发明名称 一种旋风式涡流系统以及制备内燃机所用之气相油气混合物的方法与制备气相流体的方法
摘要 本发明与燃料及制备液体的系统及程序有关,包含有个依序排列涡流元件之涡流堆叠,操作时与一整合的预置 歧管之离心型旋风式净化器相连。每一涡流堆叠包含一底部涡流元件,其含油气混合物入口。其后为空气加速器涡流元件的可变动设计;一种以电子式燃料注入处理的油气混合物进入各底部涡流元件中而产生涡流(旋转)柱,此涡流柱由流入加速器涡流元件的「超音速一音速」空气所增强并加速。进入的燃料雾滴剪切成黏滞性蒸汽相,随后再成为气相状态。涡流柱包含扰流式的蒸汽化燃料,而在空气混合物中任何残余的雾滴随后通过一文氏室而至净化器,在净化器中混合物被均匀化,且任何残余的务滴回归液态并由系统再加处理。这使得只有汽化的、化学正规组成的(氧均衡的)、且准备燃烧的气相燃料离开系统。
申请公布号 TW288087 申请公布日期 1996.10.11
申请号 TW084110543 申请日期 1995.10.06
申请人 旋风科技股份有限公司 发明人 哈伍得P.罗克;格兰特R.伍德;基里P.罗克
分类号 F02M1/00;F02M23/12 主分类号 F02M1/00
代理机构 代理人 郑自添 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1. 一种使流体汽化成气相流体的旋风式涡流系统, 包含 : 一流体汽化之粒状涡流构造,至少含有一涡流单元 ,具有 一室,该室含一输入及一输出,使流体可在该输入 及输出 之间流动, 其中该输入含多个孔洞,位在该涡流构造一端之边 缘,该 输出为一位在该涡流构造另一端的收缩开口,且 其中该流体汽化之柱状涡流构造含有其他多个开 口,可使 空气沿切线方向输入该输入及输出之间的流体流, 而使流 体汽化成气相之流体-空气混合物。2. 如申请专利 范围第1项之使流体汽化成气相流体的旋风 式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一 涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出。3. 如申请专利范围第2项之使流体汽化成气相 流体的旋风 式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元包含三个涡流单 元。4. 如申请专利范围第1项之使流体汽化成气相 流体的旋风 式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一 涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出, 其中各最上层涡流单元的的输出相连结以提供一 共同输出 。5. 如申请专利范围第4项之使流体汽化成气相流 体的旋风 式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元包含三个涡流单 元。6. 如申请专利范围第1项之使流体汽化成气相 流体的旋风 式涡流系统,并含: 一文氏室,其含一有喉部之室,一主空气引入开口, 一位 在该文氏室公喉部的节流板用以控制空气通过该 文氏室之 量,一排放开口,一位在该主空气引入开口及该节 流板汽 化之柱状涡流构造,及至少一通道位在该节流板及 该排放 开口之间用以从该流体汽化之柱状涡流构造中接 收液体流 及空气;且 其中该排放开口用以从该文氏室排放液体流及空 气。7. 如申请专利范围第6项之使流体汽化成气相 流体的旋风 式涡流系统,并含: 一开口,位在该涡流构造之一端; 一含引入开口的离心室与文氏室排放开口相通,一 离心室 用以将汽化流体与非汽化流体作旋风式分离,一位 在该离 心室内的中心筒,含一入口以接收该汽化流体及空 气,及 一出口以使汽化流体及空气从该离心室中离开,及 一回流 开口用以将未汽化流体回流到位在涡流构造之一 端的开口 而汽化该未汽化之流体。8. 如申请专利范围第7项 之使流体汽化成气相流体的旋风 式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一 涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出。9. 如申请专利范围第8项之使流体汽化成气相 流体的旋风 式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元包含三个涡流单 元。10. 如申请专利范围第6项之使流体汽化成气 体流体的旋 风式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一 涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出, 其中各最上层涡流单元的的输出相连结以提供一 共同输出 。