Описание изобретений
16.1. Способ подготовки топливно-воздушной
смеси и устройство для его осуществления
Заявка 2002124485 от 06.09.2002 F 02 M 27/00
(Получен патент РФ №2229619)
Изобретение относится к энергетике, теплосиловым установкам и двигателям, в том числе, внутреннего сгорания.
Известно явление холодной плазмохимии, при которой с атомов кислорода, азота, аргона и других газов слетают верхние электронные оболочки, образуются ионы и другие активные частицы, с выделением теплоты за счет частичного ядерного распада атомов. Условия для протекания плазмохимии могут быть созданы, например, за счет электрических разрядов или использования магнитного поля (Журнал "Промышленный вестник", № 9, 1999, стр.19).
Известно устройство для обработки воздуха в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), предназначенное для озонирования воздуха перед его смешением с топливом, повышения полноты сгорания топлива и снижения токсичности отработанных газов двигателя. Озонирование воздуха достигается движением воздуха навстречу электронному ветру, образующемуся при коронном разряде между двумя электродами (Авторское свидетельство СССР № 1341366, F 02 M 27/00, Бюлл. № 3 от 30.09.87). Недостатком является сложность конструктивного исполнения устройства и необходимость наличия достаточно мощного генератора электрического тока.
Известно, что при слабом воздействии на воздух электрическим или магнитным импульсами, происходит только диссоциация молекул кислорода. При этом диссоциации молекул азота не происходит, так как энергия диссоциации молекул азота в 2 раза выше, чем у кислорода (Авторское свидетельство СССР № 1825887, F 02 M 27/04, Бюлл. № 25 от 07.07.93).
Известен способ предварительной подготовки топлива и устройство для его осуществления, включающий первичное воздействие на топливо катализатором на основе олова и последующую обработку топлива магнитным полем с воздействием на гранулированный наполнитель (катализатор) (Патент РФ № 2028491, F 02 M 27/00, Бюлл. № 4 от 9.02.95). Однако, указанной обработке подвергается только топливо, составляющее 3-5% от объема всей топливно-воздушной смеси и не обрабатывается воздух смеси. Более того, установка устройства по обработке топлива на топливном тракте сопровождается повышением гидравлического сопротивления в нем и повышением коррозии топливного тракта за счет более высокой химической активности топлива.
Известен способ магнитной обработки топливно-воздушной смеси в ДВС на основе постоянных магнитов и устройство, включающее в себя диффузоры, выполненные из постоянных магнитов и образующие магнито-силовые линии, перпендикулярные потоку топливно-воздушной смеси (Авторское свидетельство СССР № 1384814, F 02 M 27/00, Бюлл. № 12 от 30.03.88). Однако, использование только магнитной обработки недостаточно для эффективного повышения химической активности топливно-воздушной смеси, а также указанная обработка топлива сопровождается повышением гидравлического сопротивления в топливном тракте перед подачей в камеру сгорания (цилиндры двигателя).
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения на основе предлагаемого способа подготовки топливно-воздушной смеси заключается в повышении КПД теплосиловых установок и двигателей, снижении концентрации вредных примесей в отработанных газах и снижении гидравлического сопротивления в топливно-воздушном тракте.
Для достижения данного технического результата, в предлагаемом способе подготовки топливно-воздушной смеси, заключающимся в обработке компонентов топливно-воздушной смеси магнитным полем, предварительно обрабатывают только воздух путем воздействия на него магнитного поля и катализатора, при этом создают такую индукцию магнитного поля, при которой в присутствии катализатора происходит диссоциация на ионы не только молекул кислорода воздуха, но и молекул азота, затем обработанный воздух смешивают с горючим в пропорции, обеспечивающей получение предельно бедной топливно-воздушной смеси, образовавшуюся топливно-воздушную смесь подают для сгорания в теплосиловую установку или двигатель.
