RU2498094C2

RU2498094C2 - Способ обработки углеводородного топлива для двигателя внутреннего сгорания

Info

Publication number: RU2498094C2
Application number: RU2011133257/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Егорович Ломовских; Владимир Петрович Иванов; Сергей Владимирович Борисов; Дмитрий Егорович Капустин; Игорь Петрович Сысоев
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-11-10
Also published as: RU2011133257A

Abstract

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам производства, распределения и очистки углеводородного топлива, и может быть использовано для повышения качества как стандартного, так и некондиционного топлива. Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение класса обрабатываемого углеводородного топлива, а также повышение экологических показателей топлива. Способ обработки углеводородного топлива для двигателей внутреннего сгорания включает подачу топлива из емкости, перемешивание топлива с водой, диспергирование и гомогенизацию водно-топливной смеси, перекачивание полученной смеси в бак-отстойник, разделение ее и последующую подачу очищенного топлива в двигатель внутреннего сгорания. Подачу очищенного топлива потребителю осуществляют из бака-отстойника с уровня 0,85h, когда температура потребителя - t_пот. меньше его оптимальной температуры - t_опт., т.е. t_пот.<t_опт., и с уровня 0,5h при условии, когда t_пот.≥t_опт., где h - высота уровня топлива в баке-отстойнике, при этом же условии продукты очистки, образующиеся на дне бака-отстойника, утилизируют путем сжигания в камере сгорания потребителя. 1 ил.

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам производства, распределения и может быть использовано для обработки стандартного углеводородного топлива с целью его очистки, путем перемешивания с водой, с дальнейшей утилизацией продуктов очистки топлива в камере сгорания потребителя, а также позволяет обработать углеводородное топливо любого вида. Данный способ был применен на транспортном средстве. После пробега 25000 километров производилась разборка двигателя внутреннего сгорания, которая показала, что на основных деталях образующих камеру сгорания отсутствует нагар. Это показывает, что при утилизации продуктов очистки топлива (смеси избыточной воды и тяжелых фракций углеводородного топлива) путем сжигания в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания не происходит образование смолянистых отложений в виде нагара. Применение этого способа позволяет очистить топливо, в результате чего продлевается срок службы топливной аппаратуры. Добавка воды в камеру сгорания позволяет очистить уже имеющийся нагар на деталях, а также улучшить экономические и экологические характеристики двигателя внутреннего сгорания. Вода влияет на процесс горения, а разрушение капель эмульсии в камере сгорания происходит за счет "микровзрывов", образующихся при высокой температуре. Это приводит к значительному сокращению времени горения, при котором происходит более полное перемешивание топлива с воздухом, снижается количество токсичных веществ (угарного газа СО до 30%, углеводородов до 7%) в выхлопных газах двигателя, а также снижается расход углеводородного топлива до 10…15%.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ обработки дизельного топлива и установка для его осуществления (см. патент RU №2196902 C1 МПК 7 F02B 47/02, F02M 443/00), включающий подачу топлива из емкости, перемешивание топлива с водой, диспергирование и гомогенизацию водно-топливной смеси, ее разделение и последующую подачу очищенного топлива к потребителю, где ввод расчетного количества воды в топливо осуществляют из расходной емкости непрерывно в пропорции от 4 до 20% от расхода, прокачиваемого через роторный аппарат топлива, полученную смесь подвергают диспергированию одновременно с гомогенизацией в режиме акустической импульсной кавитации в роторном аппарате с модуляцией потока, а затем проводят многократную циркуляцию топливной смеси по контуру "роторный аппарат - емкость с топливной смесью - насос - роторный аппарат".

Основным недостатком известного способа обработки топлива является его неэффективность, так как после очистки топлива на этапе разделения отделившуюся смесь избыточной воды и тяжелых фракции углеводородного топлива утилизируют. То есть часть самого топлива утилизируют в окружающую среду, что нецелесообразно с экологической точки зрения. Данный способ имеет узкую направленность, то есть не применим к другим видам топлива, например к бензину.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение класса обрабатываемого углеводородного топлива, а также улучшение экологических показателей способа.

Указанный технический результат достигается тем, что способ включает: подачу топлива из емкости; перемешивание топлива с водой; диспергирование и гомогенизацию водно-топливной смеси; перекачивание полученной смеси в бак-отстойник; разделение смеси и последующую подачу очищенного топлива к потребителю. Подачу к потребителю осуществляют из бака-отстойника с уровня 0,85h, когда температура потребителя меньше оптимальной (t_пот.<t_опт) и с уровня 0,5h при условии, когда температура потребителя равняется или больше оптимальной (t_пот.≥t_опт)» где h - высота уровня топлива в баке-отстойнике. Смесь избыточной воды и тяжелых фракций углеводородного топлива, образующихся. на дне бака-отстойника, утилизируется путем сжигания в камере сгорания потребителя. Поэтому предложенный способ уменьшает загрязнение окружающей среды продуктами очистки.

