RU2199678C2 - Electrostatic liquid filter - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: invention can be used for cleaning gasoline delivered to engine. Proposed electrostatic liquid filter contains housing made of gasoline-resistant non-conducting material, inner chamber, inlet and outlet channels, mechanical filtering element with carbon conducting envelope, negative and positive electrodes connected to high-voltage power supply source and settling space separated from filtering element by perforated diaphragm with carbon gasket. Pulse generator can be used as high voltage source. Invention provides maximum reduction of content of admixtures in fuel, reduced power consumption improved fuel-air mixing, reduced toxicity of exhaust gases and increased efficiency. EFFECT: improved reliability of system. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано, в частности, на транспортных средствах для очистки топлива, например, бензина, поступающего в двигатель. The invention relates to internal combustion engines and can be used, in particular, in vehicles for cleaning fuel, for example, gasoline entering the engine.

Известен фильтр жидкостный электростатический, содержащий трубопровод с входным и выходным каналами, высоковольтный источник электроэнергии с отрицательным и положительным электродами, смонтированными в горизонтальной плоскости и размещенными в корпусе, снабженном фильтром (см., например, патент РФ 2093699, МПК F 04 М 27/04, "Устройство для обработки жидких и/или газообразных сред", опубл. 20.10.97 в БИ 29). A known liquid electrostatic filter containing a pipeline with input and output channels, a high-voltage source of electricity with negative and positive electrodes mounted in a horizontal plane and placed in a housing equipped with a filter (see, for example, RF patent 2093699, IPC F 04 M 27/04 , "Device for processing liquid and / or gaseous media", publ. 20.10.97 in BI 29).

Известное устройство обеспечивает хорошее распыление топлива в камере сгорания, однако оно не обеспечивает очистку горючего от примесей. The known device provides a good atomization of fuel in the combustion chamber, however, it does not provide cleaning fuel from impurities.

Более близким по технической сущности является фильтр жидкостный электростатический, описанный в патенте 2107181, МПК F 02 М 27/04 ("Устройство для электростатической обработки жидкого топлива", опубл. 20.03.98 в БИ 8), содержащий корпус из бензостойкого неэлектропроводящего материала, внутреннюю камеру, входные и выходные каналы, механический фильтрующий элемент с оболочкой, выполненной из углеродного материала, отрицательный и положительный электроды, подключенные к высоковольтному источнику электроэнергии и отстойную полость. Closer in technical essence is a liquid electrostatic filter described in patent 2107181, IPC F 02 M 27/04 ("Device for electrostatic processing of liquid fuel", published on 20.03.98 in BI 8), comprising a housing made of a gas-resistant non-conductive material, inner a chamber, input and output channels, a mechanical filter element with a shell made of carbon material, negative and positive electrodes connected to a high-voltage source of electricity and a settling cavity.

Фильтр позволяет снизить содержание загрязняющих топливо компонентов. The filter allows you to reduce the content of fuel polluting components.

Недостаток известного фильтра заключается в том, что он недостаточно полно обеспечивает очистку топлива, имеет высокое энергопотребление и, кроме того, индикация скопившегося загрязнения недостаточно надежна. A disadvantage of the known filter is that it does not provide sufficient fuel cleaning, has high energy consumption and, in addition, the indication of accumulated pollution is not reliable enough.

Целью данного изобретения является максимальное снижение содержания загрязняющих примесей в топливе, повышение информативности о наличии загрязнения, уменьшение потребления энергии, повышение эффекта смесеобразования, снижение токсичности отработанных газов и повышение кпд и надежности системы в целом. The aim of this invention is to minimize the content of contaminants in the fuel, increase the information content of the presence of pollution, reduce energy consumption, increase the effect of mixture formation, reduce the toxicity of exhaust gases and increase the efficiency and reliability of the system as a whole.

