Адсорбер улавливания паров бензина
Владельцы патента RU 2330983:
Открытое акционерное общество "Электростальский химико-механический завод" (ОАО "ЭХМЗ") (RU)
Изобретение относится к области экологии автомобильного транспорта и может быть использовано для улавливания паров бензина, испаряющихся из топливной системы автомобилей бензобака, карбюратора, камеры впрыскивания. Изобретение позволяет повысить степень десорбции паров бензина при эксплуатации адсорбера на 40-50% и упростить его конструкцию. Предложен адсорбер, содержащий цилиндрический корпус с размещенными на его крышке патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси и воздуха, полый сорбирующий блок, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним и снабженный с торцов кольцами с бортиками, резервуар для сбора жидкой фазы и герметизирующую прокладку, причем нижнее и верхнее кольца блока снабжены выступами, входящими в полость блока, патрубок воздуха входит в полость через выступ верхнего кольца и уплотнен прокладкой кольцевой формы. Патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси разделены. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области экологии автомобильного транспорта и может быть использовано для улавливания паров бензина, испаряющегося из топливной системы автомобилей (бензобака, карбюратора, камеры впрыскивания).
Известен адсорбер улавливания паров бензина в топливной системе автомобиля, содержащий цилиндрический корпус, крышку с патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси, подающую трубку, сборник жидкой фазы на днище корпуса, входную и выходную полости, слой зерненного (1-3 мм) активного угля или блочного углеродного сорбента, систему уплотнения в виде стержней с гайками, причем сборник снабжен двухсекционной цилиндрической вставкой с центральным патрубком подачи жидкой фазы и отверстиями сообщения (см. пат. РФ №2171391, кл. F02М 25/08, 33/02, опубл. 22.07.01, бюл.№21).
Недостатком изобретения является низкая степень десорбции паров бензина при низких температурах.
Наиболее близким к предложенному устройству по технической сущности и количеству совпадающих признаков является адсорбер улавливания паров бензина из топливной системы автомобиля, содержащий цилиндрический корпус с размещенными на его крышке патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси и воздуха, полый сорбирующий блок из активного угля и полимерного связующего, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним, причем соотношение высоты блока и его диаметра равно 1,3-1,5, а соотношение наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости равно 6, резервуар в днище корпуса для сбора жидкой фазы, заполненный слоями эластичного сорбента, и герметизирующую прокладку в виде плоской шайбы, при этом блок снабжен верхним и нижним кольцами из полимерного материала, а патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси соединены вместе и входят в подающую трубку, установленную в полости блока (см. пат. РФ №2120561, кл. F02М 25/08, 33/02, опубл. 20.10.98, бюл. №29).
Недостатками прототипа являются низкая степень десорбции паров бензина, высокое сопротивление адсорбера при эксплуатации и сложность его изготовления.
Целью изобретения является повышение степени десорбции паров бензина при эксплуатации адсорбера и упрощение его конструкции.
Поставленная цель достигается предложенным адсорбером, содержащим цилиндрический корпус с размещенными на его крышке патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси и воздуха, полый сорбирующий блок, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним и снабженный с торцов кольцами с бортиками, резервуар для сбора жидкой фазы и герметизирующую прокладку, причем нижнее и верхнее кольца блока снабжены выступами, входящими в полость блока, патрубок воздуха входит в полость через выступ верхнего кольца и уплотнен прокладкой кольцевой формы, при этом патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси разделены, высота блока и его диаметр имеет соотношение 1,8-2,2, отношение наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости равно 8-10, высота выступа нижнего кольца составляет 0,035-0,040 высоты блока, а прокладка выполнена в виде кольца с высотой 0,30-0,45 ее диаметра.
