RU2296238C1 - Fuel processing device - Google Patents

Fuel processing device Download PDF

Info

Publication number
RU2296238C1
RU2296238C1 RU2005126687/06A RU2005126687A RU2296238C1 RU 2296238 C1 RU2296238 C1 RU 2296238C1 RU 2005126687/06 A RU2005126687/06 A RU 2005126687/06A RU 2005126687 A RU2005126687 A RU 2005126687A RU 2296238 C1 RU2296238 C1 RU 2296238C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
chamber
flow
flow chamber
outlet
Prior art date
Application number
RU2005126687/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Алексеевич Заплаткин (RU)
Анатолий Алексеевич Заплаткин
Владимир Иванович Медведев (RU)
Владимир Иванович Медведев
Юрий Анатольевич Микипорис (RU)
Юрий Анатольевич Микипорис
Ирина Викторовна Наганова (RU)
Ирина Викторовна Наганова
Антон Николаевич Павлов (RU)
Антон Николаевич Павлов
Владимир Петрович Печенов (RU)
Владимир Петрович Печенов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" filed Critical Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева"
Priority to RU2005126687/06A priority Critical patent/RU2296238C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2296238C1 publication Critical patent/RU2296238C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: invention relates to preliminary preparation of fuel in internal combustion engine. Proposed fuel processing device contains flow-through chamber connected with inlet and outlet fuel pipes, winding arranged on outer surface of flow-through chamber, and metal balls loosely fitted inside flow-through chamber. Inlet and outlet fuel pipes, metal ball ands flow-through chamber are made of material with equal polarization orientation and with higher dielectric permeability, as compared with that of fuel. Section of pipelines arranged inside flow-through chamber are provided with longitudinal slots. Inner surface of outlet fuel pipe has insulating coating.
EFFECT: enlarged functional capabilities and increased efficiency of device.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технике для предварительной подготовки топлива, и может быть использовано для улучшения экологической безопасности и снижения расхода топлива при эксплуатации двигателей.The invention relates to mechanical engineering, in particular to equipment for preliminary fuel preparation, and can be used to improve environmental safety and reduce fuel consumption during engine operation.

Известна система подачи топлива в камеру сгорания (см. патент РФ №2101545, кл. F 02 М 27/04, публ. 10.01.98 г.). На топливный насос устанавливаются съемные кассеты с материалом, диэлектрическая проницаемость которого выше, чем у топлива, благодаря чему происходит трибоэлектризация частиц топлива, т.е. оно получает электрический заряд по всему объему.A known system for supplying fuel to the combustion chamber (see RF patent No. 2101545, class F 02 M 27/04, publ. 10.01.98). Removable cartridges with material whose dielectric constant is higher than that of fuel are installed on the fuel pump, due to which triboelectrification of fuel particles occurs, i.e. it receives an electric charge throughout its volume.

Недостатком такого устройства является низкая электризация жидкости из-за относительно малой скорости топлива, что снижает эффективность устройства и его функциональные возможности.The disadvantage of this device is the low electrification of the liquid due to the relatively low speed of the fuel, which reduces the efficiency of the device and its functionality.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство для магнитной обработки жидкости (см. патент РФ №1388573, кл. F 02 М 27/04, публ. 15.04.88 г.), содержащее проточную камеру, соединенную с входным и выходным топливопроводами, на наружной поверхности проточной камеры размещена обмотка, а внутри проточной камеры неплотно расположены металлические шарики. Вследствие питания обмотки током возникает электромагнитное поле, воздействующее на топливо, сгорание которого в двигателе происходит с большей эффективностью.The closest in technical essence to the proposed solution is a device for magnetic fluid treatment (see RF patent No. 1388573, class F 02 M 27/04, publ. 04/15/08,), containing a flow chamber connected to the inlet and outlet fuel pipelines , a winding is placed on the outer surface of the flow chamber, and metal balls are loosely located inside the flow chamber. As a result of the current supply to the winding, an electromagnetic field arises that acts on the fuel, the combustion of which in the engine is more efficient.

Недостатком такого устройства является незначительное воздействие внешнего электрического поля на весь объем движущегося топлива, в частности, из-за чрезмерного нагрева топлива вследствие потерь на гистерезиз и вихревые токи, что ведет к малой электризации топлива, а это снижает эффективность устройства и его функциональные возможности.The disadvantage of this device is the insignificant effect of an external electric field on the entire volume of moving fuel, in particular, due to excessive heating of the fuel due to losses due to hysteresis and eddy currents, which leads to low fuel electrification, and this reduces the efficiency of the device and its functionality.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения функциональных возможностей и повышения эффективности устройства.The present invention solves the problem of expanding the functionality and increasing the efficiency of the device.