Указанная цель достигается тем, что в известном фильтре жидкостном электростатическом, содержащем корпус, выполненный из бензостойкого неэлектропроводящего материала, внутреннюю камеру, входной и выходной каналы, механический фильтрующий элемент с оболочкой, выполненный из углеродного электропроводящего материала, отрицательный и положительный электроды, подключенные к высоковольтному источнику электроэнергии, отстойную полость, согласно изобретению в качестве высоковольтного источника электроэнергии использован импульсный генератор. This goal is achieved by the fact that in the known liquid electrostatic filter containing a housing made of a gas-resistant non-conductive material, an inner chamber, inlet and outlet channels, a mechanical filter element with a shell made of carbon-conductive material, negative and positive electrodes connected to a high voltage source electricity, settling cavity, according to the invention, a pulse gene is used as a high-voltage source of electricity the speaker

В варианте технического решения входной канал расположен сбоку по отношению к механическому фильтрующему элементу. In a variant of the technical solution, the input channel is located on the side with respect to the mechanical filter element.

В варианте технического решения между отстойной полостью и механическим фильтрующим элементом с оболочкой из углеродного электропроводящего материала установлена перфорированная диафрагма, заполненная углеродным электропроводящим материалом, соединенным с отрицательным потенциалом низковольтного источника. In an embodiment of the technical solution, a perforated diaphragm filled with a carbon conductive material connected to a negative potential of a low voltage source is installed between the settling cavity and the mechanical filter element with a shell of carbon electrically conductive material.

В варианте технического решения между перфорированной диафрагмой с электропроводящим углеродным материалом и отстойной полостью имеется электропроводящая сетка, подключенная к положительному потенциалу низковольтного источника электроэнергии через световой индикатор, а дно отстойной полости имеет углеродную подкладку с электродом с отрицательным потенциалом низковольтного источника электроэнергии. In the embodiment of the technical solution, between the perforated diaphragm with the electrically conductive carbon material and the settling cavity there is an electrically conductive grid connected to the positive potential of the low-voltage power source through a light indicator, and the bottom of the settling cavity has a carbon lining with an electrode with a negative potential of the low-voltage power source.

Применение импульсного высоковольтного источника электроэнергии повышает ионизационные свойства фильтра, что позволяет более полно обеспечить очистку топлива. Кроме того, за счет импульсной работы источника в фильтре уменьшаются габаритные размеры высоковольтного источника электроэнергии и сокращается потребление электроэнергии. The use of a pulsed high-voltage source of electricity increases the ionization properties of the filter, which allows for more complete cleaning of the fuel. In addition, due to the pulse operation of the source in the filter, the overall dimensions of the high-voltage source of electricity are reduced and the energy consumption is reduced.

Расположение входного канала сбоку по отношению к механическому фильтрующему элементу обеспечивает более полную очистку топлива, поскольку увеличивается путь прохождения топлива между входным и выходным каналами. The location of the inlet channel to the side with respect to the mechanical filter element provides a more complete cleaning of the fuel, since the path of the fuel between the inlet and outlet channels increases.

Наличие между отстойной камерой и механическим фильтрующим элементом перфорированной диафрагмы с углеродным электропроводящим заполнителем, соединенным с отрицательным потенциалом высоковольтного источника электроэнергии, также способствует более полной очистке топлива. The presence between the settling chamber and the mechanical filter element of a perforated diaphragm with a carbon electrically conductive aggregate connected to the negative potential of a high-voltage source of electricity also contributes to a more complete cleaning of the fuel.

Применение электропроводящей сетки, установленной между перфорированной диафрагмой и отстойной полостью и подключенной к положительному потенциалу низковольтного источника энергии, не позволяет скопившимся в отстойной полости фильтра загрязняющим примесям смешаться с очищенным топливом и обеспечивает визуальную информацию о количестве скопившейся в отстойнике примеси по частоте мигания светового индикатора. The use of an electrically conductive grid installed between the perforated diaphragm and the settling cavity and connected to the positive potential of the low-voltage energy source does not allow the contaminants accumulated in the settling cavity of the filter to mix with the purified fuel and provides visual information on the amount of impurity accumulated in the settler by the frequency of the light indicator blinking.

