomiarowych oraz magnetyzację elementów silnika, a także maksymalne skoncentrowanie pola magnetycznego w strefie przewodu paliwowego.

Prezentowany wynalazek może być stosowany w innych aplikacjach związanych z magnetyczną aktywacją mediów ciekłych i gazowych w przepływie przez skoncentrowane pole magnetyczne.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urządzenie w przekroju poprzecznym, natomiast fig. 2 jego przekrój wzdłużny, a fig. 3 proponowane profile przekroju poprzecznego elementu magnetyzującego paliwo.

P r z y k ł a d I

W prezentowanym przykładzie wykonania uniwersalne urządzenie do aktywacji typowych paliw silnikowych, w tym również LPG i biogazu, umożliwia w prosty sposób jego instalowanie na zewnętrznych powierzchniach przewodów (1) wiodących paliwo do silnika spalinowego o średnicach w zakresie 7,5 ^ 20 mm. Podstawowy element urządzenia stanowi anizotropowy magnes (2) ferrytowo-barowy lub wykonany z kompozycji materiałów magnetycznych twardych i polimerowych o przekroju poprzecznym w kształcie trapezu, przy czym szerokość magnesu (2) u podstawy trapezu stanowiącej jego biegun „N” wynosi 20 mm, a jego długość 35 mm, natomiast wysokość i szerokość na biegunie „S” wynoszą 15 mm, zmierzona indukcja magnetyczna na powierzchni bieguna „S” tego magnesu wynosiła 0,15 T. Magnes ten (2) skierowany jest polaryzacją „S” do ścianki przewodu paliwowego (1) i zaopatrzony w płytkę ferromagnetyczną lub aluminiową (3) zamocowaną klejowo na górnej powierzchni bieguna „N” magnesu (2). Górna powierzchnia płytki ferromagnetycznej (3) w zestawie z magnesem (2) jest zespolona (połączona) klejowo z magnetowodem (4) w postaci ceownika o grubości ścianki 2,5 mm wykonanego ze stali miękkiej konstrukcyjnej powszechnego użytku. Zewnętrzna i wewnętrzna powierzchnia magnetowodu (4) pokryta jest przyklejoną folią aluminiową (5). Kolejny element konstrukcyjny urządzenia stanowi ruchoma „U” kształtna zwora stalowa (6) o grubości ścianki 2 mm nasuwana na boczne zewnętrzne powierzchnie magnetowodu (4) na głębokość zależną od średnicy przewodu paliwowego (1). Zewnętrzna powierzchnia zwory (6) jest pokryta przyklejoną folią aluminiową (5). Magnetowód (4) oraz zwora (6) posiadają odpowiednio dwa otwory (7) o średnicy 4 mm do montażu opaski zaciskowej, która obwodowo dociska do przewodu paliwowego (1) całość urządzenia.

P r z y k ł a d II

Zastosowanie w urządzeniu według wynalazku „C” kształtnego magnetowodu (4), „U” kształtnej zwory (6), ferromagnetycznej lub aluminiowej płytki (3) oraz pokrycie zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni magnetowodu (4) i zewnętrznej powierzchni zwory (6) przyklejoną folią aluminiową (5) spowodowało korzystne zwiększenie na biegunie „S” magnesu (2) indukcji magnetycznej o 13% w porównaniu z indukcją na tym biegunie bez tych elementów, przy czym maksymalna indukcja magnetyczna na zewnętrznej powierzchni magnetowodu (4) oraz zwory (6) jest odpowiednio 144 i 375 krotnie mniejsza niż na biegunie „S” magnesu (2) i wynosi odpowiednio 1,04 i 0,4 mT. Korzystnym okazało się również zastosowanie w urządzeniu magnesu (2), który w przekroju poprzecznym posiada kształt trapezu z podstawą stanowiącą biegun „N” lub prostokąta z fazowanymi narożami na biegunie „S” (fig. 3), gdyż w ten sposób można znacząco zwiększyć indukcję magnetyczną na biegunie „S” magnesu (2). Korzystnym jest, gdy indukcja magnetyczna na biegunie „S” magnesu (2) zespolonego z magnetowodem (4) mieści się w zakresie 0,15 ^ 0,3 T.

