RU2612891C1 - Filter for biodiesel fuel - Google Patents
Filter for biodiesel fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2612891C1 RU2612891C1 RU2016112361A RU2016112361A RU2612891C1 RU 2612891 C1 RU2612891 C1 RU 2612891C1 RU 2016112361 A RU2016112361 A RU 2016112361A RU 2016112361 A RU2016112361 A RU 2016112361A RU 2612891 C1 RU2612891 C1 RU 2612891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrocyclone
- filter
- inlet cavity
- fuel
- blade
- Prior art date
Links
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 27
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 20
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 6
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229940125652 NAMI Drugs 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J sodium;1h-imidazole;methylsulfinylmethane;ruthenium(3+);tetrachloride Chemical compound [Na+].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3].CS(C)=O.C1=CNC=N1 PEVNIEPIRVCPAW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 241000243251 Hydra Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
- B01D29/56—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in series connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/14—Details thereof
- F23K5/18—Cleaning or purging devices, e.g. filters
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике и альтернативным, возобновляемым жидким топливам, преимущественно к энергетическим и двигательным установкам, предназначенным для работы на альтернативных топливах, в частности может быть использовано в фильтрах топливных систем дизельных двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для работы на частном виде альтернативного возобновляемого горючего, то есть на биодизельном топливе.The invention relates to energy and alternative, renewable liquid fuels, mainly to power and propulsion systems designed to operate on alternative fuels, in particular, can be used in filters of fuel systems of diesel internal combustion engines designed to operate on a private form of alternative renewable fuel, eat on biodiesel.
Использование предложенной конструкции фильтра рассмотрено на примере фильтра очистки биодизельного топлива, так как его использование в автомобильных дизельных двигателях сопряжено с наибольшими трудностями из-за широкого диапазона расходов и повышенным требованием к его качеству и содержанию посторонних включений. В других видах энергетических установок, таких как печи, энергетические котлы или карбюраторные двигатели, требования к качеству очистки биотоплива ниже.The use of the proposed filter design is considered on the example of a biodiesel fuel purification filter, since its use in automotive diesel engines poses the greatest difficulties due to the wide range of costs and the increased demand for its quality and the content of foreign matter. In other types of power plants, such as stoves, power boilers or carburetor engines, the quality requirements for cleaning biofuels are lower.
Биодизельное топливо, как и любое альтернативное возобновляемое топливо биологического происхождения имеет повышенное содержание продуктов жизнедеятельности биологических объектов, таких как различные кислоты, вода и твердые частицы, а вследствие их наличия - высокие температуру замерзания и коррозионную активность к конструкционным элементам и материалам фильтра. По этой причине в топливных системах, использующих биодизельное топливо, отсутствуют цветные металлы и материалы, которые разрушаются, контактируя с составляющими биодизельного топлива. Все детали фильтра очистки биодизельного топлива выполнены из полимерных материалов и эластомеров. Для фильтрации биодизельного топлива обычно выбирают конструкцию фильтра грубой очистки с водоотделением, электроподогревом и ручным подкачивающим насосом, имеющую несколько ступеней очистки топлива. Топливоподготовка включает в себя многоступенчатый процесс сепарации и фильтрации, обеспечиваемый конструкцией гидроциклона (завихрителя) и сепаратора-завихрителя, что придает таким видам фильтров высокую эффективность и высокую пропускную способность, но и высокую сложность. Причем дизельные двигатели внутреннего сгорания из-за высокоточного изготовления и подгонки элементов топливной аппаратуры требуют особо высокой чистоты топлива. В противном случае будет происходить быстрый износ или их поломка.Biodiesel, like any alternative renewable fuel of biological origin, has a high content of vital products of biological objects, such as various acids, water and solid particles, and due to their presence, high freezing temperature and corrosion activity to structural elements and filter materials. For this reason, fuel systems using biodiesel do not have non-ferrous metals and materials that are destroyed by contact with the components of biodiesel. All parts of the biodiesel fuel filter are made of polymeric materials and elastomers. For the filtration of biodiesel fuel, one usually chooses the design of a coarse filter with water separation, electric heating and a manual booster pump, which has several stages of fuel cleaning. Fuel preparation includes a multi-stage separation and filtration process provided by the design of a hydrocyclone (swirler) and a swirl separator, which gives these types of filters high efficiency and high throughput, but also high complexity. Moreover, diesel internal combustion engines, due to the high-precision manufacturing and fitting of fuel equipment elements, require particularly high fuel purity. Otherwise, rapid wear or breakage will occur.
Известен фильтр грубой очистки биотоплива (см. патент на изобретение РФ №2478823, заявитель ФГУП «НАМИ», опубл. 20.03.2013), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, в которой расположен гидроциклонный завихритель с коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, а также стакан-отстойник со сливным краном и датчиком отстоя и фильтрующий элемент, причем стакан-отстойник выполнен из двух сопряженных между собой частей, верхней цилиндрической и нижней конической. Основным недостатком известного устройства является сложная организация движения потоков биодизельного топлива и, как следствие, большое гидродинамическое сопротивление из-за сложной формы гидроциклонного завихрителя со спиралеобразными каналами, образованными коаксиальными и эквидистантными поверхностями соответственно его внешней и внутренней стенок, а также и с отверстиями, выполненными в завихрителе для прохода чистого топлива. Разделитель потоков (сепаратор в терминологии заявителя) не может выполнять свою основную функцию по разделению потоков загрязненного и чистого топлива, так как он расположен в зоне движения якобы уже очищенного топлива. Сложная форма гидроциклонного завихрителя также имеет низкую эффективность закрутки потоков. Отсутствие описанной заявителем работы разделителя потоков приводит к заносу восходящими потоками топлива твердых включений и капель воды с поверхности отстоя обратно в поток биодизельного топлива, при этом форма стакана-отстойника не оказывает сколь-нибудь значительного влияния на процессы движения потоков биодизельного топлива, так как проходные сечения отверстий в гидроциклонном завихрителе малы и большая часть топлива будет уходить вверх вдоль стенок чаши стакана-отстойника, вынося при этом мелкие капельки воды и твердые частицы загрязнений, двигаясь радиально в сторону, противоположную организованному торообразному движению, восходящий поток которого должен быть направлен через отверстия в гидроциклонном завихрителе.A well-known biofuel pre-filter (see patent for invention of the Russian Federation No. 2478823, applicant FSUE “NAMI”, published March 20, 2013), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity in which a hydrocyclone swirler with a coaxially and equidistant external and the inner walls, as well as a settling glass with a drain valve and a sludge sensor and a filter element, the settling glass is made of two conjugated parts, the upper cylindrical and lower conical. The main disadvantage of the known device is the complex organization of the movement of biodiesel fuel flows and, as a consequence, the large hydrodynamic resistance due to the complex shape of the hydrocyclone swirler with spiral channels formed by coaxial and equidistant surfaces of its outer and inner walls, respectively, and also with openings made in swirl for clean fuel passage. The stream separator (separator in the applicant’s terminology) cannot fulfill its main function of separating the flows of contaminated and clean fuel, since it is located in the movement zone of supposedly already cleaned fuel. The complex shape of the hydrocyclone swirler also has low flow swirl efficiency. The absence of the work of the flow separator described by the applicant leads to the uptake of fuel by solid inclusions and water droplets from the surface of the sludge back into the biodiesel fuel stream, while the shape of the settling tank does not have any significant effect on the movement of biodiesel fuel flows, since the cross-sections the holes in the hydrocyclone swirler are small and most of the fuel will go up along the walls of the bowl of the settling cup, while taking out small droplets of water and solid particles s of pollution, moving radially in the direction opposite to the organized toroidal movement, the upward flow of which should be directed through the holes in the hydrocyclone swirler.