Заявленный фильтр для очистки жидкого топлива иллюстрируется чертежом, на котором изображена его конструкция. The claimed filter for cleaning liquid fuel is illustrated in the drawing, which shows its design.

Фильтр жидкостный электростатический устроен следующим образом. Пластмассовый корпус 1, выполненный из бензостойкого материала, имеет в верхней части боковой входной канал 2, связанный с топливным насосом (на фиг. не показан). Механический фильтрующий элемент 3 снабжен электропроводящей углеродной оболочкой 4 и герметично соединен с верхней крышкой 5 корпуса 1. Фильтр 3 имеет выходной канал 6, расположенный по центру в верхней крышке 5. В свою очередь углеродная оболочка 4 снабжена электрическим контактом 7, который соединен с положительным потенциалом импульсного высоковольтного источника (на фиг. не показан). На некотором расстоянии от механического фильтрующего элемента 3 и ниже него в корпусе находится перфорированная диафрагма 8, заполненная пористым углеродным электропроводящим материалом 9. Углеродный материал 9 имеет электрический контакт 10, соединенный с отрицательным потенциалом упомянутого высоковольтного импульсного источника. На некотором расстоянии от диафрагмы 8, ниже нее расположено контактное кольцо 11 с электропроводящей сеткой 12 и контактным зажимом 13, соединенным с положительным потенциалом низковольтного источника питания (на фиг. не обозначен) через световой индикатор 14. В нижней части корпуса 1 расположена отстойная полость 15 со сливной крышкой 16. Дно последней имеет электрод 17, соединенный с углеродной подкладкой 18 и связанный с отрицательным потенциалом низковольтного источника электроэнергии. The liquid electrostatic filter is arranged as follows. The plastic casing 1, made of a gas-resistant material, has in its upper part a lateral inlet channel 2 connected to the fuel pump (not shown in FIG.). The mechanical filter element 3 is provided with an electrically conductive carbon shell 4 and is hermetically connected to the top cover 5 of the housing 1. The filter 3 has an outlet channel 6 located centrally in the top cover 5. In turn, the carbon shell 4 is provided with an electrical contact 7, which is connected to a positive potential pulsed high-voltage source (not shown in FIG.). At a certain distance from and below the mechanical filter element 3, there is a perforated diaphragm 8 in the housing filled with a porous carbon-conductive material 9. The carbon material 9 has an electrical contact 10 connected to the negative potential of the aforementioned high-voltage pulse source. At some distance from the diaphragm 8, below it there is a contact ring 11 with an electrically conductive grid 12 and a contact clamp 13 connected to the positive potential of the low-voltage power supply (not indicated in Fig.) Through the indicator light 14. A settling cavity 15 is located in the lower part of the housing 1 with a drain cover 16. The bottom of the latter has an electrode 17 connected to the carbon lining 18 and associated with the negative potential of the low-voltage power source.

Минусовые зажимы высоковольтного и низковольтного источников электроэнергии могут быть соединены через общую массу. The minus clamps of the high voltage and low voltage power sources can be connected through a common mass.

