установка для приготовления водотопливной эмульсии

Формула изобретения

Установка для приготовления водотопливной эмульсии, содержащая емкости для топлива и воды, фильтры топлива и воды, запорную арматуру, топливоподкачивающий насос, диспергатор, колонку, отличающаяся тем, что диспергатор выполнен в виде реактора из материала, способного пропускать лазерные лучи, кроме того, снабжена устройством измерения плотности водотопливной эмульсии и электромагнитным клапаном, а на разборной колонке установлен первичный преобразователь плотности с возможностью его перемещения по высоте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике приготовления эмульсий, которые могут быть использованы в качестве альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Известно устройство установки для получения водотопливной эмульсии (ВТЭ) с подачей воды при постоянном давлении, состоящее из бака, диспергатора, фильтров для воды и топлива, перепускного клапана, циркуляционного насоса, измерителя расхода воды, электрического подогревателя, трехходового крана, запорно-разобщительной арматуры. Вода из бака подается циркуляционным насосом через измеритель расхода воды и электрический подогреватель в диспергатор, где происходит диспергация топлива и воды. Топливо и вода подводятся к всасывающей полости диспергатора, а его нагнетательный трубопровод включен в основную топливную систему. Диспергатолр представляет собой насос с увеличенным радиальным зазором между корпусом и рабочим колесом (Лебедев О.Н., Сомов В.А. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях Л.: Судостроение, 1988, 68 с.).

Ближайшим аналогом является устройство, представленное в авторском свидетельстве SU 1669516 A1 4714388/26, B 01 F 3/08, состоящее из баков для воды и топлива, фильтров для воды и топлива, запорной арматуры, насоса низкого давления, насоса высокого давления, диспергатора с установленными на нем форсунками и присоединенной к нему разборной колонкой. Топливо из бака поступает через соответствующие фильтры к насосу низкого давления, где происходит первоначальная грубая диспергация топлива и воды, поступившей через фильтр из бака для воды. Из подкачивающего насоса эмульсия поступает в наполнительную полость насоса высокого давления и через форсунки впрыскивается в полость диспергатора, где происходит окончательное диспергирование за счет энергии впрыскивания, избыточная эмульсия поступает в разборную колонку, а затем подается в систему питания двигателя.

Однако известные устройства, в т.ч. и принятое в качестве ближайшего аналога, не позволяют получать высокодисперсную эмульсию, производить контроль за качеством ВТЭ в процессе ее приготовления, не обеспечивают автоматическое регулирование качества ВТЭ, не позволяют получать эмульсию любого требуемого состава.

Технической задачей является приготовление высокодисперсной ВТЭ с обеспечением любого требуемого состава эмульсии при контроле ее качества.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от ближайшего аналога установка снабжена устройством измерения плотности эмульсии с выходом на электромагнитный клапан, диспергатор выполнен в виде реактора, представляющего собой цилиндр из материала, способного пропускать лазерные лучи, в котором фокусируется лазерный пучок, а на разборной колонке установлен прибор (первичный преобразователь плотности) с возможностью его перемещения по высоте для управления качеством приготавливаемой эмульсии.

Указанные отличия позволяют обеспечить приготовление высокодисперсной ВТЭ за счет обработки лазерным лучом, возможность контроля и задания водосодержания в процессе ее приготовления при перемещении первичного преобразователя плотности в вертикальной плоскости. Такое выполнение установки позволяет осуществлять автоматически регулируемый подвод воды из любой стационарной водопроводной системы и дает возможность получать ВТЭ любого требуемого состава.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для приготовления водотопливной эмульсии.