Известен фильтр очистки биодизельного топлива (см. патент на изобретение РФ №2556476, заявитель ФГУП «НАМИ», опубл. 10.07.2014), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, в которой расположен гидроциклонный завихритель, образованный коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, а также стакан-отстойник со сливным краном и датчиком отстоя, фильтрующий элемент и разделитель потоков. Основным недостатком известного устройства, как и в предыдущем аналоге, является сложная организация движения потоков биодизельного топлива и, как следствие, большое гидродинамическое сопротивление из-за сложной формы гидроциклонного завихрителя со спиралеобразными каналами, образованными эквидистантными поверхностями соответственно его внешней и внутренней стенок. Сложная форма гидроциклонного завихрителя также имеет низкую эффективность закрутки потоков. Так называемый заявителем зонт не может полностью предотвратить попадание мелких капелек воды и частиц загрязнений в восходящий поток, так как он будет, как и в предыдущем аналоге двигаться вверх вдоль стенки фильтра.A known filter for purification of biodiesel fuel (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2556476, applicant FSUE NAMI, publ. 07/10/2014), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity in which a hydrocyclone swirler is formed, formed coaxially and equidistantly located external and internal walls, as well as a settling tank with a drain valve and a sludge sensor, a filter element and a flow separator. The main disadvantage of the known device, as in the previous analogue, is the complex organization of the movement of biodiesel fuel flows and, as a result, the large hydrodynamic resistance due to the complex shape of the hydrocyclone swirler with spiral channels formed by equidistant surfaces of its outer and inner walls, respectively. The complex shape of the hydrocyclone swirler also has low flow swirl efficiency. The so-called umbrella, the applicant can not completely prevent the entry of small droplets of water and particles of contaminants into the upward flow, as it will, as in the previous analogue, move up along the filter wall.
Известен фильтр очистки загрязненного водой и твердыми включениями топлива (см. патент США US 7785465 «APPARATUS AND METHOD FOR DE WATERING AND PURIFYING FUEL OILS AND OTHER LIQUIDS», заявитель McA1 CORPORATION, опубл. 31.08.2010, Фиг. 1, 4 и 5, Патент-аналог СССР №1805992), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, стакан-отстойник со сливным краном и датчиком отстоя в виде двух сопряженных между собой цилиндрической и сфероподобной частей, фильтрующий элемент и разделитель потоков. Расположение лопастного гидроциклонного завихрителя во впускной полости, образованной коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, и выполнение его в виде многовитковых многозаходных винтовых поверхностей приводит к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению при не очень высокой эффективности отделения твердых частиц и капель воды, а также и к излишне большим бесполезным объемам стакана-отстойника, так как турбулизированный компактный поток топлива из впускного канала будет неравномерно распределяться по входам винтовых каналов, расположенных между многозаходными винтовыми лопастными направляющими поверхностями, что будет приводить к неравномерному распределению потоков в них и излишней турбулизации потока, движущегося вдоль стенок, вследствие чего эффективность отделения твердых частиц и капель воды будет понижена, что приведет к необходимости увеличения объема стакана-отстойника для увеличения времени нахождения в нем топлива и проведения процесса их отделения в динамически закрученном торообразном потоке гидроциклона. Разделитель потоков малоэффективен, так как расположен в средней части восходящего торообразного потока и выпадающие на нем коаллесцирующие частицы для вывода их в отстой должны под действием гравитационных сил преодолеть напор указанного потока, что будет невозможным без их коаллесценции, то есть укрупнения путем слияния, для мелких капель воды и твердых частиц загрязнений. Работа датчика уровня отстоя и форма стакана-отстойника не зависят от организованного в нем торообразного движения топлива и не влияют на него.A known filter for cleaning contaminated with water and solid inclusions of fuel (see US patent US 7785465 "APPARATUS AND METHOD FOR DE WATERING AND PURIFYING FUEL OILS AND OTHER LIQUIDS", applicant McA1 CORPORATION, publ. 31.08.2010, Fig. 1, 4 and 5, USSR patent analogue No. 1805992), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially and equidistantly located outer and inner walls, in which there is a blade hydrocyclone swirl, a settling cup with a drain valve and a sludge sensor in the form of two conjugated between a cylindrical and spheres similar parts, a filter element and the separator flows. The location of the blade hydrocyclone swirl in the inlet cavity formed by coaxially and equidistantly located outer and inner walls, and its execution in the form of multi-turn multi-start screw surfaces leads to unreasonably high hydrodynamic resistance with not very high separation efficiency of solid particles and water drops, as well as unnecessarily large useless volumes of the settling cup, since the turbulized compact flow of fuel from the inlet will be uneven determined by the inputs of the screw channels located between the multi-helical bladed guide surfaces, which will lead to an uneven distribution of flows in them and excessive turbulization of the flow moving along the walls, as a result of which the separation efficiency of solid particles and water droplets will be reduced, which will lead to the need to increase the volume settling cups to increase the time spent in it fuel and the process of their separation in a dynamically swirling toroidal flow of hydra ocyclone. The stream separator is ineffective, since it is located in the middle part of the ascending toroidal stream and the coalescing particles falling on it to bring them to sediment must overcome the pressure of the specified stream under the influence of gravitational forces, which would be impossible without coalescence, i.e., coarsening, for small drops water and particulate matter pollution. The operation of the sludge level sensor and the shape of the settling cup do not depend on the toroidal movement of fuel organized in it and do not affect it.
