專利名稱：智能化負離子燃油微乳化機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及負離子燃油微乳化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大中型燃油爐或內(nèi)燃發(fā)動機用智能化負離子燃油微乳化機。
燃油摻水又稱乳化燃料。即往燃油中摻加水分一般是8-26％，經(jīng)過混合攪拌均勻后成為乳化體，在燃油爐使用燃燒均勻，火焰光亮，可避免產(chǎn)生爐中的局部高溫，而且燃油爐的噴油嘴不易結(jié)焦，節(jié)約燃油6-25％，，減少有害物質(zhì)的25-75％，消除了黑煙。這一種新型的燃燒技術(shù)于上世紀六十年代，在工業(yè)發(fā)達的國家引起了重視，并進行專門的研究且列為專利。我國于七十年代開始研究，八十年代甚行得沸沸揚揚，而且取得了良好的效果。但是這種公知的普通乳化燃料有它的局限性，不能在大中型內(nèi)燃機上正常使用，因內(nèi)燃發(fā)動機進行怠速運轉(zhuǎn)時，機器的轉(zhuǎn)速不能穩(wěn)定，并有熄的可能，熄火后起動極其困難，究其原因，不難發(fā)覺公知的普通乳化燃料是熱力學不穩(wěn)定體系數(shù)，分散的相質(zhì)點大，一般在1-10微米之間，且不均勻。為了不使二種不同性質(zhì)的液體界面分層，還必須依靠價格昂貴的表面活性劑，或其它的乳化劑維持動態(tài)穩(wěn)定。否則，在短期內(nèi)會發(fā)生液相分離，造成水分子對設(shè)備的銹蝕。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們不得不計較成本及費用，對這種節(jié)油不省錢，甚至多用錢的普通乳化燃料提出了質(zhì)疑？使這項普通乳化節(jié)能環(huán)保的燃燒技術(shù)，在目前的市場中消聲滅跡。
本發(fā)明為解決上述問題而設(shè)計了一種全自動燃油理化處理微乳化的制備，及一種改革的方法對公知的燃油摻水普通乳化技術(shù)進行第二次技術(shù)革命，使普通乳化技術(shù)升級到熱力學穩(wěn)定體系的負離子催化微乳化技術(shù)。將燃油分子通過熱催化，磁化，負離子催化，利用人工合成的分子篩將相質(zhì)點分散在50-100納米之內(nèi)后按一定的比例摻入經(jīng)加熱，磁化過的水分，通過一種特殊形腔并加一定的壓力攪拌均勻后，(也可以用機械式簧片哨超聲波，振動頻率700HZ，或電子式超聲波振質(zhì)頭，振動頻率一般是3000HZ以上，均作劇烈震動混合的后期制作。)成為一種免乳化劑有附加能量的負離子燃油微乳化體。使成本大幅度下降，節(jié)能的燃燒效率和環(huán)保效益以及經(jīng)濟效益大為提高，而且擴大了使用限制。
根據(jù)熱力學第一定律和第二定律，能量不能創(chuàng)造，但形式可以轉(zhuǎn)換。生產(chǎn)負離子微乳化燃料的方法，及制造智能化負離子燃油微乳化機的產(chǎn)品，也是遵守著這兩個定律。
智能化負離子燃油微乳化機包括旋流式燃油磁化處理器，微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器，人工合成分子篩，油水定比混合器，旋渦式乳化器等幾套制備。本發(fā)明的目的在于為大中型燃油爐或內(nèi)燃發(fā)動機提供一種新技術(shù)，新材料，新設(shè)備，以提高燃燒最佳效率，降低成本，以此取代普通燃油乳化技術(shù)，更高的指標來節(jié)省能源，更高的要求來保護自然環(huán)境。
為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
旋流式燃油磁化處理器是將燃油分子，或水分子在一種的錐體形腔磁場中流動時，均產(chǎn)生強烈的旋流交變磁力線切割運動，使燃油分子或水分子獲得最佳物理特性變化的設(shè)備。包括磁化通道(60)，永久磁塊(58)，防漏磁外殼(56)，端蓋(57)等部分。
