RU100564U1

RU100564U1 - DEVICE FOR PROCESSING LIQUID HYDROCARBON FUEL

Info

Publication number: RU100564U1
Application number: RU2010130913/06U
Authority: RU
Inventors: Валерий Дмитриевич Семенов; Сергей Викторович Образцов; Юрий Сергеевич Саркисов; Галина Дмитриевна Семенова; Сослан Анатольевич Джабиев; Владимир Александрович Федотов
Original assignee: Валерий Дмитриевич Семенов; Сергей Викторович Образцов; Юрий Сергеевич Саркисов; Галина Дмитриевна Семенова; Сослан Анатольевич Джабиев; Владимир Александрович Федотов
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2010-12-20

Abstract

1. Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива, содержащее корпус с входными и выходными трубками, внутри которого размещены электроды, подключенные к источнику питания, и расположенную между электродами мембрану, отличающееся тем, что устройство выполнено в виде электрохимической ячейки, имеющей четыре камеры: входную анодную, рабочую анодную, рабочую катодную и входную катодную, при этом входная анодная камера имеет входную трубку и образована стенками корпуса и анодом, а рабочая анодная камера имеет выходную трубку и образована анодом, разделительной мембраной и стенками корпуса, а рабочая катодная камера имеет выходную трубку и образована упомянутой разделительной мембраной, катодом и стенками корпуса, а входная катодная камера имеет входную трубку и образована катодом и стенками корпуса; при этом электроды (анод и катод) электрохимической ячейки выполнены из пористого электропроводящего материала с заданными размерами пор; кроме того, входные трубки входной анодной и входной катодной камер объединены топливопроводом и связаны с топливным баком через бензонасос, а выходные трубки рабочих анодной и катодной камер также объединены топливопроводом и соединены с магистралью подачи топлива к двигателю; кроме того, электроды: катод и анод электрохимической ячейки соединены с источником питания через преобразователь. ! 2. Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива по п.1, отличающееся тем, что преобразователь выполнен в виде инвертора, силовые входы которого соединены с источником питания, при этом первый силовой выход инвертора через LC-фильтр подключен к началу первичной о 1. A device for processing liquid hydrocarbon fuel, comprising a housing with input and output tubes, inside of which are placed electrodes connected to a power source, and a membrane located between the electrodes, characterized in that the device is made in the form of an electrochemical cell having four chambers: input anode , working anode, working cathode and input cathode, while the input anode chamber has an input tube and is formed by the walls of the casing and the anode, and the working anode chamber has an output tube and a sample is called the anode, the separation membrane and the walls of the housing, and the working cathode chamber has an outlet tube and is formed by the aforementioned separation membrane, the cathode and walls of the housing, and the inlet cathode chamber has an inlet tube and is formed by the cathode and walls of the housing; the electrodes (anode and cathode) of the electrochemical cell are made of porous electrically conductive material with predetermined pore sizes; in addition, the input tubes of the input anode and input cathode chambers are connected by a fuel line and connected to the fuel tank through a gas pump, and the output tubes of the working anode and cathode chambers are also connected by a fuel line and connected to the fuel supply line to the engine; in addition, the electrodes: the cathode and anode of the electrochemical cell are connected to the power source through a converter. ! 2. A device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of an inverter, the power inputs of which are connected to a power source, while the first power output of the inverter through an LC filter is connected to the beginning of the primary

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а конкретно к устройствам для обработки жидкого углеводородного топлива, и может быть использована в системах питания двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных, ракетных.The utility model relates to the field of engineering, and specifically to devices for processing liquid hydrocarbon fuel, and can be used in power systems of internal combustion engines, gas turbine, rocket.

Известно устройство для обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания [1. Патент RU 2062899 С1, опубликован 27.06.1996, 6 МПК F02M 27/04]. Это устройство содержит полый корпус из электроизоляционного материала с входным и выходным штуцерами. Положительный электрод установлен по оси корпуса. Отрицательный электрод размещен концентрично положительному электроду на внешней поверхности корпуса в зоне выходного штуцера. Выходной штуцер также выполнен из электроизоляционного материала. Корпус со стороны положительного электрода снабжен диэлектрической вставкой. Отрицательный электрод размещен на корпусе с возможностью осевого перемещения и выполнен в виде подвижной спирали или в виде втулки. Это устройство за счет регулировки интенсивности электромагнитного поля позволяет повысить эффективность обработки топлива.A device for processing fuel in an internal combustion engine [1. Patent RU 2062899 C1, published on June 27, 1996, 6 IPC F02M 27/04]. This device comprises a hollow body of electrical insulation material with inlet and outlet fittings. The positive electrode is installed along the axis of the housing. The negative electrode is placed concentrically to the positive electrode on the outer surface of the housing in the area of the outlet fitting. The outlet fitting is also made of electrical insulating material. The housing on the positive electrode side is provided with a dielectric insert. The negative electrode is placed on the housing with the possibility of axial movement and is made in the form of a movable spiral or in the form of a sleeve. This device by adjusting the intensity of the electromagnetic field can improve the efficiency of fuel processing.

