液态然料的高压雾化装置及其方法制造方法及图纸

一种特别是用喷雾嘴对液态燃料进行高压雾化的配置，其中有带压的燃料。在喷雾嘴前面的燃料管道３２中设有至少带有一个超声波振荡器（２６）的反应器（１０）。反应室（１０）中最好填充氧富集空气、液态燃料和水。在反应室（１０）中可以设置一个用于使混合成分变均匀的机械空化元件。该空化元件最好由一个快速转动的圆形盘构成，圆盘上带有轴向孔。如果使用氧富集空气，则因为不会生成一氧化碳，从而使腔体（１０）中形成的燃料混合物的微小泡沫的形式高效率地燃烧。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种液态燃料的高压雾化配置，特别是一种用喷雾嘴进行高压雾化的配置，其中有带压的燃料，以及与该配置有关的方法。液态燃料的高压雾化在采暖技术和汽车技术中是已知的。燃烧的效率除了取决于其它参数，例如除了所形成的燃料雾点的大小之外，还取决于燃烧过程中可供使用的足够量的氧气。但是对火焰的加气处理基本上受到在火焰周围形成的氮气层的限制，氮气层在一定程度上隔离了燃烧区。为了改善燃烧或雾化的效率，在已有技术中已经使用了陶瓷超声波振荡器。用这种振荡元件来代替过去的喷雾嘴。振荡元件通常由一个压电元件构成，该压电元件挂在一个振幅放大金属件上。使送到金属件中心的燃料在端面上进行雾化。超声波雾化与传统的高压雾化相比有一定的优点。燃料雾的特点是平均雾滴的尺寸小。燃料供应通过一个在常压下工作的配料泵完成，这比在压力喷雾器中必须具备的带有压力调节器的高压泵要简单和便宜。最后，可以通过超声波振荡器的频率对作为燃料粘度函数的雾滴大小进行调节(陶瓷杂志单行本(29)Nr.1/11977“利用压电陶瓷超声波振荡器进行液体雾化”)。和通常的高压雾化一样，在使用超声波雾化器时的燃烧效率同样也存在着由于燃烧也就是说火焰体不能得到足够量的空气或氧气而使燃烧效率受到限制。本专利技术的任务是，特别是利用喷雾嘴来提高液态燃料高压雾化的效率以及特别解决如何向燃烧的火焰体输送更多空气和氧气的问题。权利要求1-18给出了该任务的解决方案而且由从属权利要求进一步构成了本专利技术的优点。本专利技术利用了一个用确定频率激励的元件，特别是一个压电或磁致伸缩超声波振荡器，将液态燃料转变成一种泡沫。在这些关系中，振荡器的作用不是在液-气临界面上形成传统的雾滴，而是在一定程度上的相反过程，在该过程中将微小的空气体积带入液体。如何用界面波理论解释这种现象在此没有太大的意义。重要的是，用本专利技术的配置或方法能使空气的核心到达液态燃料。首先说明泡沫型空气-燃料混合的浓度。用常规方式在压力下将这种燃料泡沫送入一个特制的喷雾嘴并使其以常规方式在此雾化和燃烧。借助于火焰体中自身释放的空气可以极大地提高燃烧效率，测得的火焰体内的温度达2000℃。由于在高温下实际上并没有产生水蒸汽，因此在汽车发动机中产生的有害的一氧化氮能够减少80%以上。因此本专利技术的配置或方法特别适合于柴油机，它的喷射量由于使用了本专利技术而下降的如此之大，以致于可以不再需要催化剂转换器。由于液体所包含的水气泡存在于压力之下，所以出口处的液态燃料完全不受喷雾嘴中膨胀作用的影响而进入大气中。这种雾化首先依赖于所包含的小气泡的内压。其结果是可以不再设置特殊的喷雾嘴。如果来自管道出口的泡沫进入自由空间或燃烧室，这种喷雾嘴对于确定的应用场合就足够了。对本专利技术来说重要的是应认识到，振荡元件或超声波振荡器不是用来进行原来的雾化，而是处于一种全新的关系中，即，用于产生燃料泡沫，该泡沫携带燃烧所需的氧气并将氧气直接送入火焰室中。所以使用压电陶瓷超声波振荡器来进行液体雾化并不对本专利技术产生促进作用。本专利技术的另一种优选结构，是将一个振幅变换器与处于腔内的自由振荡元件尤其是压电陶瓷元件相连。该振幅变换器是一个例如套管形部件，该部件设在腔体外壳的管形附件上。在套管的外包层上切有螺旋线形槽，空气-燃料混合物可以通过该槽输送。压电陶瓷元件激励振幅变换器产生谐振。从而也使振幅变换器周围所包含的空气产生弥散并使泡沫进一步趋于均匀。在特定的情况下可以不用振幅变换器而是用设在反应室中的机械空化作用元件来代替。该空化元件涉及一个快速旋转的圆形盘，圆形盘上设有多个轴向孔。由于伯努利作用而使得，燃料能通过这些孔产生流动并由此使空气/燃料混合体趋于均匀。已经证明，使用带富氧的空气是很有效的。空气的氧富集是通过在压力下将大气带过吸氮和沸石而完成的。