Известен фильтр очистки топлива (см. патент на изобретение США №US 5078875, заявитель LOESING WILLIBRORD, опубл. 07.01.1992), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, стакан-отстойник со сливным краном и датчиком отстоя в виде двух сопряженных между собой цилиндрической и сфероподобной частей, фильтрующий элемент и разделитель потоков, а также снабженный повторным завихрителем восходящего потока. Расположение лопастного гидроциклонного завихрителя во впускной полости, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками, и выполнение его в виде многовитковой винтовой поверхностей приводит к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению при не очень высокой эффективности отделения твердых частиц и капель воды, а также и к излишне большим бесполезным объемам стакана-отстойника, так как турбулизированный компактный поток топлива из впускного канала будет неравномерно распределяться по винтовому каналу, зазор между лопастным гидроциклонным завихрителем и внешней стенкой впускной полости приведет также к уменьшению эффективности закручивания нисходящего потока, а также повторное принудительное закручивание в восходящего потока будет приводить к неравномерному распределению потоков в нем и излишней турбулизации по винтовой поверхности и в зазоре между винтовыми поверхностями и соответствующими стенками, вследствие чего эффективность отделения твердых частиц и капель воды будет понижена, что приведет к необходимости увеличения объема стакана-отстойника для увеличения времени нахождения в нем топлива и проведения процесса их отделения в динамически закрученном потоке гидроциклона.A known fuel filter (see US patent No. US 5078875, Applicant LOESING WILLIBRORD, publ. 07.01.1992), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially located outer and inner walls, in which there is a hydrocyclone blade a swirler, a settling cup with a drain valve and a sludge sensor in the form of two cylindrical and sphere-like parts conjugated to each other, a filtering element and a flow separator, and also equipped with a repeated upward swirl. The location of the blade hydrocyclone swirl in the inlet cavity formed by the coaxially located external and internal walls, and its execution in the form of a multi-turn helical surfaces leads to unreasonably high hydrodynamic resistance with not very high separation efficiency of solid particles and water droplets, as well as unnecessarily large useless volumes sediment cup, as a turbulent compact flow of fuel from the inlet will be unevenly distributed over the screw On the other hand, the gap between the blade hydrocyclone swirl and the outer wall of the inlet cavity will also lead to a decrease in the efficiency of swirling the downward flow, and repeated forced swirling in the upward flow will lead to an uneven distribution of flows in it and excessive turbulization along the screw surface and in the gap between the screw surfaces and corresponding walls, as a result of which the efficiency of separation of solid particles and water droplets will be reduced, which will lead to the need I the volume of the settling cup to increase the time spent in it fuel and the process of their separation in a dynamically swirling stream of hydrocyclone.
Известен фильтр очистки дизельного топлива (см. патент на изобретение США №US 4298465, заявитель RACOR INDUSTRIES INC, опубл. 03.11.1981), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, стакан-отстойник со сливным краном, выполненный в виде двух сопряженных между собой цилиндрической и сфероподобной частей, фильтрующий элемент и разделитель потоков. Расположение лопастного гидроциклонного завихрителя во впускной полости, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками и выполнение его в виде многовитковой винтовой поверхностей приводит к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению при не очень высокой эффективности отделения твердых частиц и капель воды, а также и к излишне большим бесполезным объемам стакана-отстойника, так как турбулизированный компактный поток биодизельного топлива из впускного канала будет неравномерно распределяться по винтовому каналу, зазор между лопастным гидроциклонным завихрителем и внешней стенкой впускной полости приведет также к уменьшению эффективности закручивания потока, что будет приводить к неравномерному распределению потоков в нем и излишней турбулизации по краю винтовой поверхности, вследствие чего эффективность отделения твердых частиц и капель воды будет понижена, что приведет к необходимости увеличения объема стакана-отстойника для увеличения времени нахождения в нем биодизельного топлива и проведения процесса их отделения, седиментации в динамически закрученном потоке гидроциклона. Кроме этого восходящий центральный поток будет выносить мелкие твердые частицы и капельки воды к фильтрующему элементу, увеличивая нагрузку на него. Торообразный плохо организованный поток также будет турбулизировать поверхность отстоя и вырывать из него частицы загрязнений.A known filter for cleaning diesel fuel (see US patent No. US 4298465, applicant RACOR INDUSTRIES INC, published 03.11.1981), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially located external and internal walls, in which is located a hydrocyclone blade swirl, a settling cup with a drain valve, made in the form of two cylindrical and sphere-like parts interconnected, a filter element and a flow separator. The location of the blade hydrocyclone swirl in the inlet cavity formed by coaxially located external and internal walls and its execution in the form of a multi-turn helical surfaces leads to unreasonably high hydrodynamic resistance with not very high separation efficiency of solid particles and water droplets, as well as to excessively large useless volumes of the glass -the sump, since a turbulized compact stream of biodiesel from the inlet will be unevenly distributed to the screw channel, the gap between the blade hydrocyclone swirl and the outer wall of the inlet cavity will also reduce the efficiency of swirling the flow, which will lead to an uneven distribution of flows in it and excessive turbulization along the edge of the screw surface, as a result of which the separation efficiency of solid particles and water drops will be reduced, which will lead to the need to increase the volume of the settling cup to increase the time spent in it biodiesel and the process of separation, edimentation in a dynamically swirling hydrocyclone stream. In addition, the upward central flow will carry small solid particles and water droplets to the filter element, increasing the load on it. A toroidal poorly organized stream will also turbulence the surface of the sludge and tear out particles of contaminants from it.
Известен фильтр очистки топлива (см. патент на изобретение США №US 6423225, заявитель DANA CORPORATION, опубл. 23.07.2002), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, выполненный в виде кольца, по внешнему краю которого выполнены лопасти, установленные с частичным взаимным перекрытием, не равномерным в радиальном направлении, стакан-отстойник и фильтрующий элемент, причем лопастной гидроциклонный завихритель выполнен с возможностью закрутки потока и создания поля центробежных сил. Основным недостатком известной конструкции является большое гидравлическое сопротивление движению поток вследствие отсутствия разделителя потока и его торможения о поверхность фильтрующего элемента и соответствующей турбулизации из-за его складчатой поверхности. Кроме этого неравномерное перекрытие суммарной средней проекции длины лопастей в тангенциальном направлении большей средней длины окружности впускной полости, сходящей на нет в направлении к внешней стенке, приведет к возникновению явлений дифракции и интерференции турбулентных вихрей на боковых поверхностях концов лопастей, что вызовет излишнюю турбулизацию пристеночной части потока и перемешивание загрязнений в нем.A known fuel purification filter (see US Patent No. US 6423225, Applicant DANA CORPORATION, published July 23, 2002) comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially and equidistantly located external and internal walls, in which is located a bladed hydrocyclone swirl made in the form of a ring, on the outer edge of which blades are made, installed with partial mutual overlap, not uniform in the radial direction, a settling cup and a filter element, moreover, a blade the hydrocyclone swirl is configured to swirl the flow and create a field of centrifugal forces. The main disadvantage of the known design is the large hydraulic resistance to the movement of the flow due to the lack of a flow separator and its braking on the surface of the filter element and the corresponding turbulization due to its folded surface. In addition, the uneven overlap of the total average projection of the length of the blades in the tangential direction of the larger average circumference of the inlet cavity, which disappears towards the outer wall, will lead to the occurrence of diffraction and interference of turbulent vortices on the lateral surfaces of the ends of the blades, which will cause excessive turbulence of the parietal part of the flow and mixing the impurities in it.
