Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Модификация магнитопластов на основе интерметаллического сплава неодим-железо-бор

магнитопласт сплав устройство дозатор

Возрастающий спрос на магнитопласты (МП) в России и за рубежом обусловлен их технологичностью, меньшей материало- и энергоемкостью, возможностью миниатюризации изделий в сочетании с повышенной механической прочностью и стабильностью магнитных характеристик в условиях внешних воздействий.

В связи с широким спектром применения МП актуальной остается проблема создания малостадийной, ресурсо-, энергосберегающей и экологически безопасной технологии, обеспечивающей конкурентоспособность продукции.

Разработан и запатентован новый способ получения термореактивных МП на основе сплава Nd-Fe-B и оксидных ферритов -- поликонденсационное наполнение [1]. Такой метод обеспечивает одновременное протекание синтеза фенолоформальдегидного олигомера (ФФО) из мономеров на поверхности и в объеме частиц дисперсного магнитного наполнителя, а также стабилизацию частиц магнитного сплава в полимерной матрице. В этом случае формируется равномерная структура с микротонкими прослойками полимера между частицами ферромагнитного наполнителя, обеспечивая высокую плотность их прилегания. Это приводит к резкому возрастанию магнитных (до 50%), прочностных (до 80%) характеристик МП и их стабильности при внешних эксплуатационных воздействиях [2]. В настоящее время в России и в зарубежной практике в опытно-промышленном производстве МП преимущественно используют смесевой способ.

В данной работе рассмотрены способы направленного регулирования физико-механических и эксплуатационных характеристик МП смесевого и поликонденсационного способа получения.

К числу важнейших технологических вопросов относится выбор полимерной основы для МП с учетом технологических и эксплуатационных свойств изделий. Выбор промышленного фенолоформальдегидного олигомера марки СФ-342А (ГОСТ 18694-80) и порошкового эпоксидного связующего марки П-ЭП-7120 для получения МП смесевым способом обусловлен их доступностью, технологичностью, тепло-, термо-, хемостойкостью в сочетании с хорошей адгезией к ферромагнитным наполнителям.

В качестве дисперсного магнитного наполнителя использовали интерметаллический быстрозакаленный легированный сплав Nd-Fe-B трех марок: НМ-20Р (ТУ 14-123-97-92), "Нетмаг", "БЗМП-2", отличающихся высокими магнитными характеристиками (табл. 1).

Экспериментально установлена зависимость остаточной магнитной индукции (Вг), коэрцитивной силы (НС), прочности при межслоевом сдвиге (а_сдв) МП смесевого способа отисперсности сплава Nd-Fe-B и вида связующего (табл. 2).

Приведенные данные свидетельствуют о существенной зависимости адгезионной прочности МП от дисперсности низкопористых сплавов Nd-Fe-B с преобладающим размером пор 0,01 мкм. Так, в ~2 раза повышается прочность при межслоевом сдвиге для МП на основе тонкодисперсных сплавов марок "Нетмаг" и "БЗМП-2", обеспечивающих более полный контакт с полимерной связкой. Следует отметить, что МП на основе порошкового эпоксидного связующего характеризуются более высокой (~ в 2 раза) прочностью и остаточной магнитной индукцией (~ на 15%), что обусловлено лучшей адгезией связующего к сплаву Nd-Fe-B и более глубокой его пропиткой. Кроме того, разработанные новые технологические приемы формования постоянных магнитов из МП на основе порошкового эпоксидного связующего позволяют снизить значительно энергозатраты и повысить производительность оборудования. Эффективным технологическим приемом регулирования структуры и свойств термореактивных МП является применение магнитных и электрических полей при переработке их в изделия методом прямого прессования (табл. 3).

С учетом высококоэрцитивного состояния сплава Nd-Fe-B напряженность магнитного поля составляла не менее 10 кЭ (2400 кА/м). Установлено, что оптимальной схемой магнитного текстурирования, осуществляемого в период жизнеспособности олигомера, является способ, когда усилие прессования перпендикулярно ориентирующему магнитному полю. При этом обнаружен суммарный эффект магнитного тексту-рирования: ~ на 40% возрастает Br и ~ на 60% прочность при межслоевом сдвиге (табл. 3). Улучшение прочностных и магнитных характеристик изделий из МП прессованием в магнитном поле объясняется структурными изменениями в материале: образованием ориентированной однородной структуры полимерной матрицы в результате взаимодействия собственных магнитных моментов молекул связующего с внешним магнитным полем, ориентацией частиц сплава Nd-Fe-B осями легкого намагничивания и изменением механизма поликонденсации связующего. Так, в фенолоформальдегидном олигомере увеличивается общее количество метиленовых мостиков, увеличивающих прочность сшитого полимера, за счет повышения реакционной способности водорода фенольного гидроксила при взаимодействии с метилольными группами ФФО, что согласуется с литературными данными [3].

Использование метода термоэлектрического отверждения заготовок полимерных магнитов из МП на основе порошкового эпоксидного связующего и электропроводящего сплава Nd-Fe-B обеспечивает равномерный прогрев образцов по всему объему, что приводит к повышению прочности магнитов ~ на 20%.

