Установка для приготовления водотопливной эмульсии

 

Изобретение относится к технике приготовления эмульсий (ВТЭ), которые могут быть использованы в качестве альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Установка содержит емкости для топлива и воды, насос высокого давления с форсунками, диспергатор, разборную колонку. Установка снабжена устройством измерения плотности с электромагнитным клапаном. Диспергатор выполнен в виде реактора при тангенциальном расположении форсунок к средней окружности камеры реактора. На разборной колонке установлен первичный преобразователь плотности с возможностью его перемещения по высоте. Технический результат состоит в том, что устройство позволяет обеспечить возможность контроля и задания водосодержания в процессе приготовления ВТЭ при перемещении первичного преобразователя плотности в вертикальной плоскости. Такое выполнение установки позволяет осуществлять автоматически регулируемый подвод воды из любой станционарной водопроводной системы и дает возможность получать ВТЭ любого требуемого состава. 1 ил.

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

Известно устройство установки для циклического получения водотопливной эмульсии (ВТЭ), состоящее из бака, диспергатора, фильтров для воды и топлива, шестеренных насосов, перепускного клапана, трехходового крана, запорно-разобщительной арматуры. После наполнения бака исходными компонентами топливный насос прогоняет жидкость по замкнутому контуру бак-насос - бак, диспергатором является жидкостный свисток, требуемый размер дисперсной фазы и стойкость эмульсии достигается многократным прохождением жидкости через диспергатор (Лебедев О.Н., Сомов В.А. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях. Л.: Судостроение, 1988, 62 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 полость низкого давления 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 к качестве ближайшего аналога, не позволяют 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 осуществление контроля за качеством ВТЭ в процессе ее приготовления, возможность получения эмульсии любого требуемого состава.

Указанная задача решается тем, что в отличие от ближайшего аналога установка снабжена автоматическим устройством измерения плотности с электромагнитным клапаном, диспергатор выполнен в виде реактора при тангенциальном расположении форсунок к средней окружности камеры реактора, на разборной колонке установлен первичный преобразователь плотности с возможностью его перемещения по высоте.

Указанные отличия позволяют обеспечить возможность контроля и задания водосодержания в процессе приготовления ВТЭ при перемещении первичного преобразователя плотности в вертикальной плоскости. Такое выполнение установки позволяет осуществлять автоматически регулируемый подвод воды из любой стационарной водопроводной системы в нижнюю часть реактора при тангенциальном расположении форсунок к средней окружности внутренней камеры реактора и дает возможность получать ВТЭ любого требуемого состава.

На чертеже изображена принципиальная схема установки для приготовления водотопливной эмульсии.

Установка содержит баки для топлива 1 и воды 2, фильтры топлива 3 и воды 4, электромагнитный клапан 5, многосекционный насос высокого давления 6 с электроприводом 7, диспергатор в виде реактора 8 для приготовления водотопливной эмульсии. Внутренняя полость реактора 8 с одной стороны соединена с колонкой 9, а через проходной невозвратный клапан 10 соединена с линией перепуска эмульсии в топливный бак, с другой - сообщена с распылителями форсунок 11, установленных тангенциально к средней окружности внутренней камеры реактора 8 и соединенных трубопроводами высокого давления с многосекционным насосом высокого давления 6, полость низкого давления которого через проходной клапан 12 и фильтр топлива 3 соединена с баком 1. В нижнюю часть реактора 8 через жиклер (на схеме не показан), через проходной клапан 13, фильтр воды 4 и регулируемый электромагнитный клапан 5 подается вода из бака 2. Разборная колонка 9 через проходной клапан 14 соединена с системой питания двигателя, а с другой стороны сообщена с первичным преобразователем плотности 15, соединенным электрической связью с вторичным преобразователем плотности 16, управляющим электромагнитным клапаном 5. Возможно подключение установки к стационарной водопроводной сети через клапан 17. В нижней части реактора установлен спускной клапан 18.

Возможна также установка щелевых устройств (на схеме не показаны) для дополнительной диспергации приготовляемой эмульсии.

Установка для приготовления водотопливной эмульсии работает следующим образом.

Топливо из бака 1, находящееся под постоянным напором за счет высокого места расположения, через проходной клапан 12 и соответствующий фильтр топлива 3 поступает в полость низкого давления многосекционного насоса высокого давления 6 с электрическим приводом 7 и во внутреннюю полость реактора 8, вода из бака 2 под постоянным напором или за счет работы системы гидрофор (водонапорной системы) через проходной клапан 13 или клапан 17 и соответствующий фильтр воды 4 по трубопроводу с электромагнитным клапаном 5 поступает во внутреннюю полость реактора 8, где происходит впрыскивание топлива в воду определенным образом расположенными форсунками 11 и последующее диспергирование за счет высокоскоростных потоков распыливаемого топлива, прошедшего по тракту полость низкого давления топливного насоса высокого давления 6 - трубопровод высокого давления - форсунки 11. Соотношение между топливом и водой определяется проходным сечением трубопровода подвода воды (жиклера) и может быть изменено путем воздействия на управляемый электромагнитный клапан 5 сигналом автоматического устройства измерения плотности. Под избыточным давлением, возникающим в реакторе 8, полученная водотопливная эмульсия проходит в разборную колонку 9, где происходит распределение эмульсии в зависимости от ее плотности по высоте разборной колонки 9. Водотопливная эмульсия требуемого водосодержания (это определяется местом расположения первичного преобразователя автоматического устройства для измерения плотности эмульсии 15) через проходной клапан 14 поступает в топливную систему двигателя. Избыточная водотопливная эмульсия через невозвратный клапан 10 поступает в расходный бак топлива 1, а затем через клапан 12 и фильтр топлива 3 в полость низкого давления насоса высокого давления 6 идет на повторный круг циркуляции, что позволяет получать требуемую кратность приготовления ВТЭ.

Задание содержания воды в ВТЭ осуществляется при помощи автоматического устройства измерения плотности, состоящего из первичного преобразователя плотности 15, соединенного электрической связью с вторичным преобразователем плотности 16 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 9, при этом металлизированный поплавок (на схеме не показан) первичного преобразователя плотности 15 с заданной плотностью материала в объеме шарика, равной требуемой плотности ВТЭ, определяет момент срабатывания вторичного преобразователя плотности 16 и далее электромагнитного клапана 5, что обеспечивает дискретную во времени подачу необходимого количества воды из бака 2 в реактор 8. Первичный преобразователь плотности 15 за счет упругого присоединения к колонке 9 может перемещаться в вертикальной плоскости, что позволяет управлять водосодержанием ВТЭ, отбираемой к потребителям через клапан 14.

Из верхней части разборной колонки 9 через невозвратный клапан 10 часть ВТЭ направляется в емкость для топлива 1, за счет чего обеспечивается кратность эмульгирования при закрытом клапане 14.

При длительном перерыве в работе путем выключения клапана 13 (17) возможна очистка системы от воды при открытии спускного клапана 18 и последующей кратковременной работы системы на чистом топливе.

Формула изобретения

Установка для приготовления водотопливной эмульсии, содержащая емкости для топлива и воды, фильтры топлива и воды, запорную арматуру, насос высокого давления с форсунками, диспергатор, разборную колонку, отличающаяся тем, что она снабжена автоматическим устройством измерения плотности с воздействием на электромагнитный клапан, а диспергатор выполнен в виде реактора при тангенциальном расположении форсунок по отношению к средней окружности камеры реактора, на разборной колонке установлен первичный преобразователь плотности с возможностью его перемещения по высоте.

РИСУНКИ

Рисунок 1