Известен фильтр очистки тяжелого топлива или масла (см. патент на изобретение США №3272336, заявитель Wix Corporation, опубл. 13.09.1966), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, стакан-отстойник со сливным краном, выполненный в виде двух сопряженных между собой цилиндрической и сфероподобной частей, фильтрующий элемент и разделитель потоков. Расположение лопастного гидроциклонного завихрителя во впускной полости, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками, и выполнение его в виде многовитковой винтовой поверхности приводит к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению при не очень высокой эффективности отделения твердых частиц и капель воды, а также и к излишне большим бесполезным объемам стакана-отстойника или излишней турбулизации потока, так как турбулизированный компактный поток биодизельного топлива из впускного канала будет неравномерно распределяться по винтовому каналу, по этой причине заявитель устанавливает во впускной полости спиральный распределитель потока. Зазор по части поверхности сопряжения между лопастным гидроциклонным завихрителем и внешней стенкой впускной полости приведет также к уменьшению эффективности закручивания потока из-за большого гидравлического сопротивления щелевого канала, что будет приводить к торможению потоков в нем и излишней турбулизации топлива по краю этой части винтовой поверхности, вследствие чего будут снижены коалесценция и седиментация, то есть эффективность укрупнения и отделения твердых частиц и капель воды будет понижена, что приведет к необходимости увеличения объема стакана-отстойника для увеличения времени нахождения в нем более жидкого биодизельного топлива и проведения процесса их отделения в динамически закрученном потоке гидроциклона. Кроме этого восходящий центральный поток, несмотря на наличие дополнительного разделителя потока (поз. 206), который должен отделять поток с загрязнениями и капельками воды и поверхность отстоя от потока чистого топлива, последний будет выносить мелкие твердые частицы и капельки воды к фильтрующему элементу, увеличивая нагрузку на него, так как из-за монолитной конструкции он не предназначен для направления восходящего потока к фильтрующему элементу, а предназначен лишь для отделения части потока с загрязнениями. Разделитель, позиция 21 фиг. 1 и 42 фиг. 3, 180 фиг. 8 в оригинальном тексте, согласно тексту описания, служит лишь для крепления или формования винтовых поверхностей и не предназначен для разделения нисходящего и восходящего потоков с различным содержанием загрязнений.Known filter for cleaning heavy fuel oil or oil (see US patent No. 3272336, applicant Wix Corporation, publ. 09/13/1966), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially and equidistantly located external and internal walls, in which has a blade hydrocyclone swirler, a settling cup with a drain valve, made in the form of two cylindrical and sphere-like parts interconnected, a filter element and a flow separator. The location of the blade hydrocyclone swirl in the inlet cavity formed by the coaxially located external and internal walls, and its execution in the form of a multi-turn helical surface leads to unreasonably high hydrodynamic resistance with not very high separation efficiency of solid particles and water droplets, as well as to excessively large useless volumes a settling tank or excessive turbulization of the flow, since the turbulized compact stream of biodiesel from the inlet channel will m unequally distributed over the helical path, for this reason, the applicant sets the intake cavity spiral flow distributor. The gap on the part of the interface between the blade hydrocyclone swirl and the outer wall of the inlet cavity will also reduce the efficiency of swirling the flow due to the large hydraulic resistance of the slot channel, which will lead to inhibition of flows in it and excessive turbulization of the fuel along the edge of this part of the screw surface, due to which will reduce coalescence and sedimentation, that is, the efficiency of aggregation and separation of solid particles and water droplets will be reduced, which will lead to and increasing the settling cup to increase the residence time of the liquid in it a biodiesel process and of their separation in a hydrocyclone dynamically swirling flow. In addition, the ascending central stream, despite the presence of an additional stream separator (pos. 206), which should separate the stream with impurities and water droplets and the sludge surface from the clean fuel stream, the latter will carry small solid particles and water droplets to the filter element, increasing the load on it, because of the monolithic design, it is not intended to direct the upward flow to the filter element, but is intended only to separate part of the stream with contaminants. Separator,
Известен фильтр очистки любого топлива (см. патент на изобретение США № US 8858795, заявитель MCLANE JEFFREY G., опубл. 14.10.2014), содержащий корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально и эквидистантно расположенными внешней и внутренней стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель, стакан-отстойник со сливным краном, выполненный в виде двух сопряженных между собой цилиндрической и сфероподобной частей, фильтрующий элемент и разделитель потоков. Расположение лопастного гидроциклонного завихрителя во впускной полости, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками, и выполнение его в виде многовитковой винтовой поверхности приводит к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению при не очень высокой эффективности отделения твердых частиц и капель воды, а также и к излишне большим бесполезным объемам стакана-отстойника, так как турбулизированный компактный поток биодизельного топлива из впускного канала будет неравномерно распределяться по винтовому каналу, зазор по части поверхности сопряжения между лопастным гидроциклонным завихрителем и внешней стенкой впускной полости приведет также к уменьшению эффективности закручивания потока, что будет приводить к неравномерному распределению потоков в нем и излишней турбулизации топлива по краю этой части винтовой поверхности, вследствие чего эффективность отделения твердых частиц и капель воды будет понижена, что приведет к необходимости увеличения объема стакана-отстойника для увеличения времени нахождения в нем биодизельного топлива и проведения процесса их отделения в динамически закрученном потоке гидроциклона. Кроме этого восходящий центральный поток будет выносить мелкие твердые частицы и капельки воды к фильтрующему элементу, увеличивая нагрузку на него. Торообразный поток также будет турбулизировать поверхность отстоя и вырывать из него частицы загрязнений. Разделитель потока в виде сетки приведет к высоким гидродинамическим потерям энергии движения и разрушению торообразного движения потока.A known filter for cleaning any fuel (see US patent No. US 8858795, applicant MCLANE JEFFREY G., publ. 10/14/2014), comprising a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially and equidistantly located outer and inner walls, in which there is a blade hydrocyclone swirler, a settling cup with a drain valve, made in the form of two cylindrical and sphere-like parts interconnected, a filter element and a flow separator. The location of the blade hydrocyclone swirl in the inlet cavity formed by the coaxially located external and internal walls, and its execution in the form of a multi-turn helical surface leads to unreasonably high hydrodynamic resistance with not very high separation efficiency of solid particles and water droplets, as well as to excessively large useless volumes a settling tank, since a turbulized compact stream of biodiesel from the inlet will be unevenly distributed over to the screw channel, the gap along the part of the interface between the blade hydrocyclone swirl and the outer wall of the inlet cavity will also lead to a decrease in the efficiency of swirling the flow, which will lead to an uneven distribution of flows in it and excessive turbulization of the fuel along the edge of this part of the screw surface, as a result of which the separation of solid particles and drops of water will be reduced, which will lead to the need to increase the volume of the settling glass to increase the time spent in it biodiesel fuel and the process of their separation in a dynamically swirling stream of hydrocyclone. In addition, the upward central flow will carry small solid particles and water droplets to the filter element, increasing the load on it. A toroidal stream will also turbulence the surface of the sludge and tear out particles of contaminants from it. The grid splitter will result in high hydrodynamic loss of motion energy and destruction of the toroidal flow.