Перспективным способом регулирования структуры и свойств композитов является модификация матрицы введением малых добавок на стадии синтеза связующего или переработки.

Для регулирования магнитной восприимчивости полимерной основы, являющейся диамагнетиком, использовали в качестве малых добавок (до 5% масс) доступные неорганические соединения - NiCh, порошки оксидов металлов (Fe2O3, MgO), вводимые на стадии синтеза ФФО.

Введение в смесь мономеров порошков оксидов металлов не изменяет рН среды синтеза, но приводит к уменьшению содержания свободного фенола в полимерной композиции. Это обусловлено участием оксидов Fe и Mg в формировании пространственной полимерной сетки путем связывания не-прореагировавших при 160°С фенольных гидроксильных групп с метилольными группами с образованием фенолятов, что коррелирует с данными по степени отверждения МП (табл. 4).

Дополнительным подтверждением активного участия MgO, Fe2O3 в формировании пространственной структуры резита служит повышение (~ на 30--40%) прочности при межслоевом сдвиге.

Введение малой добавки (1,0%) хлористого никеля на стадии синтеза олигомера приводит к повышению ~ на 20% остаточной магнитной индукции и электрической проводимости (~ на 60%) без существенного ухудшения прочности МП. мощностью повышения магнитной проницаемости полимерной прослойки и наличием в среде синтеза восстановителя металла (Ni) - формальдегида.

В процессе синтеза ФФО возможно образование никель содержащего полимера

На дифференциальной термограмме отверждения (рис.1, кривая 2) экзатермический пик отверждения ФФО смещается в область более низких температур (110--122°С) по сравнению с немодифицированным олигомером за счет инициирования реакции поликонденсации. При этом ~ на 17% уменьшается теплота реакции отверждения, что обеспечивает формирование более монолитной структуры материала. При этом ~ на 2 мин. сокращается продолжительность отверждения.

Таким образом, за счет направленного подбора марки интерметаллического сплава Nd-Fe-B, связующего, модифицирующих добавок, способов совмещения компонентов и переработки пресс-композиции в изделия можно регулировать эксплуатационные характеристики МП в соответствии с функциональным назначением. Рассмотрим устройство для изготовления магнитопластов, приведенное в главе 2.

Глава 2. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТОВЫХ МАГНИТОПЛАСТОВ И ДОЗАТОР МАГНИТНОГО ПОРОШКА И АДГЕЗИВА

Изобретение относится к устройствам для изготовления магнитопластов, в частности имеющих применение в медицине в качестве приспособлений для уменьшения поясничной боли, невралгической боли, мышечной боли и сходных с ними болей, за счет модификации текстильных материалов. Устройство для изготовления листовых магнитопластов, преимущественно магнитного текстиля, содержит соединенный с нагревателем барабан, выполненный с возможностью вращения, на внешней поверхности которого расположены магниты, дозатор магнитного порошка и адгезива, и прилегающую к поверхности барабана ленту, расположенную за дозатором по ходу вращения барабана. Дозатор магнитного порошка и адгезива содержит емкость для магнитного порошка и адгезива, в которой размещен с возможностью вращения по крайней мере один дозирующий цилиндр. Предлагаемое устройство одновременно осуществляет нанесение магнитной жидкости, перемещая ее магнитными полями встроенных в барабан магнитов из дозатора на текстильный материал, действием этих же магнитных полей создает магнитную текстуру внутри нанесенных на текстильных материал фигур, а также фиксирует эту текстуру посредством закрепления адгезионного слоя тепловой энергии. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 2 ил.

Для придания новых свойств текстильным материалам в текстильной промышленности применяются многовалковые системы для крашения, плюсовки и аппретирования тканей (Фомин Ю.Г. Основы теории, конструкция и расчет валковых машин. Иваново, 1999). Для текстильно-отделочного производства известны сушильные барабанные машины с одним или несколькими вращающимися барабанами (Шибаева Л. Ф. Сушильные барабаны. - М.: МТИ, 1976). Горячий барабан с возможностью вращения, к поверхности которого бесконечной прижимной лентой прижимается обрабатываемая ткань, является главным узлом в устройствах для термической печати по тканям посредством перевода рисунка с мастер-ленты (Булушева Н. Е. Переводной способ термопечати тканей и трикотажных полотен: Конспект лекций. - М.: МТИ, 1983).

Принцип переноса покровных материалов на текстиль при помощи физического поля, а именно электростатического, применяется в устройствах для нанесения ворса в сильных электрических полях (Бершев Е.Н. Технология и оборудование для нанесения ворса в сильных электрических полях: Обзор. - М.: ВНИИЭСМ, 1976).