11. 如申请专利范围第10项之使流体汽化成气相 流体的旋 风式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元包含三个涡流单 元。12. 如申请专利范围第7项之使流体汽化成气 体流体的旋 风式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出, 其中各最上层涡流单元的的输出相连结以提供一 共同输出 ,且 其中在该涡流构造之一端的开口位在该最下层涡 流单元之 一端,与一收缩孔径之一端对立。13. 如申请专利 范围第12项之使流体汽化成气相流体的旋 风式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元包含三个涡流单 元。14. 如申请专利范围第7项之使流体汽化成气 相流体的旋 风式涡流系统, 其中该流体汽化之柱状涡流构造含堆积成层的多 个涡流单 元,各涡流单元含一涡流室以汽化流体, 其中在各涡流单元中的涡流室由一收缩孔径所连 结,该堆 积成层的多个涡流单元的最下层涡流单元含多个 孔洞,位 在该最下层涡流单元之一端的边缘上,而与收缩孔 径的一 端对立, 其中除了最下层涡流单元外各涡流单元包含其他 多个孔洞 ,且 其中该堆积成层的多个涡流单元之最上层涡流单 元含该输 出, 其中各最上层涡流单元的的输出相连结以提供一 共同输出 ,且 其中在该涡流构造之一端的开口位在该最下层涡 流单元之 一端,与一收缩孔径之一端对立。15. 如申请专利 范围第14项之使流体汽化成气相流体的旋 风式涡流系统, 其中该堆积成层的多个涡流单元各含三个涡流单 元。16. 如申请专利范围第13项之使流体汽化成气 相流体的旋 风式涡流系统,其中该液体为燃料,并含: 一含中间壁之中空体部,该壁将中空体部分成一燃 料室具 一燃料输入用以接收燃料,及一空气室,可从文氏 室中的 通孔接收空气,该中间壁有一对开口,其中一开口 可使空 气从该空气室流向该燃料室,而另一开口可使燃料 及空气 从该燃料室流向空气室;且 其中该流体汽化柱状涡流构造位在该空气室中以 接收该燃 料及空气。17. 如申请专利范围第16项之使流体汽 化成气相流体的旋 风式涡流系统,并含: 一限制板,将空气室分成上室及下室,使得各最下 层的涡 流单元在下室中,而其余的涡流单元位在上室中。 18. 如申请专利范围第15项之使流体汽化成气相流 体的旋 风式涡流系统, 一含中间壁之中空体部,该壁将中空体部分成一燃 料室具 一燃料输入用以接收燃料,及一空气室,可从文氏 室中的 通孔接收空气,该中间壁有一对开口,其中一开口 可使空 气从该空气室流向该燃料室,而另一开口可使燃料 及空气 从该燃料室流向空气室;且 其中该流体汽化柱状涡流构造位在该空气室中以 接收该燃 料及空气。19. 如申请专利范围第18项之使流体汽 化成气相流体的旋 风式涡流系统,并含: 一限制板,将空气室分成上室及下室,使得各最下 层的涡 流单元位在下室中,而其余的涡流单元位在上室中 。20. 如申请专利范围第1项之使流体汽化成气相 流体的旋 风式涡流系统,并含: 一开口,位在该涡流构造之一端; 一含引入开口的离心室与文氏室排放开口相通,一 离心室 用以将汽化流体与非汽化流体作旋风式分离,一位 在该离 心室内的中心筒,含一入口以接收该汽化流体及空 气,及 一出口以使汽化流体及空气从该离心室中离开,及 一回流 开口用以将未汽化流体回流到位在涡流构造之一 端的开口 ,以汽化该未汽化之流体。21. 一种制备内燃机所 用之气相油气混合物的方法,包含 下列步骤: 提供多个油气混合物流动路径; 沿着该油气混合物流动路径选择性控制燃料及空 气的流动 ; 在各该油气混合物流动路径的一部分涡旋该燃料 以产生燃 料及空气的涡旋柱; 持续传送空气,其与燃料及空气的各该涡旋柱相切 ; 将送入各油气涡旋柱的空气扰动并涡旋混合,以使 该燃料 呈涡流转动而形成一实质之汽化油气混合物;以涡 流式剪 切该燃料成为实质上的汽水油气混合物; 以涡流式将该油气混合物均匀混合,使得未汽化之 燃料冲 击一分开面; 回流该液体至该燃料汽化流体路径之一的开端,以 汽化该 液体;且 送出该汽化油气混合物作为气相油气混合物,以供 内燃机 之用, 其中涡旋燃料的步骤是在各该燃料汽化流动路径 中多个连 续部位执行,以产生多个油气涡旋柱, 空气持续在切线为向送入各油气涡旋柱,且 将各油气涡旋柱与送入的空气扰动并涡旋混合,以 涡旋式 剪切该燃料而形成一实质上汽化的油汽混合物。 22. 