RU2011U1 - Устройство для подогрева дизельного топлива - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА, содержащее полый корпус с впускным и выпускным каналами, расположенными на противоположных сторонах корпуса, камеру подогрева, которая образована стенками корпуса и сообщена с впускным и выпускным каналами, и по меньшей мере один нагревательный элемент, установленный на корпусе и электрически соединенный с плюсовой и минусовой клеммами, выполненными на корпусе, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде кольцевого стакана из теплоэлектропроводного материала, а нагревательные элементы выполнены из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления и установлены со стороны выпускного канала в нижней части камеры подогрева с возможностью непосредственного теплопроводного и электропроводного контакта с корпусом.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательные элементы установлены на дне корпуса.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что нагревательные элементы выполнены в виде таблеток.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагревательные элементы размещены в гнездах, которые расположены равномерно по окружности дна корпуса.5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено поперечной кольцевой перегородкой, которая установлена в камере подогрева с образованием камеры предварительного подогрева и камеры окончательного подогрева.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что поперечная кольцевая перегородка выполнена из диэлектрического материала.7. Устройство по пп.5 и 6, отличающееся тем, что поперечная кольцевая перегородка установлена с образованием кольцевого зазора между перегородкой и кольцевой внутренней с�

Description

УСТРОЙСТВО для ПОДОГРЕВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к двигателестроению и может применяться в устройствах для подогрева дизельного топлива в системах топливоподачи для обеспечения надежного запуска дизельных двигателей при низких температурах окружающей среды.

Известно устройство для подогрева дизельного топлива, содержащее цилиндрический полый корпус с впускным и выпускным каналами, подогрева, соединенную с впускным и выпускным канала {и и отделенную от стенок корпуса термоэлектроизоляционной втулкой, нагревательный элемент, выполненный из проволоки и установленный в виде спирали на стержне, размещенном по длине подогрева. Один конец стержня выполняет функцию плюсовой клеммы, а другой - изолирован от корпуса. Корпус выполняет функцию минусовой клеммы (земли). /Авторское свидетельство СССР N 861695, МОК F02 М 31/125, опубл. 1981 г./.

Недостатком известного устройства для подогрева дизельного топлива является перегорание нагревательного элемента из-за возможного замыкания витков проволочного нагревательного элемента в условиях вибрации при использовании устройства в транспортном средстве. Вероятнрст-ь. замыкания витков проволочной спирали нагревательного устройства возрастает при увеличении длины и диаметра проволочной спирали.

Известно устройство для подогрева дизельного топлива, содержащее цилиндрический полый корпус фильтра тонкой очистки с впускным и выпускным каналами, камеру подогрева.

6-- )

тК F 02 и 31/125

сообщенную с впускным и выпускным каналами и образованную между фильтруюцщм элементом и корпусом фильтра тонкой очистки, нагревательный элемент, выполненный в виде стакана из углеродной ткани и установленный между корпусом и фильтрующим элементом, и позистор, выполняющий функцию ограничителя температуры нагрева топлива. Материал позистора характеризуется положительным температурным коэ(|фициентом сопротивления, а именно: скачкообразным изменением сопротивления в сторону его увеличения при достижении пороговой температуры, что обеспечивает автоматическое регулирование нагрева топлива не вьше заданной температуры. Нагревательный элемент электрически последовательно соединен через позистор с источником питания, /Патент РФ N 2008499, МПК F 02 и , опубл. 1994 г./.

Недостатком известного устройства является прекращение процесса подогрева топлива при возможном обрыве электрической цепи или при нарушении в ней контакта. Это обусловлено последовательным соединением всех элементов электрической цепи нагревательного элемента, при котором в случае обрыва или отсутствия контакта в любом месте электрической цепи полностью прекращается электропитание нагревательного элемента. Кроме того, недостатком известного устройства для подогрева дизельного топлива является невозможность его использования в готовых системах подачи дизельного топлива, поскольку требуется конструктивное изменение серийного топливного фильтра, а именно увеличение диаметра его корпуса.