Известно также устройство для обработки топлива в двигателе, внутреннего сгорания [2. Патент RU 2272930 С1, опубликован 27.03.2006, МПК F02M 27/04 (2006.01)]. Это устройство отличается от предыдущего аналога [1] тем, что в стенке втулки (отрицательный электрод выполнен в виде подвижной втулки) дополнительно выполнены отверстия.. В данном устройстве как и в [1] воздействие на топливо осуществляется в камере обработки за счет создания импульсного электрического поля высокой напряженности. Это поле воздействует на проходящий поток топлива, которое частично поляризуется и активируется. Наличие дополнительных отверстий во втулке [2] позволяет создать «всплески» напряженности электрического поля вдоль продольной оси корпуса, что позволяет несколько повысить эффективность обработки топлива за счет его лучшей поляризации и более мелкого распыла. Обработанное таким образом топливо поступает на сжигание в двигатель, например в карбюратор.A device for processing fuel in an engine, internal combustion [2. Patent RU 2272930 C1, published 03/27/2006, IPC F02M 27/04 (2006.01)]. This device differs from the previous analogue [1] in that additional holes are made in the wall of the sleeve (the negative electrode is made in the form of a movable sleeve) .. In this device, as in [1], the fuel is affected in the processing chamber by creating a pulsed electric high tension fields. This field affects the passing fuel flow, which is partially polarized and activated. The presence of additional holes in the sleeve [2] allows you to create "bursts" of electric field along the longitudinal axis of the housing, which allows you to slightly increase the efficiency of fuel processing due to its better polarization and finer spray. The fuel treated in this way is fed to an engine, such as a carburetor, for combustion.

Однако в аналогах для повышения эффективности работы устройства необходима регулировка зазора между электродами, поэтому наличие в [1, 2] подвижного электрода приводит к механическому усложнению устройства. Кроме того, производительность этих устройств и степень активации топлива определяется поверхностями электродов (анода и катода), которые в данном случае ограничены конструктивными размерами устройств для обработки топлива согласно [1, 2]. Топливная экономичность двигателя внутреннего сгорания при использовании аналогов [1, 2] повышается благодаря интенсификации процесса смесеобразования только за счет увеличения мелкости распыла капель топлива, что обеспечивает снижение сил поверхностного натяжения, возникающего под действием электрического поля. Отмеченные недостатки снижают эффективность обработки топлива устройствами, выполненными согласно [1, 2].However, in analogues, to increase the efficiency of the device, it is necessary to adjust the gap between the electrodes; therefore, the presence of a movable electrode in [1, 2] leads to a mechanical complication of the device. In addition, the performance of these devices and the degree of activation of the fuel is determined by the surfaces of the electrodes (anode and cathode), which in this case are limited by the design dimensions of the devices for processing fuel according to [1, 2]. The fuel efficiency of the internal combustion engine when using analogues [1, 2] is increased due to the intensification of the mixture formation process only by increasing the fineness of the atomization of fuel droplets, which ensures a reduction in surface tension forces arising under the influence of an electric field. The noted disadvantages reduce the efficiency of fuel processing by devices made according to [1, 2].

Известен также активатор для жидкого топлива, описанный в [3. Патент RU №2032107 С1, опубликован 27.03.1995 г., 6 МПК F02M 27/04], который является наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели и взят за прототип. Этот активатор содержит корпус, выполненный в виде внутреннего и внешнего патрубков, герметично соединенных и расположенных концентрично. Внутри корпуса размещены электроды, подключенные к источнику постоянного тока высокого напряжения. Внутренний патрубок имеет перфорацию, на которой размещена полупроницаемая мембрана. Вдоль оси внутреннего патрубка установлен металлический электрод, к которому подведен ток отрицательной полярности. Внутри внешнего патрубка установлена металлическая втулка, к которой подведен ток положительной полярности. На внешнем патрубке установлена дополнительная трубка для вывода части потока топлива (отрицательно ориентированного потока). Активатор для жидкого топлива [3] имеет блок питания, содержащий источник постоянного тока; прерыватель для получения импульсного тока; индукционную катушку для повышения напряжения до 35 кВ; выпрямитель для преобразования переменного тока после катушки в постоянный ток и регулятор напряжения для изменения напряжения тока, подаваемого на электроды. В активаторе происходит активация жидкого топлива в электрическом поле импульсного тока и его разделение на два потока по полярности. Такая активация жидкого топлива в электрическом поле перед его диспергацией повышает полноту сгорания жидкого топлива.Also known activator for liquid fuel, described in [3. Patent RU No. 2032107 C1, published March 27, 1995, 6 IPC F02M 27/04], which is the closest technical solution to the claimed utility model and is taken as a prototype. This activator contains a housing made in the form of internal and external nozzles, hermetically connected and arranged concentrically. Inside the housing there are electrodes connected to a high voltage direct current source. The inner pipe has a perforation on which a semi-permeable membrane is placed. A metal electrode is installed along the axis of the inner pipe, to which a current of negative polarity is connected. A metal sleeve is installed inside the outer pipe, to which a current of positive polarity is connected. An additional tube is installed on the external pipe to output part of the fuel flow (negatively oriented flow). The activator for liquid fuel [3] has a power supply unit containing a constant current source; chopper for receiving a pulse current; induction coil to increase voltage to 35 kV; a rectifier for converting the alternating current after the coil into direct current and a voltage regulator for changing the voltage supplied to the electrodes. In the activator, liquid fuel is activated in the electric field of the pulsed current and is divided into two streams by polarity. Such activation of liquid fuel in an electric field before its dispersion increases the completeness of combustion of liquid fuel.

