Подогреватель топлива



Подогреватель топлива
Подогреватель топлива
Подогреватель топлива

 


Владельцы патента RU 2531479:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) (RU)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Подогреватель топлива, содержащий теплоизолированный корпус (1), в котором установлены позисторы (4) и токоподводящие элементы (2). Корпус (1) подогревателя выполнен в виде штуцера, позисторы (4) выполнены в форме сегмента окружности и закреплены в корпусе (1) перпендикулярно его оси по образующей спирали с равным шагом, а токоподводящие элементы (2) выполнены в виде токоподводящих пластин, с помощью которых позисторы (4) закреплены в корпусе (1). Технический результат заключается в эффективном нагреве вязкого топлива. 3 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности для подогрева топлива в системах топливоподачи при эксплуатации машинно-тракторного парка.

Известно устройство для подогрева жидкости (патент РФ №2022150) [1], содержащее размещенные в корпусе основной и дополнительный термоэлектропроводящие элементы, снабженные электрическими контактами для их подключения соответственно к разноименным полюсам источника питания, а также полупроводниковые нагреватели, размещенные между термоэлектропроводящими элементами. Дополнительный термоэлектропроводящий элемент выполнен в виде отдельных пластин, каждая из которых установлена в соответствующем нагревателе. В корпусе имеются токоподводящие контакты для включения в электрическую цепь двигателя внутреннего сгорания и пружина, предназначенная для фиксации и поджатия дополнительных элементов к нагревателям.

Недостатком устройства является сложность и низкая надежность конструкции, недостаточно эффективный процесс теплообмена.

Наиболее близким аналогом является подогреватель топлива (патент РФ №2030321) [2], представляющий собой емкость с запасом топлива для гарантированного запуска, закрепленную на выходном патрубке бака. В емкости расположено устройство для механического перемешивания, выполненное в виде миниатюрного электродвигателя с крыльчаткой, нагревательными элементами с положительным коэффициентом сопротивления (позистором), которые последовательно соединены с электродвигателем. Между собой позисторы соединяются по параллельной схеме. Кроме того, позисторы могут располагаться на крыльчатке электродвигателя и соединяться с плюсовой и минусовой клеммами якоря электродвигателя.

Недостатком устройства является сложность конструкции, низкая ее надежность, недостаточно эффективный процесс теплообмена.

Задачей изобретения является упрощение конструкции подогревателя, повышение его надежности и эффективности теплопередачи.

Указанная задача достигается благодаря тому, что в подогревателе топлива, содержащем теплоизолированный корпус, в котором установлены позисторы и токоподводящие элементы, согласно изобретению корпус выполнен в виде штуцера, позисторы выполнены в форме сегмента окружности и закреплены в корпусе перпендикулярно его оси по образующей спирали с равным шагом, а токоподводящие элементы выполнены в виде токоподводящих пластин, с помощью которых позисторы закреплены в корпусе.

Основным назначением подогревателя является эффективный нагрев небольшого объема вязкого топлива, в качестве которого может выступать рапсовое масло, до температуры 80°C.

Форма позисторов в виде сегмента окружности обеспечивает наибольшую площадь контакта с топливом, а их расположение в корпусе - режим эффективного пассивного перемешивания топлива на всем протяжении подогревателя. Таким образом, обеспечивается повышение эффективности теплопередачи.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано устройство подогревателя, на фиг.2 разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - позистор с токоподводящими пластинами.

Подогреватель состоит из корпуса 1, выполненного в виде штуцера из диэлектрического материала. В качестве диэлектрического материала можно использовать текстолит, который к тому же обладает хорошими механическими свойствами. В корпусе 1 перпендикулярно его оси по образующей спирали с равным шагом закреплены позисторы 4. По форме позисторы 4 представляют сегмент окружности, например, равный 2/3 окружности. Тщательное перемешивание жидкости в процессе подогрева, а следовательно, и более эффективный процесс теплообмена обеспечивается благодаря специальной форме позисторов 4 и их расположению в корпусе 1 подогревателя. Запитываются позисторы 4 от бортовой сети транспортного средства посредством токоподводящих пластин 2, которые расположены в корпусе 1. Для упрощения процесса сборки позистор 4 и токоподводящие пластины 2 могут представлять собой неразъемную конструкцию. Кроме того, токоподводящие пластины 2 выполняют роль фиксирующих элементов для позисторов 4. Конструкция позволяет объединять одноименные полюса токоподводящих пластин 2. Позисторы 4 запитываются по параллельной схеме, что дополнительно повышает надежность подогревателя. Корпус 1 герметизирован изоляционным материалом 3, в качестве которого может выступать эпоксидная смола. Использование эпоксидной смолы позволяет к тому же повысить жесткость конструкции.

Подогреватель топлива работает следующим образом.