При работе с другими материалами, аналогичными по свойствам текстильным материалам, например для плоской печати по бумаге, известны устройства, в которых для переноса тонера используются электрические - электрография и магнитные - магнитография поля (Арутюнов М. Г. Феррография. - М., 1982). Например, известен формный барабан для электрографического устройства, поверхность которого за счет электростатического заряда притягивает частицы тонера, которые далее также посредством электростатических сил бесконтактным способом передаются на поверхность бумаги, несущей противоположный электростатический заряд (журнал: Полиграфист и издатель, май 2001, с. 28).
Однако перечисленные устройства не могут решить задачу изготовления листовых магнитопластов.

Применяемые в настоящее время повязки для магнитотерапии содержат вделанные в повязку магниты.

Известно устройство для реализации способа создания магнитного терапевтического листа по патенту США 5882292, МПК А 61 В 017/52. Способ характеризуется тем, что магнитный порошковый слой наносят непосредственно на лист ткани, печатая или нанося иными традиционными способами смесь порошкового магнитного материала и восстановителя на поверхность листа ткани. В данном случае используют известные устройства. Полученный по данному патенту листовой магнитопласт обеспечивает воздействие со стороны магнитного слоя магнитным потоком с индукцией более чем 0,5 гаусс (0,05 мТл).

Известно (Лазаревич В.Г. Влияние электромагнитных полей на обмен веществ в организме. - Львов, 1978, 230 с., Сакин И.Н., Ланцман Ю.В. Физиотерапия в травматологии и ортопедии. - Томск, 1981, 256 с.), что терапевтический эффект проявляется в том случае, если уровень напряженности магнитного поля лежит в пределах не ниже 20 гаусс (2мТл).

Известен дозатор магнитного порошка и адгезива, содержащий емкость для магнитного порошка и адгезива (патент США 5217542, кл. H 01 F 11/24, 08.06.93).

Известен также дозатор порошка, в емкости которого размещен с возможностью вращения по крайней мере один дозирующий цилиндр (авт. св. СССР 1294480, кл. G 01 F 11/00, 07.03.87), выбранный нами за прототип.

Однако данный дозатор не может быть использован для изготовления магнитопластов. Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание устройства для изготовления листовых магнитопластов, т.е. расширение арсенала средств для изготовления материала, применяемого в магнитотерапии.

Поставленная задача решена тем, что разработано устройство для изготовления листовых магнитопластов, преимущественно магнитного текстиля, содержащее соединенный с нагревателем барабан, выполненный с возможностью вращения, на внешней поверхности которого расположены магниты, дозатор магнитного порошка и адгезива и прилегающую к поверхности барабана лету, расположенную за дозатором по ходу вращения барабана.

В соответствии с п.2 формулы нагреватель расположен внутри барабана.

В соответствии с п.4 формулы нагреватель расположен снаружи барабана со стороны ленты.

В соответствии с п. 4 формулы магниты выполнены в форме цилиндра или сектора, имеющего прямоугольное сечение.

В соответствии с п.5 формулы лента снабжена прижимным элементом, представляющим собой систему валов, обеспечивающих замкнутость ленты и натяжное устройство, использующее упругие свойства либо самой ленты, либо внешних элементов.

В соответствии с п.6 формулы дозатор установлен от барабана на расстоянии 3-15 мм.

Для решения поставленная задачи разработан также дозатор магнитного порошка и адгезива по п.7 формулы, содержащий емкость для магнитного порошка и адгезива, в которой размещен с возможностью вращения по крайней мере один дозирующий цилиндр, выполненный углублениями на наружной поверхности и снабжен магнитом, расположенным внутри цилиндра, а емкость выполнена с ограничителями, препятствующими свободному растеканию порошка и адгезива по всей поверхности цилиндра.

В соответствии с п.8 формулы магнит расположен внутри дозирующего цилиндра по дуге окружности со стороны упомянутой емкости.

Предлагаемое устройство одновременно осуществляет нанесение магнитной жидкости, перемещая ее магнитными полями встроенных в барабан магнитов из дозатора на текстильный материал, действием этих же магнитных полей создает магнитную текстуру внутри нанесенных на текстильных материал фигур, а также фиксирует эту текстуру посредством закрепления адгезионного слоя тепловой энергией.

При решении поставленной задачи авторы столкнулись с противоречиями. Предварительно намагниченный порошок представляет собой массу, похожую на старый пластилин - липкий в основной массе, но уже ломкий при раскатывании в плоские слои. Частицы такого порошка слипаются под действием собственного магнитного поля и ведут себя как осколки раздробленного магнита. Такой порошок невозможно сыпать (пересыпать), можно только отщипывать порции слипшихся частиц.

Под действием длительного механического перемешивания частицы порошка можно более или менее равномерно диспергировать внутри вязкой адгезивной массы (вязкость не менее 2000-4000 Спз, оптимальная вязкость > 10 000 Спз). Однако при прекращении перемешивания взвесь начинает быстро распадаться на конгломераты из слипшейся порошковой массы и чистый адгезив, который как бы выдавливается из массы слипшихся частиц. Этот эффект проявляет себя даже при нанесении точек из тщательно перемешанной суспензии на поверхность ткани. Порошок внутри такой точки начинает быстро слипаться, образуя ("отжимая") вокруг компактного конгломерата магнитных частиц ореол из чистого жидкого адгезива, который начинает впитываться в ткань.

