Установка для приготовления водотопливной эмульсии непрерывного действия

Изобретение относится к технике приготовления эмульсий, которые могут быть использованы в качестве альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Установка содержит насосы воды и топлива, насос диспергатора, вентили отключения насосов, бак, установленный в баке диспергатор и разделительная диафрагма с переливным отверстием в верхней части, трубопровод отбора готовой водотопливной эмульсии, отсек готовой водотопливной эмульсии бака, вентиль для спуска воздуха. Водосодержание водотопливной эмульсии регулируют производительностью насосов воды и топлива, объединенных в одном блоке и имеющих единый привод от электродвигателя. Производят автоматическое байпассирование эмульсии из бака на вход насосов воды и топлива. Технический результат состоит в уменьшении габаритов установки, обеспечении безэмульгаторного приготовления водотопливной эмульсии, возможности промывки насосов воды и топлива при байпассировании, в конструкции установки возможно использование насосов общепромышленного назначения, имеющих повсеместное распространение. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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 взаимодействующих сред (топлива и воды). Топливо и вода подводятся к всасывающей полости диспергатора, а его нагнетательный трубопровод включен в основную топливную систему. Диспергатор представляет собой насос с увеличенным радиальным зазором между корпусом и рабочим колесом (Лебедев О.П., 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, В01F 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. 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.

Конструктивными недостатками известных устройств, в том числе принятого в качестве ближайшего аналога, являются:

- сложность в обслуживании (особенно в судовых условиях);

- большие размеры установки (в связи с ограниченностью пространства в машинном отделении);

- низкая ремонтопригодность в судовых условиях и на дизель-электрических станциях (ДЭС);

- наличие нескольких независимых насосов, обслуживающих установку;

- сложности с автоматизацией процесса приготовления эмульсии;

- обязательное наличие эмульгатора;

- сложности с обеспечением требуемого водосодержания при изменении режима потребления топлива.

Для устранения вышеизложенных недостатков предлагается:

1. Установка для приготовления водотопливной эмульсии транзитного типа непрерывного действия, насосы воды и топлива, насос диспергатора, вентили отключения насосов, бак, установленный в баке диспергатор и разделительную диафрагму с переливным отверстием в верхней части, трубопровод отбора готовой водотопливной эмульсии, отсек готовой водотопливной эмульсии бака, вентиль для спуска воздуха, отличающаяся тем, что водосодержание водотопливной эмульсии определяется производительностью насосов воды и топлива, объединенных в одном блоке и имеющих единый привод от электродвигателя с автоматическим обеспечением заданного водосодержания на всех режимах потребления.

2. Установка для приготовления водотопливной эмульсии транзитного типа непрерывного действия по п.1, отличающаяся тем, что для обеспечения всережимности установки предусмотрено автоматическое байпассирование эмульсии из бака на вход насосов воды и топлива посредством байпассирующего трубопровода с невозвратным клапаном.

3. Установка для приготовления водотопливной эмульсии транзитного типа непрерывного действия по п.2, отличающаяся тем, что с целью повышения качества эмульсии и снижения затрат энергии на ее приготовление на входе в бак установлен водо-водяной подогреватель воды и топлива, а в отсеке бака готовой водотопливной эмульсии - холодильник ВТЭ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана установка для приготовления водотопливной эмульсии транзитного типа непрерывного действия. Позиции на чертеже обозначают:

1) насос воды;

2) насос топлива;

3) насос диспергатора;

4) бак;

5) диспергатор;

6) разделительная диафрагма;

7) переливное отверстие разделительной диафрагмы 6;

8) водо-водяной подогреватель воды и топлива;

9) холодильник ВТЭ;

10) трубопровод отбора готовой водотопливной эмульсии;

11) отсек готовой ВТЭ бака 4;

12) вентиль для спуска воздуха;

13) байпассирующий трубопровод;

14) невозвратный клапан;

15) вентили отключения насосов.

