Топливный электрофильтр

 

ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР, включающий высоковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенные изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости очистки топлива путем повышения неоднородности воздействующего электрического поля, прорези в осадительных электродах выполнены с двумя чередующимися размерами , при этом отношение ширины d большей прорези к ширине а меньшей - 4 2,5 ширина меньшей прорези не превышает расстояния между осадительными электродами, а прорези смежных ячеек-накопителей смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном движению топлива на вели (Л чину, не превьпиающую ширину меньшей прорези.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

NIOWNCI

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3550377/23-26 (22) 04.02.83 .(46) 15.09.84. Бюл. К 34 (72) Ю.С. Кочанов, 3.С, Кочанов, В.Т. Лисов и Г.Я. Рассадин (53) 622.778(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 691199, кл. В 03 С 5/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

И - 6?9245, кл. В 03 С 5/00, В 01 D 35/06, 1979 (прототип). (54) (57) ТОПЛИВЛЬЙ ЭЛЕКТРОФИЛЬТР, включающий высоковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенные

„„SU.„1113154 А

З51 В 01 О 35/06; В 03 С 5/00 изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения скорости очистки топлива путем повьппения неоднородности воздействующего электрического поля, прорези в осадительных электродах выполнены с двумя чередующимися размерами, при этом отношение ширины d большей прорези к ширине а меньшей — 2,5 ширина меньшей прорези не о а превышает расстояния между осадительными электродами, а прорези смежных ячеек-накопителей смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном движению топлива на величину, не превьппающую ширину меньшей прорези.

1113154

Изобретение относится к очистке топлив от механических примесей с помощью сильных электрических;,полей.

Известны устройства для очистки углеводородных топлив в высоковоль- 5 тных электростатических полях, например электрический очиститель топлива, включающий корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные элект- 10 роды и диэлектрические перегородки, образующие совместно с электродами ячейки-накопителя. В этом устройстве топливо пропускается через электрическое поле в направлении, перпендику- 15 лярном поверхностям осадительных электродов с прорезями, что обеспечивает несмываемость примесей И1.

Недостатком этого устройства является малая рабочая зона очистки, 20 что связано со сравнительно слабой неоднородностью электрического поля вдоль движения потока топлива. Это ухудшает качество очистки и ограничивает производительность электрофильтра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является топливный электрофильтр, включающий вы30 соковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенныеиэоляционными перегородка Я ми, образующие ячейки-накопители. При этом осадительные электроды расположены под углом друг к другу и выполнены различной длины, изменяющейся от максимальной (со стороны ввода 40 очищаемой жидкости) до минимальной (со стороны выхода) Е22.

Устройство обладает недостаточной эффективностью в силутого,что осади-1 тельные электроды по мере выхода очищаемого топлива имеют все более уменьшенные ячейки-накопители, что уменьшает грязеемкость устройства в целом. Кроме того, часть потока топлива, проходящая вблизи геометри- 50 ческих осей прорезей, практически не взаимодействует с электрическим полем

"в силу симметрии электродной системы и малого значения вертикальной составляющей напряженности электрического 55 поля, что ухудшает качество очистки топлива и уменьшает время непрерывной работы между регенерациями, т.е. приводит к уменьшению скорости очистки топлива.

Цель изобретения - увеличение скорости очистки топлива путем повышения неоднородности воздействующего электрического поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем высоковольтный источник питания, корпус с патрубками ввода и вывода топлива, внутри которого расположены осадительные электроды со сквозными прорезями, разделенные изоляционными перегородками, образующие ячейки-накопители, прорези смежных осадительных электродов выполнены с чередующимся переменным сечением, при этом отношение ширины с большей прорези к ширине Ct меньшей — g 2 5 ширина

d а меньшей прорези не превышает расстояния между осадительными электродами, а прорези смежных ячеек-накопителей смещены относительно друг друга в направлении, перпендикулярном движению топлива на величину, не превышающую ширину меньшей прорези.

На фиг. 1 представлено устройство; на фиг. 2 — зависимость соотношений размеров меньшей прорези и расстояния между электродами; на фиг. 3скорость изменения напряженности, определяющая область неоднородности электрического поля; на фиг. 4— зависимость соотношений размеров большей и меньшей прорезей смежных электродов.

Топливный электрофильтр состоит из корпуса I, входного и выходного патрубков 2 и 3, осадительных электродов 4, изоляционных прокладок 5, образующих продольный канал 6 с ячейками-накопителями 7. Электроды 4 соединяются поочередно с положительным и отрицательным полюсами высоковольтиого источника постоянного тока, при этом набор фильтрующих элементов установлен таким образом, что обрабатываемое топливо может пройти через прорези в электродах.

Поток топлива с загрязнениями поступает через входной патрубок 2 и далее несколькими параллельными каналами {для увеличения производительности) попадает в ячейки-накопители

7, сконструированные таким образом, чтобы получить максимальную неоднородность поля по вертикальной оси.