Фильтр жидкостный электростатический действует следующим образом. Через входной канал 2 топливо поступает в полость корпуса 1, обходя фильтрующий элемент 3 и заполняя все пространство полости корпуса. Между контактами 7 и 10 генерируются высоковольтные импульсы, источником которых может служить, например, катушка зажигания двигателя внутреннего сгорания. Топливо, в частности бензин, и имеющиеся в нем загрязняющие примеси имеют различную электропроводность. Так, электропроводность бензина несколько ниже, чем воды и загрязняющих примесей. В связи с этим, водяная эмульсия вместе с примесями электризуется более интенсивно и притягивается под действием сил Кулона к углеродному электропроводящему материалу 9 и через перфорированную диафрагму 8, отслаиваясь, попадает в отстойную полость 16, где и удерживается за счет небольшого положительного потенциала электропроводящей сетки 12 и отрицательного потенциала электрода 17. Обработанное таким образом топливо поступает в выходной канал 6 через механический фильтрующий элемент 3. В последнем осуществляется окончательная и, по существу, полная очистка топлива. Оставшиеся на углеродной оболочке механического фильтрующего элемента 3 механические примеси, подвергаясь высоковольтному импульсному воздействию, также оседают вниз. При этом механический фильтрующий элемент 3 практически остается чистым. Отслоившаяся от топлива грязевая эмульсия постепенно заполняет отстойную полость 15. Когда эта эмульсия достигает поверхности электропроводящей сетки 12, создается электрическая цепь: световой индикатор 14, положительный потенциал сетки 12, связанный с контактным зажимом 13, электропроводящая эмульсия, углеродная подкладка 18, отрицательный потенциал электрода 17. При этом световой индикатор 14 начинает светиться. Если отстойная полость 15 заполнена грязевой эмульсией не до конца, то при движении транспортного средства эмульсия начинает плескаться в отстойной полости 15 и, при определенном ее заполнении, периодически соприкасается с поверхностью сетки 12, что приводит к таким же периодическим включениям светового индикатора 14. Частота включений светового индикатора зависит от степени заполнения отстойной полости 15 грязевой эмульсией. Таким образом водитель может оценить степень наполнения отстойной полости фильтра. Если световой индикатор светится постоянно, водителю необходимо отвинтить крышку 18, слить грязевую эмульсию, поставить крышку на место, и фильтр готов к работе. The liquid electrostatic filter operates as follows. Through the input channel 2, the fuel enters the cavity of the housing 1, bypassing the filter element 3 and filling the entire space of the cavity of the housing. Between contacts 7 and 10, high voltage pulses are generated, the source of which can be, for example, the ignition coil of an internal combustion engine. Fuel, in particular gasoline, and the contaminants present in it have different electrical conductivities. Thus, the electrical conductivity of gasoline is slightly lower than that of water and contaminants. In this regard, the water emulsion, together with impurities, is electrified more intensely and is attracted under the influence of Coulomb forces to the carbon conductive material 9 and, through the perforated diaphragm 8, peels off and enters the settling cavity 16, where it is retained due to the small positive potential of the conductive grid 12 and negative potential of the electrode 17. The fuel thus treated enters the outlet channel 6 through a mechanical filter element 3. In the latter, the final and, essentially Wu, a thorough cleaning of fuel. The mechanical impurities remaining on the carbon shell of the mechanical filter element 3, when subjected to a high-voltage pulse action, also settle down. In this case, the mechanical filter element 3 remains practically clean. An exfoliated mud emulsion gradually fills the settling cavity 15. When this emulsion reaches the surface of the electrically conductive mesh 12, an electric circuit is created: indicator light 14, positive potential of the mesh 12 connected to the contact terminal 13, electrically conductive emulsion, carbon lining 18, negative electrode potential 17 . When this indicator light 14 begins to glow. If the settling cavity 15 is not completely filled with the mud emulsion, then when the vehicle is moving, the emulsion begins to splash in the settling cavity 15 and, when it is filled, periodically comes into contact with the surface of the grid 12, which leads to the same periodic switching of the indicator light 14. Frequency of switching on the light indicator depends on the degree of filling of the settling cavity 15 with a mud emulsion. Thus, the driver can evaluate the degree of filling of the filter cavity. If the indicator light is constantly on, the driver must unscrew the cover 18, drain the mud emulsion, put the cover back in place, and the filter is ready for operation.

В результате работы фильтра происходит полная очистка жидкого топлива от всех видов загрязнений, что значительно увеличивает срок безотказной работы топливной аппаратуры и моторесурс двигателя. Импульсное воздействие электрического поля высокого напряжения ионизирует частицы топлива, что значительно повышает распыление горючей смеси, препятствует конденсации ее на стенках камеры сгорания, уменьшает токсичность выхлопа. Достигается снижение расхода топлива, что и приводит к повышению кпд двигателя. As a result of the filter, there is a complete cleaning of liquid fuel from all types of pollution, which significantly increases the uptime of the fuel equipment and engine life. The pulsed effect of the high-voltage electric field ionizes the fuel particles, which significantly increases the atomization of the combustible mixture, prevents its condensation on the walls of the combustion chamber, and reduces the toxicity of the exhaust. A reduction in fuel consumption is achieved, which leads to an increase in engine efficiency.