Однако в активаторе для жидкого топлива [3] площадь электродов, как и в аналогах [1, 2], ограничена размерами корпуса и мала, что приводит к необходимости подачи высокого напряжения до 20-35 кВ. Это усложняет эксплуатацию двигателя внутреннего сгорания ДВС совместно с таким активатором. Кроме того, устройство по [3] имеет низкую эффективность активации, так как часть потока топлива (неориентированный поток или отрицательно ориентированный поток) постоянно возвращается на слив в бак топлива, и снова подвергается процессу активации, что приводит к дополнительному расходу энергии и трудноконтролируемому изменению первоначального состава обрабатываемого жидкого топлива, часть которого подвергается многократной обработке. Кроме того, возврат части топлива в бак требует подключения дополнительной трубки для отвода этой части топлива, что усложняет установку (монтаж) активатора на ДВС.However, in the activator for liquid fuel [3], the area of the electrodes, as in the analogs [1, 2], is limited by the dimensions of the casing and is small, which leads to the necessity of applying a high voltage to 20-35 kV. This complicates the operation of the internal combustion engine of the internal combustion engine together with such an activator. In addition, the device according to [3] has a low activation efficiency, since part of the fuel flow (undirected flow or negatively oriented flow) is constantly returned to the fuel tank and is again subjected to the activation process, which leads to additional energy consumption and a difficult to control initial change the composition of the processed liquid fuel, part of which is subjected to multiple processing. In addition, the return of a part of the fuel to the tank requires the connection of an additional tube to divert this part of the fuel, which complicates the installation (installation) of the activator on the internal combustion engine.

Задачей полезной модели является повышение эффективности активации жидкого углеводородного топлива при одновременном упрощении эксплуатации устройства для обработки этого топлива и упрощении его установки на транспортном средстве.The objective of the utility model is to increase the activation efficiency of liquid hydrocarbon fuel while simplifying the operation of the device for processing this fuel and simplifying its installation in a vehicle.

При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении октанового числа обрабатываемого жидкого углеводородного топлива за счет комплексного (комбинированного) на него воздействия: электрокапиллярного, электрохимического и механохимического.When solving this problem, a technical result is achieved, which consists in increasing the octane number of the processed liquid hydrocarbon fuel due to the complex (combined) effect on it: electrocapillary, electrochemical and mechanochemical.

Для достижения поставленной задачи и технического результата устройство для обработки жидкого углеводородного топлива, как и прототип, содержит корпус с входными и выходными трубками, внутри которого размещены электроды, подключенные к источнику питания, и расположенную между электродами мембрану.To achieve the task and the technical result, a device for processing liquid hydrocarbon fuel, as well as a prototype, contains a housing with input and output tubes, inside which electrodes are placed connected to a power source, and a membrane located between the electrodes.

В отличие от прототипа устройство для обработки жидкого углеводородного топлива выполнено в виде электрохимической ячейки, имеющей четыре камеры: входную анодную, рабочую анодную, рабочую катодную и входную катодную. Входная анодная камера имеет входную трубку и образована стенками корпуса и анодом. Рабочая анодная камера имеет выходную трубку и образована анодом, разделительной мембраной и стенками корпуса. Рабочая катодная камера имеет выходную трубку и образована упомянутой разделительной мембраной, катодом и стенками корпуса. Входная катодная камера имеет входную трубку и образована катодом и стенками корпуса. Электроды (анод и катод) электрохимической ячейки выполнены из пористого электропроводящего материала с заданными размерами пор. Входные трубки входной анодной и входной катодной камер объединены топливопроводом и связаны с топливным баком через бензонасос. Выходные трубки рабочих анодной и катодной камер также объединены топливопроводом и соединены с магистралью подачи топлива к двигателю. Электроды: катод и анод электрохимической ячейки соединены с источником питания через преобразователь.In contrast to the prototype, the device for processing liquid hydrocarbon fuel is made in the form of an electrochemical cell having four chambers: input anode, working anode, working cathode and input cathode. The inlet anode chamber has an inlet tube and is formed by the walls of the housing and the anode. The working anode chamber has an outlet tube and is formed by the anode, a separation membrane and the walls of the housing. The working cathode chamber has an outlet tube and is formed by the aforementioned separation membrane, the cathode and the walls of the housing. The input cathode chamber has an input tube and is formed by the cathode and the walls of the housing. The electrodes (anode and cathode) of the electrochemical cell are made of porous electrically conductive material with predetermined pore sizes. The input tubes of the input anode and input cathode chambers are connected by a fuel line and connected to the fuel tank through a gas pump. The output tubes of the working anode and cathode chambers are also combined by a fuel line and connected to the fuel supply line to the engine. Electrodes: the cathode and anode of the electrochemical cell are connected to a power source through a converter.