Отличие предложенного адсорбера от прототипа заключается в том, что нижнее и верхнее кольца блока снабжены выступами, входящими в полость блока, патрубок воздуха входит в полость через выступ верхнего кольца и уплотнен прокладкой кольцевой формы, при этом патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси разделены, высота блока и его диаметр имеют соотношение 1,8-2,2, отношение наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости равно 8-10, высота выступа нижнего кольца составляет 0,035-0,040 высоты блока, а прокладка выполнена в виде кольца с высотой 0,30-0,45 ее диаметра.
Из научно-технической литературы авторам не известен адсорбер, в котором нижнее и верхнее кольца блока снабжены выступами, входящими в полость блока, патрубок воздуха входит в полость через выступ верхнего кольца и уплотнен прокладкой кольцевой формы, при этом патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси разделены, высота блока и его диаметр имеют соотношение 1,8-2,2, отношение наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости равно 8-10, высота выступа нижнего кольца составляет 0,035-0,040 высоты блока, а прокладка выполнена в виде кольца с высотой 0,30-0,45 ее диаметра.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид адсорбера, на фиг.2 изображена прокладка.
Предлагаемый адсорбер включает корпус 1 с крышкой 2 и расположенными на ней патрубком входа бензино-воздушной смеси 3, патрубком ее выхода 4 и патрубком выхода атмосферного воздуха 5, полый цилиндрический сорбирующий блок 6 с внутренней полостью 7, снабженный верхним кольцом 8 и нижним кольцом 9, имеющим бортик 10 и выступ 11, что обеспечивает образование резервуара для сбора жидкой фазы 12, герметизирующую прокладку 15, которая установлена между выступом верхнего кольца 14 и концом патрубка атмосферного воздуха 15 и полость 16, образованную корпусом 1 и блоком 6.
Прохождение через патрубки бензино-воздушной смеси в том или ином направлении осуществляется при помощи системы пневмо- и электроклапанов (не показаны).
Обозначения на чертежах:
D - диаметр блока
D1 - диаметр внутренней полости
d - диаметр прокладки
H - высота блока
h - высота бортика и нижнего кольца
h1 - высота прокладки
Адсорбер работает следующим образом.
В режиме адсорбции
При неработающем двигателе адсорбер работает в режиме адсорбции. В результате избыточного давления бензино-воздушной смеси (БВС) в бензобаке она через патрубок 3, установленный на крышке 2 корпуса 1, направляется в полость 16 и затем поступает в сорбирующий блок 6. Причем объем сорбирующего блока 6 рассчитывается таким образом, чтобы исключить попадание паров бензина во внутреннюю полость 7, а затем в атмосферу через патрубок атмосферного воздуха 5. При этом прокладка 15, расположенная между выступом 14 верхнего кольца 8 и концом 15 патрубка атмосферного воздуха 5, герметизирует систему.
В случае высокой концентрации паров бензина в ВВС может происходить их конденсация в патрубке 5, при этом жидкая фаза по полости 16 стекает на дно корпуса 1 и скапливается в резервуаре жидкой фазы 12, который образован бортиком 10 нижнего кольца 9 и выступом 11.
В режиме десорбции
При работающем двигателе атмосферный воздух начинает через патрубок 5, расположенный также на крышке 2, поступать во внутреннюю полость 7 и через сорбирующий блок 6, полость 16 и патрубок 4 уходить в двигатель. При этом конденсат жидкой фазы, находящийся в резервуаре 12, испаряется и также удаляется через полость 16 и патрубок 4 в двигатель; прокладка 15, расположенная между выступом 14 верхнего кольца 8 и концом 15 патрубка атмосферного воздуха 5, также герметизирует систему. Подобранные экспериментально соотношения высоты блока Н к его наружному диаметру D =1,8-2,2, а также наружного диаметра блока D к диаметру D1, внутренней полости 7, 
=8-10 обеспечивают наиболее эффективные условия эксплуатации блока в режиме сорбции-десорбции, позволяя увеличить степень десорбции, а значит и повысить существенно ресурсы его работы. Расположение резервуара жидкой фазы в объеме самого сорбирующего блока 6 за счет выступа 11 и бортика 10 существенно упростило саму конструкцию изделия и его безопасность.