Авторы использовали принцип дозации на вращающийся горячий барабан. Чтобы магниты при вращении горячего барабана отрывали от магнитной жидкости только нужное количество магнитного порошка и адгезива, необходимо, чтобы магнитная жидкость (магнитный порошок и адгезив) была распределена очень тонким слоем на немагнитной поверхности, которая имеет адгезию только к жидкому адгезиву. Соответственно этот тонкий слой должен постоянно восполняться, возмещая убыль магнитной жидкости. Одновременно основное количество магнитной жидкости должно находиться как можно дальше от горячего барабана. Далее, убыль магнитной жидкости из емкости, где находится ее основной запас, не должна отражаться на работоспособности системы в целом.

Для решения этих противоречивых требований предложена система на основе дозатора, дозирующий цилиндр которого своей нижней частью погружен в емкость с магнитной жидкостью, а верхней частью максимально приближен (3-15 мм) к поверхности горячего барабана, по поверхности которого движется ткань. При вращении дозирующего цилиндра на него налипает тонкий слой жидкого адгезива и соответственно порошка. Когда в точке максимального сближения горячего барабана и дозирующего цилиндра со стороны дозирующего цилиндра оказывается магнит, то своим магнитным полем он "вырывает" с поверхности питающего барабана часть магнитной жидкости, которая прилипает на ткань точно против этого магнита.

Устройство для изготовления листовых магнитопластов содержит (фиг.1) барабан 1, выполненный с возможностью вращения. Барабан 1 соединен с нагревательным элементом 2, например инфракрасной лампой, которая может быть размещена внутри барабана 1. На наружной поверхности барабана расположены магниты 3. Устройство содержит дозатор 4 магнитного порошка и адгезива (магнитной жидкости) 5, емкость 6 для магнитного порошка и адгезива, ленту 7, прижатую с помощью валов 8 к поверхности барабана 1. Между поверхностью барабана 1 и лентой 7 размещен текстильный материал 9.

Дозатор (фиг. 2) содержит дозирующий цилиндр 10, размещенный с возможностью вращения в емкости 6 для магнитного порошка и адгезива. На наружной поверхности дозирующего цилиндра 10 выполнены углубления 11. Внутри дозирующего цилиндра 10 размещен магнит 12 со стороны контакта дозирующего цилиндра 10 с магнитным порошком и адгезивом (магнитной жидкостью) 5. Емкость 6 имеет ограничения 13, препятствующие свободному растеканию порошка и адгезива. В корпусе емкости предусмотрено окно 14 для свободного выхода дозы магнитной жидкости из углубления 11.

Работа устройства происходит следующим образом. При вращении горячего барабана 1 встроенные в барабан магниты 3 периодически проходят вблизи от слоя магнитного порошка и адгезива (магнитной жидкости) 5, который налипает на цилиндр 10 дозатора 4 при его вращении в полупогруженном состоянии внутри емкости 6 с магнитным порошком и адгезивом (магнитной жидкостью) 5. Часть магнитной жидкости под действием магнитного поля встроенных в барабан магнитов перемещается на поверхность текстильного материала 9 и далее попадает под прижимную ленту 7, которая раздавливает магнитную жидкость и удерживает ее в раздавленном состоянии до полного закрепления адгезива под действием нагрева.

Работа дозатора происходит следующим образом. При вращении дозирующего цилиндра 10 лишние порции порошка и адгезива снимаются с его поверхности стенками корпуса емкости 6, а дозированные порции порошка и адгезива перемещаются в зону непосредственной дозации, где против барабана 1 со встроенными магнитами 3 в корпусе емкости 6 предусмотрено окно 14. Под действием магнитного поля встроенного в барабан 1 магнита 3 порция порошка и адгезива перемещается на поверхность материала 9.

Таким образом, в решении дозатора предусмотрено заполнение магнитным порошком и адгезивом углублений на поверхности дозирующего цилиндра 10 с помощью магнита 12, который предназначен для притяжения магнитного порошка из емкости 6 к поверхности дозирующего цилиндра 10.

Таким образом решена задача одновременного нанесения магнитной жидкости, перемещая ее магнитными полями встроенных в барабан магнитов из дозатора на текстильный материал, действием этих же магнитных полей создают магнитную текстуру внутри нанесенных на текстильный материал фигур, а также фиксируют эту текстуру посредством закрепления адгезионного слоя тепловой энергией. Формула изобретения: 1. Устройство для изготовления листовых магнитопластов, преимущественно магнитного текстиля, содержащее соединенный с нагревателем барабан, выполненный с возможностью вращения, на внешней поверхности которого расположены магниты, дозатор магнитного порошка и адгезива и прилегающую к поверхности барабана ленту, расположенную за дозатором по ходу вращения барабана.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагреватель расположен внутри барабана.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагреватель расположен снаружи барабана, со стороны ленты.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что магниты выполнены в форме цилиндра или сектора, имеющего прямоугольное сечение.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что лента снабжена прижимным элементом, представляющим собой систему валов, обеспечивающих замкнутость ленты и натяжное устройство, использующее упругие свойства либо самой ленты, либо внешних элементов.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что дозатор установлен от барабана на расстоянии 3-15 мм.

