устройство повышения качества и система контроля качества жидких топлив

Формула изобретения

1. Устройство повышения качества жидких топлив, состоящее из ротора, статора, камеры озвучивания кольцевой формы, впускного патрубка, выпускного патрубка и классификатора, имеющего внутреннюю поверхность в виде усеченного конуса и разделяющего жидкие топлива по плотности на тяжелые и легкие фракции, отличающееся тем, что указанный ротор имеет кольцевой выступ, входящий в камеру озвучивания, на указанном кольцевом выступе выполнены радиальные прорези, и в указанных прорезях установлены лопасти, входящие в камеру озвучивания и вращающиеся вместе с ротором, также указанный классификатор установлен в камере озвучивания, примыкает своей цилиндрической поверхностью к цилиндрической поверхности камеры озвучивания и имеет отверстие, соосное с отверстием выпускного патрубка.

2. Устройство по п.1, в котором со стороны большего диаметра указанного усеченного конуса классификатора установлен отводящий диск, имеющий отверстие, соосное с отверстием отводящего патрубка.

3. Устройство по п.2, в котором указанный классификатор и указанный отводящий диск с одной из торцевых сторон имеют наклонные к центральной оси поверхности, примыкающие друг к другу.

4. Система контроля качества жидких топлив, включающая устройство выделения тяжелых фракций из жидкого топлива и датчик уровня для измерения объема удаленных тяжелых фракций, отличающаяся тем, что устройство выделения тяжелых фракций выполнено в соответствии с п.1, датчик уровня связан с датчиком скорости изменения уровня тяжелых фракций при заполнении ими мерной емкости для осуществления контроля качества жидких топлив по скорости изменения объема удаленных тяжелых фракций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам и системам контроля и повышения качества жидких теплив, но, главным образом, топлив, применяемых в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Все физико-химические характеристики топлив находятся в зависимости от их фракционною и компонентного состава, различающегося по плотности. Товарный бензин представляет собой смесь из различных компонентов, основными количественными оценками которых являются октановое число и температура вспышки. Дизельное топливо представляет собой смесь высоковязких топлив, основными количественными оценками которых являются цетановое число и температура самовоспламенения.

Изменяя фракционные и компонентные составы, можно влиять на свойства топлив. Это изменение можно осуществлять рядом способов, из которых следует выделить те, которые можно использовать непосредственно в автомобилях с ДВС.

Первым из таких способов является контроль качества топлива, поступающего во впускной коллектор, или корректировка режимных параметров ДВС. Примером такого решения является патент DE N 10129776 от 20.06.2001, в котором критерием качества топлива, поступающего в ДВС, является температура на термодатчике, изменяющаяся за счет испарения топлива, орошающего указанный термодатчик. По полученной информации корректируются режимные параметры работы ДВС. Недостатком такого способа является отсутствие возможности влиять на качество топлива.

Вторым способом является повышение качества топлива, поступающего в ДВС, например, за счет разрыва химических связей углеводородных молекул, что позволяет уменьшить долю тяжелых фракций.

Для этой цели наиболее эффективным является применение роторно-пульсационных аппаратов (РПА), которые посредством пузырьковой кавитации, сопровождающейся выделением значительной энергии, вызывают разрыв указанных связей.

Существует большое число конструкций РПА, которые содержат элементы, позволяющие увеличить энергию кумулятивных пузырьков (например, патент РФ N 2225250).

Прототипом изобретения относительно предлагаемого устройства следует считать авт. свид. СССР N 698642, в котором кавитационная обработка совмещена с разделением обрабатываемой жидкой среды по плотности посредством классификатора, выполненного в виде усеченного конуса, закрепленного меньшим основанием на статорном диске. Недостатком такой конструкции является то, что в ней не предусмотрено удаление тяжелых фракций из РПА, а ее повторная обработка вместе с новой порцией жидкой среды фактически ведет к накоплению тяжелых фракций.

Прототипом изобретения относительно системы контроля качества принято авт. свид. SU 1682617.

Поставленная техническая задача - повышение качества жидких топлив, и в том числе топлив для ДВС, посредством удаления тяжелых фракций и одновременно осуществление контроля качества жидких топлив.

Технический результат - получение топлив с улучшенными эксплуатационными характеристиками и возможность регулирования режимных параметров двигателя.

Сущность изобретения заключается в том, что в РПА, имеющий статор с периферийными отверстиями, ротор с периферийными отверстиями, камеру озвучивания, в которой происходят акустические колебания жидкого топлива, входной патрубок, служащий для подачи жидкого топлива внутрь ротора, выходной патрубок, установленный в боковой стенке камеры озвучивания, встраивается классификатор, представляющий собой конусное кольцо с внутренней конусной поверхностью, разделяющий жидкое топливо на две части по заданной плотности посредством подбора угла наклона образующей конуса к его оси. При этом одна часть жидкого топлива будет иметь меньшую, а вторая часть - большую плотность.