Наиболее близким к полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для подогрева дизельного топлива, содержащее полый корпус с впускным и выпускным каналами, расположенными на противоположных сторонах корпуса, камеру подогрева, которая образована стенками корпуса и соединена с впускным и выпускным каналами, нагревательный элемент, размещенный на поверхности корпуса со стороны впускного канала и выполненный в виде проволоки накаливания. Корпус образован двумя дисками, один из которых выполнен из теплопроводного материала. Впускной канал выполнен в виде отверстий в диске из теплопроводного материала, а выпускной канал выполнен в виде отверстий на втором диске из нетеплопроводного материала. В камере подогрева размещена пористая вставка из нетеплопроводных волокон, которая способствует созданию турбулентности и перемешиванию топлива, протекающего через камеру, что, в свою очередь, увеличивает эффективность теплообмена. Внутри пористой вставки установлен элемент из непористого материала, который уменьшает площадь поперечного сечения для протока топлива, что увеличивает его скорость и турбулентность. Устройство снабжено теплопроводными ребрами, которые расположены в калере подогрева и установлены на внутренней поверхности корпуса, что позволяют еще более повысить эффективность теплопередачи от нагревательных элементов к топливу. Нагревательный элемент электрически соединен через клеммы, расположенные на внешней поверхности корпуса, с источником питания и электронной схемой. В дисках выполнено центральное отверстие для монтажного элемента, позволяющего монтировать устройство для подогрева дизельного топлива на готовом серийном топливном фильтре. /Патент РФ N 1806288, Ж1К F

-

02 М 31/125, опубл. 1993 г./.

Недостатком известного устройства является сложность его конструктивного выполнения, связанная с необходимостью компенсации неравномерности теплообмена между топливом и нагревательным элементом. Теплообмен между топливом и поверхностью нагревательного элемента, контактирующей с поступающим холодным топливом, проходит более интенсивно, чем между уже подогретым топливом и другой поверхностью нагревательного элемента. Поэтому для повышения интенсивности теплообмена в камере подогрева установлены пористая вставка, элемент из непористого материала и теплопроводные ребра. При длительной эксплуатации, особенно в условиях интенсивной тряски, пористая вставка уплотняется, вследствие чего уменьшается турбулентность топливного потока и, следовательно, ухудшается теплообмен между нагревательным элементом и топливом. Перегрев нагревательного элемента может привести к коксованию топлива на проволоке, что, в свою очередь, еще более уменьшает теплообмен и может привести к выходу из строя нагревательного элемента. Кроме того, расположение нагревательного элемента в верхней части камеры подогрева со стороны впускного канала и заполнение объема калеры подогрева дополнительными конструктивными элементами ухудшают конвекционные процессы теплосъема с нагревательного элемента, что также приводит к его перегреву и к коксованию топлива на проволоке.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание съемного устройства для подогрева дизельного топлива, которое можно легко и быстро

монтировать на серийно выпускаемых топливных фильтрах, и которое характеризуется высокой надежностью за счет упрощения конструкции и электрической схемы при одновременном повышении мощности нагревательных элементов и коэффициента полезного действия всего устройства в целом.

Технический результат настоящей полезной модели заключается в равномерном теплообмене между нагревательным элементом и топливом за счет одновременного интенсивного отбора тепла со всех поверхностей нагревательного элемента и улучшения конвекционных процессов в камере подогрева. Теплосъем производится с одной поверхности нагревательного элемента за счет плотного контакта с теплопроводным корпусом устройства, а с других поверхностей - за счет непосредственного омывания их потоком топлива, что позволяет поддерживать максимальный температурный режим в материале нагревательного элемента без его отключения и, тем самым, использовать в устройстве нагревательный элемент с максимально допустимой мощностью. Поскольку в нижней части камеры подогрева образуется более теплое топливо, то его поток, поднимаясь вверх, способствует интенсивному перемешиванию топлива и, тем c vibiM, улучшению конвекционных процессов.