Перед пуском двигателя подогреватель подключается к источнику тока, в качестве которого может выступать аккумуляторная батарея транспортного средства. При прохождении тока через позисторы последние нагреваются и отдают тепло топливу. При нагреве топлива до заданной температуры, которая является характеристикой позисторов, они «запираются», т.е. сопротивление позисторов возрастает, как минимум, в тысячу раз, что снижает силу тока, протекающего через позисторы и последовательно соединенную лампу (на рисунке не показана). После того как погаснет лампочка, производится пуск двигателя.

Топливо, проходя канал А, попадает в полость В, ударяясь о стенку позистора, завихряется и омывает стенки позисторов, образующих полость, и далее через следующий канал попадает в следующую полость. Таким образом, последовательно проходя из одной полости в другую, топливу сообщается режим эффективного пассивного перемешивания, что в свою очередь позволяет повысить эффективность процесса теплообмена.

Об эффективности процесса теплообмена в подогревателе можно судить исходя из режима течения топлива. Критерием, определяющим режим течения топлива, является число Рейнольдса:

R e = V d ν ( 1 )

где V - скорость потока топлива, м;

d - диаметр подогревателя, м;

ν - кинематическая вязкость топлива, м2/с.

Скорость потока топлива можно определить как:

V = G ρ F ( 2 )

где G - средняя массовая скорость топлива, кг/с;

ρ - плотность топлива, кг/м3;

F - площадь сечения подогревателя, м2.

Предварительные расчеты показали, что Re≂2300, следовательно, имеем ламинарный режим течения топлива, но за счет специальной формы позисторов и их взаимного расположения в корпусе подогревателя получаем турбулизацию потока топлива.

Данный режим подразумевает максимально эффективное перемешивание топлива, при отсутствии активных рабочих органов. Благодаря тому что нагревательные элементы представлены позисторами, температурный режим поддерживается автоматически.

Определить требуемую площадь поверхности нагрева (площадь всех позисторов) можно из выражения:

F = Q q ( 3 )

где Q - количество теплоты необходимое для нагрева топлива, Вт;

q - плотность теплового потока, Вт/м2.

Количество теплоты, необходимое для нагрева топлива, определяется из формулы:

Q = G c T 2 ( 4 )

где c - коэффициент теплоемкости топлива, кДж/(кг·К);

T2 - температура, которую необходимо сообщить топливу, К.

Плотность теплового потока можно определить из выражения:

q = α ( T 1 T 2 ) ( 5 )

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м2·К);

T1 - температура поверхности позистора, К.

В свою очередь, коэффициент теплоотдачи для турбулентного движения топлива можно определить из формулы:

α = N u λ / d ( 6 )

где Nu - число Нуссельта;

λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

d - предполагаемый диаметр штуцера (в нашем случае), м.

Необходимое количество позисторов можно определить из формулы:

n = F F p ( 7 )

где Fp - площадь позистора, м.

Зная форму позистора (сегмент, который, к примеру, составляет 2/3 окружности), можно определить его площадь:

F П = π d 2 3 ( 8 )

где d - диаметр окружности, образующей сегмент, м.

Из формулы 8 определим диаметр окружности, образующей сегмент, в форме которого выполнен позистор:

d = 3 F p π ( 9 )

По предлагаемым формулам можно рассчитать конструктивные особенности подогревателя и определить температурный режим, а следовательно, и характеристику позисторов.

Использование предлагаемой конструкции подогревателя позволяет повысить его надежность и эффективность теплопередачи, автоматизировать процесс подогрева. Это позволит использовать в двигателе как дизельное, так и более вязкие топлива.

Подогреватель топлива, содержащий теплоизолированный корпус, в котором установлены позисторы и токоподводящие элементы, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде штуцера, позисторы выполнены в форме сегмента окружности и закреплены в корпусе перпендикулярно его оси по образующей спирали с равным шагом, а токоподводящие элементы выполнены в виде токоподводящих пластин, с помощью которых позисторы закреплены в корпусе.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах для подготовки к запуску двигателей внутреннего сгорания. Система для поддержания готовности к запуску двигателя (7) внутреннего сгорания тепловоза содержит штатную систему (4) охлаждения двигателя (7) внутреннего сгорания, жидкостный подогреватель (1), подключенный к основной магистрали штатной системы (4) охлаждения, штатную топливную систему (18) двигателя внутреннего сгорания со штатным топливным баком (23) и штатным подкачивающим топливным насосом (19), дополнительный топливный бак (20), оснащенный переливным трубопроводом (21), сливным трубопроводом (22) с краном и трубопроводом, соединяющим дополнительный топливный бак (20) с жидкостным подогревателем (1).

