устройство для предварительного подогрева дизельного топлива

Формула изобретения

1. Устройство для подогрева жидкости, содержащее корпус, имеющий внутреннюю и наружную оболочки, входной патрубок, насос, средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки в наружную оболочку, выходной патрубок, завихрители, расположенные во внутренней оболочке, отличающееся тем, что внутренняя и наружная оболочки корпуса расположены соосно относительно друг друга и выполнены в форме встречно направленных и соединенных своими вершинами конических поверхностей с герметично установленными основаниями, роль ускорителя движения жидкости выполняет полость, образованная внутренней оболочкой, а средство для подачи и завихрения потока жидкости расположено перед одним из оснований и выполнено в виде уступа на секторе не менее 1/3 диаметра торца конуса внутренней оболочки, к которой тангенциально относительно конической поверхности по намеченному ходу вращения жидкости на максимальном приближении к противоположному основанию установлен входной патрубок конической формы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в полости, образованной внутренней оболочкой, установлены штыри, имеющие спиральные проточки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перед входным патрубком насоса и после выходного патрубка установлены вентили, между собой патрубки соединены перепускным патрубком.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в выходном патрубке установлен фильтр тонкой очистки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для герметизации вала насоса установлено уплотнение, способное работать в агрессивных (токсичных, горючих) средах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплогенераторам, и может быть использовано в дизельных двигателях транспортных средств и силовых установок.

Известен вихревой нагреватель (см. патент RU 2129689, МПК F25В 29/00, 27.04.99 г., бюл. №12), принятый за прототип. Вихревой нагреватель содержит цилиндрический корпус, состоящий из внутренней оболочки, наружной оболочки и дна, расположенного с одного торца корпуса. С другого торца корпуса установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, предназначенный для завихрения жидкости во внутренней оболочке. Входной патрубок циклона предназначен для подключения нагревателя к напорному выходу насоса. В конце внутренней оболочки рядом с дном расположено средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки в наружную оболочку. Это средство выполнено в виде двух щелей во внутренней оболочке, примыкающих к дну и расположенных диаметрально противоположно. В нижней части наружной оболочки со стороны циклона по касательной по ходу вращения жидкости установлен выходной патрубок, предназначенный для подключения к насосу или нагревательной системе. Для обеспечения постоянного вращения вдоль всей внутренней оболочки на некотором удалении от циклона ставятся шнековые завихрители, предназначенные для обеспечения вращения потока с угловой скоростью, близкой к скорости на выходе из циклона.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточное использование функциональных возможностей устройства;

- недостаточная теплопроизводительность.

Предлагаемым изобретением решается задача: повышение эффективности устройства, снижение энергозатрат.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в расширении функциональных возможностей путем предварительного подогрева дизельного топлива с целью облегчения запуска двигателя при низкой температуре.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для подогрева жидкости, содержащем корпус, имеющий внутреннюю и наружную оболочки, входной патрубок, насос, средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки в наружную оболочку, выходной патрубок, завихрители, расположенные во внутренней оболочке, новым является то, что внутренняя и наружная оболочки корпуса расположены соосно относительно друг друга и выполнены в форме встречно-направленных и соединенных своими вершинами конических поверхностей с герметично установленными основаниями, роль ускорителя движения жидкости выполняет полость, образованная внутренней оболочкой, а средство для подачи и завихрения потока жидкости расположено перед одним из оснований и выполнено в виде уступа на секторе не менее 1/3 диаметра торца конуса внутренней оболочки, к которой тангенциально относительно конической поверхности по намеченному ходу вращения жидкости на максимальном приближении к противоположному основанию установлен входной патрубок конической формы.

В полости, образованной внутренней оболочкой, установлены штыри, имеющие спиральные проточки.

Перед входным патрубком насоса и после выходного патрубка установлены вентили, между собой патрубки соединены перепускным патрубком.

В выходном патрубке установлен фильтр тонкой очистки.

Для герметизации вала насоса установлено уплотнение, способное работать в агрессивных (токсичных, горючих) средах.

Выполнение корпуса из соосно расположенных относительно друг друга внутренней и наружной оболочек, выполненных в форме встречно-направленных и соединенных своими вершинами конических поверхностей с герметично установленными основаниями, обусловлено следующими факторами:

- необходимостью разгона вращающегося потока жидкости (топлива), протекающего через сужающуюся коническую полость, отверстие во внутренней, а затем в наружной оболочке, причем на стыке двух встречно-направленных конусов поток приобретает максимальную скорость при минимальном давлении;

- при дальнейшем движении потока жидкости в расширяющихся внутренней и наружной оболочках происходит снижение скорости при увеличении давления и образование кавитационных полостей малого диаметра;

- процессы, обусловленные изменением скорости и давления, сопровождаются нагревом потока жидкости (топлива), в том числе за счет схлопывания кавитационных полостей.

С целью упрощения конструкции роль ускорителя движения жидкости выполняет сужающаяся часть полости, образованной внутренней оболочкой, к которой тангенциально относительно конической поверхности по ходу вращения жидкости (топлива) на максимальном приближении к основанию конуса внутренней оболочки установлен входной патрубок конической формы, при прохождении через который поток жидкости ускоряется и, поступая во внутреннюю оболочку, приобретает вращательно-поступательное направление движения.