Сорбирующий блок представляет собой монолитный пористый материал в виде полого цилиндра, причем расположенная в центре полость выполняет роль трубки, подающей атмосферный воздух на стадии десорбции адсорбера при работающем двигателе. Материал сорбирующего блока представляет собой частицы (0,2-0,8 мм) активного угля марки УСК-ДБ (ТУ 6-16-28-1506-92), сформированные в изделие методом термопрессования с измельченным полиэтиленом (0,1 мм) в соотношении (80-85)%:(15-20)%. Проведенными исследованиями было показано, что при отношении высоты блока к его диаметру больше 2,2 - увеличиваются габариты адсорбера, а при соотношении меньше, чем 1,8 - резко возрастает сопротивление потоку воздуха. В то же время при отношении наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости менее 8 - уменьшается поглощающая способность блока, а при соотношении больше 10 - резко возрастает сопротивление блока. Использование колец с торцов сорбирующего блока в виде колец с бортиками с выступами, входящими в полость блока, значительно упростило конструкцию адсорбера, а выполнение выступа нижнего кольца с высотой, равной 0,035-0,040 высоты блока, создало в его нижней части естественный резервуар жидкой (сконденсированной) фазы, не требуя ее специального выполнения, при этом при соотношении ниже 0,035 - жидкая фаза начинает заливать полость между корпусом и блоком, а при высоте выше 0,040 - возрастает сопротивление потоку воздуха.
Корпус адсорбера 1 и крышка 2 с расположенными на ней патрубками 3, 4 и 5 изготавливаются из полиамида. Кольца о бортиками изготовляются из полиэтилена. Соединение крышки 2 с корпусом 1 осуществляется путем сварки токами высокой частоты, а патрубки 3, 4, 5 и крышка 2 отливаются целиком.
Герметизирующая прокладка имеет кольцевую форму с высотой, равной 0,30-0,45 ее диаметра; при соотношении, меньшем 0,30 - она приближается к плоской шайбе, что ухудшает герметичность узла, а при отношении большем 0,45 - создается большое свободное пространство между крышкой 2 и верхним кольцом блока, ухудшающее сорбцию паров бензина. Прокладка 13 изготавливается из маслобензостойкой резины.
Испытания предложенного адсорбера по ТУ 4541-058-057544293-2004 показали, что степень десорбции повысилась на 40-50% по сравнению с прототипом (пат. РФ №2120561) и в то же время сопротивление потоку воздуха составило 0,4-0,8 кПа, в то время как адсорбер, изготовленный по патенту РФ №2120561 (прототип), имел сопротивление 0,9-1,0 кПа. Кроме того, предложенная конструкция адсорбера резко упростила его изготовление: количество нормо-часов сократилось на 26-30%.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.
1. Адсорбер топливной системы автомобиля, содержащий цилиндрический корпус с размещенными на его крышке патрубками входа и выхода бензино-воздушной смеси и воздуха, полый сорбирующий блок, расположенный внутри корпуса коаксиально с ним и снабженный с торцов кольцами с бортиками, резервуар для сбора жидкой фазы и герметизирующую прокладку, отличающийся тем, что кольца блока снабжены выступами, входящими в полость блока, патрубок воздуха входит в полость через выступ верхнего кольца блока и уплотнен прокладкой кольцевой формы, при этом патрубки входа и выхода бензино-воздушной смеси разделены.
2. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что соотношение высоты блока и его диаметра равно 1,8-2,2.
3. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что отношение наружного диаметра блока к диаметру внутренней полости составляет 8-10.
4. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что высота выступа нижнего кольца составляет 0,035-0,040 высоты блока.
5. Адсорбер по п.1, отличающийся тем, что прокладка выполнена с высотой, равной 0,30-0,45 ее диаметра.