一种制备气相流体的方法,包含下列步骤: (a) 将两相流体导入流体路径中; (b) 旋转该流体路径中的液体,以产生包含雾滴粒 子之流 体旋转柱; (c) 使该旋性承受快速压差及速度改变; (d) 持续沿切线方向传送空气至该旋柱,以加速该 旋柱, 并与该旋柱产生涡流扰动介面,因此使该等雾滴粒 子承受 剪力,而转换雾滴粒子成为相流体;以及 (e) 将如此产生的气相流体抽取出来,而维持任何 遗留下 来的雾滴粒子于其中, 其中较轻的雾滴粒子持续转换成气相流体,而较重 的雾滴 粒子其尺寸持续减小,因为该等雾滴粒子承受该等 剪力。23. 如申请专利范围第22项之制备气相流体 的方法, 其中步骤(a)及(b)同时执行。24. 如申请专利范围第 22项之制备气相流体的方法, 其中该流动路径含一入口部位,有多个入口位在入 口部位 的周围,以及 其中将流体通过该多个入口而执行步骤(b)。25. 如 申请专利范围第22项之制备气相流体的方法, 其中该流体路径包含一收缩部位,且 其中将该雾滴粒子通过该收缩部位而执行步骤(c) 。26. 如申请专利范围第22项之制备气相流体的方 法, 其中该流体路径包含一加速部位,其含多个入口位 在该加 速部位的周围,且 其中将空气通过该多个入口而执行步骤(d)。27. 如 申请专利范围第22项之制备气相流体的方法, 其中该流动路径包一入口部位,其含多个入口位在 该入口 部位的周围;一收缩部位位在入口部位之下游;及 一加速 部位,含多个入口位在该收缩部位之下游周围,其 中: 将该流体通过该入口部位之多个入口而执行步骤( b); 将该雾滴粒子通过该收缩部位而执行步骤(c); 将空气通过该多个入口而执行步骤(d)。28. 如申请 专利范围第22项之制备气相流体的方法, 其中步骤(c)及(d)重覆执行, 较重的雾滴粒子承受扰动及剪力时间较长。29. 如 申请专利范围第22项之制备气相流体的方法, 其中该流动路径包含一入口部位,其含多个入口位 在该入 口部位之周围;一第一收缩部位,位在入口部位之 下游; 一第一加速器部位,含多个入口位在该第一收缩部 位之下 游周围,及至少一第二收缩部位及第二加速器部位 之配置 ,其周围含多个入口,该第二加速器位在该第二收 缩部位 之下游,且至少一配置位在该第一加速位的下游, 其中: 将该流体通过该入口部位之多个入口而执行步骤( b); 将该雾滴粒子通过该第一收缩部位而执行步骤(c); 将空气通过该第一加速器的多个入口而执行步骤( d), 至少在其中一配置中重覆执行步骤(c)及(d),较重的 雾滴 粒子承受之扰动及剪力时间较长。30. 如申请专利 范围第22项之制备气相流体的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。31. 如申请专利 范围第30项之制备气相流体的方法, 其中步骤(a)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤,其中该液体与该流体结合,以导入该流动路 径作进 一步之剪切。32. 如申请专利范围第27项之制备气 相流体的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。33. 如申请专利 范围第32项之制备气相流体的方法, 其中步骤(e)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤, 其中该液体与该流体结合,以导入一流动路径作进 一步之 剪切。34. 如申请专利范围第29项之制备气相流体 的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。35. 如申请专利 范围第34项之制备气相流体的方法, 其中步骤(a)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤, 其中该液体与该流体结合,以导入一流动路径作更 进一步 之剪切。36. 如申请专利范围第22项之制备气相流 体的方法, 其中将流体导入流动路径的步骤,并含导入燃料及 空气作 为流体。37. 一种制备气相流体的方法,包含下列 步骤: (a) 将两相流体导入多个流动路径中; (b) 旋转该流动路径中的液体,以产生包含雾滴粒 子之流 体旋转柱; (c) 使该旋性承受快速压差及速度改变。 (d) 持续沿切线方向传送空气至该旋柱,以加速该 旋柱, 并与该旋柱产生涡流扰动介面,因此使该等雾滴粒 子承受 剪力,而转换雾滴粒子成为气相流体;以及 (e) 将如此产生的气相流体抽取出来,而维持任何 遗留下 来的雾滴粒子于其中, 其中较轻的雾滴粒子持续转换成气相流体,而较重 的雾滴 粒子其尺寸持续减小,因为该等雾滴粒子承受该等 剪力。38. 