В частном случае преобразователь выполнен в виде инвертора, силовые входы которого соединены с источником питания. Первый силовой выход инвертора через LC-фильтр подключен к началу первичной обмотки трансформатора, а второй силовой выход инвертора подключен к концу первичной обмотки трансформатора. Трансформатор имеет три вторичные обмотки. Первая вторичная обмотка трансформатора соединена последовательно со второй вторичной обмоткой, начало которой подключено к аноду первого диода, катод которого соединен с анодом электрохимической ячейки. Конец первой вторичной обмотки подключен к катоду электрохимической ячейки. Анод электрохимической ячейки соединен также с анодом второго диода, катод которого соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к общей точке соединения первой и второй вторичных обмоток трансформатора. Конец первой вторичной обмотки подключен к аноду третьего диода, катод которого через резистор соединен с базой транзистора и катодом четвертого диода, анод которого подключен к эмиттеру транзистора. Третья вторичная обмотка трансформатора подключена к системе управления инвертором, выход которой соединен с управляющим входом инвертора, образованным управляющими входами транзисторных ключей.In the particular case, the converter is made in the form of an inverter, the power inputs of which are connected to a power source. The first power output of the inverter through the LC filter is connected to the beginning of the primary winding of the transformer, and the second power output of the inverter is connected to the end of the primary winding of the transformer. The transformer has three secondary windings. The first secondary winding of the transformer is connected in series with the second secondary winding, the beginning of which is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the anode of the electrochemical cell. The end of the first secondary winding is connected to the cathode of the electrochemical cell. The anode of the electrochemical cell is also connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the collector of the transistor, the emitter of which is connected to a common connection point of the first and second secondary windings of the transformer. The end of the first secondary winding is connected to the anode of the third diode, the cathode of which is connected through the resistor to the base of the transistor and the cathode of the fourth diode, the anode of which is connected to the emitter of the transistor. The third secondary winding of the transformer is connected to the control system of the inverter, the output of which is connected to the control input of the inverter formed by the control inputs of the transistor switches.

В частном случае катод и анод электрохимической ячейки выполнены из пористой нержавеющей стали с диаметром пор 10-50 мкм. Входные трубки входной анодной и входной катодной камер и выходные трубки рабочей анодной и рабочей катодной камер имеют задвижки для регулирования объема углеводородного топлива, протекающего через них. Разделительная мембрана выполнена, например, из целлофана, армированного целлофана или брезента. Источник питания выполнен в виде аккумуляторной батареи транспортного средства или электромеханического генератора.In a particular case, the cathode and anode of the electrochemical cell are made of porous stainless steel with a pore diameter of 10-50 μm. The input tubes of the input anode and input cathode chambers and the output tubes of the working anode and working cathode chambers have valves to control the volume of hydrocarbon fuel flowing through them. The separation membrane is, for example, made of cellophane, reinforced cellophane or tarpaulin. The power source is made in the form of a vehicle battery or an electromechanical generator.

Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна заявителям из уровня техники, что подтверждает новизну заявляемого устройства.The set of essential features of the claimed utility model is not known to applicants from the prior art, which confirms the novelty of the claimed device.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема устройства для обработки жидкого углеводородного топлива. На фиг.2 представлена функциональная схема преобразователя подключенного к источнику питания. На фиг.3 показаны временные диаграммы, поясняющие принцип работы преобразователя.The essence of the utility model is illustrated by drawings. Figure 1 shows a functional diagram of a device for processing liquid hydrocarbon fuel. Figure 2 presents the functional diagram of the Converter connected to a power source. Figure 3 shows the timing diagrams explaining the principle of operation of the Converter.