Технический результат заключается в обеспечении электризации движущегося топлива по всему объему и при малых скоростях.The technical result is to ensure the electrification of moving fuel throughout the volume and at low speeds.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки топлива, содержащем проточную канавку, соединенную с входным и выходным топливопроводами, на наружной поверхности проточной камеры размещена обмотка, а внутри проточной камеры неплотно расположены металлические шарики, входной и выходной топливопроводы, металлические шарики и проточная камера выполнены из материалов с одинаковой поляризационной ориентацией и с большей диэлектрической проницаемостью, чем у топлива, при этом участки топливопроводов, размещенные внутри проточной камеры, снабжены продольными прорезями, а внутренняя поверхность выходного топливопровода имеет изоляционное покрытие.The specified technical result is achieved in that in the fuel processing device containing a flow groove connected to the inlet and outlet fuel lines, a winding is placed on the outer surface of the flow chamber, and metal balls, inlet and outlet fuel lines, metal balls and flow are loosely located inside the flow chamber the chamber is made of materials with the same polarization orientation and with a higher dielectric constant than fuel, with sections of fuel lines whelping inside the flow chamber are provided with longitudinal slots, and the inner surface of the output of the fuel has an insulating coating.

Показатели эффективности и токсичность отработавших газов у карбюраторных двигателей во многом зависят от качества процесса смесеобразования, который в значительной мере определяется тонкостью и однородностью распыления топлива, что достигается при помощи аэродинамического воздействия воздушного потока на вытекающую струю топлива. При этом средний радиус rk образующихся капель (при дроблении струи топлива) оценивается выражением:Performance indicators and exhaust gas toxicity of carburetor engines largely depend on the quality of the mixture formation process, which is largely determined by the fineness and uniformity of fuel atomization, which is achieved by the aerodynamic effect of the air flow on the fuel stream. In this case, the average radius r k of the droplets formed (when crushing the jet of fuel) is estimated by the expression:

rk=Kgσ/WB,r k = Kgσ / W B ,

где: К - постоянная распылителя;where: K - spray constant;

g - ускорение свободного падения;g is the acceleration of gravity;

σ - коэффициент поверхностного натяжения;σ is the coefficient of surface tension;

WB - скорость воздуха в диффузоре.W B - air velocity in the diffuser.

Из данной формулы следует, что тонкость распыления зависит от величины поверхностного натяжения топлива и скорости воздушного потока в диффузоре. Однако увеличение скорости воздуха в диффузоре карбюратора имеет вполне определенный предел. Увеличение скорости воздуха свыше 100 м/с уже практически не улучшает тонкости распыления топлива, что указывает на ограниченность данного способа совершенствования процесса смесеобразования. Поэтому одним из наиболее эффективных способов улучшения тонкости распыления топлива является электромагнитная обработка топлива.From this formula it follows that the fineness of spraying depends on the magnitude of the surface tension of the fuel and the speed of the air flow in the diffuser. However, the increase in air velocity in the carburetor diffuser has a definite limit. An increase in air velocity in excess of 100 m / s almost no longer improves the fineness of fuel atomization, which indicates the limitations of this method of improving the process of mixture formation. Therefore, one of the most effective ways to improve the fineness of fuel atomization is the electromagnetic processing of fuel.

Внешние источники высокого напряжения (катушки зажигания, высоковольтные преобразователи и умножители напряжения) в условиях эксплуатации мобильных машин большого эффекта не дают. Дело в том, что с помощью таких источников можно воздействовать на топливо лишь на небольшом участке системы (например, внутри проточной камеры). Кроме того, напряженность создаваемого ими электрополя значительно уступает естественной электростатической, получаемой при трибоэлектризации. При низкой напряженности поля топливо наэлетризовывается слабо и при движении к форсунке или к распылителю карбюратора разряжается вследствие утечки заряда (релаксации).External sources of high voltage (ignition coils, high-voltage converters and voltage multipliers) do not give much effect in the conditions of operation of mobile machines. The fact is that with the help of such sources it is possible to affect the fuel only in a small area of the system (for example, inside the flow chamber). In addition, the intensity of the electric field created by them is significantly inferior to the natural electrostatic obtained by triboelectrification. At low field strengths, fuel is poorly electrified and, when moving toward the nozzle or to the carburetor atomizer, discharges due to charge leakage (relaxation).

