用於改善自由燃燒室內燃燒的裝置的製作方法

2023-04-25 21:17:16 2

專利名稱：：用於改善自由燃燒室內燃燒的裝置的製作方法用於改善自由燃燒室內燃燒的裝置
背景技術：
：帶有燃燒階段的能量轉換器操作早已熟知。一直以來努力改善燃料轉換為熱能和/或機械能方面的能量轉換效率以及減少操作期間產生的汙染物的量。儘管近年來取得了大的進展，但是還需要進一步改善轉換效率和汙染物的量。如圖1所示，燃燒式能量轉換器示意性地包括多個主要單元，圖1為燃燒式的能量轉換器的示意圖。空氣可以通過空氣供應單元12供應；燃料可以通過燃料供應單元14供應。在燃料-空氣供應單元16中，空氣和燃料彼此引入，例如被混合併且被供給動力單元18，其中燃料和空氣被點燃或別的方式導致燃燒並因此將內能轉換為熱能和/或機械能，並將熱能和/或機械能從能量轉換器輸送到任何期望的熱能和/或機械能消耗裝置。此外，還從轉換器排出廢氣。本發明的主題在說明書的結論部分特別指出並清楚地提出了要求。儘管如此，本發明的操作結構和方法，以及其目的、特徵和優點，將通過參考下面的詳細說明並同時參考相應的附圖得到最好的理解，其中圖1是能量轉換器系統的示意圖。圖2是根據本發明的某些實施方式的能量轉換器系統的示意框圖。圖3是根據本發明某些實施方式的為能量轉換器供應空氣以進行能量轉換的空氣供應組件的打開位置的示意圖。圖4A和4B是根據本發明實施方式的被包含在空氣供應組件中的金屬元件的示例性示意圖。圖5是根據本發明實施方式的表示用於減少轉換器產生的空氣汙染和/或減少轉換器燃料消耗的能量轉換器操作方法的流程示意圖。可以理解的是，為了便於說明的簡要和清楚，圖中所示的元件不必按照比例描繪的。例如，某些元件的尺寸就可以相對於其他元件放大以示清楚。而且，在此認為，附圖標記在所有圖中重複應用以指代相應或相似元件是合適的。發明詳述為了徹底理解本發明，在下面詳細的說明中闡述了許多細節。儘管如此，本領域技術人員能夠理解，可以在那些具體細節的範圍之外實施本發明。在其他方面，沒有對已知方法、程序、以及組分進行詳細說明以使本發明清楚。在研究用於改善能量轉換操作的新系統和方法期間，本發明人已經發現通過在空氣進入燃燒發動機的過程中布置金屬元件，空氣流過金屬元件的材料，燃料的內能轉換為熱能和/或機械能的能量轉換效率以及能量轉換器輸出功率和/或提供的熱能顯著增力口，同時從轉換器排出的汙染物的量顯著減少。金屬元件200(如圖3所示)或者它的等同替換元件可以由各種金屬製成，例如銅，其有或者沒有其他金屬例如銀、金等的薄的塗層。參見圖2，圖2是表示根據本發明某些實施方式的能量轉換系統100的示意框圖。能量轉換系統100可以包括空氣供應組件20、燃料供應單元14和燃料_空氣供應單元16，其中燃料-空氣供應單元16接收空氣和燃料以將其相互引入並為轉換單元18提供空氣_燃料供應。空氣供應組件20可以包括進氣部分24、排氣部分26和金屬元件22。金屬元件22可以布置在進氣部分24和排氣部分26之間的空氣流動路徑中。進氣部分24和/或排氣部分26可以包括空氣導管，該空氣導管具有空氣濾清器，或者類似物。金屬元件22可以包括例如金屬網和/或金屬線和/或金屬層和/或金屬疊層體，從而空氣可以流過和/或穿過金屬元件22的一部分。燃料供應單元14可以是燃料箱，其有或者沒有燃料泵和/或有或者沒有燃料流量調節器或類似物。燃料_空氣供應單元16可以是例如汽化器、空氣_燃料噴霧器、熱調節器等。空氣可以流過和/或穿過和/或越過空氣供應單元20進入燃料-空氣供應單元16。燃料_空氣供應單元16可以將接收的例如分別來自空氣供應單元20和燃料供應單元14的空氣和燃料混合和/或相互引入。燃料_空氣供應單元16可以將空氣和燃料的混合物供應給轉換單元18，根據某些實施方式，轉換單元18可以是開式燃燒室、熔爐、烤爐等。轉換單元18可以利用供給的空氣和燃料例如通過供給的空氣和燃料燃燒或通過火焰產生機械和/或熱能。產生的能量可以是例如熱能和/或機械能，其可用於例如車輛、熔爐等。作為能量轉換過程的一種結果，汙染氣體，舉例來說廢氣將會從能量轉換系統100排入環境中。根據本發明的實施方式，當流過和/或穿過和/或越過金屬元件22的空氣通過燃料-空氣供應單元16混入或引入燃料並被用於轉換單元18例如在燃燒過程中的能量轉換時，廢氣的汙染程度會降低。而且，對於產生等量的轉換的能量來說，轉換單元18需要的燃料變少，舉例來說，就是燃料效率提高而燃料消耗降低。現在參考圖3，圖3是根據本發明某些實施方式的能量轉換系統的空氣供應組件150的示意圖，其包括金屬元件200。