微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器是利用直流高壓電離噴射效應(yīng)，產(chǎn)生的空氣負離子及O3彌漫氣體，分別作燃油分子的高活性化學催化反應(yīng)，及一種附加的助燃能量，使有害物質(zhì)的降解，燃燒效率有所提高的設(shè)備。包括筒體容積反應(yīng)器(17)，輸入燃油管(9)，輸出燃油管(11)，輸入負離子氣管(10)，加熱器(16)，單向逆止氣閥(12)，以及空氣負離子發(fā)生器(14)，負離子·O3氣管(13)，微型氣泵(15)，防高壓靜電火花消除接地體(18)等部分。
人工合成分子篩(61)是近幾年人們模擬天然沸石逆吸一脫附，篩分，離子交換等能力，用鉛硅酸鹽，氧化硅之類的物質(zhì)，按所需的孔徑調(diào)節(jié)合成一種公知技術(shù)。對燃燒技術(shù)的機理而言燃油分子分散的相質(zhì)點越小，燃燒率就越高的原則，本發(fā)明的觀念是定位在大于介孔50-100納米之間，便于重質(zhì)燃油的分子相質(zhì)點分散。但是燃油分子相質(zhì)點的分散尺度達到納米級后，并不意味著此材料是納米燃料，因為被分散后的燃油分子排列，并沒有搬遷移位及重組，也就是說該人工合成的分子篩不是改性復(fù)合體，而是純分散催化的設(shè)備。
油水定比混合器是采用混合液體通道，和窄小接嘴之間的中經(jīng)變比而設(shè)計，最大摻水量是26％，最小的摻水量是16％，中間之差是由摻水控制的電磁閥中的調(diào)節(jié)栓來完成；是一種可調(diào)節(jié)定比的專用摻水混合設(shè)備。包括混合液體通道(36b)，窄小接嘴(36a)，摻水控制電磁閥(34)，調(diào)節(jié)栓(34a)等部分。
旋渦式乳化器是利用機械剪切應(yīng)力將二種不同性質(zhì)的液體，混合成乳化液體的設(shè)備。包括輸入通道(44)，窄小接嘴(46)，錐體形腔式渦流室(47)，匯合管(48)，匯合三通(49)以及輸出通道(50)等部分。
為了更清楚地解釋本發(fā)明，下面結(jié)合附圖進行詳細說明

圖1為本實施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實施例的組合結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實施例的系統(tǒng)圖；圖4為旋流式燃油磁化處理器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為油水定比混合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為旋渦式乳化器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實施例的智能化電路圖；如圖1，圖2，圖3所示為負離子微乳化各部件總裝結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖。輕質(zhì)燃油柜(0)，是保障燃油爐的點火成功概率，或內(nèi)燃發(fā)動機的正常起動及怠速運轉(zhuǎn)時的供油系統(tǒng)。其中包括粗濾清器(2)，精濾清器(3)，輕質(zhì)燃油輸送泵組(4)，輕質(zhì)燃油在燃油輸送泵的作用下，經(jīng)電磁控制閥(6)，輸油三通閥(7)，燃油流量傳感器(8)，磁化處理器(56)，輸入油管(9)，流入負離子催化反應(yīng)器(17)。
燃油分子經(jīng)過旋流式磁化處理器的理化處理，及微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器的催化后，由人工合成分子篩(61)將燃油分子分散的相質(zhì)點，經(jīng)單向逆止閥(62)，油水定比混合器(36)，分流三通閥(37)，匯合三通(38)，在乳化泵組(39)加壓后，經(jīng)分流三通閥(40)，表接三通閥(41)，乳化器輸出通道(50)，表接三通閥(51)，送至燃油爐或內(nèi)燃發(fā)動機。