Однако топливам, также как и другим неполярным жидким диэлектрикам, свойственна трибоэлектризация при их движении. Образование электростатических зарядов при истечении углеводородных топлив объясняется теорией, разработанной Козманом и Гэвисом и в дальнейшем получившей развитие в трудах Бобровского С.А., Салимова А.У., Татарнова В.В. и др.However, fuels, as well as other non-polar liquid dielectrics, are characterized by triboelectrization during their movement. The formation of electrostatic charges during the expiration of hydrocarbon fuels is explained by the theory developed by Kozman and Gavis and further developed in the works of Bobrovsky S.A., Salimov A.U., Tatarnova V.V. and etc.

Эта теория основана на уравнениях переноса зарядов в топливе путем диффузии, проводимости и конвенции. По мнению упомянутых ученых, электростатические заряды образуются в результате преимущественной адсорбции ионов одного знака на стенках труб, а утечка их происходит в результате омической проводимости топлива.This theory is based on the equations of charge transfer in fuel by diffusion, conductivity, and convention. According to the mentioned scientists, electrostatic charges are formed as a result of the predominant adsorption of ions of the same sign on the pipe walls, and their leakage occurs as a result of ohmic conductivity of the fuel.

При трибоэлектрической обработке топлива на его капли, кроме молекулярных сил, определяющих их прочность, воздействуют прямо пропорциональные приобретенному заряду (потенциалу) и направленные в противоположную сторону силы, снижающие коэффициент поверхностного натяжения капли σ (фиг.1), что приводит к более мелкому распылению топлива и его эффективному сгоранию.When triboelectric processing of fuel on its droplets, in addition to molecular forces that determine their strength, they are directly proportional to the acquired charge (potential) and directed in the opposite direction, reducing the surface tension coefficient of the droplet σ (Fig. 1), which leads to finer atomization of the fuel and its efficient combustion.

Для практического осуществления вышесказанного (в отличие от прототипа) предлагается новое конструктивное решение - совмещение внешнего элетромагнитного поля и трибоэлектризации. Для этого входной и выходной топливопроводы, металлические шарики и проточная камера выполняются из материалов одинаковой поляризационной ориентации и с большей диэлектрической проницаемостью, чем у топлива. Тогда при движении по трубопроводу топливо электризуется, т.е. приобретает заряд и, попадая в проточную камеру, заполненную шариками, увеличивает его под воздействием электромагнитного поля, полученного от питания обмотки, например, переменным током от провода возбуждения генератора.For the practical implementation of the above (in contrast to the prototype), a new constructive solution is proposed - the combination of an external electromagnetic field and triboelectrification. For this, the inlet and outlet fuel lines, metal balls and the flow chamber are made of materials of the same polarization orientation and with a higher dielectric constant than fuel. Then, when moving through the pipeline, the fuel is electrified, i.e. acquires a charge and, falling into a flow chamber filled with balls, increases it under the influence of an electromagnetic field obtained from a winding supply, for example, by alternating current from a generator excitation wire.

При увеличении поверхности разделения фаз: "стенка трубопровода - жидкость" адсорбируется большое количество ионов определенного знака, участвующих в электролитическом механизме образования электростатического заряда. Поэтому на краях входного и выходного топливопроводов выполнены продольные прорези, способствующие уменьшению гидравлических сопротивлений, что благоприятствует протеканию топлива с большей скоростью и, соответственно, его лучшей трибоэлектризации.With an increase in the phase separation surface: “pipe wall - liquid”, a large number of ions of a certain sign are adsorbed, participating in the electrolytic mechanism of the formation of an electrostatic charge. Therefore, longitudinal cuts are made at the edges of the inlet and outlet fuel pipelines, contributing to a decrease in hydraulic resistance, which favors the flow of fuel at a higher speed and, accordingly, its better triboelectrization.

С целью сохранения приобретенного заряда вплоть до камеры сгорания на внутреннюю поверхность выходного топливопровода нанесено изоляционное покрытие.In order to preserve the acquired charge up to the combustion chamber, an insulating coating is applied to the inner surface of the output fuel line.

Таким образом, сравнение заявляемого изобретения с прототипом позволило установить его соответствие критерию "новизна".Thus, a comparison of the claimed invention with the prototype made it possible to establish its compliance with the criterion of "novelty."

При анализе уровня техники в данной области было также выявлено, что заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает предлагаемому изобретению соответствие критерию "изобретательский уровень".When analyzing the state of the art in this field, it was also revealed that the claimed combination of essential features ensures the present invention meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен график влияния трибоэлектризации топлива на величину поверхностного натяжения его капель; на фиг.2 изображена функциональная схема устройства для обработки топлива для двигателя внутреннего сгорания.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a graph of the effect of triboelectrification of fuel on the surface tension of its droplets; figure 2 shows a functional diagram of a device for processing fuel for an internal combustion engine.