Известная конструкция имеет наибольшее число эквивалентных признаков и наиболее подходит по технической задаче и получаемому результату с предложенной конструкцией, по этой причине она принимается за прототип.The known design has the largest number of equivalent features and is most suitable for the technical task and the result with the proposed design, for this reason it is taken as a prototype.
Технической задачей, решаемой предложенной конструкцией, является повышение надежности и эффективности работы фильтра очистки биодизельного топлива, то есть отделения твердых и жидких посторонних включений в широком диапазоне расходов биодизельного топлива через фильтр, и возможности индивидуальной настройки путем размещения на оптимальном расстоянии от стакана-отстойника лопастного гидроциклонного завихрителя.The technical problem solved by the proposed design is to increase the reliability and efficiency of the biodiesel purification filter, that is, separating solid and liquid foreign matter in a wide range of biodiesel fuel flows through the filter, and the possibility of individual adjustment by placing a hydrocyclone blade at the optimal distance from the settling glass swirler.
Первым техническим результатом предложения является повышение надежности и эффективности работы фильтра очистки биодизельного топлива, то есть отделения твердых включений и капель воды от биодизельного топлива и снижение нагрузки на фильтрующий элемент.The first technical result of the proposal is to increase the reliability and efficiency of the biodiesel purification filter, that is, to separate solid inclusions and water droplets from biodiesel and reduce the load on the filter element.
Вторым техническим результатом предложения является повышение надежности и эффективности работы фильтра очистки биодизельного топлива в широком диапазоне его расходов, путем настройки положения лопастного гидроциклонного завихрителя для повышения эффективности его работы.The second technical result of the proposal is to increase the reliability and efficiency of the biodiesel fuel filter in a wide range of its costs, by adjusting the position of the blade hydrocyclone swirl to increase its efficiency.
Технические результаты достигаются тем, что фильтр очистки биодизельного топлива содержит корпус с впускным и выпускным каналами, впускной полостью, образованной коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками. Такое сочетание элементов конструкции позволяет получить равномерное распределение потоков во впускной полости, между образующими ее коаксиально расположенными внешней и внутренней стенками. Значительная по объему и протяженности впускная полость позволяет погасить неравномерность распределения скоростей потока, возникающую у впускного канала. Во впускной полости расположен лопастной гидроциклонный завихритель, который размещен и выполнен с возможностью жесткого крепления на оптимальном расстоянии от выхода из впускной полости и изготовлен, например, в виде кольца, по внешнему краю которого равномерно выполнены винтовые лопасти. Оптимальное расположение лопастного гидроциклонного завихрителя может быть определено для каждого типоразмера ДВС расчетным или опытным путем для всего рабочего диапазона расходов. Такое их выполнение позволяет создать равномерное винтовое торообразное движение потока топлива вдоль внутренней поверхности ее стенки корпуса и стенки стакана-отстойника, на которых будет происходить коаллесценция, то есть будут собираться, укрупняться и сливаться вместе отжатые к ней полем центробежных сил твердые включения и капельки воды, которые по стенке будут стекать в стакан-отстойник, то есть будет происходить оседание, седиментация твердых частиц загрязнения и капелек воды.Technical results are achieved in that the biodiesel filter contains a housing with inlet and outlet channels, an inlet cavity formed by coaxially located external and internal walls. This combination of structural elements allows to obtain a uniform distribution of flows in the inlet cavity, between its external and internal walls forming coaxially. The inlet cavity, which is significant in volume and extent, makes it possible to compensate for the uneven distribution of flow rates that occurs at the inlet channel. In the inlet cavity there is a blade hydrocyclone swirl, which is placed and made with the possibility of rigid fastening at the optimal distance from the outlet of the inlet cavity and is made, for example, in the form of a ring, on the outer edge of which spiral blades are uniformly made. The optimal location of the bladed hydrocyclone swirl can be determined for each engine type by calculation or experimentally for the entire operating range of flow rates. Such their implementation makes it possible to create a uniform helical toroidal movement of the fuel flow along the inner surface of its body wall and the wall of the settling cup, on which coalescence will occur, that is, solid inclusions and water droplets pressed to it by a centrifugal force field will collect, merge and merge, which will flow down the wall into a settling glass, that is, sedimentation, sedimentation of solid particles of pollution and water droplets will occur.