Для обеспечения поступления жидкости с последующим завихрением в наружную оболочку из внутренней оболочки, в последней на секторе не менее 1/3 диаметра торца конуса внутренней оболочки, расположенном перед одним из оснований, выполнен уступ, который позволяет обеспечить истечение жидкости из одной полости в другую с дополнительным изменением общего направления движения и формы потока, сохраняя вращательную составляющую движения.

Для стабилизации вращательно-поступательной формы движения потока жидкости (топлива) внутри полости, образованной внутренней оболочкой, установлены штыри, имеющие спиральные проточки. Это позволяет обеспечить необходимую стабильность потока на начальном этапе продвижения жидкости (топлива) во внутренней оболочке и обеспечить запас кинетической энергии движения для прохождения потока в наружной оболочке. Диаметр штырей намного меньше диаметра, взятого в любом сечении конической поверхности внутренней оболочки, что не вызывает больших потерь кинетической энергии потока жидкости.

Для обеспечения удобства монтажных работ и для отключения устройства после завершения предварительного подогрева перед входным патрубком насоса и после выходного патрубка установлены вентили.

Ввиду того что объектом подогрева в данном случае является углеводородное топливо (дизельное топливо), обладающее способностью к возгоранию и определенной степенью токсичности, для герметизации вала насоса необходимо применение уплотнения, способного работать в соприкосновении с агрессивными (токсичными, горючими) средами, что обеспечивает высокую безопасность при применении устройства, причем поверхности, соприкасающиеся с жидкостью (топливом), находятся в неподвижном состоянии, исключающем искрообразование.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство для предварительного подогрева дизельного топлива, общий вид; на фиг.2 - схема подогрева дизельного топлива.

Устройство для предварительного подогрева дизельного топлива (УППДТ) содержит корпус 1, состоящий из соосно расположенных относительно друг друга внутренней оболочки 2 и наружной оболочки 3, выполненных в форме встречно-направленных и соединенных своими вершинами конических поверхностей с герметично установленными основаниями 4 и 5. Роль ускорителя движения жидкости выполняет сужающаяся часть полости, образованной внутренней оболочкой 2. Средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки 2 в наружную оболочку 3 расположено перед основанием 4 и выполнено в виде уступа 6 на секторе не менее 1/3 диаметра торца конуса внутренней оболочки 2. Тангенциально относительно конической поверхности внутренней оболочки 2 по намеченному ходу вращения жидкости на максимальном приближении к противоположному основанию 5 установлен входной патрубок 7 конической формы, герметично установленный в наружной оболочке 3. А выходной патрубок 8 установлен тангенциально относительно конической поверхности наружной оболочки 3 по намеченному ходу вращения жидкости на максимальном приближении к основанию 5.

Внутри конических поверхностей внутренней оболочки 2 установлены штыри 9, имеющие спиральные проточки 10, для стабилизации вращательно-поступательной формы движения потока жидкости. Для подачи жидкости под давлением во входной патрубок 7 установлен насос 11. Перед входным патрубком насоса 11 и после выходного патрубка 8 установлены вентили 12, между собой они соединены перепускным патрубком 13. В выходном патрубке 8 установлен фильтр тонкой очистки 14, предназначенный для очистки топлива в период предварительного разогрева. Для герметизации вала насоса 11 применено уплотнение, способное работать в агрессивных (токсичных, горючих) средах (на чертеже не показано). Устройство для подогрева дизельного топлива устанавливается непосредственно после топливного бака 15 дизельного двигателя и соединено с топливопроводом низкого давления 16 и возвратным топливопроводом 17.

Устройство для предварительного подогрева дизельного топлива (УППДТ) работает следующим образом.

После установки устройства в топливной системе автотранспортного средства или силовой установки открываются вентили 12, включается насос 11. Жидкость (топливо) из топливного бака 15 по топливопроводу низкого давления 16 поступает к насосу 11. Под давлением от насоса 11 через входной патрубок 7, ускоряясь, она поступает по касательной во внутреннюю оболочку 2, где приобретает вращательно-поступательное направление движения. Перемещаясь во внутренней оболочке 2, поток жидкости сначала разгоняется, а потом замедляет свое движение. Штыри 9 со спиральными проточками 10 стабилизируют движение вращающегося потока жидкости. При достижении основания 4 вращающийся поток через отверстие, образованное уступом 6, поступает в коническую полость между внутренней 2 и наружной 3 оболочками, где аналогично происходит разгон и замедление потока жидкости (топлива), сопровождающееся выделением тепловой энергии. Выходной патрубок 8 с фильтром тонкой очистки 14 связан с всасывающим патрубком насоса 11 посредством перепускного патрубка 13, предназначенного для обеспечения дополнительной циркуляции жидкости. Отвод нагретой жидкости осуществляется через выходной патрубок 8, и далее через вентиль 12 она поступает в возвратный топливопровод 17 и топливный бак 15. После того как дизельное топливо подогрето, вентили 12 перекрываются. Топливо из топливного бака 15 по топливопроводу низкого давления 16 поступает к топливному фильтру с насосом ручной подкачки (ТФ с НРП) и далее к топливному насосу высокого давления (ТНВД), который подает топливо по топливопроводу высокого давления (ТПВД) к форсункам (Ф), впрыскивающим топливо в цилиндры. Просочившееся через элементы форсунок топливо отводится по трубке сброса (ТО) к редакционному клапану ТНВД и далее по возвратной линии 17 сбрасывается в топливный бак 15.