Устройство для обработки жидкого углеводородного топлива (фиг.1) содержит источник питания 1, выполненный, например, в виде аккумуляторной батареи транспортного средства. Источник питания 1 через преобразователь 2 связан с анодом 3 и катодом 4. Электрохимическая ячейка 5 содержит четыре камеры: входную анодную камеру 6, рабочую анодную камеру 7, рабочую катодную камеру 8 и входную катодную камеру 9. Входная анодная камера 6 имеет входную трубку 10 и образована стенками корпуса электрохимической ячейки 5 и анодом 3. Рабочая анодная камера 7 имеет выходную трубку 11 и образована анодом 3, разделительной мембраной 12 и стенками корпуса электрохимической ячейки 5. Рабочая катодная камера 8 имеет выходную трубку 13 и образована упомянутой разделительной мембраной 12, катодом 4 и стенками корпуса электрохимической ячейки 5. Входная катодная камера 9 имеет входную трубку 14 и образована катодом 4 и стенками корпуса электрохимической ячейки 5. Электроды (анод 3 и катод 4) электрохимической ячейки 5 выполнены из пористого электропроводящего материала, например пористой нержавеющей стали, с заданными размерами пор. Входные трубки 10, 14 входной анодной 6 и входной катодной 9 камер объединены топливопроводом 15 и связаны с топливным баком 16 через бензонасос 17. Выходные трубки 11, 13 рабочих анодной 7 и катодной 8 камер также объединены топливопроводом 18, соединенным с двигателем 19. Входные трубки 10 и 14, а также выходные трубки 11 и 13 имеют задвижки, обозначенные соответственно 10-1, 14-1 и 11-1, 13-1 для регулирования объема углеводородного топлива, протекающего через них.A device for processing liquid hydrocarbon fuel (figure 1) contains a power source 1, made, for example, in the form of a vehicle battery. The power source 1 through the converter 2 is connected to the anode 3 and the cathode 4. The electrochemical cell 5 contains four chambers: the input anode chamber 6, the working anode chamber 7, the working cathode chamber 8 and the input cathode chamber 9. The input anode chamber 6 has an input tube 10 and formed by the walls of the housing of the electrochemical cell 5 and the anode 3. The working anode chamber 7 has an output tube 11 and is formed by the anode 3, a separation membrane 12 and the walls of the housing of the electrochemical cell 5. The working cathode chamber 8 has an output tube 13 and images the aforementioned separation membrane 12, the cathode 4 and the walls of the housing of the electrochemical cell 5. The input cathode chamber 9 has an inlet tube 14 and is formed by the cathode 4 and the walls of the housing of the electrochemical cell 5. The electrodes (anode 3 and cathode 4) of the electrochemical cell 5 are made of porous conductive material e.g. porous stainless steel with predetermined pore sizes. The input tubes 10, 14 of the input anode 6 and the input cathode 9 of the chambers are connected by a fuel pipe 15 and connected to the fuel tank 16 through a gas pump 17. The output tubes 11, 13 of the working anode 7 and the cathode 8 of the chambers are also combined by a fuel pipe 18 connected to the engine 19. Inlet pipes 10 and 14, as well as the outlet pipes 11 and 13, have valves, designated 10-1, 14-1 and 11-1, 13-1, respectively, to control the volume of hydrocarbon fuel flowing through them.

На фиг.2 представлена функциональная схема преобразователя подключенного к источнику питания. В качестве источника питания использована аккумуляторная батарея АБ транспортного средства, которая подключена к силовым входам инвертора 20. Инвертор 20 выполнен на транзисторных ключах, например по мостовой схеме. Первый силовой выход инвертора 20 через LC-фильтр 21, 22 подключен к началу первичной обмотки W1 трансформатора 23. Второй силовой выход инвертора 20 подключен к концу первичной обмотки W1 трансформатора 23. Первая вторичная обмотка W2.1 трансформатора 23 соединена последовательно со второй вторичной обмоткой W2.2, начало которой подключено к аноду первого диода 24, катод которого соединен с анодом А (3 - на фиг.1) электрохимической ячейки 5 фиг.1. Конец первой вторичной обмотки W2.1 подключен к катоду К (4 - на фиг.1) электрохимической ячейки 5 фиг.1. Анод А (3 - на фиг.1) электрохимической ячейки 5 соединен также с анодом второго диода 25, катод которого соединен с коллектором транзистора 26, эмиттер которого подключен к общей точке соединения первой W2.1 и второй W2.2 вторичных обмоток трансформатора 23. Конец первой вторичной обмотки W2.1 подключен к аноду третьего диода 27, катод которого через резистор 28 соединен с базой транзистора 26 и катодом четвертого диода 29, анод которого подключен к эмиттеру транзистора 26. Третья вторичная обмотка W2.3 трансформатора 23 подключена к системе управления СУ инвертором 20, выход которой соединен с управляющем входом 30 инвертора 20. Управляющий вход 30 инвертора 20 образован управляющими входами силовых транзисторов инвертора 20. Анод 3 и катод 4 электрохимической ячейки 5 фиг.1, на фиг.2 обозначены буквами А и К соответственно.Figure 2 presents the functional diagram of the Converter connected to a power source. The vehicle’s battery is used as a power source, which is connected to the power inputs of the inverter 20. The inverter 20 is made on transistor switches, for example, according to a bridge circuit. The first power output of the inverter 20 through the LC filter 21, 22 is connected to the beginning of the primary winding W1 of the transformer 23. The second power output of the inverter 20 is connected to the end of the primary winding W1 of the transformer 23. The first secondary winding W2.1 of the transformer 23 is connected in series with the second secondary winding W2 .2, the beginning of which is connected to the anode of the first diode 24, the cathode of which is connected to the anode A (3 - in figure 1) of the electrochemical cell 5 of figure 1. The end of the first secondary winding W2.1 is connected to the cathode K (4 - in figure 1) of the electrochemical cell 5 of figure 1. Anode A (3 - in Fig. 1) of the electrochemical cell 5 is also connected to the anode of the second diode 25, the cathode of which is connected to the collector of the transistor 26, the emitter of which is connected to the common connection point of the first W2.1 and second W2.2 secondary windings of the transformer 23. The end of the first secondary winding W2.1 is connected to the anode of the third diode 27, the cathode of which is connected through the resistor 28 to the base of the transistor 26 and the cathode of the fourth diode 29, the anode of which is connected to the emitter of the transistor 26. The third secondary winding W2.3 of the transformer 23 is connected to the control system Su in a converter 20, the output of which is connected to the control input 30 of the inverter 20. The control input 30 of the inverter 20 is formed by the control inputs of the power transistors of the inverter 20. The anode 3 and the cathode 4 of the electrochemical cell 5 of FIG. 1, in FIG. 2 are indicated by the letters A and K, respectively.