Лопастной гидроциклонный завихритель, на котором по внешнему краю выполнены лопасти с наклоном осевой линии от 8° до 12° к поперечной плоскости сечения, а суммарная средняя проекция длины лопастей больше средней длины окружности впускной полости на 8-12%, имеет оптимальную по параметрам работы конструкцию. Указанный диапазон углов наклона лопастей позволяет оптимальным образом выбрать соотношение между гидродинамическим сопротивлением и эффективностью закручивания потока топлива для отделения посторонних твердых включений и воды. Таким образом выбранный диапазон углов наклона лопастей позволяет оптимальным образом соотнести гидродинамическое сопротивление каналов между лопастями гидроциклонного завихрителя с эффективностью их воздействия на поток топлива. Наклон осевой линии к плоскости поперечного сечения фильтра менее 8° будет приводить к неоправданно высокому гидродинамическому сопротивлению каналов между лопастями лопастного гидроциклонного завихрителя. Выполнение угла наклона осевой линии к плоскости поперечного сечения фильтра более 12° будет снижать степень закручивания потока топлива и снижать время его нахождения в стакане-отстойнике, что будет приводить к снижению эффективности удаления посторонних твердых включений и воды, так как они не будут успевать отделиться от потока топлива. Форма лопастей может быть различной: профилированной гидродинамической, винтовой, плоской или с переменной кривизной. Это зависит от технологических и финансовых возможностей изготовителя.The blade hydrocyclone swirl, on which the blades are made along the outer edge with an axial line inclined from 8 ° to 12 ° to the transverse section plane, and the total average projection of the blade length is 8-12% longer than the average circumference of the inlet cavity, has an optimal design . The specified range of angle of inclination of the blades allows you to optimally choose the ratio between the hydrodynamic resistance and the efficiency of twisting of the fuel flow to separate extraneous solid inclusions and water. Thus, the selected range of angle of inclination of the blades allows you to optimally correlate the hydrodynamic resistance of the channels between the blades of the hydrocyclone swirler with the efficiency of their impact on the fuel flow. The inclination of the axial line to the plane of the cross-section of the filter less than 8 ° will lead to unjustifiably high hydrodynamic resistance of the channels between the blades of the bladed hydrocyclone swirl. Performing an angle of inclination of the axial line to the filter cross-section plane of more than 12 ° will reduce the degree of twisting of the fuel flow and reduce its residence time in the settling cup, which will lead to a decrease in the removal efficiency of foreign solids and water, since they will not have time to separate from fuel flow. The shape of the blades can be different: profiled hydrodynamic, screw, flat or with variable curvature. It depends on the technological and financial capabilities of the manufacturer.
Без перекрытия проекций лопастей по их длине будут возникать местные дифракционные и интерференционные явления, возникающие от появления вихрей из-за обтекания потоком двух соседних лопастей, что из-за возникновения волновых воздействий от местных турбулентных вихрей на их концах неблагоприятно будет воздействовать на отделение посторонних включений и воды. А указанное перекрытие будет экранировать эти явления от проникновения их дальше по потоку и предотвращать их проникновение в объем стакана-отстойника при оптимальном гидродинамическом сопротивлении лопастного гидроциклонного завихрителя. При большем перекрытии будет неоправданно увеличиваться гидродинамическое сопротивление, а при меньшем из-за дифракции, интерференции турбулентный вихрей на краях лопастей будет происходить турбулизация потока и будет ухудшаться отделение посторонних включений и воды из-за излишней взаимной турбулизации потока топлива. Равномерное распределение степени (процентного отношения) окружного перекрытия лопастей по радиальному направлению в указанном диапазоне исключает возникновение явления в любом месте лопастного гидроциклонного завихрителя.Without overlapping projections of the blades along their length, local diffraction and interference phenomena will arise, arising from the appearance of vortices due to the flow around two adjacent blades, which, due to the occurrence of wave effects from local turbulent vortices at their ends, will adversely affect the separation of foreign inclusions and water. And the specified overlap will shield these phenomena from penetrating them further downstream and prevent their penetration into the volume of the settling cup with optimal hydrodynamic resistance of the blade hydrocyclone swirl. With a larger overlap, the hydrodynamic resistance will unjustifiably increase, and with a smaller one due to diffraction and interference, the turbulent vortex at the edges of the blades will turbulent the flow and the separation of foreign matter and water will deteriorate due to excessive mutual turbulization of the fuel flow. A uniform distribution of the degree (percentage) of the circumferential overlap of the blades in the radial direction in the specified range eliminates the occurrence of a phenomenon anywhere in the blade hydrocyclone swirl.
Торообразное винтовое движение представляет собой совокупность, векторную сумму, двух совмещенных между собой движений, торообразного в плоскости продольного сечения и винтообразного вокруг осевой линии воображаемого тора, расположенной в плоскости поперечного сечения.A toroidal helical movement is a set, a vector sum, of two combined motions, toroidal in the plane of the longitudinal section and helical around the center line of an imaginary torus located in the plane of the cross section.
Указанные численные значения размеров и взаимного положения элементов конструкции были получены расчетным путем и подтверждены опытами при проведении испытаний в топливных системах ДВС.The indicated numerical values of the sizes and relative positions of structural elements were obtained by calculation and confirmed by experiments during testing in ICE fuel systems.
Наличие разделителя потоков и его выполнение в виде тарельчатой детали с усеченным конусом, большее основание которого направлено к фильтрующему элементу, и радиальными ребрами, которые расположены вдоль плоскости продольного сечения фильтра со стороны стакана-отстойника, позволяет отделить центральный восходящий поток топлива, содержащий остаточные мелкие твердые частицы включений и мелкие и капельки воды, которые могут отрываться от поверхности отстоя. Эти загрязнения будут подвергаться коалесценции в местных радиальных вихрях и седиментации после возврата в нисходящий поток у внешней стенки путем создания местных радиальных вихрей у радиально расположенных ребер и направления загрязненной мелкими частицами и капельками воды внешних частей закрученных в радиальные вихри частей восходящего потока на повторную коаллесценцию и седиментацию вместе с основным нисходящим потоком топлива, а более чистое топливо из их центральных частей будет через отверстия в разделителе потока направляться к фильтрующему элементу.The presence of the flow separator and its implementation in the form of a dish-shaped part with a truncated cone, the larger base of which is directed to the filter element, and radial ribs that are located along the plane of the longitudinal section of the filter from the side of the settling tank, allows to separate the central upward flow of fuel containing residual small solid particles of inclusions and small and droplets of water that may come off the surface of the sludge. These contaminants will undergo coalescence in local radial vortices and sedimentation after returning to a downward flow at the outer wall by creating local radial vortices at radially located ribs and directing the outer parts contaminated with small particles and droplets of water into the radial vortices of the upward flow for re-coalescence and sedimentation together with the main downward flow of fuel, and cleaner fuel from their central parts will be through the openings in the flow divider yatsya to the filter element.
