Магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, к магнитным устройствам для повышения энергетических возможностей топлива и экономичности двигателей, и предназначена для использования в двигателях внутреннего сгорания, в частности, для модификации жидкого углеводородного топлива - бензинов, дизельного топлива, авиационного топлива. Технический результат заявляемой полезной модели заключается в создании устройства с экономичной конструкцией, обеспечивающего градиентное магнитное поле для модификации (изменения свойств) топлива во всем рабочем зазоре движения топлива, то есть устройства, в котором канал движения топлива попадает на всем своем протяжении под действие магнитных силовых линий, перпендикулярных движению топлива. Такое устройство магнитной системы обеспечивает улучшение физико-химических показателей обрабатываемого топлива, в частности, его плотности, калорийности, легкости воспламенения и, как следствие, уменьшение расхода топлива. Магнитное устройстве для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей состоит из немагнитного металлического корпуса 1 цилиндрической формы, крышек 2 с соединительными штуцерами 3. Внутри корпуса 1 в один ряд, установлены магниты 4 цилиндрической формы, с чередованием по полярности, с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса 1 на 90° по касательной цилиндрическими поверхностям относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров 5 для движения топлива. Диаметр цилиндрических магнитов 4 выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса 1, с величиной магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс). Количество магнитов 4, их размеры и размеры корпуса 1 выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей - автомобильного или авиационного (фиг.1, 2, 3). Заявляемое магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных по сравнению с прототипом повышает экономичность двигателя путем сокращение расхода топлива, за счет его модификации, повышает экономичность конструкции, за счет сокращения количества магнитного материала и упрощения технологии изготовления устройства, благодаря тому, что магниты выполнены цилиндрической формы, установлены внутри корпуса в один ряд с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса на 90° по касательной цилиндрическими поверхностями относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров для

движения топлива, диаметр цилиндрических магнитов выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, количество магнитов их размеры и размеры корпуса выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей, постоянные магниты имеют величину магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс). 2 п. ф/лы, 3 ил.

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению, к магнитным устройствам для повышения энергетических возможностей топлива и экономичности двигателей, и предназначена для использования в двигателях внутреннего сгорания, в частности, для модификации жидкого углеводородного топлива - бензинов, дизельного топлива, авиационного топлива.

Известно «Устройство для тонкой очистки и магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания», описанное в патенте на изобретение России №2137939, опубликованном 20.09.99 г. Известное устройство содержит корпус с выходным топливным штуцером, крышку с входным топливным штуцером, снабженную сеткой грубой очистки топлива и сеткой тонкой очистки топлива, фиксирующим сетки через прокладку кольцом, магнитную систему из двух-четырех кольцевых постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами и размещенных между обечайками из ферромагнитного материала. Устройство имеет центральную кольцевую полость завихрения топлива, при этом цилиндрический выступ входной обечайки образует с отверстием выходной обечайки зазор для прохождения топлива к выходному штуцеру.

Описанное устройство позволяет производить магнитную обработку топлива, так как силовые линии магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, пересекают движущееся топливо.

Недостатком данного устройства является использование между магнитными кольцами обечаек из ферромагнитного материала, которые забирают часть магнитной индукции магнитов и таким образом уменьшают эффективность магнитной обработки топлива.

Кроме того, завихрение или турбулизация течения топлива является нежелательной, ибо известно, что эти явления могут разбивать структуру омагниченного топлива.

Следующим недостатком данного устройства является незначительный объем камер для обработки топлива в сравнении с объемом вспомогательных элементов устройства, что усложняет конструкцию и делает ее неэкономичной.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Устройство для снижения токсичности отработавших газов», описанное в патенте на

изобретение России №2052652, опубликованном 20.01.96 г. Известное устройство содержит диэлектрический корпус преимущественно цилиндрической формы со штуцером на одном торце и диэлектрической крышкой со штуцером, закрепленной на другом торце. На внутренней поверхности корпуса симметрично его оси расположены выступы, на которых установлены напротив друг друга два ряда постоянных магнитов трапецеидальной формы, разделенных воздушным зазором, по которому течет бензин и происходит его омагничивание при пересечении силовых линий магнитного поля, при этом каждый из магнитов большим основанием опирается на выступы, меньшим контактирует с корпусом, а полярность (намагниченность) в продольном и поперечном сечениях соприкасающихся магнитов в каждом ряду и противолежащих магнитах противоположна.