На фиг.3 показаны временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя 2, На фиг.3 показаны: а) сигнал задающего генератора системы управления СУ поступающий на управляющий вход 30 инвертора 20; б) форма выходного напряжения на силовых выходах инвертора 20; в) суммарное синусоидальное напряжение на первой W2.1 и второй W2.2 вторичных обмотках трансформатора 23; г) выходное напряжение преобразователя 2, подаваемое на анод 3 и катод 4 электрохимической ячейки 5. На фиг.3 использованы обозначения: Т - период выходного напряжения инвертора 20; U1m - амплитуда положительной полуволны выходного напряжения преобразователя 2 (фиг.1), U2m - амплитуда отрицательной полуволны выходного напряжения преобразователя 2 (фиг.1); t - временная ось.Figure 3 shows the timing diagrams explaining the operation of the Converter 2, Figure 3 shows: a) the signal of the master oscillator of the control system SU arriving at the control input 30 of the inverter 20; b) the shape of the output voltage at the power outputs of the inverter 20; c) the total sinusoidal voltage on the first W2.1 and second W2.2 secondary windings of the transformer 23; d) the output voltage of the converter 2 supplied to the anode 3 and the cathode 4 of the electrochemical cell 5. In FIG. 3, the notation is used: T is the period of the output voltage of the inverter 20; U1m is the amplitude of the positive half-wave of the output voltage of the converter 2 (Fig. 1), U2m is the amplitude of the negative half-wave of the output voltage of the converter 2 (Fig. 1); t is the time axis.