Кроме того, техническим результатом полезной модели является защита от перегрева устройства без отключения электропитания при аварийном прекращении подачи топлива за счет позисторного свойства нагревательного элемента. В нагревательном элементе при достижении пороговой температуры резко возрастает внутреннее сопротивление и нагрев прекращается до момента охлаждения нагревательного элемента ниже

9fr 3si§s

- пороговой температуры.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для подогрева дизельного топлива, содержащем полый корпус с впускным и выпускным каналами, расположенными на противоположных сторонах корпуса, камеру подогрева, которая образована стенками корпуса и сообщена с впускным и выпускным каналами и по меньшей мере один нагревательный элемент, установленный на корпусе и электрически соединенный с плюсовой и минусовой клеммами, выполненными на корпусе,

корпус выполнен в виде кольцевого стакана из теплоэлектропроводного материала, а нагревательные элементы выполнены из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления и установлены со стороны выпускного канала в нижней части камеры подогрева с возможностью непосредственных теплопроводного и электропроводного контактов с корпусом.

Кроме того, нагревательные элементы установлены на дне корпуса.

Кроме того, нагревательные элементы выполнены в виде таблеток.

Кроме того, нагревательные элементы размещены в гнездах, которые расположены равномерно по окружности дна корпуса.

Кроме того, устройство снабжено поперечной кольцевой перегородкой, которая установлена в камере подогрева с образованием камеры предварительного подогрева и камеры окончательного подогрева.

IQSrvOVTS

- s Кроме того, поперечная кольцевая перегородка выполнена из диэлектрического материала.

Кроме того, поперечная кольцевая перегородка установлена с образованием кольцевого зазора между перегородкой и кольцевой внутренней стенкой корпуса.

Кроме того, камера предварительного подогрева сообщена с камерой окончательного подогрева кольцевым зазором, при этом камера предварительного подогрева соединена с впускным каналом, а камера окончательного подогрева - с выпускным каналом.

Кроме того, нагревательные элементы электрически параллельно соединены с плюсовой клеммой.

Кроме того, электрическое соединение нагревательных элементов с плюсовой клеммой выполнено в виде упругих контактов .

Кроме того, упругие контакты установлены в камере окончательного подогрева меаду поперечной кольцевой перегородкой и нагревательными элементами, при этом упругие контакты закреплены на поперечной кольцевой перегородке и упруго оперты на нагревательные элементы.

Кроме того, плюсовая клемма выполнена в виде шпильки, которая установлена над поперечной кольцевой перегородкой и изолирована от корпуса диэлектрической втулкой.

Кроме того, минусовая клемма выполнена в виде резьбового гнезда на наружной поверхности корпуса.

Кроме того, впускной канал выполнен в виде открытого кольцевого торца корпуса.

ijS Sn

- ных щелей, расположенных равномерно по периферии дна корпуса.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для подогрева дизельного топлива, продольный разрез, на фиг,2 - устройство для подогрева дизельного топлива, вид сверху с частичным показом расположения нагревательных элементов, на фиг. 3 - установка устройства для подогрева дизельного топлива в топливном фильтре двигателя автомобиля , продольный разрез.

Устройство для подогрева дизельного топлива содержит полый корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами, расположенными на противоположных сторонах корпуса 1, нагревательные элементы 4, расположенные на поверхности корпуса 1 со стороны выпускного канала 3, упругие контакты 5, плюсовая 6 и минусовая 7 клеммы. Корпус 1 выполнен в виде кольцевого стакана из теплоэлектропроводного материала, при этом камера подогрева 8 образована стенками корпуса в виде кольцевой полости. В камере подогрева 8 устшювлена поперечная кольцевая перегородка 9, выполненная из диэлектрического, маслобензостойкого, термостойкого и теплопроводного материала, например пластика АГ-4. Поперечная кольцевая перегородка 9 разделяет камеру подогрева 8 на камеру 10 предварительного подогрева топлива и камеру 11 - окончательного подогрева топлива, при этом камера 10 выполнена большего объема, чем камера 11. Между поперечной кольцевой перегородкой 9 и внутренней кольцевой стенкой корпуса 1 образован узкий кольцевой зазор 12. Камеры 10,11 сообщены между собой кольцевым зазором 12, при этом камера 10 предL n s- s