Установка содержит емкости для топлива 1 и воды 2, фильтры топлива 3 и воды 4, электромагнитный клапан 5, топливоподкачивающий насос 6 с электроприводом, диспергатор в виде реактора 7 для приготовления водотопливной эмульсии. Реактор 7 представляет собой цилиндр, сделанный из материала, способного пропускать лазерные лучи, например кварцевое стекло. Внутренняя полость реактора 7 с одной стороны соединена с колонкой 8 и через проходной невозвратный клапан 9 - с линией перепуска эмульсии в топливный бак, а с другой стороны сообщена трубопроводом с нагнетательной полостью топливоподкачивающего насоса 6, всасывающая полость которого через электромагнитный клапан 5, фильтры топлива 3 и воды 4, проходные клапаны 11 и 12 соединена с емкостями для воды 2 и топлива 1. Разборная колонка 8 через проходной клапан 13 соединена с системой питания двигателя, а с другой стороны сообщена с первичным преобразователем плотности 14, соединенным электрической связью с вторичным преобразователем плотности 15, который управляет электромагнитным клапаном 5. Возможно подключение установки к стационарной водопроводной сети через клапан 16. В нижней части реактора 7 установлен спускной клапан 17. С боковой стороны реактора 7 расположен лазер 18 с отражателем 19.

Установка для приготовления водотопливной эмульсии работает следующим образом.

Топливо из емкости 1 и вода из емкости 2, находящиеся под постоянным напором за счет высокого места расположения, через проходные клапаны 11 и 12, соответствующие фильтры топлива 3 и воды 4, по трубопроводам с регулируемым электромагнитным клапаном 5 поступает во всасывающую полость топливоподкачивающего насоса 6 с электрическим приводом. Соотношение между топливом и водой определяется проходным сечение трубопровода воды. Полученная на выходе из топливоподкачивающего насоса 6 грубодисперсная эмульсия поступает во внутреннюю полость реактора 7, где происходит ее последующее диспергирование за счет энергии луча лазерной установки 18. Соотношение между топливом и водой определяется проходным сечением трубопровода подвода воды и может быть изменено путем воздействия на управляемый электромагнитный клапан 5 сигналом автоматического устройства, измеряющего плотность. Под избыточным давлением, возникающим в реакторе 7, полученная водотопливная эмульсия проходит в колонку 8, где происходит распределение эмульсии в зависимости от ее плотности по высоте колонки 8. Водотопливная эмульсия требуемого водосодержания (это определяется место расположения первичного преобразователя 14 автоматического устройства для измерения плотности эмульсии) через проходной клапан 13 поступает в топливную систему двигателя. Избыточная водотопливная эмульсия через невозвратный клапан 9 поступает в емкость для топлива 1, а затем через проходной клапан 11 и фильтр топлива 3 во всасывающую полость топливоподкачивающего насоса 6 идет на повторный круг циркуляции, что позволяет получать кратность приготовления ВТЭ.

Задание содержания воды в ВТЭ осуществляется при помощи автоматического устройства, состоящего из первичного преобразователя плотности 14, соединенного электрической связью с вторичным преобразователем плотности 15 и выдающим управляющий сигнал на электромагнитный клапан 5. В качестве данного устройства используется стандартный прибор для управления уровнем в емкости типа ПРУ-5м. Поддержание заданного водосодержания в ВТЭ обеспечивается в соответствии с принципами распределения плотности по высоте колонки 8, при этом металлизированный поплавок (на схеме не показан) первичного преобразователя плотности 14 с заданной плотностью материала в объеме шарика, равной плотности ВТЭ, определяет момент срабатывания вторичного преобразователя плотности 15 и далее электромагнитного клапана 5, что обеспечивает дискретную во времени подачу необходимого количества воды из емкости 2 в реактор 7. Первичный преобразователь плотности 14 за счет упругого присоединения к колонке 8 может перемещаться в вертикальной плоскости, что позволяет управлять водосодержанием ВТЭ, отбираемой к потребителям через проходной клапан 13.

Из верхней части колонки 8 через невозвратный клапан 9 часть ВТЭ направляется в емкость для топлива 1, за счет чего обеспечивается кратность обработки ВТЭ лазером при закрытом проходном клапане 13.

При длительном перерыве в работе путем выключения проходных клапанов 12 и 16 возможна очистка системы от воды при открытии спускного клапана 17 и последующей кратковременной работы системы на чистом топливе.