為了清楚地示意，圖中的空氣供應組件150處於「打開」位置。特別地，空氣供應組件150可以被關閉，這樣金屬元件200就被包圍在組件的內部。空氣供應組件150可以包括具有進氣口153的進氣部分152和具有排氣口155的排氣部分154。如圖3所示，根據本發明的實施方式製造和安裝的金屬元件200可以位於空氣供應組件150內，這樣流過和/或穿過空氣供應組件150的空氣可以相當垂直地流過金屬元件200。對本領域技術人員來說，在空氣流動路徑上以一種或多種不同的方式以及相對於空氣流動方向不同的角度和位置來布置金屬元件200是明顯的。金屬元件200可以以任何合適的布置方式包含金屬網和/或金屬線和/或金屬層和/或金屬疊層體，這樣，空氣可以流過和/或穿過金屬元件200。例如，金屬元件200可以包括適於布置在空氣流動路徑內並與空氣流動方向基本上平行的一個或多個薄板，這樣它的表面以最小程度幹擾空氣流的狀態暴露於空氣流。現在參考圖4A和4B，其分別是金屬元件200和300的兩個可能的實施方式的示例性的詳細示意圖。儘管本發明不局限於該例子，如圖4A所示，金屬元件200是由多條十字形的金屬線構成的網，在它們之間形成了通常具有第一尺寸「h」和第二尺寸「W」的矩形。第一和第二尺寸「h」和「W」在某些情況下可以相等，從而在這些線之間形成正方形空間。應當注意到，這些線之間的空間的形狀可以是任何要求的形狀，例如六邊形、七邊形、八邊形、圓形等。隨後，形成這些空間的網的形狀可以是任意的形狀，只要是對空氣流帶來可忽略的妨礙，並且基本上大量的空氣流已與金屬元件200的金屬網接觸。因此，圖3和圖4中的金屬元件200僅僅是示意性的並且是為了舉例的目的。在本發明的又一實施方式中，金屬元件可以是圖4B中的元件300，其包括管狀的外部主體302和一個成型的多面的空氣導管304。在本發明的其他實施方式中可以省略外部主體302。空氣導管304的面的數目和它們獨特的形態可以根據要求和/或期望變化，只要空氣導管304對流過的空氣流沒有實質性的妨礙，並且流過空氣導管304的大量空氣暴露於與空氣導管304接觸的部分。元件300可以具有各種形狀和尺寸並且屬於本發明的範圍內，這對本領域技術人員來說是明顯的。金屬元件200、300可以由多種材料或材料組合製成。金屬元件200、300可以包括例如固體銅、疊合有例如80微米厚度金的固體銅、存在固體散金的固體銅、鍍有薄的銀層的銅、和/或鈀和/或鉬或前述所有的具有與網相似的其它物理形態。本發明人發現，當把金屬元件插入到能量轉換系統100的空氣流動路徑中時，能量轉換系統消耗的空氣流過和/或穿過金屬元件，並且當某些金屬或這些金屬組合被用於構成金屬元件200、300時，能量轉換單元18關於存儲在燃料內的化學內能轉換為例如熱能的轉換效率方面的性能將增大並且廢氣中的被汙染的氣體量會更低。針對不同的熔爐和加熱器的操作的反映，在不同的條件下檢測了根據本發明實施方式的能量轉換單元18的性能。測得的參數包括平均燃料消耗。下面的表1例舉了根據本發明某些實施方式的不同類型的能量轉換系統100的性能測量結果。現在參考表1，其呈現了本發明人做的實驗結果。對於給定的加熱系統，針對其具有和不具有根據本發明實施方式的空氣供應組件20的金屬元件200的情況，表1對加熱性能、所有汙染物顆粒的含量、汙染氣體的色度、給定的熔爐的廢氣中的S02、N0x、C0含量方面進行了比較。表1表明當在能量轉換器中安裝了金屬元件200、300時，各個參數都得到了改善。表1表示了在最右列描述的加熱器的測量結果。為每個熔爐指定了工作燃料的類型，然後是前面描述的各種測量變量，其成對出現，各右列結果是在不具有(W/0)金屬元件200、300的各熔爐工作情況下測得的，各左列的結果是在相同條件下具有金屬元件200、300的熔爐操作時測得的。對於分區(condo)加熱器A、B、C和D，沒有測量S02、NOx和CO。如下測量熔爐的加熱性能在具有和不具有金屬元件200、300的情況下，測量在1到10小時的期間各個熔爐將裝置加熱到指定溫度所需要的平均時間。使用由奧勒A500型製成的被稱之為燃燒和排放分析器的測量工具來測量各熔爐的其它性能參數，其中燃燒和排放分析器適於以Ippm解析度正/負5%精度來測量一氧化碳(CO)；測量二氧化碳(CO2)；以Ippm解析度測量SO2；以Ippm解析度測量N0X。表1描述了燃料和空氣混合物在16種不同的用於加熱的熔爐中轉化為熱的轉換結果。從表1可以看出，基本上所有類型熔爐的所有參數在性能方面都得到了改善，低結果從10%多變化到65%多並且超過了一些高的結果。應當注意到，表1中的性能反映了利用金屬網後得到的結果，其中在進氣組件內或靠近它安裝該金屬網，金屬網具有這樣的外部尺寸，基本上空氣過濾器組件的橫截面大體垂直於空氣流方向，如圖3所示。表1tableseeoriginaldocumentpage6從各種類型的熔爐以及針對各種類型的試驗參數中，清楚地表明熔爐的熱能產生效率可以改善大約10%到大約50%。所有的汙染物，按照測量的每立方米廢氣中存在多少毫克汙染物顆粒來看，改善了大約20%到大約66%，並且對於特定的汙染物，對S02/S03、NO5^PCO進行測量，其主要在10%到50%的範圍內得到了改善，所謂的改善是當採用了("with")根據本發明實施方式的系統時得到了降低。現在參考圖5，圖5是能量轉換系統操作方法的示意流程圖，根據本發明的具體實施方式，該系統用於減少燃燒發動機產生的空氣汙染和/或減少燃燒發動機的燃料消耗。供應到內燃機的空氣被提供給根據本發明實施方式操作的能量轉換系統(塊502)。供給的空氣被強制流過和/或完全穿過金屬元件(塊504)並因此和金屬元件的外表面發生接觸。流過金屬元件的空氣然後被用於能量轉換單元中的燃燒(塊506)。在此已經對本發明的部分特徵作了解釋和說明，本領域技術人員能想到對其進行許多修改、置換、變化以及同等替換。也就是說，需要理解附加的權利要求是用來覆蓋所有這些修改和改變的，因為這些都包含在本發明的真實精神範圍內。權利要求一種用於給能量轉換單元供應空氣的空氣供應組件，所述空氣供應組件包括進氣口；排氣口；以及布置在所述進氣口和所述排氣口之間的空氣流動路徑中的金屬元件，其中，當流過所述金屬元件的空氣用於所述能量轉換單元中的燃燒時，所述燃燒發動機的燃料消耗減少。2.如權利要求1所述的組件，其中所述能量轉換單元產生的空氣汙染減少。3.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括銅。4.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括金屬網和金屬多面金屬管道中的至少一種。5.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括金疊層體。6.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括金屬線。7.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括金屬層，所述金屬層允許空氣流過至少部分所述金屬層。8.如權利要求1所述的組件，其中所述金屬元件包括穿孔板。9.如權利要求1所述的組件，其中流過所述金屬元件的空氣從所述金屬元件的表面衝走氧分子。10.如權利要求1所述的組件，其中在達到目標溫度時，所述燃料消耗的減少為大約10%到大約50%。11.一種用於給能量轉換單元供應空氣的空氣供應組件，所述空氣供應組件包括進氣口；排氣口；以及布置在所述進氣口和所述排氣口之間的空氣流動路徑中的金屬元件，其中，當流過所述金屬元件的空氣用於所述能量轉換單元中的燃燒時，所述燃燒發動機產生的空氣汙染減少。12.如權利要求11所述的組件，其中所述能量轉換單元的燃料消耗減少。13.如權利要求11所述的組件，其中所述金屬元件包括銅、銀、金、鈀和鉬中的至少一種。14.如權利要求11所述的組件，其中所述金屬元件包括金屬網和多面金屬管道中的至少一種。15.一種用於減少能量轉換單元的燃料消耗的方法，所述方法包括使空氣經過金屬元件；並且將所述空氣用於所述能量轉換單元中的燃燒。16.如權利要求15所述的方法，其中所述燃燒發動機產生的空氣汙染減少。17.如權利要求15所述的方法，其中所述金屬元件包括銅、銀、金、鈀和鉬中的至少一種。18.如權利要求15所述的方法，其中所述金屬元件包括金屬網和多面金屬管道中的至少一種。全文摘要本發明提供了一種為熱能轉換器供應空氣的空氣供應組件，所述空氣供應組件包括進氣口、排氣口以及布置在進氣口和排氣口之間的空氣流動路徑中的金屬元件，其中，當流過金屬元件的空氣被用於能量轉換器中的燃燒時，能量轉換器的熱效率提高，能量轉換器的燃料消耗減少和/或能量轉換器產生的空氣汙染減少。本發明還提供了一種用於減少能量轉換器燃料消耗的方法以及用於減少能量轉換器產生的空氣汙染的方法，該方法包括使空氣穿過金屬元件，以及將該空氣用於能量轉換器中的燃燒。文檔編號F02B77/04GK101802363SQ200880100177公開日2010年8月11日申請日期2008年7月22日優先權日2007年7月22日發明者I·薩迪,Z·巴達什申請人:Z·巴達什;I·薩迪