为了防止氧气/燃料混合物在反应室中自燃，还需在反应室中引入水。相对于油量，水的部分约占30和50Mol%。在机械空化作用元件和超声能量的作用下水分子分裂成原子团，从而能进一步提高燃烧的效率和进一步改善废气值;该过程实际上只产生二氧化碳和水蒸汽。下面将参照附图对本专利技术作举例性说明。附图说明图1表示与喷雾嘴串联的高压雾化配置的示意性剖面图;和图2表示高压雾化配置的另一种结构形式的示意性剖面图。在图1所示的结构形式中，腔体10形成罐形而且其上设有一个管形附件12。在管形附件12中插有一个套管形部件14。套管形部件14上有一个内孔16，该孔的一端通向腔体10而另一端与压缩空气输送管道18相连。在套管形部件14的外周上切有螺旋线，螺旋线与管形附件12的内壁共同作用形成通道，该通道从腔体10的内室通向出料室20，出料室20设在管形附件12的上端套管形部件14的后部。从出料室20引出一个管子22至喷雾嘴。压缩空气输送管18密封地穿过出料室20，用密封压盖24将管形附件12的端部相对于空气输送管18密封。将套管形部件14外壁上的螺旋线形通道设置成多头螺纹，该螺纹的螺距是液态燃料的粘度和套管14长度的函数。在一个实施例中，该螺距为7毫米。燃料的粘度越低，在套管形部件14外壁上刻的螺纹头数越多。振幅变换器或套管形部件14最好由高于6000米/秒音速的陶瓷材料例如Al2O3构成。由于这种材料具有很高的谐振频率和特别好的硬度因而是特别合适的，在出现空化现象时仅需要少量的这种材料。在腔体10的内部设有一个盘形压电陶瓷元件26。将该元件这样固定在一个管形支架27上，即使其能够在液体内部自由振动。为此，用一根柔性电缆(未示)将该元件与电极28相连，并将电极28进一步与频率发生器30电连接。根据变为泡沫的燃料的粘度，还可以设置一个磁致伸缩振荡器。超声波振荡器的频率发生器是公知的。它的结构已经在例如欧洲专利申请0340470和德国公开说明书3625149中有所描述。在目前的情况下唯一重要的是，发动机电路是这样构成的，即可以在振荡元件上标上不同的频率。该频率取决于压电陶瓷元件的几何结构，取决于液态燃料的粘度并最终取决于空气成份的理想选择-在空气中通常存在的每一种气体成份都有另一个能使其“溶解”的最佳频率。在壳体10上设有一个液态燃料输送管32。燃料在确定的压力作用下送至腔体10，其中空气输送管18中的压力比燃料输送管32中的压力大约高出几个毫巴。腔体10的外壳最好由不锈铬镍钢制成。可以将外壳10置于一个用散热筋构成的支架中。上述配置的工作原理如下。将液态燃料填入燃料室10。通过空气管道18将空气在略高于大气压下通过套管形部件14的内孔16压入腔体10中。在腔体10的内部形成一种在液体和空气之间有分界层的气泡36。在超声波振荡器受激励时，由于一种相反的毛细波作用而在分界层上使最小的空气体积卷入液体中并且由于出口22和入口32之间的压力差使其通过振幅变换器14外壁上的螺旋形通道向上送入出料室20。在振幅变换器14的螺旋形通道中使所形成的液态泡沫进一步变均匀，也就是说，使所包含的空气体积进一步变小和弥散。在一个实施例中，是将2，3毫克空气“溶解”在20毫升液态燃料中。将这种燃料泡沫从出料室20通过管道22送至喷雾嘴，在喷雾嘴中使燃料泡沫雾化和燃烧。由于燃料在火焰中自身释放氧气从而极大地提高了燃烧效率，燃烧温度可达到大约2000℃。压电陶瓷元件的材料可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特别是用喷雾嘴对液态燃料进行高压雾化的配置，其中有带压的燃料，其中在喷雾嘴前面的燃料管道上设有至少带有一个振荡器（２６，４４，４６）的腔体（１０，４０），振荡器在确定的频率范围内振荡，空气管道（１８，５０）通到腔体（１０，４０）中，其特征在于，工作时将液态燃料装入腔体（１０，４０），并向腔体（１０，４０）输入具有一定压力的空气，该压力至少与液态燃料的压力相当，在腔体（１０，４０）中，在输入的空气和液态燃料之间形成一个分界面而且将振荡器（２６，４４，４０）设置成使其能在液态燃料中自由振荡并且由液态燃料全方位包围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：古特帕斯齐，
申请(专利权)人：PPV管理股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]