7. Дозатор магнитного порошка и адгезива, содержащий емкость для магнитного порошка и адгезива, в которой размещен с возможностью вращения по крайней мере один дозирующий цилиндр, отличающийся тем, что дозирующий цилиндр выполнен с углублениями на наружной поверхности и снабжен магнитом, расположенным внутри цилиндра, а емкость выполнена с ограничителями, препятствующими свободному растеканию порошка и адгезива по всей поверхности цилиндра.

8. Дозатор магнитного порошка и адгезива по п. 7, отличающийся тем, что магнит расположен по дуге окружности дозирующего цилиндра со стороны упомянутой емкости.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к топливным системам двигателей внутреннего сгорания, а именно к устройствам для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания. Изобретение позволяет оптимизировать процесс модификации топлива магнитным полем за счет добавочного воздействия магнитного поля при прохождении топлива через периферийную камеру модификации топлива вдоль наружной цилиндрической поверхности постоянного магнита, что позволяет повысить полноту сгорания топлива и дополнительно улучшить топливную экономичность и снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами двигателя. Устройство для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания содержит корпус преимущественно цилиндрической формы, крышку, входной и выходной топливные штуцеры с подводящим и отводящим каналами, магнитную систему, образованную постоянными магнитами кольцевой формы, размещенными в корпусе соосно друг за другом с зазором и обращенными друг к другу одноименными полюсами и центрирующей вставкой. Каждый постоянный магнит размещен между входной обечайкой с цилиндрическим выступом и выходной обечайкой с внутренним отверстием. Магнитная система имеет центральную камеру модификации топлива, проходящего по подводящему каналу входного топливного штуцера через равноудаленный от оси устройства ряд отверстий входной обечайки, торцевую камеру завихрения топлива, образованную в выходной обечайке и сообщенную с центральной камерой модификации топлива, промежуточную камеру, образованную конусными поверхностями, выполненными соответственно на торце цилиндрического выступа входной обечайки и на выходной обечайке, входную камеру, сообщающую подводящий канал с рядом отверстий входной обечайки. Корпус, крышка и центрирующая вставка выполнены из немагнитного материала. Входная и выходная обечайки выполнены из ферромагнитного материала. Устройство снабжено периферийной камерой модификации топлива, центральным каналом, перепускными каналами, кольцевым зазором, центрирующими шлицами, распорной втулкой и уплотнительной прокладкой. Периферийная камера модификации топлива выполнена между наружной цилиндрической поверхностью постоянного магнита и частью внутренней цилиндрической поверхности корпуса и сообщена перепускными каналами с торцевой камерой завихрения топлива и с центральным каналом через кольцевой зазор. Центральный канал выполнен во входной обечайке и сообщен с промежуточной камерой. Центрирующие шлицы выполнены на цилиндрическом выступе входной обечайки и контактируют с внутренней поверхностью центрирующей вставки. Распорная втулка размещена в зазоре. Уплотнительная прокладка размещена между цилиндрическим выступом входной обечайки и выходной обечайкой и выполнена из любого упругого топливостойкого материала.

Известно устройство для обработки топлива, содержащее гидравлическое устройство, состоящее из полого корпуса с двумя штуцерами для соединения с подводящим и отводящим топливопроводами, положительного электрода, установленного по оси корпуса и топливоотводящего трубопровода, и отрицательного электрода, размещенного концентрично положительному электроду с образованием между ними канала для прохода топлива. Корпус и отводящий топливопровод выполнены из электроизоляционного материала. Положительный электрод частично расположен в отводящем топливопроводе, а отрицательный электрод выполнен в виде оплетки на внешней поверхности отводящего топливопровода, причем последний снабжен вставками для положительного электрода, имеющего каналы для прохода топлива.

Система предусматривает наличие электрического источника (преобразователя) высокого напряжения для формирования электрического потенциала на электродах (SU, авторское свидетельство №1671934, по кл. F 02 М 27/ 04, опубл. 1991).

Недостатками известного устройства являются необходимость наличия источника электрического питания и отсутствие обработки топлива магнитным полем, что усложняет конструкцию и не обеспечивает оптимизации процесса горения.

Известно устройство для магнитной обработки топлива в двигателе внутреннего сгорания, выравнивающее полярность его молекул, что способствует эффективности его сгорания. Устройство содержит металлическую составную втулку с фланцевым соединением половин, охватывающую с зазором топливопровод. На внутренней поверхности стенки втулки, которая в плане имеет форму многоугольника, расположены радиально с равными промежутками четыре постоянных магнита с пятью полюсами, обращенными к топливопроводу (GB, заявка №2256091, по кл. Н 01 F 7/02, опубл. 1992).