Сущность способа состоит в том, что из бака-отстойника с верхней части с уровня 0,85h, к потребителю подается очищенное топливо, если температура потребителя ниже оптимальной. Как только температура потребителя стала равной оптимальной, то из бака-отстойника уже подается водно-топливная смесь с уровня 0,5h, что регулируется с помощью соответствующих вентилей. При оптимальной температуре со дна бака-отстойника происходит утилизация продуктов очистки (смеси избыточной воды и тяжелых фракций топлива) путем сброса их в камеру сгорания потребителя и дальнейшего сжигания.

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства показанного на фиг.1, где показано: 1 - емкость с обрабатываемым топливом; 2 - емкость для воды; 3 - предварительный смеситель; 4 - насос, 5 - фильтр; 6 - роторный аппарат с модуляцией потока, 7 - бак-отстойник; 8, 9, 10, 11, 12, 14, 20, 21 - вентили; 13 - трубопровод; 15 - манометры; 16 - патрубок в виде трубы с радиальными отверстиями в стенках; 17 - камера сгорания потребителя; 18, 19 - заборные трубки; 22 - потребитель; 23 - топливный насос.

Назначение элементов: заборные трубки 18, 19 предназначены для забора из бака-отстойника топлива разного качества и с разных уровней (с уровня 0,85h -очищенное топливо, с уровня 0,5h - водно-топливная смесь, а со дна - смесь избыточной воды и тяжелых фракций углеводородного топлива); вентили 20, 21 предназначены для ручного регулирования забора топлива из бака-отстойника; топливный насос 23 предназначен для забора топлива из бака-отстойника и подачи его к потребителю через трубопровод 13.

В качестве потребителя можно использовать бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания, отопительные котлы и т.д.

Устройство работает следующим образом, исходное углеводородное топливо из емкости 1 через перфорированный патрубок 16 при открытом вентиле 8 поступает на вход предварительного смесителя 3, где смешивается с водой, подводимой к смесителю из расходной емкости 2 через вентиль 9. Смесь воды и топлива с помощью насоса 4 подается в фильтр 5 далее в роторный аппарат с модуляцией потока 6, где грубодисперсная водно-топливная эмульсия проходит через периодически совмещающиеся и перекрывающиеся отверстия ротора и статора. При этом расход жидкости изменяется от максимального до минимального (модулируется) с частотой, определяемой числом отверстий и скоростью вращения ротора. Из роторного аппарата с модуляцией потока мелкодисперсная гомогенизированная эмульсия через вентиль 10 возвращается в емкость 1 для повторной обработки. После опорожнения водяной емкости 2 вентиль 9 закрывают и продолжают циркуляционную гидроакустическую обработку топливной смеси, пока весь объем топливной смеси не пройдет через роторный аппарат несколько раз. Затем вентили 8 и 10 закрывают, открывают вентили 11 и 14 и перекачивают обработанную водно-топливную смесь в бак-отстойник 7, в котором под действием силы тяжести эмульсия разделяется на три фракции: легкую - углеводородное топливо, среднюю - концентрированную водно-топливную эмульсию, и тяжелую - избыточную воду с тяжелыми фракциями углеводородов, выделяющуюся из средней фракции. После разделения смеси в баке-отстойнике 7 и температуре потребителя 22 ниже оптимальной открывают вентиль 21 и топливный насос 23 забирает через заборную трубку 19 очищенное топливо с уровня 0,85h и подает его к потребителю 22. После того как температура потребителя 22 станет равной оптимальной, вентиль 21 закрывают и открывают вентиль 20 при этом топливный насос 23 забирает уже водно-топливную смесь, через заборную трубку 18, с уровня 0,5h бака-отстойника 7. Сброс продуктов очистки (смеси избыточной воды с тяжелыми фракциями углеводородов) осуществляется через вентиль 12 в камеру сгорания потребителя 22 с последующим сжиганием.

Предлагаемый способ являются новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ, позволяющий учитывать физико-химические свойства двух не смешиваемых жидкостей.

Предлагаемый способ имеет изобретательский уровень, так как сочетает в себе совокупность несложных и технически подобранных этапов, которые позволяют реализовать предложенный способ для получения необходимого эффекта.

Предлагаемый способ промышленно применим, так как для его реализации могут быть использованы промышленно выпускаемые и общедоступные элементы.

Claims

Способ обработки углеводородного топлива для двигателей внутреннего сгорания, включающий подачу топлива из емкости, перемешивание топлива с водой, диспергирование и гомогенизацию водно-топливной смеси, перекачивание полученной смеси в бак-отстойник, разделение ее и последующую подачу очищенного топлива в двигатель внутреннего сгорания, отличающийся тем, что подачу очищенного топлива потребителю осуществляют из бака-отстойника с уровня 0,85h, когда температура потребителя - t_пот., меньше его оптимальной температуры - t_опт.t_пот.<t_опт., и с уровня 0,5h при условии, когда t_пот.≥t_опт., где h - высота уровня топлива в баке-отстойнике, при этом же условии продукты очистки, образующиеся на дне бака-отстойника, утилизируют путем сжигания в камере сгорания потребителя.