P r z y k ł a d III

Przedmiot wynalazku testowany był w samochodzie osobowym Ford Focus 1600 cm³ z silnikiem o zapłonie samoczynnym z doładowaniem i przebiegu 47857 km. Urządzenie zainstalowano na prostym odcinku przewodu wiodącego paliwo do silnika. Pomiarów zadymienia spalin dokonano dymomierzem określając poziom zadymienia spalin przy swobodnym przyśpieszeniu wału korbowego silnika od prędkości biegu jałowego do maksymalnej prędkości obrotowej (750 ^ 5500 obr/min), wyrażony przez współczynnik ekstynkcji światła K [m^-1]. Przed zainstalowaniem urządzenia w pojeździe ustalono wartość bazowego współczynnika zadymienia na poziomie K=0,47 m^-1. Powyższa wartość stanowi średnią arytmetyczną z 3 serii pomiarowych, wykonanych w odstępach 1 ^ 2 dniowych po przebiegach trasy 25-30 km. Po zainstalowaniu wynalazku na przewodzie wiodącym paliwo do silnika, rozpoczął się proces stopniowej dekarbonizacji silnika z nagaru zanikający po ok. 1850 km przebiegu auta. W tym okresie

Claims (6)

1. PL 240 868 B1 następowało stopniowe obniżanie się poziomu zadymienia spalin do wartości K « 0,2 m^-1, co wykazały 3 kolejne serie pomiarowe po przejechaniu odcinków tras w zakresie 50 ^ 60 km.

   Efektem działania zainstalowanego w pojeździe wynalazku była ok. 57% redukcja zadymienia spalin. Nastąpiło również w porównaniu z bazą odniesienia zmniejszenie emisji CO na biegu jałowym i podwyższonych obrotach 3000 obr/min odpowiednio o 51 i 26%, natomiast HC odpowiednio o ok. 33 i 29%.

   Stwierdzono również łatwiejszy rozruch silnika w każdych warunkach, co wydłuża okres eksploatacji akumulatora. Ponadto zainstalowany w pojeździe wynalazek spowodował wzrost mocy silnika oraz poprawę dynamiki samochodu odczuwalną na wszystkich przełożeniach skrzyni biegów. Przy zachowaniu tej samej techniki jazdy stwierdzono zmniejszenie zużycia paliwu o około 13%.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do aktywacji paliw do silników spalinowych usytuowane na zewnętrznej powierzchni przewodu wiodącego paliwo do silnika (1) w postaci magnesu (2) zespolonego z magnetowodem (4) w postaci ceownika ze stali miękkiej konstrukcyjnej powszechnego użytku i zaopatrzone w „U” kształtną zworę stalową (6) nasuniętą na magnetowód (4), znamienne tym, że element magnetyzujący paliwo stanowi anizotropowy magnes ceramiczny lub wykonany z kompozycji materiałów magnetycznych twardych i polimerowych (2) skierowany polaryzacją „S” do ścianki przewodu paliwowego (1) zaopatrzony jest w płytkę ferromagnetyczną lub aluminiową (3) zamocowaną na górnej powierzchni bieguna „N” magnesu (2) zaś, płytka ferromagnetyczna lub aluminiowa (3) jest połączona z magnetowodem (4) w postaci ceownika, przy czym długość magnesu (2) stanowi 1,5 ^ 2,0 szerokości bieguna „N” magnesu, a stosunek szerokości magnesu na biegunie „N” do jego wysokości wynosi 1,3 ^ 1,5 natomiast grubość płytki ferromagnetycznej lub aluminiowej (3) stanowi, co najmniej połowę grubości ścianki magnetowodu (4).
2. 2. Urządzenie do aktywacji paliw według zastrz. 1, znamienne tym, że magnes (2) w przekroju poprzecznym posiada kształt trapezowy, którego podstawę stanowi biegun „N” lub prostokąt z fazowanymi krawędziami na biegunie „S, przy czym stosunek szerokości bieguna „N” magnesu (2) do szerokości jego bieguna „S” wynosi 1,3 ^ 2,0, natomiast indukcja na biegunie „S” magnesu (2) zespolonego z magnetowodem (4) mieści się u zakresie 0,15 ^ 0,3 T.
3. 3. Urządzenie do aktywacji paliw według zaslrz. 1 lub 2, znamienne tym, że zewnętrzna i wewnętrzna powierzchnia magnetowodu (4) oraz zewnętrzna powierzchnia zwory (6) pokryta jest folią aluminiową (5).
4. 4. Urządzenie do aktywacji paliw według zastrz. 1,2 lub 3, znamienne tym, że długość magnetowodu (4) i zwory (6) stanowi 1,2 ^ 1,5 długości magnesu (2).
5. 5. Urządzenie do aktywacji paliw według zastrz. 1, 2, 3 lub 4, znamienne tym, że magnetowód (4) oraz zwora (6) posiadają otwory (7).
6. 6. Urządzenie do aktywacji paliw według zastrz. 1,2, 3, 4 lub 5, znamienne tym, że magnes (2) stanowi magnes kompozytowy wytworzony w formie wtrysku lub odlewu lub prasowania.