Пример конкретного выполнения устройства для обработки жидкого углеводородного топлива, поясняющий его работу, рассмотрен на лабораторной установке с использованием бензина с октановым числом 80. Устройство установлено перед карбюратором ДВС. В устройстве электроды: анод 3 и катод 4 электрохимической ячейки 5 выполнены из нержавеющей стали с диаметром пор 40 мкм, разделительная мембрана 12 выполнена из армированного целлофана. Входные трубки 10, 14 и выходные трубки 11 и 13 имеют соответственно задвижки 10-1, 14-1 и 11-1, 13-1 для регулирования объема жидкого углеводородного топлива, протекающего через них в единицу времени.. Источник питания 1 и преобразователь 2 выполнены, как показано на фиг.2, и обеспечивают амплитуду положительного напряжения 1500 В, амплитуду отрицательного напряжения 120 В, т.е. коэффициент симметрии, равный 0,08 и частоту напряжения, соответствующую максимальной активации бензина 1850 Гц. Бензин с исходным октановым числом 80, (принятым в качестве контроля), из топливного бака 16 с помощью бензонасоса 17 по топливопроводу 15 подается одновременно через входные трубки 10, 14 соответственно во входную анодную камеру 6 и во входную катодную камеру 9 электрохимической ячейки 5. Бензин из входной анодной камеры 6 через поры анода 3 и из входной катодной камеры 9 через поры катода 4, поступает в анодную рабочую 7 и в катодную рабочую 8 камеры. На анод 3 и катод 4 фиг.1 подано переменное синусоидально асимметричное напряжение с резонансной частотой 1850 Гц, (значение которой ранее рассчитано и уточнено экспериментально авторами; на этой частоте тяжелые фракции жидкого углеводородного топлива распадаются на более мелкие), форма которого показана на фиг.3г). Под действием электрического поля, обусловленного этим напряжением с частотой 1850 Гц, бензин подвергается нескольким видам воздействия: электрокапиллярному, электрохимическому. Активированный таким образом бензин через выходные трубки 11-1 и 13-1 рабочих анодной и катодной камер 7 и 8 поступает в магистраль подачи топлива 18, смешивается в ней, подвергаясь механохимической активации, и поступает в ДВС 19. Конструкция устройства для обработки жидкого углеводородного топлива предусматривает и обеспечивает его многоступенчатую комбинированную обработку, и, как следствие, приводит к повышению октанового числа бензина до 92.An example of a specific implementation of a device for processing liquid hydrocarbon fuel, explaining its operation, is considered in a laboratory installation using gasoline with an octane rating of 80. The device is installed in front of the internal combustion engine carburetor. In the device, the electrodes: anode 3 and cathode 4 of the electrochemical cell 5 are made of stainless steel with a pore diameter of 40 μm, the separation membrane 12 is made of reinforced cellophane. The input tubes 10, 14 and the output tubes 11 and 13 have valves 10-1, 14-1 and 11-1, 13-1, respectively, for regulating the volume of liquid hydrocarbon fuel flowing through them per unit time. Power supply 1 and converter 2 made as shown in figure 2, and provide the amplitude of the positive voltage of 1500 V, the amplitude of the negative voltage of 120 V, i.e. a symmetry coefficient of 0.08 and a voltage frequency corresponding to a maximum activation of gasoline of 1850 Hz. Gasoline with an initial octane number of 80, (taken as a control), from the fuel tank 16 is supplied via the fuel pump 17 through the fuel pipe 15 through the inlet pipes 10, 14 respectively to the input anode chamber 6 and the input cathode chamber 9 of the electrochemical cell 5. Gasoline from the input anode chamber 6 through the pores of the anode 3 and from the input cathode chamber 9 through the pores of the cathode 4, enters the anode working 7 and the cathode working 8 of the camera. An alternating sinusoidally asymmetric voltage with a resonant frequency of 1850 Hz was applied to the anode 3 and cathode 4 of FIG. 1 (the value of which was previously calculated and verified experimentally by the authors; at this frequency, the heavy fractions of liquid hydrocarbon fuel decompose into smaller ones), the shape of which is shown in FIG. 3g). Under the influence of an electric field caused by this voltage with a frequency of 1850 Hz, gasoline is subjected to several types of exposure: electrocapillary, electrochemical. Thus activated gasoline through the outlet tubes 11-1 and 13-1 of the working anode and cathode chambers 7 and 8 enters the fuel supply line 18, mixes therein, undergoing mechanochemical activation, and enters the ICE 19. The design of the device for processing liquid hydrocarbon fuel It provides and ensures its multi-stage combined processing, and, as a result, leads to an increase in the octane number of gasoline to 92.

Многоступенчатая комбинированная обработка топлива состоит в следующем.Multistage combined fuel processing is as follows.

1. Электрокапиллярная активация, осуществляемая при прохождении исходного бензина через поры анода 3 и катода 4, которые находятся под потенциалом, соответственно положительным (анод), отрицательным (катод). В результате этого происходит частичная деструкция наиболее крупных макромолекул углеводородов, сопровождающаяся их деполимеризацией, ионизацией и образованием радикалов. Переменный синусоидальный асимметричный ток, с резонансной частотой 1850 Гц, протекающий через электроды 3, 4 электрохимической ячейки 5, предотвращает их пассивацию (поддержка активного рабочего состояния) и обеспечивает наиболее благоприятные условия для дальнейшей электрохимической активации топлива в рабочих камерах 7, 8. Выполнение электродов из электропроводящего пористого материала (в данном примере из нержавеющей стали) значительно увеличивает поверхность взаимодействия углеводородного топлива за счет развитой поверхности пористых электродов, что приводит к повышению интенсивности активации. Таким образом, рабочая поверхность контактного взаимодействия исходного бензина с пористыми электродами намного превосходит площадь электродов по прототипу [3]. При этом электрокапиллярная активация углеводородного топлива обеспечивает необходимую минимальную и достаточную электропроводимость топлива и является предварительной для последующей электрохимической активации, происходящей в рабочей анодной 7 и рабочей катодной 8 камерах электрохимической ячейки 5. В результате происходит дальнейшая деструкция тяжелых фракций углеводородного топлива на более легкие составляющие.1. Electrocapillary activation, carried out during the passage of the source gasoline through the pores of the anode 3 and cathode 4, which are under the potential, respectively, positive (anode), negative (cathode). As a result of this, partial destruction of the largest hydrocarbon macromolecules takes place, accompanied by their depolymerization, ionization, and radical formation. An alternating sinusoidal asymmetric current, with a resonant frequency of 1850 Hz, flowing through the electrodes 3, 4 of the electrochemical cell 5, prevents their passivation (maintaining an active working state) and provides the most favorable conditions for further electrochemical activation of the fuel in the working chambers 7, 8. electrically conductive porous material (in this example, stainless steel) significantly increases the interaction surface of hydrocarbon fuels due to the developed porous surface stagnant electrodes, which leads to an increase in the activation intensity. Thus, the working surface of the contact interaction of the source gasoline with porous electrodes far exceeds the area of the electrodes of the prototype [3]. In this case, the electrocapillary activation of hydrocarbon fuel provides the necessary minimum and sufficient electrical conductivity of the fuel and is preliminary for subsequent electrochemical activation, which occurs in the working anode 7 and working cathode 8 chambers of the electrochemical cell 5. As a result, further destruction of the heavy fractions of hydrocarbon fuel into lighter components occurs.