Недостатком известного устройства является низкая степень модификации топлива двигателя внутреннего сгорания из-за отсутствия повторной модификации топлива, что не приводит к обеспечению необходимой полноты его сгорания и, как следствие, к улучшению топливной экономичности и к снижению выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя.

Известно устройство для тонкой очистки и магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания, принятое за прототип, содержащее корпус преимущественно цилиндрической формы с выходным топливным штуцером и крышку с входным топливным штуцером и установленные в корпусе постоянные кольцевые магниты, корпус с выходным топливным штуцером и крышка с входным топливным штуцером выполнены из немагнитного материала, магнитная система образована из соосно установленных друг за другом с зазором и обращенных друг к другу одноименными полюсами постоянных магнитов кольцевой формы с внутренней кольцевой центрирующей вставкой (центрирующей вставкой) из немагнитного материала, при этом каждый кольцевой постоянный магнит размещен между входной и выходной цилиндрическими обечайками (между входной с цилиндрическим выступом и выходной с внутренним отверстием обечайками) из ферромагнитного материала и имеет центральную кольцевую полость завихрения топлива (центральную камеру модификации топлива), проходящего от входного топливного штуцера (проходящего по подводящему каналу входного топливного штуцера) через равноудаленный от оси устройства ряд отверстий входной обечайки, при этом цилиндрический выступ входной обечайки образует с центральным отверстием выходной обечайки кольцевой зазор для прохождения топлива к выходному штуцеру (торцевую камеру завихрения топлива, образованную в выходной обечайке и сообщенную с центральной камерой модификации топлива) через камеру (промежуточную камеру), образованную конусными поверхностями, выполненными на торце цилиндрического выступа входной обечайки, на выходной обечайке и на внутренней поверхности выходной части корпуса, а внутренняя поверхность крышки выполнена конической или цилиндрической формы и снабжена металлическими сетками сначала грубой, затем тонкой очистки подаваемого в устройство топлива, при этом фиксирующее сетки кольцо выполнено из ферромагнитного материала.

Кольцевой постоянный магнит выполнен из магнитопластов или спеченных материалов системы самарий-кобальт, железо-ниодим-бор, количество кольцевых постоянных магнитов в магнитной системе выбрано от 2 до 4, крышка с входным штуцером соединяется с корпусом устройства по резьбе через кольцевую прокладку любого профиля, выполненную из любого упругого топливостойкого материала, например резины, на наружной поверхности корпуса может быть выполнена рифленая поверхность, например накаткой, а на наружной поверхности крышки выполнена гайка под ключ, зазор между соседними постоянными магнитами с входной и выходной обечайками выбран от 1 до 3 мм (RU, патент №2137939, кл. F 02 М 27/04. 1999).

Недостатком известного устройства является низкая степень модификации топлива двигателя внутреннего сгорания из-за отсутствия повторной модификации топлива, что не обеспечивает необходимую полноту его сгорания и, как следствие, недостаточно улучшает топливную экономичность и снижает выбросы вредных веществ с отработавшими газами двигателя.

Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса модификации топлива магнитным полем за счет добавочного воздействия магнитного поля при прохождении топлива через периферийную камеру модификации топлива вдоль наружной цилиндрической поверхности постоянного магнита, что позволяет повысить полноту сгорания топлива и дополнительно улучшить топливную экономичность и снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами двигателя.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус преимущественно цилиндрической формы, крышку, входной и выходной топливные штуцеры с подводящим и отводящим каналами, магнитную систему, образованную постоянными магнитами кольцевой формы, размещенными в корпусе соосно друг за другом с зазором и обращенными друг к другу одноименными полюсами и центрирующей вставкой, при этом каждый постоянный магнит размещен между входной обечайкой с цилиндрическим выступом и выходной обечайкой с внутренним отверстием, и имеющую центральную камеру модификации топлива, проходящего по подводящему каналу входного топливного штуцера через равноудаленный от оси устройства ряд отверстий входной обечайки, торцевую камеру завихрения топлива, образованную в выходной обечайке и сообщенную с центральной камерой модификации, промежуточную камеру, образованную конусными поверхностями, выполненными соответственно на торце цилиндрического выступа входной обечайки и на выходной обечайке, входную камеру, сообщающую подводящий канал входного штуцера с рядом отверстий входной обечайки, корпус, крышка и центрирующая вставка выполнены из немагнитного материала, входная и выходная обечайки выполнены из ферромагнитного материала, снабжено периферийной камерой модификации топлива, центральным каналом, перепускными каналами, центрирующими шлицами, распорной втулкой и уплотнительной прокладкой, причем периферийная камера модификации топлива выполнена между наружной цилиндрической поверхностью постоянного магнита и частью внутренней цилиндрической поверхности корпуса и сообщена перепускными каналами с торцевой камерой завихрения топлива и с центральным каналом через кольцевой зазор, центральный канал выполнен во входной обечайке и сообщен с промежуточной камерой, центрирующие шлицы выполнены на цилиндрическом выступе входной обечайки и контактируют с внутренней поверхностью центрирующей вставки, распорная втулка, размещена в зазоре, уплотнительная прокладка размещена между цилиндрическим выступом входной обечайки и выходной обечайкой и выполнена из любого упругого топливостойкого материала, например резины.

