Результат интеллектуальной деятельности: Фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива

Изобретение относится к средствам очистки с одновременным смешиванием в щелевых фильтрующих элементах и может быть использовано в системе питания автотракторных двигателей.

Дизельное смесевое топливо (или двухкомпонентное топливо) - дизельное топливо, получаемое смешиванием товарного минерального (нефтяного) дизельного топлива и растительного масла и широко распространенное. Однако к этому дизельному смесевому топливу предъявляют высокие требования по качеству очистки и получению однородной эмульсии.

Известен фильтр вибрационный, содержащий камеру смешивания с установленным коаксиально и соединенным с приводом вращения вибратором, на котором установлен винт, вибратор выполнен в виде двух последовательно соединенных сильфонов, закрепленных в камере смешивания на опорах качения (РФ Патент 2365406, B01F 11/00).

Смешивание происходит за счет винта-вибратора, приводимого во вращательное и возвратно-поступательное движение. Полученная смесь поступает к выходному каналу.

Недостатком фильтра вибрационного является низкое качество дизельного смесевого топлива, обусловленное тем, что растительное масло, смешиваемое с минеральным дизельным топливом, при незначительных отрезках времени остановки создает осадок, который в последующие периоды «взбалтывается».

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива, содержащий корпус с входным и выходным каналами, стакан, фильтрующий элемент, представляющий собой набор попарных пластин, одна из которых имеет гладкую поверхность, другая - выступы, внутри стакана имеется пустотелая ось с выходным каналом и двумя радиальными отверстиями, расположенными во взаимноперпендикулярных плоскостях, фильтрующий элемент установлен на оси с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом на нижнюю часть фильтрующего элемента воздействует цилиндрическая пружина, по верхнему концу оси свободно перемещается втулка, нижним концом упирающаяся в фильтрующий элемент, в верхний торец втулки ввернут шток электромагнита, закрепленного на наружной поверхности корпуса фильтра-смесителя, цепь электромагнита соединена с электронным боком управления, оснащенным регуляторами частоты и длительности импульса выходного сигнала (РФ Патент 2525489, B01D 29/44, B01F 11/00 - прототип).

Недостатком фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива, принятого за прототип, является низкое качество очистки дизельного смесевого топлива, обусловленное практически тем же, что в аналоге по патенту №2365406. А именно, при перебоях в работе двигателя (остановка и стоянка автотракторной техники) происходит накопление отстоя в смесевом дизельном топливе, которое приводит к нарушению режима работы двигателя.

Технический результат изобретения - повышение качества дизельного смесевого топлива за счет исключения возможности попадания в него механических примесей, образующихся при смешивания растительного масла и минерального топлива и выпадающих в осадок при простоях автотракторной техники.

Указанный технический результат достигается за счет того, что фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива, содержащий корпус с входными каналами, размещенный в корпусе стакан, через центр днища которого пропущена пустотелая ось с выходным каналом дизельного смесевого топлива и радиальными отверстиями, фильтрующий элемент в виде пакета пластин, установленный на пустотелой оси с возможностью образования кольцевой полости между внутренней стенкой стакана и торцами попарных пластин, одна сторона у которых имеет гладкую поверхность, а другая сторона - выступы, контактирующие с гладкой стороной смежной пластины, нижний торец пакета пластин опирается на пружину, а верхний торец связан с насаженной на полую ось и опирающейся на фильтрующий элемент фигурной втулкой, в верхний торец которой ввернут шток электромагнита, закрепленного на наружной поверхности корпуса фильтра-смесителя и электрически соединенного с программным блоком управления частотой и длительностью импульса, создающего возвратно-поступательные перемещения пакета пластин, согласно изобретению в днище стакана выполнен патрубок, герметично закрываемый съемной пробкой, а фильтр-смеситель дополнительно содержит перекрывающий патрубок в днище стакана, отбойник, выполненный в виде кольцевой насадки, жестко закрепленной на пустотелой оси с уклоном на угол не менее 10 градусов в сторону днища стакана с образованием между ними кольцевого канала, и датчик концентрации механических примесей, установленный в выходном канале смесевого дизельного топлива и подключенный к соответствующему входу программного блока управления, соответствующий выход которого соединен с дополнительно введенным индикатором наполнения механическими примесями полости под отбойником, наружная поверхность которого связана с нижним торцом пружины.

На фиг. 1 представлена схема фильтра-смесителя двухкомпонентного топлива: GB - источник постоянного тока; α - угол наклона кольцевой насадки отбойника.

Фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива содержит металлический корпус 1 с входными каналами 2, 3 для подвода растительного масла и минерального дизельного топлива. В корпусе размещен стакан 4, через центр днища 5 которого пропущена пустотелая ось 6 с выходным каналом 7 дизельного смесевого топлива и радиальными отверстиями 8. Фильтрующий элемент 9 представляет собой пакет пластин 10, соединенных между собой штоком. Рабочая поверхность каждой пластины имеет поры, представляющие собой каналы для подвода в пустотелую ось через отверстия и кольцевой зазор для отвода дизельного смесевого топлива. Каждая пластина нанизана на ось с образованием зазора, который определяется высотой выступа на одной из сторон каждой пластины (Коваленко, В.П. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений / В.П. Коваленко, А.А. Ильинский. - М.: Химия, 1982. - 272 с. - С. 185 рис. 63). Фильтрующий элемент 9, установленный на пустотелой оси 6, образует кольцевую полость между внутренней стенкой стакана 4 и торцами попарных пластин 10, одна сторона у которых имеет гладкую поверхность, а другая сторона - выступы, контактирующие с гладкой стороной смежной пластины. Нижний торец пакета пластин опирается на пружину 11, а верхний торец связан с насаженной на полую ось 6 и опирающуюся на фильтрующий элемент 9 фигурной втулкой 12. В верхний торец фигурной втулки 12 ввернут шток 13 электромагнита 14. Электромагнит 14 закреплен на наружной поверхности металлического корпуса 1 фильтра-смесителя и электрически соединен с программным блоком управления 15 частотой 16 и длительностью 17 импульса, создающего возвратно-поступательные перемещения пакета пластин, причем в днище 5 стакана 4 выполнен патрубок 18, герметично закрываемый съемной пробкой 19. Фильтр-смеситель дополнительно содержит перекрывающий патрубок 18 в днище 5 стакана 4 отбойник 20, выполненный в виде кольцевой насадки, жестко закрепленной на пустотелой оси 6 с уклоном на угол не менее 10 градусов в сторону днища 5 стакана 4 с образованием между ними кольцевого канала.

Оптический датчик 21 концентрации механических примесей, установленный в выходном канале 7 смесевого дизельного топлива, подключен к соответствующему входу программного блока управления 15. Выход с программного блока управления 15 соединен с дополнительно введенным индикатором наполнения механическими примесями полости под отбойником 20, который установлен в кабине автотракторной техники. Срабатывание индикатора зависит от концентрации механических примесей, проходящих через оптический датчик 21, по мере заполнена механическими примесями полости под отбойником 20. Наружная поверхность отбойника 20 связана с нижним торцом пружины 11.

Работает фильтр-смеситель двухкомпонентного топлива следующим образом.

При работе автотракторного двигателя два компонента, например, минеральное дизельное топливо и растительное масло, самотеком через каналы 2 и 3 корпуса 1 поступают во внутреннюю полость стакана 4, в которой происходит их предварительное смешивание. Одновременно программный блок управления 15 подает единичный импульс напряжения в цепь электромагнита 14, шток 13 которого воздействует на фильтрующий элемент 9, перемещая его по пустотелой оси 6 вниз, сжимая при этом пружину 11. При подаче в цепь электромагнита 14 нулевого импульса напряжения его обмотка обесточивается и шток 13 втягивается вовнутрь электромагнита 14, а фильтрующий элемент 9 за счет силы упругости пружины 11 возвращается в исходное положение. За счет попеременного поступления единичных и нулевых импульсов напряжения в цепь электромагнита 14 фильтрующий элемент 9 совершает возвратно-поступательные перемещения, вызывая колебательные движения смешиваемых компонентов дизельного смесевого топлива.

Колебательное движение смешиваемых компонентов смесевого топлива обеспечивает самоочищение фильтрующего элемента 9 и более равномерное распределение потоков компонентов по всему объему смеси, исключая образование «застойных зон» в процессе смешивания. За счет разрежения, создаваемого топливоподкачивающим насосом топливной системы, дизельное смесевое топливо проходит через зазоры между пластинами 10 фильтрующего элемента 9, очищается от механических примесей, затем, ударяясь о поверхность отбойника 20 и изменяя свое направление, поступает через радиальные отверстия 8 пустотелой оси 6 к выходному каналу 7. Механические примеси (загрязнители и вода), оставшиеся после очистки в дизельном смесевом топливе, как более тяжелая его фракция, по наклонной поверхности отбойника 20 скатываются вниз и через кольцевой канал между отбойником 20 и стаканом 4 попадают в полость отстоя, образованную днищем 5 стакана 4 и отбойником 20. По мере накопления отстоя (дизельное смесевое топливо + механические примеси) под отбойником 20, концентрация механических примесей увеличивается в дизельном смесевом топливе, и, проходя через датчик 21, сигнал поступает в программный блок управления 15, где по заданной программе сравнивается с заданным значением, после чего срабатывает индикатор наполнения механических примесей, который установлен на панели приборов в кабине автотракторной техники. Водитель снимает пробку 19 и сливает отстой в специальную емкость для его сбора.

Таким образом, за счет совокупности существенных признаков (наличие размещенного в корпусе пластинчатого фильтра, связанного с источником колебаний) и дополнительно введенных (отбойник 20, патрубок 18 со съемной пробкой 19, датчик 21 концентрации механических примесей и индикатор (не показан) наполнения механическими примесями полости под отбойником) достигается повышение качества очистки дизельного смесевого топлива.