154

ЙЕТИ dE>

<1ц «1 х

Uo 1

К л сЬл О.< q

3 1113 С этой целью каждая ячейка-накопитель состоит из двух электродов, имеющих прорези разной ширины о и К, что и обеспечивает большую неоднородность поля. Кроме того, каждая последующая ячейка-накопитель сдвинута относительно оси симметрии и, следовательно, каждая частица потока топлива при своем движении обязательно попадает в зону сильного взаимодействия 10 с электрическим полем.

Таким образом, увеличение эффективности работы фильтра достигается увеличением неоднородности воздействующего поля и исключением зоны, где поток топлива с загрязнениями был бы только в однородном поле.

Определение конкретных пределов соотношения размеров прорезей и их смещения произведено исходя из рас- що чета пространственной структуры воздействующего электрического поля на ячейку-накопитель. С помощью метода комплексного нотенциллл для отдельных (опорных) точек определяют соот- у5 ношение размеров в предлагаемом устройстве.

Для определения соотношений размеров меньшей ширины прорези а и расстояния между электродами Ь произво- ЗО дят расчет горизонтальной составляющей Е„ вдоль движения потока топлива при равенстве размеров прорезей в точке Х = О и У = О.

Это позволяет при минимально допустимом снижении горизонтальной со- 40 ставляющей воздействующего электрического поля E „ E ) определить рабочую зону и пропорциональность соотношения а 4/h.

На фиг. 2 изображена расчетная 45 модель ячейки-накопителя и представлены результаты вычислений по формуле (1). Заштрихованная часть на графике обозначает рабочую зону воздейСтвующего электростатического поля, 50 из которой видно, что пределы соотнощеиий размеров малой прорези и расстояния между электродами лежат в области а 4 0,5h. Поскольку в фор.муле (1) а только половина размера 55 меньшей.прорези, то для полноразмерных соотношений а h т.е. меньшая ширина прорези не должна превышать расстояния между осадительными электродами.

Для определения величины смещения смежных ячеек-накопителей рассчитана скорость изменения напряженности электростатического поЛя вдоль координатных осей расчетной модели.

Из анализа пространственной структуры электростатического поля ячейкинакопителя установлено, что полные производные вдоль оси х и о равны, но имеют противоположный знак

Указанная закономерность позволяет вычислить как величину смещения д, так и глубину рабочей зоны ячейкинакопителя. Для простоты расчета производная взята по оси х при а Ь в точке х = О.

dE, Î у Л 3pУ -ЬУ Ьозл

Sh

" <мр„ *, >™

)(2)

Как видно из графика на фиг. 3 основная область изменения напряжен- ности электростатического поля, т.е. неоднородность ячейки-накопителя, находится в пределах от нуля до h (величины расстояния между электродами). На графике эта область заштрихована. Фактически изменение на-. пряженности происходит до величины

1,5h.

Поскольку при расчете было принято, что o h то прорези смежных ячеек-накопителей могут быть смещены относительно друг друга в направлении движения нотока топлива на величину, не превышающую размера ширины меньшей прорези ц .

Для определения соотношений ширины размеров большей и меньшей прорезей определена вертикальная составляющая напряженности электростатического поля, являющаяся основной силой, увлекающей загрязнения в ячейки-накопители. . о

Ч ь (3) Расчет производят для различных соотношений прорезей У/С при

h — и = сР . На фиг, 4 изображе1113154

f0 на расчетная модель ячейки-накопителя и представлены результаты вычислений по формуле (3). Учитывая, что основная неоднородность электростатического поля находится в области верти- 5 калькой составляющей на глубину h ограничение рабочей зоны определяют по линии ф =lh, вертикальная составляющая напряженности ограничивается номинальным значением, т.е. при

E) = Еф.

На фиг. 4 рабочая эона вертикальной составляющей напряженности заштрихована и показывает, что ширина большей и меньшей прорезей должна удовлетворять соотношению /д 2,5.

Таким образом, три основные соотношения размеров ячейки-накопители определяют оптимальную структуру электрического поля, воздействующего на загрязнения в топливе.

Эффективность конструкции электрофильтра с отличительной структурой воздействующего электрического поля подтверждена экспериментальными исследованиями на макетах электрофильтра, которые показали, что получение максимальной неоднородности электрического поля в каждой ячейке-накопителе увеличивает скорость очистки топлива в фильтре примерно в 2 раза.

1113154 фиВ 3

r.o

1113154

2а

)

) Фис Ф

Составитель Т. Еловских

Редактор И. Ковальчук Техред И.Асталош Корректор В. Гирняк

Заказ 6489/8 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Ç5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

I ) )

) ) )

) ) ) ) ) ) .„) ) ) ) )Г®7а t ) ) ) ) ) ) I

I !

1