2. Наличие мембраны 12, обеспечивает раздельное протекание процессов в рабочей катодной 8 и рабочей анодной 7 камерах электрохимической ячейки 5. Активированные анодный и катодный потоки углеводородного топлива, обладающие различной полярностью, в топливопроводе 18 вновь смешиваются в любых пропорциях (за счет регулируемых задвижек 11-1, 13-1) с последующей гомогенизацией и протеканием сложных физико-химических процессов, таких, как рекомбинация зарядов, образование новых макромолекул (олигомеров) и других, что в целом обеспечивают необходимую реакционную способность топлива, и, как следствие, приводит к повышению октанового числа с 80 до 92. При этом материальный баланс обрабатываемого топлива на входе и выходе электрохимической ячейки 5 сохраняется в отличие от прототипа.2. The presence of the membrane 12, provides a separate flow of processes in the working cathode 8 and working anode 7 chambers of the electrochemical cell 5. The activated anode and cathode flows of hydrocarbon fuel having different polarity in the fuel line 18 are again mixed in any proportions (due to adjustable valves 11- 1, 13-1) with subsequent homogenization and the course of complex physicochemical processes, such as charge recombination, the formation of new macromolecules (oligomers) and others, which generally provide the necessary reaction of the fuel, and as a consequence, leads to an increase in octane number from 80 to 92. In this case, the material balance of fuel to be treated at the inlet and outlet of the electrochemical cell 5 is stored unlike the prototype.

Приведенный пример конкретного выполнения устройства для обработки жидкого углеводородного топлива не ограничивает другие возможные примеры его реализации. Полезная модель промышленно применима и может быть многократно реализована с использованием известных устройств, блоков, комплектующих и материалов. Заявляемая полезная модель может быть также использована в системах питания двигателей внутреннего сгорания различного типа, турбинных, ракетных и других двигателей.The given example of a specific implementation of the device for processing liquid hydrocarbon fuel does not limit other possible examples of its implementation. The utility model is industrially applicable and can be repeatedly implemented using known devices, blocks, components and materials. The inventive utility model can also be used in power systems of internal combustion engines of various types, turbine, rocket and other engines.

Claims

1. A device for processing liquid hydrocarbon fuel, comprising a housing with input and output tubes, inside which are placed electrodes connected to a power source, and a membrane located between the electrodes, characterized in that the device is made in the form of an electrochemical cell having four chambers: input anode , working anode, working cathode and input cathode, while the input anode chamber has an input tube and is formed by the walls of the casing and the anode, and the working anode chamber has an output tube and a sample is called the anode, the separation membrane and the walls of the housing, and the working cathode chamber has an outlet tube and is formed by the aforementioned separation membrane, the cathode and walls of the housing, and the inlet cathode chamber has an inlet tube and is formed by the cathode and walls of the housing; the electrodes (anode and cathode) of the electrochemical cell are made of porous electrically conductive material with predetermined pore sizes; in addition, the input tubes of the input anode and input cathode chambers are connected by a fuel line and connected to the fuel tank through a gas pump, and the output tubes of the working anode and cathode chambers are also connected by a fuel line and connected to the fuel supply line to the engine; in addition, the electrodes: the cathode and anode of the electrochemical cell are connected to the power source through a converter.

2. The device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of an inverter, the power inputs of which are connected to a power source, while the first power output of the inverter through the LC filter is connected to the beginning of the primary winding of the transformer, and the second the inverter power output is connected to the end of the transformer primary winding; the transformer has three secondary windings, the first secondary winding of the transformer is connected in series with the second secondary winding, the beginning of which is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the anode of the electrochemical cell, and the end of the first secondary winding is connected to the cathode of the electrochemical cell; the anode of the electrochemical cell is also connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the collector of the transistor, the emitter of which is connected to a common connection point of the first and second secondary windings of the transformer; in addition, the end of the first secondary winding is connected to the anode of the third diode, the cathode of which is connected through the resistor to the base of the transistor and the cathode of the fourth diode, the anode of which is connected to the emitter of the transistor; the third secondary winding of the transformer is connected to the inverter control system, the output of which is connected to the control input of the inverter formed by the control inputs of the transistor switches.

3. The device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the cathode and anode of the electrochemical cell are made of porous stainless steel with a pore diameter of 10-50 microns.

4. A device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the input tubes of the input anode and input cathode chambers and the output tubes of the working anode and working cathode chambers have valves to control the volume of hydrocarbon fuel flowing through them.

5. A device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the separation membrane is made, for example, of cellophane, reinforced cellophane or tarpaulin.

6. The device for processing liquid hydrocarbon fuel according to claim 1, characterized in that the power source is made in the form of a vehicle battery or an electromechanical generator.