Устройство содержит проточную камеру 1, на наружной поверхности которой размещена обмотка 2, соединенная с источником питания 3. Внутри проточной камеры 1 неплотно размещены металлические шарики 4. Проточная камера 1 соединена с входным 5 и выходным 6 топливопроводами, при этом их соответствующие участки 7 и 8, размещенные внутри проточной камеры, имеют продольные прорези, а внутренняя поверхность выходного топливопровода 6 имеет изоляционное покрытие. Входной 5 и выходной 6 топливопроводы, металлические шарики 4 и проточная камера 1 выполнены из материалов с одинаковой поляризационной ориентацией и с большей диэлектрической проницаемостью, чем у топлива.The device comprises a flow chamber 1, on the outer surface of which a winding 2 is placed, connected to a power source 3. Metal balls 4 are loosely placed inside the flow chamber 1. The flow chamber 1 is connected to the input 5 and output 6 fuel pipelines, while their respective sections 7 and 8 located inside the flow chamber, have longitudinal slots, and the inner surface of the outlet fuel pipe 6 has an insulating coating. Inlet 5 and outlet 6 fuel lines, metal balls 4 and flow chamber 1 are made of materials with the same polarization orientation and with a higher dielectric constant than fuel.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Топливо от насоса поступает по трубопроводу 5 в проточную камеру 1, приобретая заряд в результате трибоэлектризации и сохраняя его в камере 1 по причине одинаковости поляризационной ориентации материалов трубопроводов 5 и 6, шариков 4 и самой камеры 1.Fuel from the pump flows through pipeline 5 to the flow chamber 1, acquiring a charge as a result of triboelectrification and storing it in chamber 1 due to the same polarization orientation of the materials of pipelines 5 and 6, balls 4 and chamber 1 itself.

Вследствие питания обмотки 2 током от источника 3 (например, током переменного напряжения от провода возбуждения генератора), в камере 1 наводится электромагнитное поле, силовые линии которого пересекают уже заряженное топливо, распределенное на поверхностях шариков 4 в виде тонкой пленки. Вследствие этого напряженность совместного электрополя (в сравнении с прототипом) возрастает, что создает высокую электризацию топлива, ведет к высокой степени стабилизации заряда и достаточному его выравниванию во всем объеме топлива независимо от его скорости.Due to the supply of winding 2 with current from source 3 (for example, an alternating voltage current from the generator excitation wire), an electromagnetic field is induced in chamber 1, the lines of force of which intersect already charged fuel distributed on the surfaces of balls 4 in the form of a thin film. As a result, the intensity of the joint electric field (in comparison with the prototype) increases, which creates a high electrification of the fuel, leads to a high degree of stabilization of the charge and its sufficient equalization in the entire volume of fuel, regardless of its speed.

Продольные прорези на участках 7 и 8 топливопроводов способствуют увеличению суммарной площади контакта вытекающего из толливопровода 5 и входящего в топливопровод 6 топлива, т.е. поверхность разделения фаз: "стенка трубопровода - жидкость" становится больше и, соответственно, большее количество ионов участвует в электролитическом механизме увеличения электростатического заряда.Longitudinal slots in sections 7 and 8 of the fuel lines contribute to an increase in the total contact area of the fuel flowing out from the toll pipe 5 and the fuel entering the fuel pipe 6, i.e. phase separation surface: "pipeline wall - liquid" becomes larger and, accordingly, a larger number of ions participate in the electrolytic mechanism of increasing electrostatic charge.

Кроме того, продольные прорези на участках 7 и 8 топливопроводов способствуют уменьшению гидравлических сопротивлений, что благоприятствует протеканию топлива с большей скоростью и, соответственно, его лучшей трибоэлектризации.In addition, the longitudinal slots in sections 7 and 8 of the fuel lines contribute to a decrease in hydraulic resistance, which favors the flow of fuel at a higher speed and, accordingly, its better triboelectrization.

Сохранению приобретенного заряда вплоть до камеры сгорания способствует изоляционное покрытие на внутренней поверхности выходного топливопровода 6.The conservation of the acquired charge up to the combustion chamber is facilitated by an insulating coating on the inner surface of the output fuel line 6.