Технико-экономические преимущества предлагаемого фильтра жидкостного электростатического заключаются в следующем. The technical and economic advantages of the proposed liquid electrostatic filter are as follows.

1. Уменьшается потребление энергии за счет обеспечения импульсного включения высоковольтного источника электроэнергии. 1. Energy consumption is reduced by providing a pulsed inclusion of a high-voltage source of electricity.

2. Снижены габаритные размеры высоковольтного источника электроэнергии. 2. The overall dimensions of the high-voltage power source have been reduced.

3. Повышается степень очистки топлива за счет того, что входной канал расположен сбоку от механического фильтрующего элемента, и за счет электропроводящей сетки, снабженной положительным потенциалом. 3. The degree of fuel purification is increased due to the fact that the input channel is located on the side of the mechanical filter element, and due to the electrically conductive grid equipped with a positive potential.

4. Повышена информативность системы очистки о количестве загрязнений за счет наличия электропроводящей сетки с положительным потенциалом. 4. The informativeness of the cleaning system about the amount of pollution due to the presence of an electrically conductive grid with a positive potential is increased.

5. Обеспечивается лучшее распыление топлива в камере сгорания, исключается адгезия к стенкам камеры, снижается нагарообразование, что ведет к повышению кпд двигателя внутреннего сгорания, и снижено содержание вредных примесей в выхлопных газах. 5. Better fuel atomization in the combustion chamber is ensured, adhesion to the chamber walls is eliminated, carbon formation is reduced, which leads to an increase in the efficiency of the internal combustion engine, and the content of harmful impurities in the exhaust gases is reduced.

Claims (4)

1. Фильтр жидкостный электростатический, содержащий корпус, выполненный из бензостойкого неэлектропроводящего материала, внутреннюю камеру, входной и выходной каналы, механический фильтрующий элемент с углеродной электропроводящей оболочкой, отрицательный и положительный электроды, подключенные к высоковольтному источнику электроэнергии, отстойную полость, отличающийся тем, что в качестве высоковольтного источника электроэнергии использован импульсный генератор. 1. An electrostatic liquid filter containing a housing made of a gas-resistant non-conductive material, an inner chamber, input and output channels, a mechanical filter element with a carbon conductive shell, negative and positive electrodes connected to a high-voltage source of electricity, a settling cavity, characterized in that As a high-voltage source of electricity, a pulse generator is used. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что входной канал расположен сбоку от механического фильтрующего элемента. 2. The filter according to claim 1, characterized in that the input channel is located on the side of the mechanical filter element. 3. Фильтр по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между отстойной полостью и механическим фильтрующим элементом с оболочкой из углеродного электропроводящего материала установлена перфорированная диафрагма, заполненная углеродным электропроводящим материалом, соединенным с отрицательным потенциалом низковольтного источника. 3. The filter according to claims 1 and 2, characterized in that between the settling cavity and the mechanical filter element with a sheath of carbon electrically conductive material, a perforated diaphragm is installed, filled with a carbon electrically conductive material connected to the negative potential of the low-voltage source. 4. Фильтр по п.3, отличающийся тем, что между перфорированной диафрагмой с электропроводящим углеродным материалом и отстойной полостью имеется электропроводящая сетка, подключенная к положительному потенциалу низковольтного источника электроэнергии через световой индикатор, а дно отстойной полости имеет углеродную подкладку с электродом с отрицательным потенциалом низковольтного источника электроэнергии. 4. The filter according to claim 3, characterized in that between the perforated diaphragm with the electrically conductive carbon material and the settling cavity there is an electrically conductive grid connected to the positive potential of the low-voltage power source through the light indicator, and the bottom of the settling cavity has a carbon lining with an electrode with a negative low-voltage potential source of electricity.