SI24208A - Naprava za pripravo utekočinjenega naftnega plina za doziranje v motor z notranjim izgovrevanjem - Google Patents

Abstract

Izum se nanaša na napravo za pripravo utekočinjenega naftnega plina za doziranje v motor z notranjim izgorevanjem, katere značilnost je v tem, da je medij prenosa toplotne energije oblikovan v laminarnih krivuljah. Plin se, kot je prikazano po vhodu v tlačni del posode (2), deli v dva ali več vzporednih tokov, ki jih ločijo lamele (5). Ukrivljenost lamel (5) povzroča prehajanje plina od ene lamele k drugi in dotikanje obeh ter tako doseganje optimalnega uparjanja, uplinjevanja z oddajanjem toplotne energije. Obratno vlogo izvajajo lamele (6) na ogrevalnem delu (1). Toplotna energija se tako v ogrevalnem delu (1) prenaša na ukrivljene lamele (6), slednje prenašajo toplotno energijo na lamele (5) v uplinjevalnem delu (2). Utekočinjeni naftni plin, ki prehaja v posodo preko ventila (3), se v prisiljenem toku skozi ukrivljene lamele (5) aktivno usmerja v kontakt z lamelami (5) ter ob stiku prevzema nase toplotno energijo.

Description

[001] Predmet izuma je naprava (razplinjevalec) za pripravo utekočinjenega naftnega plina za doziranje v motor z notranjim izgorevanjem, prednostno plina butan, propan, kot goriva v plinastem stanju za doseganje optimalne odzivnosti pri uplinjanju. Tako imenovani naftni plin je maloprodajno dobavljiv v tekočem stanju pod tlakom cca. 4-15 bar.

Tehnični problem [002] Tehnični problem, ki ga rešuje izum je, kako zasnovati tako napravo za pripravo plina iz tekočega stanja v plinasto stanje kot gorivo pod tlakom cca. 0.9 - 3,5 bar, ki bo zagotavljala optimalno odzivnost in pravilno izgorevanje glede na trenutno porabo oziroma potrebo po zagotovitvi prave količine plina pod pravim tlakom in tako zagotavljala posledično preko elektronike vbrizga pravo mešanico goriva in zraka. Naprava po izumu je tudi prirejena za prvo ali drugo vgradnjo v poljubno vozilo.

Znano stanje tehnike [003] Znani tovrstni uparjalniki so izvedeni kot posoda, ki je predeljena s termalno prevodnim materialom (zaradi cenovne primernosti se po navadi uporablja aluminij ali aluminijasta zlitina), ki ločuje vodni ogrevalni del s plinastim izparevalnim delom. Oblika posode mora biti oblikovana tako, da je prenos temperature iz vodnega dela v plinasti del optimalen in zagotavlja hitro in učinkovito uplinjevanje. Oblika plinastega delaje tudi oblikovana tako, daje plin na poti skozi posodo potisnjen ob steno, saj stik plina z aluminjastim medijem povzroča učinkovito uplinjanje. Znani tovrstni uparjalniki tako uporabljajo različne oblike, kjer se posledično zaradi oblike, ustvarjajo centrifugalne sile in ali turbulence zaradi katerih se plin, ki je v stadiju uparjanja, stika z aluminjastimi stenami za doseganje učinkovitega uparjanja (Sl. 3). Pomanjkljivost znanih rešitev je, da turbulence (9), ki nastaja za preprekami, zaradi katerih se kapljičasti plin stika ob stene, dajejo neželjene stranske učinke, kot so upočasnjevanje pretoka in tako zniževanje odzivnosti uparjalnika (angleško »reducer«). Upočasnjevanje pretoka pomeni slabo odzivnost in prepočasno uravnavanje prave količine goriva pod pravim zahtevanim tlakom. Premajhna količina predpripravljenega goriva pod prenizkim tlakom pa povzroča dovajanje prerevne mešanice goriva kar dviguje izgorevalno temperaturo in posledično lahko poškoduje motorne dele vozila.