如申请专利范围第37项之制备气相流体 的方法, 其中步骤(a)及(b)同时执行。39. 如申请专利范围第 37项之制备气相流体的方法, 其中各流动路径含一入口部位,有多个入口位在入 口部位 之周围,且 其中将流体通过该多个入口而执行步骤(b)。40. 如 申请专利范围第37项之制备气相流体的方法, 其中各流体路径包含一收缩部位,且 其中将该雾滴粒子通过该收缩部位而执行步骤(c) 。41. 如申请专利范围第37项之制备气相流体的方 法, 其中各流体路径包含一加速部位,其含多个入口位 在该加 速部位之周围,且 其中将空气通过该多个入口而执行步骤(d)。42. 如 申请专利范围第37项之制备气相流体的方法, 其中各流动路径包一入口部位,其含多个入口位在 该入口 部位的周围;一收缩部位位在入口部位之下游;及 一加速 部位,含多个入口位在该收缩部位之下游周围,其 中: 将该流体通过该入口部位之多个入口而执行步骤( b); 将该雾滴粒子通过该收缩部位而执行步骤(c); 将空气通过该多个入口而执行步骤(d)。43. 如申请 专利范围第37项之制备气相流体的方法, 其中步骤(c)及(d)重覆执行, 较重的雾滴粒子承受之扰动及剪力时间较长。44. 如申请专利范围第37项之制备气相流体的方法, 其中该流动路径包含一入口部位,其含多个入口位 在该入 口部位之周围;一第一收缩部位,位在入口部位之 下游; 一第一加速器部位,含多个入口位在该第一收缩部 位之下 游周围,及至少一第二收缩部位及第二加速器部位 之配置 ,其周围含多个入口,该第二加速器位在该第二收 缩部位 之下游,且至少一配置位在该第一加速位的下游, 其中: 将该流体通过该入口部位之多个入口而执行步骤( b); 将该雾滴粒子通过该第一收缩部位而执行步骤(c); 将空气通过该第一加速器的多个入口而执行步骤( d), 至少在其中一配置中重覆执行步骤(c)及(d), 较重的雾滴粒子承受之扰动及剪力时间较长。45. 如申请专利范围第37项之制备气相流体的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。46. 如申请专利 范围第45项之制备气相流体的方法, 其中步骤(a)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤, 其中该液体与该流体结合,以导入一流动路径作更 进一步 之剪切。47. 如申请专利范围第42项之制备气相流 体的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。48. 如申请专利 范围第47项之制备气相流体的方法, 其中步骤(a)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤, 其中该液体与该流体结合,以导入一流动路径作更 进一步 之剪切。49. 如申请专利范围第44项之制备气相流 体的方法, 其中步骤(e)包含旋转该留下的雾滴粒子,使得该雾 滴粒 子重新在一分开表面凝结成液体。50. 如申请专利 范围第49项之制备气相流体的方法, 其中步骤(a)并含将液体与流体结合而导入该流动 路径的 步骤, 其中该液体与该流体结合,以导入一流动路径作更 进一步 之剪切。51. 如申请专利范围第37项之制备气相流 体的方法, 其中将流体导入该等流动路径的步骤,并含导入燃 料及空 气作为流体。图示简单说明: 图1为旋风式涡流系统的分解图; 图2为旋风式涡流系统上燃料蒸发区的中空体部份 之顶视 图; 图3为沿图2之线3-3的中空体部位之截面图; 图4为图3中沿着线4-4之中空体部位的截面图; 图5为沿图2之线5-5的中空体部位之截面图; 图6为旋风式涡流系统中涡流堆叠之复数涡流形态 的分解 图; 图7为旋风式涡流系统中涡流堆叠之复数涡流形态 的截面 图; 图8为旋风式涡流系统中涡流堆叠之复数涡流形态 的透视 图; 图9为沿图12之线9-9之旋风涡流系统之文氏体的水 平截面 图; 图10为旋风式涡流系统上文氏体的底部视图,其中 原空气 开口,汽化燃料,空气,燃料雾气及再循环材料由此 通过 。 图11为旋风式涡流系统中文氏体及燃料汽化区的 垂直截面 ,图示沿图12之线10-10的大气进入空气通道,涡流连 接 通道,及燃料再循环回流通道。 图12为旋风式涡流系统之文氏体的空气输入端上 端视图。 图13为旋风式涡流系统之文氏体的燃料空气出端 之端视图 ,显示再循环回流开口。 图14为旋风式涡流系统之旋风器的油气输入端的 视图。 图15为沿图14之15-15的旋风式涡流系统之旋风器的 水平 截面图; 图16为示燃料注入器之输入间的关系的旋风式涡 流系统之 透视图; 图17为旋风式涡流程序的示意图; 图18(a)为气体分子组件之浓度图;
地址 美国