Недостатком устройства по прототипу является то, что силовые линии магнитного поля пересекают топливо перпендикулярно направлению его движения только в центральной части межполюсного зазора, в основной же части зазора силовые линии расходятся в направлении параллельном движению топлива, что согласно формуле Лоренца уменьшает силу, действующую на частицу движущуюся в магнитном поле, сводя ее при угле 180° (параллельное направление) к нулю, что называется отсутствием градиента магнитного поля по направлению силовых линий. Поэтому устройство по прототипу практически не оказывает влияние на мощность и удельный расход топлива, что подтверждают и экспериментальные испытания авторов прототипа.

Кроме того, недостатком является сложность, а, следовательно, и неэкономичность конструкции устройства, так как при двухрядном креплении магнитов трапецеидальной формы внутри корпуса существует лишь один рабочий (воздушный) зазор для магнитной обработки топлива.

Технической задачей заявляемой полезной модели является устранение указанных недостатков, в частности, разработка устройства с конструкцией, которая бы повышала экономичность двигателя путем сокращение расхода топлива за счет его эффективной модификации, и повышала экономичность конструкции за счет ее упрощения.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в создании устройства с экономичной конструкцией, обеспечивающего градиентное магнитное поле для модификации (изменения свойств) топлива во всем рабочем зазоре движения топлива, то есть устройства, в котором канал движения топлива попадает на всем своем протяжении под действие магнитных силовых линий, перпендикулярных движению топлива. Такое устройство магнитной системы обеспечивает улучшение

физико-химических показателей обрабатываемого топлива, в частности, его плотности, калорийности, легкости воспламенения и, как следствие, уменьшение расхода топлива.

Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей, состоящее из соединительных штуцеров с крышкой и корпуса цилиндрической формы из немагнитного металла, внутри которого установлены постоянные магниты с чередованием по полярности, согласно полезной модели, магниты выполнены цилиндрической формы, установлены внутри корпуса в один ряд с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса на 90° по касательной цилиндрическими поверхностями относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров для движения топлива, диаметр цилиндрических магнитов выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, количество магнитов их размеры и размеры корпуса выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей, при этом постоянные магниты имеют величину магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс).

За счет того что, в магнитном устройстве для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей магниты выполнены цилиндрической формы, установлены внутри корпуса в один ряд с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса на 90° по касательной цилиндрическими поверхностями относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров для движения топлива, диаметр цилиндрических магнитов выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, количество магнитов их размеры и размеры корпуса выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей, постоянные магниты имеют величину магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс) получают устройство с конструкцией, которая повышает экономичность двигателя путем сокращение расхода топлива за счет его эффективной модификации, и повышает экономичность конструкции за счет ее упрощения.

Заявляемое устройство для магнитной обработки жидкого углеводородного топлива двигателей внутреннего сгорания обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем результата.

Заявляемое магнитное устройстве для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей может найти широкое применение в машиностроении для использования в двигателях внутреннего сгорания, в частности для магнитной обработки

жидкого углеводородного топлива - бензинов и дизельного топлива, авиционного топлива, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где представлены:

на фиг.1 - общий вид устройства в продольном разрезе;

на фиг.2 - то же, разрез А-А;

на фиг.3 - то же, разрез Б-Б.

Магнитное устройстве для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей состоит из немагнитного металлического корпуса 1 цилиндрической формы, крышек 2 с соединительными штуцерами 3. Внутри корпуса 1 в один ряд, установлены магниты 4 цилиндрической формы, с чередованием по полярности, с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса 1 на 90° по касательной цилиндрическими поверхностям относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров 5 для движения топлива. Диаметр цилиндрических магнитов 4 выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса 1, с величиной магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс). Количество магнитов 4, их размеры и размеры корпуса 1 выбирают в зависимости от расхода топлива для одного из типов двигателей - автомобильного или авиационного (фиг.1, 2, 3).