Форма стакана-отстойника, выполненная из двух простых по форме и сопряженных между собой частей, верхней цилиндрической и нижней конической, позволяет организовать винтовое торообразное движение топлива во внутренней полости фильтра и оптимизировать путь и время нахождения топлива в стакане-отстойнике, необходимые для отделения твердых включений и капелек воды и для их седиментации, а верхняя точка датчика отстоя расположена в плоскости сопряжения цилиндрической и конической частей, потому что это предельное значение уровня отстоя, позволяющее эффективно работать фильтру, как это описано ниже.The shape of the settling cup made of two simple in shape and conjugated parts, the upper cylindrical and lower conical, allows you to organize a helical toroidal movement of fuel in the inner cavity of the filter and to optimize the path and time spent by the fuel in the settling cup, necessary for separating solid inclusions and water droplets and for their sedimentation, and the upper point of the sludge sensor is located in the interface plane of the cylindrical and conical parts, because this is the limit value of the sludge level, p allowing the filter to work efficiently, as described below.
При достижении уровнем отстоя плоскости расположения датчика уровня отстоя, расположенного в плоскости сопряжения цилиндрической и конической частей стакана-отстойника, подается сигнал на пульт управления и контроля оператору для удаления накопленного отстоя, так как такой уровень отстоя ухудшает работу фильтра очистки биодизельного топлива, потому что при этом эффективное торообразное движение потока будет нарушаться из-за покрытия отстоем конической поверхности, под воздействием которой и по которой в штатном режиме работы создается торообразное, совмещенное с радиальным движением потока топлива во внутрь к центральной части корпуса вдоль поверхности отстоя, создающее затем восходящий поток.When the level of sludge reaches the location plane of the sensor of the sludge level, located in the interface plane of the cylindrical and conical parts of the settling cup, a signal is sent to the operator and control panel to remove the accumulated sludge, since such a level of sludge worsens the operation of the biodiesel fuel filter, because when In this case, the effective toroidal flow motion will be disturbed due to the sludge coating of the conical surface, under the influence of which and along which in normal operation tsya toroidal, combined with radial movement of the fuel flow inside the central portion of the housing along the surface of the sludge, then creating an upward flow.
Предложение поясняется чертежами, на которых изображены:The proposal is illustrated by drawings, which depict:
На Фиг. 1 - продольный разрез фильтра очистки биодизельного топлива с неразрезанным разделителем потока.In FIG. 1 is a longitudinal section through a biodiesel purification filter with an uncut flow separator.
На Фиг. 2 - лопастной гидроциклонный завихритель, вид сбоку с частичным разрезом корпуса.In FIG. 2 - blade hydrocyclone swirl, side view with a partial section of the housing.
На Фиг. 3 - продольный разрез гидроциклонного завихрителя с разрезом разделителя потоков.In FIG. 3 is a longitudinal section through a hydrocyclone swirler with a section through a flow separator.
Фильтр очистки биодизельного топлива содержит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 каналами, впускной полостью 4, образованной коаксиально расположенными внешней 5 и внутренней 6 стенками, в которой расположен лопастной гидроциклонный завихритель 7, стакан-отстойник 8 со сливным краном 9 и датчиком 10 уровня отстоя (см. Фиг. 3), фильтрующий элемент 11 и разделитель 12 потоков. Лопастной гидроциклонный завихритель 7 расположен на выходе 13 из впускной полости 4 и выполнен в виде кольца, на котором по внешнему краю выполнены лопасти 14 с наклоном осевой линии от 8° до 12° к плоскости 15 поперечного сечения, а суммарная средняя проекция длины лопастей 14 больше средней длины окружности впускной полости 4 на 8-12%, по каждому из радиальных расстояний от оси фильтра, причем разделитель 12 потоков выполнен в виде тарельчатой детали 16 с усеченным конусом 17 и радиальными ребрами 18, большее основание 19 которого направлено к фильтрующему элементу 11, а ребра 18 расположены вдоль плоскости 20 продольного сечения со стороны стакана-отстойника 8, а стакан-отстойник 8 выполнен из двух сопряженных между собой частей, верхней цилиндрической 21 и нижней конической 22, а верхняя точка 23 датчика 10 уровня отстоя расположена в плоскости 24 сопряжения цилиндрической 21 и конической 22 частей стакана-отстойника 8.The biodiesel fuel filter contains a
Фильтр очистки биодизельного топлива работает следующим образом.Filter cleaning biodiesel operates as follows.
При поступлении топлива из впускного канала 2 во впускную полость 4, коаксиальные и эквидистантные внешняя 5 и внутренняя 6 стенки которой создают кольцевой щелеобразный успокоитель потока, в котором происходит равномерное распределение топлива по периметру впускной полости 4 и устраняются неравномерности скорости его движения. Нисходящий поток попадает на лопасти 14 (см. Фиг. 2) лопастного гидроциклонного завихрителя 7, равномерно закручивается в тангенциальном направлении по внутренней поверхности внешней стенки 5, что создает винтовое торообразное движение топлива и вследствие этого возникает поле центробежных радиально направленных сил, в котором отделяются крупные твердые включения и капельки воды, которые на поверхности внешней стенки 5 сливаются между собой (коаллесцируют) и стекают вниз стакана-отстойника 8 и собираются (седиментируют) там, создавая поверхность отстоя, но при этом частично от этой поверхности из-за ее турбулизации могут отрываться отдельные мелкие капельки и частички твердых включений и уноситься восходящим потоком к разделителю 12 потоков. Для предотвращения попадания указанных частиц, то есть для устранения этого явления устанавливается разделитель 12 потоков. На радиальных ребрах 18 разделителя 12 потоков восходящий поток будет разбиваться на отдельные ветви, которые будут закручиваться в радиально расположенные вихри, в поле центробежных сил которых будут отделяться мелкие частицы твердых включений и указанные отдельные и мелкие ранее не отделившиеся капельки воды, а также и капельки воды, вынесенные с поверхности отстоя, и сливаться в более крупные конгломераты на поверхности разделителя 12 потоков и его радиальных ребер 18 и выноситься в радиальном направлении к внешней стенке 5 корпуса 1 и по периферийной части радиальных вихрей к нисходящему потоку и направляться к поверхности отстоя. Центральные части, очищенные в указанных местных радиальных вихрях, потоков топлива будут через отверстия 25 в разделителе 12 потоков направляться к фильтрующему элементу 11.When fuel enters from the
При достижении уровнем отстоя плоскости расположения верхней точки 23 датчика 10 уровня отстоя, расположенной в плоскости 24 сопряжения цилиндрической 21 и конической 22 частей стакана-отстойника 8, подается сигнал на пульт управления и контроля оператору для удаления накопленного отстоя и через сливной кран 9 отстой удаляется. При достижения поверхностью отстоя плоскости 24 сопряжения цилиндрической 21 и конической 22 частей стакана-отстойника 8 эффективное винтовое торообразное движение потока будет нарушаться из-за покрытия отстоем конической части 22 поверхности, по которой он движется и посредством которой создается радиальное движение потока топлива во внутрь корпуса 1, создающее затем восходящий поток, а поверхность отстоя будет возмущаться (баламутиться) почти отвесно падающим потоком топлива. При штатном же режиме коническая часть 22 поверхности стакана-отстойника 8 перенаправляет в радиальном направлении поток топлива, снижая возмущение поверхности отстоя и уменьшая вынос мелких капель потоком, восходящим по центральной части стакана-отстойника 8.When the sludge level reaches the plane of the location of the
Восходящая часть винтового торообразного потока, встречая на своем пути радиальные ребра 18, распадается на закрученные в радиальном направлении ветви, которые закручиваются в радиальные вихри, расположенные вдоль радиальных ребер 18 и создающие поле центробежных сил, которое отбрасывает мелкие частицы и капельки воды к поверхности разделителя 12 потоков и его радиальных ребер 18, где, как уже указывалось, происходит коаллесценция мелких твердых включений и капель воды. Укрупненные таким образом загрязнения, такие как мелкие твердые частицы и мелкие капельки воды, потоком топлива выносятся по периферийной части указанных радиальных вихрей к нисходящему потоку и направляются к поверхности отстоя. Чистое топливо из средней части вихрей через отверстия 25 в разделителе 12 потоков направляется к фильтрующему элементу 11 и после окончательной фильтрации направляется в выпускной канал 3 корпуса 1 фильтра очистки биодизельного топлива.The ascending part of the helical toroidal flow, encountering
При отрицательных температурах и возможности застывания отстоя или биодизельного топлива может быть включен электроподогревать 26.At low temperatures and the possibility of solidification of sludge or biodiesel fuel, electric heating can be switched on 26.