Rešitev tehničnega problema [004] Rešitev tehničnega problema bi bil laminarno oblikovan medij, katerega proizvodnja je v zaprti tesnjeni posodi izjemno zahtevna in cenovno nesprejemljiva. Laminami medij povzroča namreč zaradi svoje velike površine stika optimalen prenos toplotne energije. Opisani tehnični problem je rešen z napravo po izumu, katere značilnost je v tem, da je medij prenosa toplotne energije oblikovan v laminamih krivuljah. Naprava je tako optmizirana z zmanjšanjem števila lamel in njihovim ukrivljanjem, kar povzroča mešanje plina in odbijanje plina od sten, vendar ne povrzroča turbulentnega toka, kar pri znanih tovrstnih rešitvah upočasnjuje pretok plina skozi uplinjevalno posodo in znižuje učinkovitost ter pravilnost pripravljenega goriva. Ukrivljen laminami tok tako povzroča visoko stopnjo prenosa toplotne energije in učinkovito uparjanje utekočinjenega naftnega plina za pripravo uporabe slednjega v plinastem stanju pri motorjih z notranjim izgorevanjem.

[005] Podrobneje bo bistvo izuma pojasnjeno z opisom izvedbenega primera z ozirom na priložene risbe, na katerih kaže

Sl. 1 prikaz razplinjevalca - spodnji vodni del

Sl. 2 prikaz razplinjevalca - zgornji uplinjevalni del

Sl. 3 prikaz nastajanja problematičnih turbulenc pri znanih rešitvah [006] Naprava po izumu sestoji iz posode, ki je sestavljena iz vodnega ogrevalnega dela (1) in tlačnega izparilnega, uplinjevalnega dela (2). Ventil (3) za dovajanje tekočega plina v posodo je lahko mehanski z uporabo membrane ali pa elektromagnetni z uporabo elektronike in senzorjev za nadzorovan izpust utekočinjenega plina v uplinjevalni del posode. Naloga naprave po izumu je zagotovitev zahtevanega nadtlaka nad tlakom v sesalnem kolektorju motorja z notranjim izgorevanjem na izhodu (4) plina iz uplinjevalnega dela oziroma posledično na plinskih injektorjih, ki niso del izuma. Bistven del naprave so ukrivljene lamele (5,6), debeline od 0,50 mm do 5,00 mm, višine od 5mm do 30mm, pri čemer ukrivljenost lamel definirajo krivulje v obliki delov krožnic, delov elips, sinusoidnih oblik in podobnih zavitih oblik in je radij ukrivljenosti lamel v območju od 5,00 mm do 30,00 mm premera navedenih možnih oblik in je prehajanje ukrivljenosti iz ene oblike v drugo lahko tudi preko ravnega dela lamele ter različnih radijev navedenih možnih oblik. Na ta način se zagotavlja optimalen prenos toplotne energije iz hladilne tekočine motorja z notranjim izgorevanjem ali drugega toplotnega medija, ki prehaja v vodni del (1) posode in izhaja iz nje skozi priključni cevni del (8), najprej na ukrivljene lamele (6) aluminjastega medija na vodnem ogrevalnem delu (1) preko vmesne stene na ukrivljene lamele (5) v uplinjevalnem delu (2) na plin, ki vstopa v upinjevalni del (2) skozi priključek (7). Plin je zaradi oblike lamel prisiljen v kontakt z ukrivljenimi lamelami (5) v uplinjevalnem delu, kar plinu omogoča optimalno izparevanje, uplinjevanje. Lamele segajo do vrha vodnega oz. uplinjevalnega dela.

[007] Kot plin uporabljamo utekočinjen naftni plin, ki se na trgu nahaja pod tlakom cca. 4-15 bar (butan, propan). S cenovnega stališča pri velikoserijski proizvodnji je smotrno izdelati dimenzijsko prirejeno napravo po izumu za posamezen model motorja.