- ц варительного подогрева топлива соединена с впускным каналом 2, а камера 11 окончательного подогрева - с выпускным каналом 3. Выпускной канал 3 выполнен в виде дугообразных щелей 13., расположенных равномерно по периферии дна корпуса 1, а впускной канал 2 образован открытым кольцевым торцем корпуса 1 . Нагревательные элементы 4 выполнены в виде таблеток из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы) и установлены в камере 11 окончательного подогрева на внутренней поверхности дна корпуса 1. Нагревательные элементы 4 размещены с углублением в гнездах 14, которые выполнены равномерно по окружности на внутренней поверхности дна корпуса 1 между внутренней кольцевой стенкой корпуса 1 и дугообразными щелями 13 выпускного канала 3. В камере 11 окончательного подогрева между поперечной кольцевой перегородкой 9 и нагревательными элементами 4 установлены упругие контакты 5, при этом упругие контакты 5 закреплены на поперечной кольцевой перегородке 9 и упруго оперты на нагревательные элементы 4, что обеспечивает плотный теплопроводный и электропроводный контакты нагревательных элементов 4 с корпусом 1. Нагревательные элементы 4 параллельно электрически соединены посредством упругих контактов 5 с плюсовой клеммой б. Плюсовая клемма 6 установлена в отверстии наружной кольцевой стенки корпуса 1 над поперечной кольцевой перегородкой 9 и изолирована от электропроводящего корпуса 1 диэлектрической втулкой 15. Минусовая клемма 7 выполнена на внешней поверхности кольцевой наружной стенки корпуса 1 в виде резьбового гнезда.

логфоводного и электропроводного материала и расположение нагревательных элементов в нижней части камеры подогрева позволяет повысить теплосъем за счет увеличения теплопроводной площади, непосредственно контактирующей с нагревательными элементами, и улучшить конвекционные процессы в камере подогрева при одновременном повьппении надежности устройства за счет уменьшения длины токоподводящей цепи, поскольку нагревательные элементы одновременно являются регуляторами нагрева, имеют непосредственный тепловой и электрический контакт с заземленным электропроводным корпусом, а также укороченную длину электроцепи между нагревательными элементами и плюсовой клеммой, выполненной в виде упругих контактов.

Наличие поперечной кольцевой перегородки увеличивает путь потока Топлива вдоль нагретых стенок и нагревательных элементов, что повышает интенсивность общей теплоотдачи от нагревательных элементов к топливу.

В корпусе 1 выполнено монтажное отверстие 16, которое предназначено для монтажа устройства на готовом серийном топливном фильтре 17.

Устройство для подогрева дизельного топлива установлено на входе в топливный фильтр 17 между его корпусом 18 и крышкой 19 и закреплено посредством винтового стержня 20, установленного в отверстии 16 .

Устройство для подогрева дизельного топлива используют преимущественно в сборе с топливным фильтром, а также в других устройствах при эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды, когда в дизельном топливе проис/

- -зв ходит кристаллизация парафина, который забивает фильтрующий элемент.

Устройство для подогрева дизельного топлива работает следующим образом .

Плюсовую клемму б подключают к источнику питания, а минусовую клемму 7 заземляют на корпус автомобиля. Электрический ток проходит через плюсовую клемму 6, упругие контакты 5, нагревательные элементы 4, и корпус 1. При прохождении электрического тока нагревательные элементы 4 быстро разогреваются вследствие того, что в холодном состоянии позисторный материал нагревательных элементов 4 имеет небольшое внутреннее сопротивление. Нагревательные элементы 4 за счет плотного теплопроводного контакта с теплопроводным корпусом 1 отдают большую часть своей тепловой энергии корпусу 1, Через впускной канал 2 осуществляют подачу холодного дизельного топлива в камеру 10 предварительного подогрева, которая выполнена с большим объемом, чем камера 11 окончательного подогрева, что обеспечивает более длительный контакт холодного топлива с менее нагретой верхней частью кольцевых стенок корпуса 1 по сравнению с более нагретыми нижней частью кольцевых стенок и дном корпуса 1, а также горячими нагревательными элементами 4 камеры окончательного подогрева 11. Холодное дизельное топливо отбирает тепло от верхней части кольцевых стенок, корпуса 1 в камере 10 предварительного подогрева и через кольцевой зазор IS подогретое топливо поступает в камеру 11 окончательного подогрева топлива, где отбирает тепло от нижней части кольцевых стенок корпуса 1, проходит над разогретой поверхностью нагревательных элементов 4, которые отдают топливу оставшуюся часть тепла. Подогретое на 10-15 градусов Цельсия дизельное топливо выходит через дугообразные щели 13 и поступает на вход в топливный фильтр 17.