Указанный классификатор устанавливается в указанной камере озвучивания вплотную к боковой стенке камеры озвучивания своей цилиндрической частью и примыкает большим диаметром конуса к торцевой стенке камеры озвучивания. Указанный классификатор имеет также скос со стороны большего диаметра и в том месте, где толщина конусного кольца, имеющего скос, выполнено выпускное отверстие, которое располагается соосно с отверстием выпускного патрубка и имеет диаметр, равный диаметру указанного отверстия. С противоположной стороны по отношению к выпускному патрубку в указанной торцевой стенке камеры озвучивания выполнен отводящий патрубок, ось которого пересекает средний диаметр конусной поверхности классификатора. Между классификатором и торцевой стенкой камеры озвучивания установлен отводящий диск в виде цилиндрического кольца, имеющего одну торцевую поверхность, скошенную под тем же углом, что и классификатор. Отводящий диск устанавливается таким образом, что его торцевая поверхность и торцевая поверхность классификатора, не имеющие скоса, будут лежать в параллельных плоскостях. Указанный отводящий диск имеет ширину, равную или близкую ширине классификатора, и со стороны отводящего патрубка имеет отверстие или разрыв, длина которого равна или несколько больше диаметра отверстия в отводящем патрубке. Таким образом, отводящий диск направляет часть жидкого топлива, превышающую заданную плотность и отделенную классификатором, в отверстие отводящего патрубка.

Для интенсификации процесса разделения фракций жидкому топливу в камере озвучивания придается круговое движение посредством лопастей, закрепленных на роторе.

Отделенная часть жидкого топлива попадает в мерную емкость, снабженную индикатором количества выведенных из жидкого топлива тяжелых фракций за определенный интервал времени. Индикатор может настраиваться по уровню накопленных тяжелых фракций, по количеству капель в единицу времени, по оптической проницаемости, по омическому сопротивлению или по другим показателям. На основе полученных показаний анализируется качество топлива и корректируется режим работы ДВС.

На фиг.1 представлен смеситель РПА, содержащий: корпус 1; первую торцевую крышку 2; корпус подшипника 3; подшипник 4; уплотнительный элемент 5; прижимную проставку 6; выпускной патрубок 7; ротор 8; кольцевой выступ на роторе 9; приводной вал ротора 10; лопасть 11; внутреннюю полость ротора 12; статор 13; периферийные отверстия ротора 14; периферийные отверстия статора 15; вторую торцевую крышку 16; впускной патрубок 17; отводящий патрубок 18; камеру озвучивания 19; классификатор 20; отводящий диск 21; выпускное отверстие классификатора 22.

На фиг.2 показано взаимное расположение классификатора 20 и отводящего диска 21.

На фиг.3 показана схема регистрации качества топлива, включающая: трубопровод 23; мерную емкость 24; датчик уровня 25; датчик скорости изменения уровня 26; прибор, регистрирующий качество жидкого топлива 27; устройство сброса тяжелых фракций жидкого топлива 28; накопитель 29; кран 30.

Устройство работает следующим образом. Жидкое топливо через впускной патрубок 17 поступает под давлением во внутреннюю полость 12 вращающегося ротора 8. За счет указанного давления и центробежных сил жидкое топливо при совмещении периферийных отверстий 14 и 15 соответственно в роторе 8 и в статоре 13 попадает в камеру озвучивания 19. В камере озвучивания 19 жидкое топливо подвергается кавитационной обработке за счет резкого перепада давления, что, в свою очередь, приводит к разрыву длинных молекулярных цепей и увеличению доли легких фракций. В камере озвучивания 19 жидкому топливу придается круговое движение посредством лопастей 11, закрепленных на роторе 8, и под действием центробежных сил инерции тяжелые фракции отбрасываются к классификатору 20 и затем перемещаются под действием осевой составляющей центробежных сил инерции к отводящему диску 21, по которому за счет наклона скошенной торцевой поверхности, формирующей тангенциальную составляющую действующей на отводящий диск 21 силы давления, тяжелые фракции перемещаются к отводящему патрубку 18. Более легкие фракции перемещаются в сторону меньшего диаметра конусной поверхности классификатора 20, а затем попадают через выпускное отверстие классификатора 22 в выпускной патрубок 7.

Тяжелые фракции через отводящий патрубок 18 по трубопроводу 23 попадают в мерную емкость 24. Объем, заполненный тяжелыми фракциями, фиксируется датчиком уровня 25, который связан с датчиком скорости 26, например, индуктивного типа в виде катушки возбуждения, закрепленной на датчике уровня 25 и перемещающейся между полюсами магнита, закрепленного на мерной емкости 24. Сигнал от датчика скорости 26 поступает к прибору, регистрирующему качество жидкого топлива 27 посредством преобразования указанного в количественную оценку тяжелых фракций или непосредственно к органам управления режимными параметрами ДВС.

После накопления определенного объема тяжелых фракций срабатывает устройство сброса тяжелых фракций топлива 28 в накопитель 29, имеющий кран 30 для ручного или автоматического удаления тяжелых фракций топлива с целью их утилизации.