Введение в предлагаемый способ подготовки топливно-воздушной смеси предварительной обработки воздуха на основе комбинированного воздействия на него магнитного поля и катализатора, приводящего к диссоциации на ионы не только молекул кислорода воздуха, но и молекул азота, а также последующее смешивание обработанного воздуха с горючим в пропорции, обеспечивающей получение предельно бедной топливно-воздушной смеси, позволяет получить новое свойство, заключающееся в повышении химической активности воздуха за счет диссоциации молекул не только кислорода, но и азота, составляющих до 80% воздуха, сокращении расхода горючего за счет применения предельно бедной топливно-воздушной смеси, а также сокращении концентрации вредных веществ в отработанных газах за счет более качественного сгорания топлива и снижении гидравлических потерь в топливно-воздушном тракте за счет предварительной обработки только воздуха, без присутствия топлива.
Предлагаемый способ подготовки топливно-воздушной смеси может быть осуществлен в описываемом ниже устройстве.
Устройство подготовки топливно-воздушной смеси, включающее в себя постоянные магниты, образующие магнитные силовые линии, перпендикулярные потоку воздуха, выполнено в виде плоского цилиндра, имеющего несквозное центральное отверстие, по внешней боковой поверхности цилиндра сделана выемка, соединенная с центральным несквозным отверстием каналами, при этом на внешней стороне выемки напротив друг друга установлены кольцевые постоянные магниты таким образом, что между ними образуется зазор, позволяющий проходить воздуху между магнитами во внутреннюю полость выемки и, далее, через каналы в центральное несквозное отверстие, причем внутренняя полость выемки заполнена катализатором, а к центральному несквозному отверстию подсоединен трубопровод для смешивания обработанного воздуха с горючим и подачи топливно-воздушной смеси в двигатель или теплосиловую установку.
На фиг. 1 изображено устройство подготовки топливно-воздушной смеси, реализующее предлагаемый способ.
Устройство подготовки топливно-воздушной смеси, выполнено в виде плоского цилиндра 1, имеющего несквозное центральное отверстие 2, по внешней боковой поверхности цилиндра 1 сделана выемка 3, соединенная с центральным несквозным отверстием каналами 4, при этом на внешней стороне выемки напротив друг друга установлены кольцевые постоянные магниты 5, между ними образуется зазор 6, позволяющий проходить воздуху между магнитами 5 во внутреннюю полость выемки 3 и, далее, через каналы 4 в центральное несквозное отверстие 2, причем внутренняя полость выемки 3 заполнена катализатором 7. К центральному несквозному отверстию 2 подсоединен трубопровод 8, в который подается горючее, например, через форсунку 10, для образования топливно-воздушной смеси. Трубопровод 8 соединяет устройство подготовки топливно-воздушной смеси с двигателем или теплосиловой установкой (на рис. не показаны). Магнитные силовые линии указаны в виде стрелок 9.
Предлагаемый способ осуществляют в описанном устройстве следующим образом.
Кольцевые магниты 5, установленные в выемке 3 плоского цилиндра 1, образуют магнитные силовые линии 9, идущие через зазор 6 между ними и корпус цилиндра 1. Воздух, проходя через зазор 6 подвергается воздействию магнитного поля, образованного магнитами 5, величину индукции которого выбирают такой, чтобы обеспечить диссоциацию молекул кислорода и азота. Для усиления эффекта диссоциации молекул кислорода и азота одновременным воздействием магнитного поля и катализатора, внутренняя полость выемки 3 заполнена катализатором 7, через который проходят магнитные силовые линии 9. В качестве катализатора используют, например, платину. Из внутренней полости выемки 3 по каналам 4 диссоциированный воздух (с ионами кислорода и азота) проходит в центральное несквозное отверстие 2, расположенное в цилиндре 1, а затем проходит в трубопровод 8, куда подают горючее, например через форсунку 10, в количестве, обеспечивающим образование предельно бедной топливно-воздушной смеси. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь по трубопроводу 8 подается в теплосиловую установку или двигатель.
Источники информации, принятые при составлении заявки:
1. Журнал "Промышленный вестник", № 9, 1999, стр.19.
2. Авторское свидетельство СССР № 1341366, F 02 M 27/00, Бюлл. № 3 от 30.09.87.
3. Авторское свидетельство СССР № 1825887, F 02 M 27/04, Бюлл. № 25 от 07.07.93.
4. Патент РФ № 2028491, F 02 M 27/00, Бюлл. № 4 от 9.02.95.
5. Авторское свидетельство СССР № 1384814, F 02 M 27/00, Бюлл. № 12 от 30.03.88 – прототип.