Насос воды 1 и насос топлива 2 связаны общей магистралью через водо-водяной подогреватель воды и топлива 8 с левой частью бака 4. Насос диспергатора 3 связан трубопроводами с нижней частью бака 4 и диспергатором 5. Насосы 1, 2 и 3 объединены в одном блоке (на одной раме) и имеют единый привод от электродвигателя. В баке имеется разделительная диафрагма 6 с переливным отверстием 7, разделяющая бак 4 на две части. В отсеке готовой водотопливной эмульсии 11 бака 4 находится холодильник ВТЭ 9. К отсеку готовой водотопливной эмульсии 11 бака 4 присоединен трубопровод отбора готовой водотопливной эмульсии 10, к верхней части бака 4 присоединен вентиль для спуска воздуха 12 и байпассирующий трубопровод 13 с невозвратным клапаном 14. Вентили отключения насосов 15 позволяют отсоединять насосы 1, 2 и 3 от системы (например, для замены или ремонта).

Принцип работы установки для приготовления водотопливной эмульсии транзитного типа непрерывного действия.

Насосы 1 и 2 подают соответственно воду из системы водоснабжения и топливо из расходной цистерны в общую магистраль, где происходит первоначальное перемешивание смеси и подогрев ее с помощью водо-водяного подогревателя 8 для снижения сил поверхностного натяжения и снижения затрат энергии для приготовления ВТЭ (например, от системы охлаждения двигателя). Далее грубодисперсная водотопливная эмульсия поступает в бак 4. Соотношение между топливом и водой поддерживается соответствующим подбором производительности насосов, установленных на единой раме и имеющих единый привод. В баке 4 установлен диспергатор 5 со щелевыми устройствами (либо отверстиями) определенных размеров для дополнительного дробления водотопливной смеси под действием перепада давления, а насос диспергатора 3 обеспечивает диспергирование смеси в баке 4. Водотопливная смесь из нижней части бака 4 прокачивается через насос 3 и поступает обратно в бак 4 через диспергатор. По высоте бака 4 происходит распределение водотопливной эмульсии в зависимости от ее плотности. Водотопливная эмульсия требуемого водосодержания через переливное отверстие 7 диафрагмы 6 бака 4 поступает в отсек готовой водотопливной эмульсии 11 бака 4, где происходит охлаждение ВТЭ посредством холодильника ВТЭ 9 с целью повышения ее стабильности во времени и повышения плотности. Далее по трубопроводу отбора готовой эмульсии 10 ВТЭ поступает в топливную систему двигателя. Водотопливная эмульсия с чрезмерным водосодержанием накапливается в нижней части бака 4 и посредством насоса 3 направляется на повторную циркуляцию для дополнительного диспергирования. Качество ВТЭ обеспечивается за счет многократной циркуляции, для чего насос 3 имеет избыточную производительность. При этом подача смеси в диспергатор 5 производится под большим избыточным давлением, обеспечивающим высокую дисперсность дробления капель воды. При повышении давления в баке 4 невозвратный клапан 14 в байпассирующем трубопроводе 13 перепускает ВТЭ на входы насосов 1 и 2.

При этом:

- снижение емкости бака до величины 15...20 литров и объединение в одном блоке (на одной раме) имеющих единый привод от электродвигателя насосов позволяет уменьшить габариты установки;

- в конструкции установки возможно использование насосов общепромышленного назначения, имеющих повсеместное распространение;

- установка позволяет за счет многократной циркуляции и подогрева обеспечивать безэмульгаторное приготовление ВТЭ;

- перепуск ВТЭ на вход насосов воды и топлива при байпассировании обеспечивает их промывку.

1. Установка непрерывного действия для приготовления водотопливной эмульсии, включающая насосы воды и топлива, насос диспергатора, вентили отключения насосов, бак, установленные в баке диспергатор и разделительная диафрагма с переливным отверстием в верхней части, трубопровод отбора готовой водотопливной эмульсии, отсек готовой водотопливной эмульсии бака и вентиль для спуска воздуха, отличающаяся тем, что водосодержание водотопливной эмульсии регулируют производительностью насосов воды и топлива, объединенных в одном блоке и имеющих единый привод от электродвигателя, при этом производят автоматическое байпассирование эмульсии из бака на вход насосов воды и топлива посредством байпассирующего трубопровода с невозвратным клапаном.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на входе в бак установлен водоводяной подогреватель воды и топлива, а в отсеке готовой водотопливной эмульсии бака установлен холодильник.