Устройство работает следующим образом. Топливо через штуцер 3 с крышкой 2 поступает в корпус 1 с цилиндрическими магнитами 4 и движется по поверхности магнитов 4 в двух рабочих зазорах 5, образованных магнитами 4 и корпусом 1. В заявляемом устройстве прямоугольная плоскость сечения магнитов 4 вписана в окружность сечения корпуса 1 и основной поток топлива идет по поверхности магнитов 4, то есть там, где силовые линии магнитного поля перпендикулярны поверхности магнитов 4 и, следовательно, перпендикулярны направлению движения топлива и лишь незначительная по объему часть топлива движется около поверхности корпуса 1, где силовые линии параллельны течению топлива. Таким образом, предлагаемое магнитное устройство обеспечивает оптимальный градиент магнитного поля по направлению силовых линий и направлению движения топлива.

Увеличение градиента (изменения) магнитного поля очень важно при омагничивании топлива. Из теории и практики применения магнитного поля для омагничивания веществ известно, что «само по себе поле не производит работы и не с состоянии изменить скорость движения электронов в атоме, это воздействие возникает при изменении индукции магнитного поля» (A.M.Матвеев, «Электричество и магнетизм», ООО Издательство «Мир и образование», 2005 г., стр.295).

Два рабочих зазора для движения топлива при одном и том же расходе топлива уменьшают линейную скорость омагничивания топлива в м/сек, что, как известно, также улучшает эффективность магнитной обработки жидкости, и, в частности, топлива.

Испытания заявляемого магнитного устройства авторы провели на системе бензопровода автомобиля ГАЗ-22177 «Соболь» (опыт 1), а также на модельной установке по модификации бензина А-76, дизельного топлива и авиационного топлива (опыт 2).

Магнитные устройства, применяемые в опыте 1 и опыте 2 изготовлены на основе высокоэнергетических магнитов сплава неодим-железо-бор с магнитной индукцией 0,35 тесла.

Опыт 1.

Заявляемое магнитное устройство было установлено на систему бензопровода (после бензонасоса, перед карбюратором) автомобиля ГАЗ-22177 «Соболь». Фактический расход бензина АИ-92 определяли за период пробега автомобиля 10000 км в тяжелых условиях сельской местности.

По техническому паспорту данного автомобиля расход бензина составляет минимум 16 литров на 100 км пути. Фактический расход омагниченного бензина составил 13.2 литра на 100 км пути, то есть экономия расхода бензина на 100 км пути составляет 17,5%.

Опыт 2.

Заявляемое магнитное устройство для модификации топлива было установлено на модельной лабораторной установке, состоящей из напорной емкости из нержавеющей стали с шаровыми кранами для регулирования расхода топлива, приемника топлива, при этом магнитное устройство подсоединяли к емкости расхода топлива и емкости приемнику через штуцеры с использованием бензостойкого шланга.

Испытания по магнитной модификации топлива на модельной установке проводили на бензине марки А-76, дизельном топливе и авиационном топливе РТ (ГОСТ 10227-86 с изм.1-3). В качестве одного из показателей оценки модификации топлива было выбрано определение плотности топлива (в кг/м³) до и после его прохождения через магнитное устройство. Известно, что плотность топлива является одним из его важных показателей, определяющих другие физико-химические свойства топлива, и нормируется ГОСТами на топливо. Плотность исходного и прошедшего через магнитное устройство топлива определяли с использованием ареометров для нефтепродуктов марки АН (ГОСТ 18481-81), поверенных по МИ 1914-88 «МУ Ареометры стеклянные» Сравнительные измерения плотности топлива проводили при одной и той же температуре топлива. В результате проведения испытаний заявляемого магнитного устройства на модельной установке было

установлено, что плотность бензина А-76 увеличивается после его магнитной обработки, причем замечено, что увеличение плотности бензина различно в зависимости от скорости пропускания топлива через устройство (7 л/час, 16 л/час и т.д.), что может быть скорректировано количеством магнитов, их размерами и соответственно размерами корпуса для разных типов двигателей. Плотность дизельного топлива и авиатоплива РТ уменьшается в сравнении с топливом без магнитной обработки.