При нарушении циркуляции дизельного топлива, например, при забивании топливной магистрали или фильтрующего элемента в топливном фильтре 17, при остановке топливного насоса, теплоотвод резко уменьшается. При достижении нагревательным элементом 4 температуры до 140-160 градусов Цельсия его внутреннее сопротивление скачкообразно возрастает, и проводимость падает, вследствие чего прохождение электрического тока через нагревательные элементы 4 практически прекращается, что предотвращает перегрев нагревательных элементов 4, а также возможное закипание топлива и закоксовывание поверхностей нагревательных элементов 4 и упругих контактов 5.

Высокий теплосъем за счет плотного контакта нагревательных элементов с теплопроводным корпусом создает условия для оптимальной стабильной температуры нагревательных элементов, при которой они работают как обычное сопротивления, не достигая порогового значения температуры. Это позволяет получить устройство подогрева дизельного топлива с использованием его максимальной мощности, что приводит к сокращению в нем количества нагревательных элементов.

Claims (15)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДОГРЕВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА, содержащее полый корпус с впускным и выпускным каналами, расположенными на противоположных сторонах корпуса, камеру подогрева, которая образована стенками корпуса и сообщена с впускным и выпускным каналами, и по меньшей мере один нагревательный элемент, установленный на корпусе и электрически соединенный с плюсовой и минусовой клеммами, выполненными на корпусе, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде кольцевого стакана из теплоэлектропроводного материала, а нагревательные элементы выполнены из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления и установлены со стороны выпускного канала в нижней части камеры подогрева с возможностью непосредственного теплопроводного и электропроводного контакта с корпусом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревательные элементы установлены на дне корпуса.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что нагревательные элементы выполнены в виде таблеток.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что нагревательные элементы размещены в гнездах, которые расположены равномерно по окружности дна корпуса.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено поперечной кольцевой перегородкой, которая установлена в камере подогрева с образованием камеры предварительного подогрева и камеры окончательного подогрева.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что поперечная кольцевая перегородка выполнена из диэлектрического материала.

7. Устройство по пп.5 и 6, отличающееся тем, что поперечная кольцевая перегородка установлена с образованием кольцевого зазора между перегородкой и кольцевой внутренней стенкой корпуса.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что камера предварительного подогрева сообщена с камерой окончательного подогрева кольцевым зазором, при этом камера предварительного подогрева соединена с впускным каналом, а камера окончательного подогрева - с выпускным каналом.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что нагревательные элементы электрически параллельно соединены с плюсовой клеммой.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что электрическое соединение нагревательных элементов с плюсовой клеммой выполнено в виде упругих контактов.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что упругие контакты установлены в камере окончательного подогрева между поперечной кольцевой перегородкой и нагревательными элементами, при этом упругие контакты закреплены на поперечной кольцевой перегородке и упруго оперты на нагревательные элементы.

12. Устройство по пп.1, 9, 10, отличающееся тем, что плюсовая клемма выполнена в виде шпильки, которая установлена над поперечной кольцевой перегородкой и изолирована от корпуса диэлектрической втулкой.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что минусовая клемма выполнена в виде резьбового гнезда на наружной поверхности корпуса.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что впускной канал выполнен в виде открытого кольцевого торца корпуса.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выпускной канал выполнен в виде дугообразных щелей, расположенных равномерно по периферии дна корпуса.