[008] Plin se kot je prikazano v sliki (1) po vhodu v uplinjevalni del posode (2) deli v dva ali več vzporednih tokov, ki jih ločijo lamele (5). Ukrivljenost lamel povzroča prehajanje plina od ene lamele k drugi in dotikanje obeh ter tako doseganje optimalnega uparjanja, uplinjevanja z oddajanjem toplotne energije. Obratno vlogo izvajajo lamele (6) na vodnem ogrevalnem delu (1). Voda ali drugi medij se ob vhodu v vodni del posode deli v dve ali več vzporednih tokov in ukrivljene lamele (6) povzročajo mešanje vode in enakomeren ter optimalen prenos toplotne energije iz vodnega dela na medij prenosa toplotne energije iz vodnega dela v uplinjevalni del posode (navadno je medij aluminjasta zlitina). Pri oblikovanju vodnega dela posode je potrebno paziti na presek pretoka, saj zaradi morebitne zaporedne vezave naprave na hladilni sistem na sekundarnem trgu ne smemo zavirati pretoka hladilne tekočine kar posledično lahko privede do nepravilnega delovanja motoija. Zaradi tega razloga mora biti presek pretoka vode ali drugega medija v vodnem delu (1) najmanj 0 11,00 mm. Presek je lahko manjši vendar je potrebno v tem primeru pri vgradnji nujno izvesti vzporedno vezavo na hladilni sistem motorja oziroma vezavo na del, ki ne povzročil negativnega vpliva zaradi restrikcije pretočnosti hladilne tekočine. Prav tako je potrebno pri oblikovanju uplinjevalnega dela (2) upoštevati presek pretoka plina, ki mora biti najmanj 0 7,00 mm do največ 0 25,00 mm, odvisno od moči motorja, kar zagotavlja optimalen pretok plina in sili plin v aktivno uporabo oblike ukrivljenih lamel. Vmesna stena na kateri so pritrjene lamele med vodnim in uplinjevalnim delom mora biti čim tanjša, a vendar mora zagotavljati tesnenje plina v uplinjevalnem delu (2) posode do zakonsko predpisanih tlakov. Zamik med lamelami (6) v vodnem delu (1) in med lamelami (5) v uplinjevalnem delu (2) mora biti čim manjši, kolikor omogočajo proizvodni procesi, za doseganje optimalnega prenosa toplotne energije in preseka pretoka pa mora biti več lamel (6, 5) postavljenih brez zamika, kar pomeni, da stoji lamela (6) v vodnem delu (1) direktno pod lamelo (5) v uplinjevalnem delu (2). Vmesna stena skupaj z lamelami (5, 6) je izvedena kot enoten ulitek.

[009] Za krmiljenje ventila (3) je predvidena uporaba elektromegnetnega ali servo ventila z nadzorom in upravljanje elektronike, ki vodi ventil (3) na podlagi zahtevanega nadtlaka med tlakom v sesalnem kolektoiju in tlakom plina na izhodu upaijevalnega dela ali tlakom na injektrojih, ki sta merjena preko ustreznih senzorjev ali pa preko ventila (3), ki je voden z membrano, in zagotavlja zahtevan nadtlak mehansko.

[0010] Razume se, da lahko strokovnjak s poznavanjem gornjega opisa izuma oziroma njegovih izvedbenih primerov zasnuje tudi nove izvedbene primere zlasti v smislu industrijskega oblikovanja in glede na prilagajanje posebnim zahtevam, ne da bi obšel značilnosti izuma, kot so opredeljene v sledečih patentnih zahtevkih.

Claims (4)

Patentni zahtevki

1. Naprava za pripravo utekočinjenega naftnega plina za doziranje v motor z notranjim izgorevanjem, ki je sestavljena iz uparjevalnega dela posode (2), ogrevalnega dela posode (1), ventila (3) za dotok utekočinjenega plina v uparjevalni del (2), izhoda (4) plina iz uparjevalnega dela in priključnih cevi (8) za dovod in odvod hladilne tekočine ali drugega toplotnega medija v vodni del (1), označena s tem, da so ukrivljene lamele (5,6) pritrjene v vodnem delu (1) in uplinjevalnem delu (2) na vmesno steno in segajo do vrha vodnega oz. uplinjevalnega dela in ukrivljenost lamel zagotavlja mešanje in prenos toplote med plinom in hladilno tekočino ali drugim toplotnim medijem in je vmesna stena skupaj z lamelami (5, 6) izvedena kot enoten ulitek.

2. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da ukrivljenost lamel definirana s krivuljami v obliki delov krožnic, delov elips, sinusoidnih oblik in podobnih zavitih oblik in je prehajanje ukrivljenosti lamel iz ene oblike v drugo lahko tudi preko ravnega dela lamele in je zamik med lamelami (6) v vodnem delu in med lamelami (5) v uplinjevalnem delu čim manjši, več lamel (6, 5) mora biti postavljenih brez zamika, kar pomeni, da stoji lamela (6) v vodnem delu (1) direktno pod lamelo (5) v uplinjevalnem delu (2).

3. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da so lamele (5,6) in vmesna stena iz aluminija ali aluminijevih zlitin.

4. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da ukrivljene lamele (5) v uparjevalnem delu (2) posode usmerjajo tok utekočinjenega naftnega plina in ukrivljene lamele (6) v vodnem delu (1) posode usmerjajo tok hladilne tekočine ali drugega toplotnega medija.