Все указанные существенные признаки необходимы и достаточны для повышения надежности и эффективности работы фильтра очистки биодизельного или другого альтернативного топлива, то есть эффективного отделения твердых включений и капель воды от биодизельного или другого альтернативного топлива. Это позволяет утверждать, что предложение соответствует критерию охраноспособности «промышленная применимость». Предложенная конструкция имеет отличия от всех известных заявителю конструкций, это позволяет утверждать, что предложение соответствует критерию охраноспособности «новизна». Отличительные признаки приводят к новым техническим результатам и свойствам конструкции. По этой причине предложение может соответствовать критерию охраноспособности «изобретательский уровень».All these essential features are necessary and sufficient to increase the reliability and efficiency of the filter for cleaning biodiesel or other alternative fuels, that is, to effectively separate solid inclusions and drops of water from biodiesel or other alternative fuels. This suggests that the proposal meets the eligibility criteria of “industrial applicability”. The proposed design has differences from all the constructions known to the applicant, this suggests that the proposal meets the eligibility criterion of "novelty." Distinctive features lead to new technical results and structural properties. For this reason, the proposal may meet the eligibility criterion of “inventive step”.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112361A RU2612891C1 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Filter for biodiesel fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016112361A RU2612891C1 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Filter for biodiesel fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2612891C1 true RU2612891C1 (en) | 2017-03-13 |
Family
ID=58458211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016112361A RU2612891C1 (en) | 2016-04-01 | 2016-04-01 | Filter for biodiesel fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2612891C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3272336A (en) * | 1965-04-05 | 1966-09-13 | Wix Corp | Liquid purifier and cleaner |
| US5078875A (en) * | 1989-09-06 | 1992-01-07 | Loesing Willibrord | Device for removing solid particles and liquids of higher density from a liquid of lower density |
| US6423225B2 (en) * | 1999-09-17 | 2002-07-23 | Dana Corporation | Liquid filter with centrifugal separator |
| RU2478823C2 (en) * | 2009-09-08 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Biofuel coarse filter |
| US8858795B2 (en) * | 2011-03-22 | 2014-10-14 | Jeffrey G McLane | Filter apparatus |
| RU2556476C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Biofuel cleaning filter |
-
2016
- 2016-04-01 RU RU2016112361A patent/RU2612891C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3272336A (en) * | 1965-04-05 | 1966-09-13 | Wix Corp | Liquid purifier and cleaner |
| US5078875A (en) * | 1989-09-06 | 1992-01-07 | Loesing Willibrord | Device for removing solid particles and liquids of higher density from a liquid of lower density |
| US6423225B2 (en) * | 1999-09-17 | 2002-07-23 | Dana Corporation | Liquid filter with centrifugal separator |
| RU2478823C2 (en) * | 2009-09-08 | 2013-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Biofuel coarse filter |
| US8858795B2 (en) * | 2011-03-22 | 2014-10-14 | Jeffrey G McLane | Filter apparatus |
| RU2556476C1 (en) * | 2014-05-20 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" | Biofuel cleaning filter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11673074B2 (en) | Cyclonic inlet diverter | |
| US4312751A (en) | Centrifugal water separator | |
| Baltrenas et al. | Optimization of the new generation multichannel cyclone cleaning efficiency | |
| JP2011525850A (en) | Mixed oil in-line production equipment using mixing ratio controller and electric backwash filter homogenizer | |
| RU2612891C1 (en) | Filter for biodiesel fuel | |
| DE102004041768B4 (en) | cyclone | |
| RU2613790C1 (en) | Pre-filter for biodiesel fuel | |
| RU2500463C1 (en) | Mixing dispenser of mineral fuel and vegetable oil | |
| RU2367523C1 (en) | Cyclone | |
| US6143175A (en) | Injection of a solids-laden water stream into a centrifugal separator | |
| RU2478823C2 (en) | Biofuel coarse filter | |
| RU2302907C2 (en) | Hydraulic cyclone | |
| RU2671733C1 (en) | Device for separation of gas-liquid mixture | |
| CN203175799U (en) | Oil-gas separating device of vacuum pump | |
| US2768748A (en) | Separator | |
| RU100433U1 (en) | HYDROCYCLON INSTALLATION | |
| US4375411A (en) | Device for limiting vortex flow | |
| RU220790U1 (en) | Filter-separator for cleaning the coolant of the external circuit of marine internal combustion engines | |
| RU74315U1 (en) | HYDROCYCLONE | |
| RU2424846C1 (en) | Spiral-gravity flow separator | |
| EP1440723B1 (en) | Liquid separator and combustion engine | |
| EP3834907B1 (en) | Apparatus for filtering oily mists | |
| RU2672420C1 (en) | Device for separation of gas-liquid mixture | |
| RU2091123C1 (en) | Filter for cleaning liquids | |
| RU207906U1 (en) | INERTIAL-GRAVITATIONAL MUD FILTER WITH TANGENTIAL WATER SUPPLY |