Фиг.1 изображена схема устройства для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания в разрезе

Устройство содержит корпус 1 преимущественно цилиндрической формы, крышку 2, входной 3 и выходной 4 топливные штуцеры с подводящим 5 и отводящим 6 каналами, магнитную систему, образованную постоянными магнитами 7 кольцевой формы, размещенными в корпусе 1 соосно друг за другом с зазором 8 и обращенными друг к другу одноименными полюсами и центрирующей вставкой 9, при этом каждый постоянный магнит 7 размещен между входной обечайкой 10 с цилиндрическим выступом 11 и выходной обечайкой 12 с внутренним отверстием 13 и имеющую центральную камеру 14 модификации топлива, проходящего по подводящему каналу 5 входного топливного штуцера 3 через равноудаленный от оси устройства ряд отверстий 15 входной обечайки 10, торцевую камеру 16 завихрения топлива, образованную в выходной обечайке 12 и сообщенную с центральной камерой 14 модификации топлива, промежуточную камеру 17, образованную конусными поверхностями 18 и 19, выполненными соответственно на торце цилиндрического выступа 11 входной обечайки 10 и на выходной обечайке 12, входную камеру 20, сообщающую подводящий канал 5 входного штуцера 3 с рядом отверстий 15 входной обечайки 10, периферийную камеру 21 модификации топлива, центральный канал 22, перепускные каналы 23 и 24, кольцевой зазор 25, центрирующие шлицы 26, распорную втулку 27 и уплотнительную прокладку 28, причем периферийная камера 21 модификации топлива выполнена между наружной цилиндрической поверхностью 29 постоянного магнита 7 и частью внутренней цилиндрической поверхности 30 корпуса 1 и сообщена перепускными каналами 23 и 24 соответственно с торцевой камерой 16 завихрения топлива и с центральным каналом 22 через кольцевой зазор 25, центральный канал 22 выполнен во входной обечайке 10 и сообщен с промежуточной камерой 17, центрирующие шлицы 26 выполнены на цилиндрическом выступе 11 входной обечайки 10 и контактируют с внутренней поверхностью центрирующей вставки 9, распорная втулка 27 размещена в зазоре 8, уплотнительная прокладка 28 размещена между цилиндрическим выступом 11 входной обечайки 10 и выходной обечайкой 12.

Внутренняя поверхность 31 крышки 2 выполнена конической или цилиндрической формы, крышка 2 соединена с корпусом 1 устройства через кольцевую прокладку 32 любого профиля, один из штуцеров (на фиг.1 входной штуцер 3) снабжен накидной гайкой 33, а количество постоянных магнитов 7 в магнитной системе выбрано не менее двух.

Корпус 1, крышка 2 и центрирующая вставка 9 выполнены из немагнитного материала, входная 10 и выходная 12 обечайки выполнены из ферромагнитного материала, уплотнительная прокладка 28 и кольцевая прокладка 32 выполнены из любого упругого топливостойкого материала, например резины.

Стрелками показано направление движения топлива.

Работает устройство следующим образом.

Топливо через входной штуцер 3 по входному каналу 5 подается во входную камеру 20 и далее по отверстиям 15 во входной обечайке 10 в центральную камеру 14 модификации топлива первой части магнитной системы, где топливо завихряется, приобретая турбулентное течение с одновременной поляризацией ядер атомов. Происходит изменение физико-химических свойств всех составляющих топлива, уменьшается его вязкость и поверхностное натяжение. И эти изменения физико-химических свойств топлива усиливаются по мере прохождения топлива через магнитную систему устройства. Затем топливо из центральной камеры 14 модификации топлива подается в торцевую камеру 16 завихрения топлива, где топливо вторично завихряется и далее по перепускным каналам 23 через кольцевой зазор 25 подается в периферийную камеру 21 модификации топлива, где под воздействием магнитного поля со стороны наружной цилиндрической поверхности 29 постоянного магнита 7 происходит добавочное завихрение топлива, повторная поляризация ядер атомов, после чего топливо через кольцевой зазор 25 по перепускным каналам 24 и центральный канал 22 подается в промежуточную камеру 17. Далее через зазор 8 топливо подается по отверстиям 15 следующей входной обечайки 10 в следующую центральную камеру 14 модификации топлива следующего постоянного магнита 7 второй части магнитной системы и, минуя следующие торцевую камеру 16 завихрения топлива, перепускные каналы 23, кольцевой зазор 25, периферийную камеру 21, кольцевой зазор 25, перепускные каналы 24 и центральный канал 22, подается в следующую промежуточную камеру 17. Далее через выходной штуцер 4 по выходному каналу 6 модифицированное топливо подается к двигателю внутреннего сгорания.

Периферийная камера 21 модификации топлива обеспечивает добавочное завихрение топлива с одновременной повторной поляризацией ядер атомов под воздействием магнитного поля со стороны наружной цилиндрической поверхности 29 постоянного магнита 7, за счет чего добавочно уменьшается вязкость топлива и его поверхностное натяжение.