Перечисленные отличительные от прототипа признаки обеспечивают предложенному техническому решению следующие преимущества:These distinctive features from the prototype features provide the proposed technical solution with the following advantages:

- снижают поверхностное натяжение топлива;- reduce the surface tension of the fuel;

- способствуют созданию тонкодисперсной топливовоздушной смеси и раскрытию факела в камере сгорания двигателя;- contribute to the creation of a fine air-fuel mixture and the opening of the torch in the combustion chamber of the engine;

- за счет наиболее полного сгорания такой топливовоздушной смеси снижают концентрацию СО, СН и дымность в отработавших газах двигателя, а также уменьшают расход топлива.- due to the most complete combustion of such an air-fuel mixture, the concentration of CO, CH and smoke in the exhaust gases of the engine is reduced, and fuel consumption is also reduced.

Все это, в целом, повышает эффективность использования предложенного изобретения и расширяет его функциональные возможности применения на энергетических установках различных типов, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания.All this, in general, increases the efficiency of using the proposed invention and expands its functionality for use in various types of power plants, mainly in internal combustion engines.

Claims (1)

Устройство для обработки топлива, содержащее проточную камеру, соединенную с входным и выходным топливопроводами, на наружной поверхности проточной камеры размещена обмотка, а внутри проточной камеры неплотно расположены металлические шарики, отличающееся тем, что входной и выходной топливопроводы, металлические шарики и проточная камера выполнены из материалов с одинаковой поляризационной ориентацией и с большей диеэлектрической проницаемостью, чем у топлива, при этом участки топливопроводов, размещенные внутри проточной камеры, снабжены продольными прорезями, а внутренняя поверхность выходного топливопровода имеет изоляционное покрытие.A fuel processing device comprising a flow chamber connected to the inlet and outlet fuel lines, a winding is placed on the outer surface of the flow chamber, and metal balls are loosely located inside the flow chamber, characterized in that the fuel inlet and outlet pipes, metal balls and the flow chamber are made of materials with the same polarization orientation and with a greater dielectric constant than fuel, while sections of the fuel pipes located inside the flow chamber, with They are fitted with longitudinal slots, and the inner surface of the fuel outlet pipe has an insulating coating.
RU2005126687/06A 2005-08-23 2005-08-23 Fuel processing device RU2296238C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126687/06A RU2296238C1 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Fuel processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126687/06A RU2296238C1 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Fuel processing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2296238C1 true RU2296238C1 (en) 2007-03-27

Family

ID=37999191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005126687/06A RU2296238C1 (en) 2005-08-23 2005-08-23 Fuel processing device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2296238C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470177C1 (en) * 2011-11-01 2012-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" Diesel fuel preheater
WO2013050882A2 (en) 2012-09-12 2013-04-11 Kuregyan Kamo Equipment for structurization and polarization of fuel, combustion mixture or water

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470177C1 (en) * 2011-11-01 2012-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" Diesel fuel preheater
WO2013050882A2 (en) 2012-09-12 2013-04-11 Kuregyan Kamo Equipment for structurization and polarization of fuel, combustion mixture or water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006518821A (en) Method and apparatus for combustion of fuel
Ha et al. Enhancement of diesel particulate matter collection in an electrostatic water-spraying scrubber
EP3438437B1 (en) Scramjets and associated aircraft and methods
RU2296238C1 (en) Fuel processing device
RU2671451C2 (en) Device for treatment of liquid and gaseous substances containing hydrogen and carbon
JP2009293577A (en) Combustion efficiency improvement device
US2656824A (en) Electric apparatus for decomposing liquids and its use as a gasoline economizer
WO1997001702A1 (en) A device for conditioning fuel
JP2016530381A (en) Method and apparatus for increasing the gaseous content of hydrocarbon fuels
US9289777B2 (en) Pulsed induction system for fluids to a combustion chamber
RU2038506C1 (en) Method of treatment of fuel
CN103080524B (en) Dipole triboelectric injector nozzle
RU2615618C1 (en) Fuel jet of gas turbine engine
Luo et al. Sliding discharge plasma jet actuators for circular-cylinder wake modification
UA31878U (en) Device for treatment of dielectric fuel-lubrication materials
RU2636947C1 (en) Fuel jet of aircraft engine
Karande et al. Experimental Study the Effect of Electromagnetic Field on Performance & Emission of IC Engine
Jido Burning characteristics of electrostatically sprayed liquid fuel and formation of combined droplets of different fuels
RU2708568C1 (en) Discharger for liquids and gases treatment
RU2582376C1 (en) Method of increasing efficiency of fuel spray
RU2634649C1 (en) Fuel nozzle
RU2093699C1 (en) Device for treatment of liquid or gaseous media
Rehman et al. Design and fabrication of the high-pressure effervescent spray combustion system
RU2268388C1 (en) Magnetic fuel filter for vehicles
RU43922U1 (en) FUEL IONIZER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090824