После магнитной обработки авиационного топлива было замечено также изменение поверхности раздела топливо-воздух, а именно более активное взаимодействие с воздухом. Известно, что состояние поверхности раздела между фазами также входит в определяемые и нормируемые показатели авиационного топлива по ГОСТ 10227-86.

На основании анализа результатов опыта 1 и опыта 2 авторы заявляемой полезной модели делают предположение о физико-химическом механизме модификации топлива, обеспечивающим технический результат заявляемого магнитного устройства.

В свете современных представлений и исследований нефтепродукты не являются смесью органических соединений, как считали ранее, а представляют собой коллоидный раствор, в котором растворителем являются легкие углеводороды, а растворенными веществами - тяжелые углеводороды, в том числе гетероциклические ароматические, В связи с этими представлениями для таких коллоидных систем введен новый термин «эмержентные» растворы, то есть коллоидные растворы с изменяющимися свойствами за счет физического и химического взаимодействия веществ в растворе (СМ. «Геология и геохимия нефти и газа» под редакцией чл.-корр. РАН профессора Б.А.Соколова, г.Москва Издательский центр «Академия», 2004 г., стр.14-15).

Если исходить из того, что нефтепродукты - коллоидные растворы, то из классических работ академика П.А.Ребиндера известно образование или разрушение в этих системах надмолекулярных структур или ассоциатов под действием каких либо воздействий, например, электрического поля, в результате чего объем коллоидного раствора может увеличиваться или уменьшаться.

При омагничивании бензинов увеличение плотности может быть вызвано уменьшением объема топлива, что следует из формулы определения плотности: d=m/v, где m - масса бензина, v - объем, что связано с ассоциацией легких углеводородов, характерных для бензиновых фракций с образованием раствора большей плотности. Увеличение плотности бензинов (в кг/м ³) обеспечивает уменьшение расхода бензина на образование рабочей смеси в карбюраторе и следовательно повышает экономичность двигателя.

Дизельное топливо, также как авиационное топливо, характеризуется по сравнению с бензинами, повышенным содержанием тяжелых фракций углеводородов с более высокой температурой воспламенения. Содержание тяжелых ароматических углеводородов, в том числе серосодержащих, в авиационном топливе РТ по ГОСТ 10227-86 может быть до 22%, поэтому уменьшение плотности дизельного и авиационного топлива в результате распада надмолекулярных образований ароматических углеводородов при магнитной обработке топлива обеспечит более быстрое воспламенение и плавное сгорание топлива, что является главным эксплутационным свойством дизельного и авиационного топлива и оказывает положительное влияние на экономичность работы двигателя (см. «Химическая энциклопедия», изд-во «Советская энциклопедия", Москва, 1990 г. том 2. стр.102).

Заявляемое магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных по сравнению с прототипом повышает экономичность двигателя путем сокращение расхода топлива, за счет его модификации, повышает экономичность конструкции, за счет сокращения количества магнитного материала и упрощения технологии изготовления устройства, благодаря тому, что магниты выполнены цилиндрической формы, установлены внутри корпуса в один ряд с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса на 90° по касательной цилиндрическими поверхностями относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров для движения топлива, диаметр цилиндрических магнитов выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, количество магнитов их размеры и размеры корпуса выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей, постоянные магниты имеют величину магнитной индукции 0,3-1,2 тесла (3000-12000 гаусс).

1. Магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей, состоящее из соединительных штуцеров с крышками и корпуса цилиндрической формы из немагнитного металла, внутри которого установлены постоянные магниты с чередованием по полярности, отличающееся тем, что магниты выполнены цилиндрической формы, установлены внутри корпуса в один ряд с поворотом оси цилиндра относительно продольной оси корпуса на 90° по касательной цилиндрическими поверхностями относительно друг друга, с образованием двух рабочих зазоров для движения топлива, диаметр цилиндрических магнитов выбирают относительно их высоты в соотношении 2:1 и на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра корпуса, количество магнитов, их размеры и размеры корпуса выбирают в зависимости от расхода топлива для различных типов двигателей.

2. Магнитное устройство для модификации топлива автомобильных и авиационных двигателей по п.1, отличающееся тем, что постоянные магниты имеют величину магнитной индукции 0,3-1,2 Тл (3000-12000 Гс).