Центральный канал 22, перепускные каналы 23 и 24 и кольцевой зазор 25 служат для подачи топлива от торцевой камеры 16 завихрения топлива к периферийной камере 21 модификации топлива для повторной модификации топлива и далее к промежуточной камере 17.

Центрирующие шлицы 26, контактирующие с центрирующей вставкой 9, служат для обеспечения центровки постоянного магнита 7 относительно оси устройства. Распорная втулка 27 служит для обеспечения фиксированного зазора 8.

Уплотнительная прокладка 28 служит для исключения перетока топлива от торцевой камеры 16 завихрения топлива в промежуточную камеру 17, что исключило бы повторную модификацию топлива.

Количество постоянных магнитов 7 в магнитной системе, выбранное не менее двух, обусловлено тем, что уменьшение количества постоянных магнитов 7 не обеспечит функционирование магнитной системы с противоположно направленными магнитными полями, а возможность увеличения их количества дает возможность наращивания интенсивности модификации топлива в зависимости от типа двигателя, режима и условий его работы и т.д.

Снабжение одного из штуцеров 3 или 4 накидной гайкой 33 исключает ошибочное подключение устройства (по направлению движения топлива) в топливную систему двигателя внутреннего сгорания.

Размещение входного топливного штуцера 3 на корпусе 1, а выходного топливного штуцера 4 на крышке 2 обусловлено тем, что для ряда двигателей, например тепловозного класса, по компоновочным соображениям предпочтительно вертикальное расположение устройства, при котором для обеспечения герметичности крышка 2 устройства должна быть вверху.

Общее воздействие магнитного поля заключается в ослаблении молекулярных связей и оптимизации процессов воспламенения и горения топлива.

Таким образом, выполнение устройства с периферийной камерой модификации топлива обеспечивает добавочное завихрение топлива с одновременной повторной поляризацией ядер атомов под воздействием магнитного поля со стороны наружной цилиндрической поверхности постоянного магнита, за счет чего добавочно уменьшается вязкость топлива и его поверхностное натяжение и, как следствие, повышается индикаторный КПД, снижаются расход топлива и выбросы вредных веществ с отработавшими газами двигателя.

Ожидаемое улучшение технико-экономических и экологических показателей двигателя внутреннего сгорания при использовании предлагаемых технических решений по сравнению с прототипом на 10...30%.

Устройство для магнитной модификации топлива двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус преимущественно цилиндрической формы, крышку, входной и выходной топливные штуцера с подводящим и отводящим каналами, магнитную систему, образованную постоянными магнитами кольцевой формы, размещенными в корпусе соосно друг за другом с зазором и обращенными друг к другу одноименными полюсами и центрирующей вставкой, при этом каждый постоянный магнит размещен между входной обечайкой с цилиндрическим выступом и выходной обечайкой с внутренним отверстием, и имеющую центральную камеру модификации топлива, проходящего по подводящему каналу входного топливного штуцера через равноудаленный от оси устройства ряд отверстий входной обечайки, торцевую камеру завихрения топлива, образованную в выходной обечайке и сообщенную с центральной камерой модификации топлива, промежуточную камеру, образованную конусными поверхностями, выполненными соответственно на торце цилиндрического выступа входной обечайки и на выходной обечайке, входную камеру, сообщающую подводящий канал с рядом отверстий входной обечайки, корпус, крышка и центрирующая вставка выполнены из немагнитного материала, входная и выходная обечайки выполнены из ферромагнитного материала, отличающееся тем, что оно снабжено периферийной камерой модификации топлива, центральным каналом, перепускными каналами, кольцевым зазором, центрирующими шлицами, распорной втулкой и уплотнительной прокладкой, причем периферийная камера модификации топлива выполнена между наружной цилиндрической поверхностью постоянного магнита и частью внутренней цилиндрической поверхности корпуса и сообщена перепускными каналами с торцевой камерой завихрения топлива и с центральным каналом через кольцевой зазор, центральный канал выполнен во входной обечайке и сообщен с промежуточной камерой, центрирующие шлицы выполнены на цилиндрическом выступе входной обечайки и контактируют с внутренней поверхностью центрирующей вставки, распорная втулка размещена в зазоре, уплотнительная прокладка размещена между цилиндрическим выступом входной обечайки и выходной обечайкой и выполнена из любого упругого топливостойкого материала.

Литература

1. Патент РФ №2084033, 1997.

2. Артеменко А.А., Кононенко С.Г., Артеменко С.Е., Зайцева Н.Л. Технология высокоэффективных магнитопластов поликонденсационного способа наполнения // Пласт. массы. - 1999. - №9. - С.21-26.

3. Манько Т.А., Кваша А.Н., Назаренко В.Б., Соловьев А.В., Ермолаев И.М. Особенности структурных изменений фенолофор-мальдегидной смолы под воздействием магнитного поля // Механика композитных материалов. - 1980. - №6. - С.1113-1114.

Размещено на Allbest.ru