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливной аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам и устройствам для приготовления топливовоздушной смеси и подачи ее в двигатель внутреннего сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к вспомогательным системам для термического воздействия на топливо и моторное масло при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания в условиях повышенных и пониженных температур окружающей среды, и может быть использовано в стационарных и транспортных энергетических установках с двигателями внутреннего сгорания для облегчения запуска.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в системах питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с прямой подачей жидкого топлива в камеру сгорания и предназначено для подготовки топлива и подачи его в камеру сгорания в нужный временной промежуток.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к способам и устройствам для приготовления топливовоздушной смеси и подачи ее в цилиндр. .

Изобретение относится к системам приготовления топливовоздушной смеси двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением и может быть использовано в автомобильных, тракторных, судовых, авиационных и стационарных ДВС.

Изобретение относится к машиностроению в частности к двигателестроению, а именно к устройствам для облегчения запуска и эксплуатации дизельных двигателей. .

Изобретение относится к устройствам для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к подогревателям дизельного топлива. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Электрический подогреватель топлива, содержащий корпус, выполненный в форме болта с полостью в его стержне, входными и выходными отверстиями, турбулизатор, керамический нагревательный элемент, нихромовую спираль, последовательно соединенную с керамическим нагревательным элементом, и кожух. Внутренняя полость корпуса подогревателя топлива выполнена с винтовой канавкой, при этом турбулизатор топлива, расположенный во внутренней полости корпуса, выполнен в виде болта, содержащего направляющую часть и турбулизирующий элемент, выполненный в виде эллипса с винтовой канавкой, противоположно направленной относительно винтовой канавки корпуса. Технический результат заключается в повышении эффективности теплопередачи. 1 ил.

Изобретение относится к элементам системы питания дизельных двигателей транспортных средств и может быть использовано для облегчения запуска и работы двигателей на дизельном и биодизельном топливе зимой и в условиях низких температур. Предложен топливный бак, содержащий камеру нагрева 6, выполненную в виде усеченной пирамиды, открытой снизу и имеющей пластину 12 в форме многоугольника на верхнем основании. Боковые грани 8, 9, 10 и 11 пирамиды 6 выполнены в форме трапеций, выполненных из мелкоячеистых теплопроводящих сеток и закрепленных на каркасе 7 и пластине 12. В пластине 12 выполнено отверстие 13 для размещения приемного фильтра 3 внутри пирамиды 6. Под дном топливного бака 1 напротив пирамиды 6 установлен электрический нагреватель 5 для камеры нагрева. Технический результат заключается в повышении эффективности подогрева топлива в топливном баке, упрощении конструкции топливного бака и обеспечении условий его безопасной эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к военным гусеничным машинам, в частности к системам питания топливом силовых установок военных гусеничных машин. Устройство для обеспечения работоспособности системы питания топливом силовой установки военной гусеничной машины при отрицательных температурах окружающего воздуха содержит топливные баки, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, топливоподкачивающий насос, топливный насос высокого давления, топливные трубопроводы. В систему питания топливом дополнительно установлены блок контроля и выдачи команд, пульт управления, датчики температуры топлива в топливных баках, в топливных трубопроводах, подогреватели топлива в топливных фильтрах грубой и тонкой очистки, в топливных баках и в топливных трубопроводах. Блок контроля и выдачи команд соединен с пультом управления, датчиками температуры топлива и подогревателями топлива. Достигается повышение работоспособности системы подачи топлива при отрицательных температурах окружающего воздуха за счет непрерывной подачи дизельного топлива в цилиндры двигателя, путем установки в системе питания топливом подогревателей. 1 ил.
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен электрический нагреватель дизельного топлива или моторного масла включающий: внешнюю оболочку (2), нагревательные стержни (1) и регулятор температуры (3). Каждый из нагревательных стержней (1) включает электродную часть, нагревательную часть и оболочку наружного покрытия, присоединен к монтажному концу регулятора температуры (3) с помощью электродной части и жестко присоединен к внешней оболочке (2) одним концом. Регулятор температуры (3) размещен внутри внешней оболочки (2), пустоты внешней оболочки (2) заполнены наливным герметиком, и отверстие (5) размещено на внешней оболочке (2) для закрепления нагревателя в установочном положении. Нагреватель имеет низкую цену, скомпонован в виде конструкции, безопасен, надежен и удобен в обслуживании. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложена электрически нагреваемая распылительная форсунка, содержащая керамический стержень, в котором предусмотрен проточный канал (2), имеющий по меньшей мере одно отверстие (3) для распыления текучей среды, причем указанный керамический стержень включает в себя внутренний керамический проводник (4) и внешний керамический проводник (5), между которыми размещен керамический изолятор (6), причем в указанном отверстии (3) внешний керамический нагревательный проводник (5) имеет каталитически активное покрытие (7). Технический результат заключается в упрощении конструкции форсунки и упрощении процесса её изготовления. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх