Патент ru2708218

Авторы патента:


Изобретение относится к способам и устройствам для улучшения горения в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ, который включает в себя: а) установку устройства для обогащения кислородом, при этом устройство для обогащения кислородом включает в себя камеру, камера включает в себя, по крайней мере, две секции; б) подачу наружного воздуха ламинарным потоком в первую секцию; в) преобразование ламинарного потока воздуха из поступательного движения во вращательное движение, используя спиральные направляющие поверхности, расположенные внутри первой секции; г) ионизацию ионизируемых компонентов наружного воздуха путем использования энергии ионизации в форме пульсирующего электрического поля постоянного тока; д) разделение ионизированных и неионизированных компонентов, используя электрическое поле, и подачу отделенных ионизированных компонентов в камеру для сжигания топлива устройства для сжигания топлива; е) разгрузку отделенных неионизированных компонентов из устройства для обогащения кислородом путем пропускания отделенных неионизированных компонентов из первой секции во вторую секцию. Технический результат – оптимизация процесса горения в устройствах для сжигания топлива. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

 

Настоящее изобретение касается способа и устройства для оптимизации горения в устройствах для сжигания топлива.

Устройство для увеличения количества кислорода в воздушной смеси, подаваемой в двигатель внутреннего сгорания, описано в патенте DE 102011011819 А1. Это устройство состоит из трех последовательно соединенных воздухонепроницаемых камер, а именно камера давления, камера ионизации и камера сепарации, а также генератора электрического тока с высоким отрицательным напряжением. Кислород и азот поступившего в двигатель внутреннего сгорания воздуха сепарируются с помощью электрического и магнитного поля.

Далее, в патенте DE 2246891 А1 описываются способ и устройство для обогащения воздуха для сжигания атмосферным кислородом. Способ комбинирует этапы озонирования атмосферного кислорода, сепарирования кислорода и азота путем ускоренного вращения и дополнительной сегрегации в электромагнитных полях. Атмосферный кислород преобразуется в озон с помощью электрических импульсов и смесь озонированного воздуха сепарируется с помощью ускоренного вращения. Далее, сепарирование достигается с помощью электромагнитных полей благодаря парамагнитным свойствам кислорода.

Оборудование для ионизации входной системы двигателя внутреннего сгорания описана в патенте DE 2551075 А1. Описывается двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, одну камеру сгорания в которой происходит периодически сгорание. Далее, атмосферный воздух подается через входную воздушную систему, где атмосферный воздух смешивается с топливом. Оборудование состоит из источника для генерирования периодических импульсов ионизации, через который импульсы ионизации взаимодействуют с входной воздушной системой. Смесь воздуха и топлива ионизируется прежде чем произойдет сгорание смеси с помощью сильно пульсирующего поля, возникающего благодаря импульсам, которые загружают циркулирующую смесь.

Пульсирующее поле производит свободные электроны, которые проникают в капли жидкого топлива.

Общее описание изобретения.

Целью заявленного изобретения является разработка нового способа и устройства для оптимизации горения в устройствах для сжигания топлива.

Другой целью заявленного изобретения является разработка способа и устройства, описанных выше, которые устраняют, по крайней мере, некоторые недостатки, которые свойственны существующим способам и устройствам для оптимизации горения в устройствах для сжигания топлива.

В соответствии с одним аспектом заявленного изобретения, предлагается способ для оптимизации горения в устройствах для сжигания топлива, при этом способ включает в себя следующие этапы:

a) использование устройства для обогащения кислородом, при котором устройство для обогащения кислородом включает в себя камеру, причем камера включает в себя, по крайней мере, две секции,

b) подача внешнего воздуха ламинарным потоком в первую секцию, по крайней мере, из двух секций,

c) конвертирование ламинарного потока воздуха из поступательного движения во вращательное движение, используя спиральные направляющие поверхности, расположенные внутри первой секции из указанных, по крайней мере, двух секций,

d) ионизация ионизируемых компонентов внешнего воздуха путем применения энергии ионизации в форме пульсирующего направленного поля постоянного электрического тока,

e) отделение ионизированных компонентов от неионизированных компонентов путем использования электрического поля, направление отделенных ионизированных компонентов по каталитическому слою и подача отделенных ионизированных компонентов в камеру сгорания устройства для сжигания топлива, и

f) разгрузка отделенных ионизированных компонентов из устройства для обогащения кислородом путем направления отделенных неионизированных компонентов из первой секции во вторую секцию.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения внешний воздух на этапе b) подается потоком всасывания и/или инжекцией воздуха.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения внешний воздух на этапе b) смачивается во время его подачи.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения непосредственно напряжение электрического тока на этапе d) составляет диапазон от 5 kV до 100 kV и пульсация на этапе d) имеет частоту в пределах между 5 Hz и 60 kHz. Частота пульсации может зависеть от применяемого электрического тока и от места применения, следовательно, возможны колебания частоты.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения ионизируемые компоненты на этапе d) выбираются из кислорода, содержащего компоненты внешнего воздуха.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения при отделении на этапе е) подаются компоненты кислорода воздуха в двигатель для сжигания топлива, причем компоненты азота воздуха на этапе f) высвобождаются в окружающую среду.

В соответствии с другим аспектом заявленного изобретения предусматривается устройство, которое может быть использовано для практического использования указанного выше способа, которое включает в себя устройство для обогащения кислородом, при этом устройство для обогащения кислородом включает в себя камеру, состоящую из, по крайней мере, двух секций, при этом, по крайней мере, части первой секции образованы в форме корпуса и при этом, по крайней мере, части второй секции образованы в форме приставки и при этом, по крайней мере, части второй секции установлены внутри первой секции, при этом первая секция, по крайней мере, двух секций предусматривается для подачи окружающего воздуха и разделения компонентов подаваемого воздуха, первая секция включает в себя входной воздушный патрубок, расположенный на одном конце корпуса, выходной воздушный штекер, расположенный на другом конце корпуса, на противоположной стороне от указанного воздушного патрубка, и выходной патрубок для обогащенного воздуха, расположенный в непосредственной близости от указанного выходного воздушного штекера, и при этом вторая секция, по крайней мере, из двух секций предусматривается для разгрузки отделенных компонентов от поданного внешнего воздуха, вторая секция, включающая в себя уплотнительный штуцер, расположенный на одном конце приставки, указанный конец, находящийся поблизости от воздушного входного патрубка, другой конец приставки, образующий выходной патрубок для отработанного воздуха, и при этом направляющие спиральные поверхности и, по крайней мере, один шлиц оборудованы на поверхности указанной приставки,

устройство далее включает в себя, по крайней мере, два электрода, расположенных внутри устройства для обогащения кислородом, при этом, по крайней мере, один электрод заряжен положительно и, по крайней мере, один электрод заряжен отрицательно, при этом положительно заряженный электрод включает в себя отрицательно заряженный электрод.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения корпус как часть камеры и/или приставка как часть камеры образован как тело вращения.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения, по крайней мере, один направляющий рельс является спиральной направляющей поверхностью и на концах, по крайней мере, одного направляющего рельса располагается проводной материал.

Проводной материал представляет собой предпочтительно волокно из углерода, которое пригодно для эмиссии электронов.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения положительно заряженный электрод устанавливается в непосредственной близости от внутренней поверхности корпуса и отрицательно заряженный электрод устанавливается в непосредственной близости от внешней поверхности приставки или образует, по крайней мере, часть приставки.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения, по крайней мере, центрирующее кольцо устанавливается на внешней поверхности приставки.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения образует кабельный вход для электрического соединения и/или образует воздушный выходной патрубок для обогащенного воздуха в корпусе камеры.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения устанавливается вентилятор в непосредственной близости от выходного патрубка для отработанного воздуха.

Скорость потока зависит от режима работы вентилятора. Следовательно, увеличение скорости вращения вентилятора приводит к увеличению скорости потока окружающего воздуха, который в свою очередь увеличивает эффект Ranque-Hilsch.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения перепад потока создается между положительно заряженным электродом и, по крайней мере, направляющим рельсом.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения перепад потока создается на внутренней поверхности положительно заряженного электрода в направлении к отрицательно заряженному электроду.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения барьерный слой и/или каталитический слой создается на внутренней поверхности положительно заряженного электрода в направлении к отрицательно заряженному электроду.

В предпочтительном варианте конструктивного выполнения изобретения барьерный слой и/или каталитический слой создается между поверхностью положительно заряженного электрода и корпусом камеры.

Каталитический слой состоит предпочтительно или включает в себя, по крайней мере, один очень тонкий слой, который создается на поверхности барьерного слоя. Далее, каталитический слой состоит, преимущественно, из окислов металлов, таких, как окись цинка, окись кадмия, окись никеля или окись меди с периодической группой, содержащей цинк, как особенно предпочтительный. Каталитический слой, предпочтительно, просушивается в поле высокого напряжения с ориентацией в двухполюсном поле. Процесс просушивания может поддерживаться очищением каталитического слоя нагретым азотом. Особенно предпочтительным является ориентация двойного полюса в направлении к отрицательно заряженному электроду.

Барьерный слой состоит, предпочтительно, или включает в себя окислы металлов, таких как окись алюминия.

В соответствии с заявленным изобретением термин «оптимизация» касается любого типа улучшения процесса сжигания. Улучшение может касаться в смысле заявленного изобретения уменьшения потребления топлива, увеличения экономичности, экономичности двигателя внутреннего сгорания, эффективности системы и/или экономичности потребления энергии. Это улучшение может также касаться уменьшения износа и разрушения материалов, эрозии, и/или абразивного износа устройств, в которых происходит сжигание топлива или их использование.

В соответствии с заявленным изобретением термин «устройства для сжигания топлива» соответствует любым устройствам, которые используются в технологиях для сжигания. Технологии для сжигания могут использоваться, например, в двигателях внутреннего сгорания, турбинах самолетов, нагревателях, радиаторах, самолетах или промышленных печах, таких как цементные промышленные печи, вращательные промышленные или металлические пода. Устройства для сжигания топлива в соответствии с заявленным изобретением касаются технологий сжигания топлива, которые используют любой тип жидкого топлива, которое может сжигаться с целью конверсии энергии.

Дополнительные цели, аспекты, признаки и преимущества заявленного изобретения описываются в части описания, указанной ниже, и частично является очевидным на основе описания и может быть изучено в результате его практического использования.

В описании ссылки делаются на приложенные чертежи, которые являются частью описания, и на которых наглядно показаны различные варианты практического выполнения изобретения. Варианты конструктивного выполнения заявленного изобретения описываются достаточно подробно, чтобы профессионал в данной области смог использовать изобретение и следует также понимать, что могут быть реализованы также другие варианты конструктивного выполнения изобретения, и что могут быть сделаны структурные изменения в пределах заявленного объема правовой охраны изобретения. Последующее подробное описание изобретения, следовательно, не может рассматриваться как его ограничение, и объем правовой охраны заявленного изобретения определяется наилучшим образом прилагаемой формулой изобретения.

Краткое описание чертежей.

Приложенные чертежи, которые составляют часть описания, изображают различные варианты конструктивного выполнения изобретения и совместно с описанием служат для пояснения сущности изобретения. На чертежах при этом ссылочные номера представляют следующие части:

Фиг. 1 изображает в аксонометрической проекции вариант конструктивного выполнения системы, включающей в себя устройство для обогащения кислородом в соответствии с заявленным изобретением и устройство для сжигания топлива.

Фиг. 2 изображает схематически фрагменты устройства для обогащения кислородом согласно Фиг. 1.

Фиг.3 изображает в увеличенном масштабе фрагменты в аксонометрической проекции устройства для обогащения кислородом согласно Фиг. 1.

Фиг. 4 изображает схематически первый альтернативный вариант конструктивного выполнения электродного блока, включающего в себя положительно заряженный электрод согласно Фиг. 2, и

Фиг. 5 изображает схематически второй вариант конструктивного выполнения электродного блока, включающего в себя положительно заряженный электрод согласно Фиг. 2.

Подробное описание изобретения.

Заявленное изобретение касается, по крайней мере, частично способа оптимизации сжигания топлива в технологих по сжиганию топлива.

Способ в соответствии с заявленным изобретением на принципах частичной сепарации азота и увеличения количества кислорода во время процесса сжигания топлива, при этом процесс сжигания топлива упрощается и значительно усиливается.

Способ в соответствии с заявленным изобретением осуществляется только во входном воздушном патрубке, предусмотренном в технологии по сжиганию топлива, в котором окружающий воздух или подается всасывающим потоком или инжекцией воздуха и не мешает самой технологии сжигания топлива. Устройство, используемое для выполнения способа в соответствии с заявленным изобретением является конкурентным и легко адоптируется к существующим технологиям по сжиганию топлива. Следовательно, устройство может выгодно устанавливаться применительно к существующим технологиям по сжиганию топлива или в устройствах для сжигания топлива.

Способ в соответствии с заявленным изобретеним выполняется, используя устройство, которое включает в себя оборудование для направления воздуха для сжигания топлива.

Пульсирующее поле постоянного электрического тока, производится, по крайней мере, двумя электродами, которые устанавливаются внутри устройства в соответствии с заявленным изобретением. По крайней мере, один электрод заряжен отрицательно и, по крайней мере, один электрод заряжен положительно, при этом положительно заряженный электрод включает в себя отрицательно заряженный электрод.

Между электродами генерируется пульсирующее напряжение, которое вызывает электронную эмиссию. Далее вызывается пик напряжения между поверхностью спиральной направляющей поверхности, которая создается на приставке отрицательно заряженного электрода и позитивно заряженного электрода.

В соответствии с заявленным изобретением наружный воздух подается по воздушному входному патрубку в первую секцию камеры устройства согласно заявленному изобретению. Поток наружного воздуха преобразуется во вращательное движение, которое конвертируется во вращательное движение спиральными направляющими поверхностями, которые устанавливаются на приставке негативно заряженного электрода.

Энергия ионизации в форме пульсирующего электрического поля постоянного тока, которая производится благодаря разнице потенциалов электродов, применяется к подаваемому внешнему воздуху во время его конвертирования во вращательное движение. Специальная частота, используемая для пульсирующего электрического тока в соответствии с заявленным изобретением, вызывает вибрацию. Вибрация может быть оптимизирована в отношении превышенной молекулярной вибрации.

Ионизация поступающего потока внешнего воздуха приводит к отделению ионизируемых компонентов от не ионизируемых компонентов благодаря пульсирующему электрическому полю постоянного тока. Ионизируемые компоненты выделяются от содержащих кислород компонентов наружного воздуха, такие как двуокись углерода, формальдегид или кислоты.

Ионизированные отрицательно заряженные молекулы изменяют свою траекторию движения от отрицательно заряженного электрода к положительно заряженному электроду и затем направляются далее в процесс сжигания. Неионизированные более медленные молекулы, такие как азот, разгружаются через шлицы, которые устанавливаются на поверхности отрицательно заряженного электрода, в окружающую среду.

Благодаря использованию способа и устройства, как описано выше, представляется возможным увеличить эффективность и уменьшить эмиссию при использовании технологии сжигания или устройств для сжигания топлива, которые используют внешний воздух. Следовательно, значительное усиление сжигания топлива приводит к уменьшению частиц сажи, мелких частиц, окиси азота или серы и ее окислов.

Далее, другое преимущество способа в соответствии с заявленным изобретением заключается в повышении экономии жидкого топлива, в частности, в технологиях по сжиганию топлива, таких как в двигателях внутреннего сгорания. Это приводит к уменьшению общих расходов.

Преимуществом является также и то, что эффективность технологий по сжиганию топлива увеличивается посредством использования способа в соответствии с заявленным изобретением, которая приводит к уменьшению трения. Такое преимущество уменьшенного трения приводит в результате к уменьшению шумов в двигателях внутреннего сгорания и, таким образом, к уменьшению затрат на запасные части, которые требуются в таких случаях, что также приводит к уменьшению общих затрат. Это также приводит к высокой эффективности двигателей внутреннего сгорания.

Приведенные ниже примеры поясняют заявленное изобретение. Эти примеры следует понимать как предпочтительные варианты конструктивного выполнения заявленного изобретения. При этом не имеется намерения ограничивать объем прав заявленного изобретения приведенными примерами. Фигура 1 изображает предпочтительный вариант конструктивного выполнения устройства для выполнения заявленного способа в соответствии с заявленным изобретением, чтобы оптимизировать процесс сжигания топлива в технологии по сжиганию топлива.

Фигура 1 изображает устройство 1 для обогащения кислородом в соответствии с заявленным изобретением, которое соединяется через адаптер 19 с устройством 20 для сжигания топлива. Наружный воздух, обозначенный стрелой А, поступает в устройство 1 для обогащения кислородом. Устройство 1 для обогащения кислородом состоит в основном из корпуса 2 и приставки 13. Приставка 13 предусматривается с уплотнительным штуцером 8, расположенным вблизи от входного воздушного патрубка 16. После обогащения наружного воздуха внутри камеры обогащенный воздух подается по адаптеру 19 в устройство 20 для сжигания топлива. Отработанный воздух направляется в приставку 13 через шлицы (не показаны), расположенные на поверхности приставки 13. Отработанный воздух высвобождается через выходной патрубок 17 для отработанного воздуха в окружающую среду. Предусматривается вентилятор 15 для удаления отработанного воздуха из приставки 13, показано стрелкой С. Для способа обогащения кислородом наружного воздуха требуется пульсирующее электрическое поле постоянного тока, обеспечиваемое силовой установкой 21. Электроды (показанные на Фиг. 2) располагаются внутри камеры и соединяются с силовой установкой 21 с помощью электрических проводов 22.

Со ссылкой на Фиг. 2 показан вариант конструктивного выполнения устройства 1 для обогащения кислородом. Это устройство в соответствии с заявленным изобретением, выполненное в виде средств для подачи окружающего воздуха, включает в себя устройство 1 для обогащения кислородом. Устройство 1 для обогащения кислородом включает в себя камеру, состоящую, по крайней мере, из двух секций. Первая секция предназначена для подачи наружного воздуха и служит для разделения компонентов поданного наружного воздуха. Первая секция образована, преимущественно, в основном и/или частями корпуса 2.

Вторая секция камеры предназначена для разгрузки отработанного воздуха в окружающую среду. Вторая секция образована, преимущественно, в основном и/или частями приставки 13. Более того, части приставки 13 могут образовывать отрицательно заряженный электрод 4, означающий в контексте заявленного изобретения «приставка» 13 и «отрицательно заряженный электрод» 4 может использоваться как синонимы.

Иными словами первая секция камеры включает в себя входной воздушный патрубок 16 и выходной патрубок 18 для обогащенного воздуха, а вторая секция камеры включает в себя, по крайней мере, выходной патрубок 17 для отработанного воздуха. В этом варианте конструктивного выполнения изобретения корпус 2 выполняется из электропроводного материала. Внутри корпуса 2 устанавливаются, по крайней мере, два электрода 3, 4. По крайней мере, один электрод 3 заряжен положительно и, по крайней мере, один электрод 4 заряжен отрицательно. Оба электрода 3, 4 устанавливаются коаксиально относительно устройства 1 для обогащения кислородом. Далее, положительно заряженный электрод 3 включает в себя отрицательно заряженный электрод 4, причем оба электрода 3, 4 не имеют непосредственного контакта друг с другом, имея, по крайней мере, щель 10 для прохождения потока.

В другом варианте конструктивного выполнения изобретения может устанавливаться увлажнительное устройство (не показано на чертеже) или устройство для увлажнения воздуха (не показано на чертеже) в непосредственной близости от входного воздушного патрубка 16. Устройство для увлажнения воздуха устанавливается в потоке в направлении А (стрелка А), так что наружный воздух увлажняется, что далее способствует ионизации наружного воздуха в устройстве 1 для обогащения кислородом.

В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения корпус 2 и приставка 13 представлены в форме труб, однако, следует понимать, что любое тело вращения может быть использовано для корпуса 2 и приставки 13, в зависимости от случая применения, для которого может использоваться это устройство в соответствии с заявленным изобретением.

Корпус 2 в этом варианте конструктивного выполнения изобретения выполняется из любого материала, который является электропроводным, из такого, как металл, угольное волокно или композитный материал. В одном из вариантов конструктивного выполнения заявленного изобретения корпус выполняется из алюминия и имеет электромеханическую защиту снаружи. Внутри корпуса 2, в частности, по крайней мере, в районе положительно заряженного электрода 3 располагается изоляционный материал 12.

В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения корпус 2 и приставка 13 располагаются коаксиально, при этом приставка 13 устанавливается внутри корпуса 2. Предусматриваются центрирующие кольца 9, 9а, чтобы смонтировать приставку 13 по центру внутри корпуса 2. Центрирующее кольцо 9 удерживает приставку 13 в непосредственной близости от входного воздушного патрубка 16 и центрирующее кольцо 9а удерживает приставку 13 в непосредственной близости от выходного патрубка 17 для отработанного воздуха. Как корпус 2, так и приставка 13 выполняются в форме труб, корпус 2 и приставка 13 открыты с обеих сторон соответственно. Следовательно, приставка 13 включает в себя штуцер 8 на той стороне, которая направлена к входному воздушному патрубку 16. Штуцер 8 может иметь предпочтительно форму параболоида вращения и тому подобное, чтобы минимизировать сопротивление потоку поступающего воздуха. Другая сторона приставки 13 открыта слева и эта открытая сторона простирается за пределы корпуса 2, образуя при этом выходной патрубок 17 для отработанного воздуха. С другой стороны, корпус 2 открыт в направлении к воздушному входному патрубку 16, так что окружающий воздух может поступать в корпус 2. На противоположной стороне предусматривается штуцер 8а, чтобы закрыть корпус 2. Штуцер 8а устанавливается для того, чтобы позволить приставке 13 протянуться через штуцер 8а.

Далее, может быть установлен вентилятор 15 в непосредственной близости от уплотненного штуцера 8а или может быть соединен с уплотненным штуцером 8а, чтобы ускорить поступление воздуха в направлении по стрелке С.

В варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения как показано на Фиг. 3 штуцер 8а и центрирующее кольцо 9а могут быть комбинированы друг с другом, чтобы упростить изготовление устройства в соответствии с заявленным изобретением. В этом отношении центрирующее кольцо 9а может также образовывать выходной патрубок 18 для обогащенного воздуха, ведущий к адаптеру 19, например.

Предусматривается, что, по крайней мере, части приставки 13 могут служить в качестве отрицательно заряженного электрода 4, таким образом, так называемый катод 4. Для того, чтобы заряжать катод 4 предусматривается электрическое соединение 11. В варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения, как показано на Фиг. 2, центрирующее кольцо 9 может использоваться для подсоединения электрического соединения 11 к катоду 4. Ясно, что центрирующее кольцо 9а может также использоваться для подсоединения электрического соединения, если потребуется. В этом отношении очевидно, что части приставки 13, которые служат в качестве катода 4, могут предусматриваться в качестве электрически проводящего элемента. В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения катод 4 простирается до района, который ограничен центрирующим кольцом 9 на одной стороне и центрирующим кольцом 9а на другой стороне.

Далее, на внешней поверхности приставки 13, предпочтительно в районе отрицательно заряженного электрода 4 устанавливаются спиральные направляющие поверхности 5, которые выполняют, по крайней мере, две следующие важные функции:

С одной стороны, спиральные направляющие поверхности 5 являются важными для конверсии наружного воздушного потока в первой секции камеры из поступательного движение во вращательное движение. Конверсия является выгодной, чтобы ускорить движение молекул газа. Далее, наслаивание молекул воздуха или газа вызывается эффектом Ranque-Hilsch, который поддерживает отделение азота.

С другой стороны, спиральные направляющие поверхности 5 также важны для проводимости приложенного напряжения. Проводимость направляющих поверхностей 5 должна регулироваться в соответствии с запланированным использованием устройства в соответствии с заявленным изобретением.

Напряжение прилагается к положительно заряженному электроду 3 с помощью электрического соединения 11а. Далее, что также показано на Фиг. 2, положительно заряженный электрод 3 изолируется от корпуса 2 изоляционным материалом 12. Изоляционный материал 12 является важным для того, чтобы избежать короткого замыкания в вариантах конструктивного, в которых корпус также выполняется из проводящего электричество материала.

На поверхности приставки 13, предпочтительно, в районе отрицательно заряженного электрода 4 устанавливается, по крайней мере, один направляющий рельс 5, образуя спиральные направляющие поверхности 5. Провода высокого напряжения прокладываются по кромкам 6, по крайней мере, одного направляющего рельса 5. Вместо проводов кромки 6 могут быть покрыты или выполнены из проводящего электричество материала, такого как угольные нити, как щетки и тому подобное. Прилагаемое напряжение подается по проводам высокого напряжения, которые располагаются между положительно заряженным электродом 3 и отрицательно заряженным электродом 4.

В другом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения кромки 6 могут быть выполнены из материала, который может быть непроводящим, но испускает приблизительно электроны в соответствующем количестве и со скоростью, при которой могут выполняться функции устройства для сжигания топлива.

Получается пульсирующее электрическое поле постоянного тока благодаря разнице потенциалов между двумя электродами 3, 4, которое используется в качестве энергии ионизации.

Выбранная частота пульсирующего электрического поля постоянного тока вызывает резонанс в форме вибрации, которая приводит к ионизации ионизируемых компонентов подаваемого наружного воздуха. Ионизируемые компоненты выбираются из компонентов, содержащих кислород, таких как кислород, вода, окись углерода, двуокись углерода, формальдегид и/или как кислоты, при этом азот является не ионизируемым. Пульсирующее электрическое поле постоянного тока ускоряет отрицательно заряженные ионы.

Компоненты, содержащие отрицательно заряженный кислород, изменяют свои траектории в направлении от центра негативно заряженного электрода 4 к положительно заряженному электроду 3, что вызывается ионизацией подаваемого наружного воздуха. В противоположность этому, не ионизируемые компоненты, такие как азот, сохраняют свои траектории в прямом направлении к центру отрицательно заряженного электрода 4.

В соответствии с заявленным изобретением поток воздуха, который содержит большей частью не ионизируемый азот, разгружается, по крайней мере, через один шлиц 7, который располагается на поверхности приставки 13, из второй секции камеры (в направлении по стрелке С) устройства в окружающую среду.

Со ссылкой на Фиг. 3 можно увидеть изображение варианта части конструктивного выполнения камеры с выходным штуцером, подсоединенным к устройству для сжигания топлива. На этой фигуре показано, что часть корпуса 2 образует адаптер 19, который направляет обогащенный воздух через выходной патрубок 18 для обогащенного воздуха к двигателю 20 для сжигания топлива. Наружный воздух, имеющий направление потока, показанный стрелкой А, направляется к устройству 1, для обогащения кислородом. Корпус 2 закрывается уплотнительным штуцером 8а, уплотнительный штуцер 8а устанавливается напротив входного воздушного патрубка 16 (показан на Фиг. 2), так что поток воздуха, обогащенный кислородом, направляется через выходной патрубок 18 для обогащенного воздуха в адаптер 19. Этот поток воздуха обозначен стрелкой В. Не ионизируемые компоненты поступают в приставку 13 через шлиц 7 (как показано на Фиг. 2) и образуют отработанный поток воздуха, который разгружается из устройства 1 для обогащения кислородом через выходной патрубок 17 для отработанного воздуха. Отработанный воздух имеет направление, указанное стрелкой С. Разгрузка отработанного воздуха может быть оптимизирована благодаря установке вентилятора 15, вентилятор устанавливается в непосредственной близости от выходного патрубка 17 для отработанного воздуха.

В одном варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения адаптер 19 может быть выполнен в форме крепежного средства, которое охватывает корпус 2.

Поток воздуха, содержащий в основном компоненты, содержащие ионизированный кислород, называемый также обогащенный воздух, направляется через выходной патрубок 18, который устанавливается на поверхности корпуса 2. Выходной патрубок 18 для обогащенного воздуха образует открытый выход для воздуха в камеру 20 для сжигания топлива.

В другом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения магниты (не показаны), такие как, электрические или постоянные магниты могут быть установлены снаружи устройства 1 для обогащения кислородом, которые производят магнитное поле внутри устройства 1 для обогащения кислородом, особенно в первой секции камеры, где происходит ионизация поданного наружного воздуха. Магнитное поле может также производиться пульсирующим индуктором вместо магнитов, установленных снаружи устройства 1 для обогащения кислородом. Траектория отрицательно заряженных компонентов, содержащих кислород, далее направляется к положительно заряженному электроду 3 благодаря влиянию магнитного поля. Магнитное поле не имеет никакого влияния на азот или на соединения, содержащие азот. Применяемое магнитное поле может находиться в пределах 0,1 Т-10 Т.

Более того, магнитное поле также необходимо для приведения в движение компонентов, содержащих азот в сторону от каталитического слоя 14b (показано на Фиг. 4). Следовательно, использование магнитного поля приводит к более активной реактивации каталитического слоя 14b и к дальнейшему движению компонентов, содержащих кислород, в процесс сжигания топлива.

На Фиг. 4 представлен схематически первый альтернативный вариант конструктивного выполнения электродного блока, включающего в себя положительно заряженный электрод 3 согласно Фиг. 2.

В варианте конструктивного выполнения, показанного на Фиг. 4, электродный блок включает в себя пять структур, которые, предпочтительно, укладываются непосредственно друг над другом. При этом их порядок является следующим: корпус 2, изоляционный материал 12, электрод 3, барьерный слой 14а и каталитический слой 14b.

Первой структурой блока является корпус 2, который охватывает в виде слоя устройство в соответствии с заявленным изобретением. Внешний слой корпуса 2, следовательно, контактирует с внешней средой. Корпус 2 представляет собой тело вращения, при этом точная форма зависит от использования устройства в соответствии с заявленным изобретением. Далее, корпус 2 выполняет изолирующую функцию для устройства в соответствии с заявленным изобретением относительно окружающей среды. Положительно заряженный электрод 3 с его необходимыми электрическими соединениями 11а являются частью корпуса 2. Корпус 2 пригоден для работы при температуре до 600°С и имеет толщину, преимущественно, 0,5-3 mm. В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения корпус может быть выполнен из материала, проводящего электричество.

В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения вторая структура представляет собой изоляционный материал 12, который располагается между корпусом 2 и положительно заряженным электродом 3. Этот изоляционный материал12 необходим в тех случаях, когда корпус 2 состоит из материала, который проводит электричество, чтобы избежать короткого замыкания благодаря электрической проводимости, которое может произойти между корпусом 2 и положительно заряженным электродом 3 при отсутствии изоляционного материала 12. Далее, изоляционный материал 12 необходим для того, чтобы защитить от высокого напряжения.

Третьей структурой в этом варианте конструктивного выполнения является положительно заряженный электрод 3. Положительно заряженный электрод 3 состоит из очень тонкого проводящего электричество материала, такого как медь.

В некоторых вариантах конструктивного выполнения в соответствии с заявленным изобретением положительно заряженный электрод 3 может также использоваться в качестве корпуса 2, в таких вариантах конструктивного выполнения изоляционный слой может потребоваться на внешней поверхности положительно заряженного электрода 3.

Четвертая структура, изображенная на Фиг. 4, является барьерным слоем 14а. Барьерный слой 14а выполняется, предпочтительно, из окиси алюминия и имеет, предпочтительно толщину, примерно, 100 μm. Барьерный слой 14а выполняет две важные функции. Первая функция состоит в изоляции положительного полюса, чтобы создать электрическое поле. Разрушительное напряжение находится, приблизительно, в пределах от 5 kV до 100 kV, предпочтительно от 30 kV до 80 kV.

Во вторых, барьерный слой 14а является носителем для каталитического слоя 14b.

Пятой структурой варианта конструктивного выполнения заявленного изобретения, изображенного на Фиг. 4, является каталитический слой 14b, который состоит из двух частей. Первая часть служит в качестве резонансного слоя для второй части каталитического слоя 14b, которая является активизирующей частью каталитического слоя 14b.

Первая часть каталитического слоя 14b выполняется из 4 до 6 слоев, которые могут состоять из двуокиси кремния и иметь общую толщину 50 μm. Эти первые слои первой части каталитического слоя 14b имеют сильно выраженные пьезоэлектрические свойства с положительно заряженным диполем, который направлен к отрицательно заряженному электроду (не показано).

Мелкие частицы добавляются к окончательному слою первой части каталитического слоя 14b, чтобы увеличить поверхность и и создать островок электронов как сильно реактивные центры. Это приводит к уменьшению сопротивления потоку и ускоряет отрицательно заряженные компоненты в направлении к камере для сжигания топлива. Мелкие частицы, используемые в соответствии с заявленным изобретением, могут выбираться из ферро электрических и/или пьезоэлектрических нано частиц.

Вторая часть каталитического слоя 14b представляет собой конечный слой, который является очень тонким слоем толщиной, примерно, 25 nm. Конечный слой представляет собой как накладываемую волнистую тонкую пленку. Функциями конечного слоя являются активизация каталитического слоя 14b, которая способствует молекулам воды и двуокиси углерода расщеплять их в свои активные атомы при наружной температуре. Каталитический слой 14b необходим также для гидролиза и для активизации кислорода и их радикалов.

На Фиг. 5 изображен второй альтернативный вариант конструктивного выполнения электродного блока, включающего в себя положительно заряженный электрод 3.

В этом варианте конструктивного выполнения заявленного изобретения электродный блок состоит из четырех структур, которые, предпочтительно, накладываются прямо друг на друга, порядок расположения структур является следующим: корпус 2, электрод 3, барьерный слой 14а и каталитический слой 14b.

По сравнению с вариантом конструктивного выполнения в соответствии с заявленным изобретением, изображенным на Фиг. 4, вариант конструктивного выполнения в соответствии с заявленным изобретением, изображенным на Фиг. 5, не имеет слоя, состоящего из изоляционного материала 12. Следовательно, в этом варианте конструктивного выполнения в соответствии с заявленным изобретением корпус 2 должен состоять из материала, который электрически изолирован, например, такой как пластический материал. Иными словами, если корпус 2 и положительно заряженный электрод 3 оба состоят из материала, который является электрически проводимым, то может происходить короткое замыкание, поскольку не имеется никакого изоляционного материала между корпусом 2 и положительно заряженным электродом 3. Помимо этой разницы, соответствующие структуры этого варианта конструктивного выполнения в соответствии с заявленным изобретением имеют тот же самый состав и те же самые описанные функции, как и описанные структуры согласно Фиг. 4.

В соответствии с заявленным изобретением электроны присутствуют в избытке и, преимущественно, ионизируют кислород окружающего воздуха в дианионы. Далее, электроны распределяются по поверхности каталитического слоя 14а положительно заряженного электрода 3, вызывая спокойную разгрузку, которая образует холодную очень реактивную плазму. Образованная плазма направляется в направлении камеры для сжигания топлива с помощью пьезоэлектрического импульса, вызванного каталитическим слоем и/или необязательным электрическим полем. Агрессивность плазмы по отношению к сжигаемым молекулам приводит к сильному увеличению процесса горения.

Избыточные электроны закрывают проходы и увеличивают проводимость тепла благодаря передаче энергии. Далее, электроны выполняют функцию очистки, поскольку они растворяют отложения и подают отложения в процесс сжигания топлива.

Диполи пьезоэлектрического слоя в каталитическом слое постоянно меняются благодаря высокому напряжению приложенных импульсов. Это вызывает притяжение и отбрасывание электронов, анионов, диполей и продуктов, которые формируют отрицательно заряженную газовую плазму. Скорость газовой плазмы возрастает благодаря эмиссии электронов, потоку, пьезоэлектрическим импульсам и пульсирующему магнитному полю.

Следующие эксперименты были выполнены, чтобы продемонстрировать преимущества заявленного изобретения.

Был использован четырехцилиндровый дизельный двигатель типа 2002 Model Year Volkswagen Jetta TDI.

Эксперимент выполнялся в соответствии с условиями Highway Fuel Economy Test (HWFET)

В таблице 1 показаны результаты теста. Тесты А и В были выполнены как базовые тесты. Тесты 1 до 6 были выполнены с использованием устройства в соответствии с вариантом конструктивного выполнения заявленного изобретения, как описано на Фиг. 2 и 3.

Были использованы следующие параметры:

HV: 9±3 kV

Частота пульсирования: 5±2 Khz

Соотношения интервалов пульсирования: 1:1 до 1:5.

Потребление топлива уменьшилось на 5% и количество газа NOx уменьшилось на более чем 5%.

Варианты конструктивного выполнения заявленного изобретения, описанные выше, продемонстрированы скорее как примеры и специалист в данной области способен воспроизвести многие варианты и модификации этих вариантов, сохраняя идею заявленного изобретения. Все эти варианты конструктивного выполнения остаются в пределах заявленного объема правовой охраны заявленного изобретения, как это определено в приложенной формуле изобретения.

Ссылочные номера

1. устройство для обогащения кислородом

2. корпус как часть первой части камеры

3. положительно заряженный электрод, анод

4. отрицательно заряженный электрод, катод

5. направляющий рельс

6. кромки

7. шлиц

8. штуцер

8а. штуцер

9. центрирующее кольцо

9а. центрирующее кольцо

10. щель для потока

11. электрическое соединение

11а. электрическое соединение

12. изоляционный материал

13. приставка как часть второй секции камеры

14а. барьерный слой

14b. каталитический слой

15. вентилятор

16. входной патрубок для воздуха

17. выходной патрубок для отработанного воздуха

18. выходной патрубок для обогащенного воздуха

19. адаптер для устройства для сжигания топлива

20. устройство для сжигания топлива

21. силовая установка

22. электрические соединения

А направление потока внешнего воздуха

В направление потока обогащенного воздуха

С направление потока отработанного воздуха.

1. Способ оптимизации горения в устройствах для сжигания топлива, включающий следующие этапы:

a) устанавливают устройство для обогащения кислородом, при этом устройство для обогащения кислородом включает в себя камеру, камера включает в себя, по крайней мере, две секции,

b) подают окружающий воздух ламинарным потоком в первую секцию, по крайней мере, из двух камер,

c) преобразуют ламинарный поток воздуха из поступательного движения во вращательное движение, используя спиральные направляющие поверхности, расположенные внутри первой секции, по крайней мере, из двух секций,

d) ионизируют ионизируемые компоненты наружного воздуха путем использования энергии ионизации в форме пульсирующего электрического поля постоянного тока,

e) отделяют ионизированные компоненты от неионизированных компонентов благодаря использованию электрического поля, направляя отделенные ионизированные компоненты по каталитическому слою и подают отделенные ионизированные компоненты в камеру для сжигания топлива устройства для сжигания топлива,

f) разгружают выделенные неионизированные компоненты из устройства для обогащения кислородом путем пропускания выделенных неионизированных компонентов из первой секции во вторую секции.

2. Способ по п. 1, в котором наружный воздух на этапе b) подают путем всасывания потока и/или инжекцией воздуха.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором наружный воздух на этапе b) увлажняют во время его подачи.

4. Способ по п. 1, в котором постоянный ток на этапе d) составляет между 5 кВ - 100 кВ и при котором пульсация на этапе d) имеет частоту между 5 Гц - 60 кГц.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ионизируемые компоненты на этапе d) выбирают из компонентов наружного воздуха, содержащих кислород.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе d) создают дополнительно магнитное поле.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в результате разделения на этапе е) подают компоненты кислорода воздуха в устройство для сжигания топлива, при этом компоненты азота воздуха на этапе f) выпускают в окружающую среду.

8. Устройство для применения способа в соответствии с одним из указанных выше пунктов, включающее в себя устройство (1) для обогащения кислородом, при этом устройство (1) для обогащения кислородом включает в себя камеру, состоящую из двух секций, при этом, по крайней мере, части первой секции выполняются в форме корпуса (2) и, при этом, по крайней мере, части второй секции выполнены в форме приставки (13) и, при этом, по крайней мере, части второй секции устанавливаются внутри первой секции,

при этом, первая секция, по крайней мере, из двух секций предусматривается для подачи наружного воздуха и разделения компонентов поданного воздуха, первая секция включает в себя входной воздушный патрубок (16), расположенный на одном конце корпуса (2), выходной воздушный штуцер (8а), расположенный на другом конце корпуса (2) напротив указанного входного патрубка (16), и выходной патрубок (18) для обогащенного воздуха, расположенный в непосредственной близости от указанного выходного штуцера (8а),

и, при этом, вторая секция, по крайней мере, из двух секций предусматривается для разгрузки разделенных компонентов из поданного наружного воздуха, вторая секция включает в себя уплотнительный штуцер (8), расположенный на одном конце приставки (13), указанный конец находится поблизости от входного воздушного патрубка (16), другой конец приставки (13) образует выходной патрубок (17) для отработанного воздуха и, при этом, устанавливаются спиральные направляющие поверхности (5) и, по крайней мере, шлиц (7) на поверхности указанной приставки (13),

устройство далее включает в себя, по крайней мере, два электрода (3, 4), установленные внутри устройства (1) для обогащения кислородом, при этом, по крайней мере, один электрод (3) заряжен положительно и, по крайней мере, один электрод (4) заряжен отрицательно, при этом, положительно заряженный электрод (3) включает в себя отрицательно заряженный электрод (4).

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что корпус (2) как часть камеры и/или приставка (13) как часть камеры имеют, в основном, форму тела вращения.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что, по крайней мере, один направляющий рельс (5) является спиральной направляющей поверхности и тем, что на кромках (6), по крайней мере, одного направляющего рельса (5) располагается проводящий электричество материал.

11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что установлен положительно заряженный электрод (3) в непосредственной близости от внутренней поверхности корпуса (2) и тем, что отрицательно заряженный электрод (4) установлен в непосредственной близости от внешней поверхности приставки (13) или образует, по крайней мере, часть приставки (13).

12. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что установлены средства на внешней поверхности устройства (1) для обогащения кислородом для приложения магнитного поля или пульсирующего магнитного поля внутри устройства (1) для обогащения кислородом.

13. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что установлено, по крайней мере, одно центрирующее кольцо (9, 9а) на внешней поверхности приставки (13).

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что, по крайней мере, одно центрирующее кольцо (9, 9а) образует кабельный вход для электрических соединений (11, 11а) и/или образует выходной патрубок (18) для обогащенного воздуха в корпусе (2) камеры.

15. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что установлен вентилятор (15) в непосредственной близости от выходного патрубка (17) для отработанного воздуха.

16. Устройство по одному из пп. 8-15, отличающееся тем, что выполнена щель (10) для потока между положительно заряженным электродом (3) и, по крайней мере, одним направляющим рельсом (5).

17. Устройство по одному из пп. 8-16, отличающееся тем, что расположен барьерный слой (14а) и/или каталитический слой (14b) на внутренней поверхности положительно заряженного электрода (3) в направлении к отрицательно заряженному электроду (4).

18. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что установлено увлажняющее устройство или устройство для увлажнения воздуха в непосредственной близости от входного воздушного патрубка (16).



 

Похожие патенты:

Патент ru2708218

Наверх