燃油爐的燃燒或內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)各項指標正常后，水箱(30)的水分經(jīng)增壓泵(31)加壓，水分流量傳感器(33)，摻水控制電磁閥(34)，磁化處理器(35)，油水定比混合器(36)，流入旋渦式乳化器機構(gòu)。
乳化泵組(39)一般采用液壓齒輪泵，是管內(nèi)壓力源。混合液體進入乳化器的管內(nèi)壓力，控制在2-2.5兆帕以內(nèi)，由動圈式壓力表(42)指示，如超出范圍內(nèi)的壓力時，溢流閥(43)將自動分流至初混三通閥(37)，這股分流出來的混合液體壓力大于油水定比混合器(36)所流出的混合液體的壓力，因此該混合液體在極短的時間內(nèi)被截止。經(jīng)乳化混合的負離子微乳液體，在燃油爐內(nèi)使用正常壓力是1.2兆帕內(nèi)，但不能低于0.7兆帕，如超出范圍將由板閥式回油調(diào)節(jié)器(53)，回油調(diào)節(jié)閥(54)所組成的機構(gòu)來調(diào)節(jié)控制，并由動圈式壓力表(52)指示。多余的回油經(jīng)匯合三通閥(38)，至乳化泵組(39)進行二次乳化。
電加熱器(16)(19)(27)(32)，分別對燃油分子和水分子加熱用。其目的是降低價格低廉的重質(zhì)燃油或劣質(zhì)燃油的粘度，改善它們的凝聚點，渾濁點，增加流動性，及熱催化和水分子的熱運動。重質(zhì)燃油所需的加熱溫度，采用分段快速加熱辦法，但不會超出磁化處理器磁極的居里點極限，一般油溫控制在80°左右，水溫控制在90°左右。
重質(zhì)燃油柜(1)的溫度達到流動點時，重質(zhì)燃油經(jīng)粗濾清器(20)，精濾清器(21)，重質(zhì)燃油輸送泵組(22)，輸油接頭(23)，輸送到燃油貯存器(25)。
燃油貯存器的重質(zhì)燃油達到60°時，電磁控制閥(28)為常開狀態(tài)，燃油增壓泵(26)開始加壓，電磁控制閥(6)為常閉狀態(tài)截止輕質(zhì)燃油，輕質(zhì)燃油輸送泵(4)同時也停止工作。重質(zhì)燃油經(jīng)精濾清器(29)，匯合三通閥(7)，燃油流量傳感器(8)，燃油磁化處理器(56)，負離子燃油催化反應(yīng)器(17)，人工合成分子篩(61)，單向逆止閥(62)，油水定比混合器(36)，在液壓的作用下進入乳化機構(gòu)加工后，成為一種有附加能量的新材料—負離子微乳化燃料，供大中型燃油爐或內(nèi)燃發(fā)動機使用。
如圖4所示為旋流式燃油磁化處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。二個錐體形腔用螺紋串接的辦法，構(gòu)成特殊的燃油磁化通道(60)，四塊釹·鐵·錋永久磁極(58)，分別為S1，S2，N1，N2，為免因機械振動使磁極移位，分別嵌入在磁化通道外壁凹槽內(nèi)(59)，防漏磁外殼(56)，端蓋(57)，輸油接頭等組成。
如圖5所示為微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。微型筒體作容積反應(yīng)室(17)，加熱器(16)設(shè)置在容積反應(yīng)室的底床，用于對燃油分子作熱催化運動。單向逆止所閥(12)聯(lián)接在輸入負離子氣管(10)和O3氣管(13)之間。保護接地體(18)，是防止生產(chǎn)的負離子高壓火花，噴射進燃油中所引起事故，作接地消除保護。燃油在油泵的壓力下，從輸入油管(9)不斷地流入微型筒體容積反應(yīng)室底床?？諝庳撾x發(fā)生器(14)，O3氣管(13)所產(chǎn)生最廉價的催化劑負離子，在微型氣泵(15)的壓力下輸送到微型筒容積反應(yīng)室的底床，作催化反應(yīng)。在膨脹床效應(yīng)的原理下，筒體容積反應(yīng)室已膨脹的燃油迅速地從輸出燃油管(11)中自動排出。
如圖6所示為油水定比混合器結(jié)構(gòu)示意圖。摻加的水分是通過油水定比混合器(36)中，一種經(jīng)變比的窄小接嘴(36a)，引入到混合液體通道(36b)，和燃油匯合形成油水混合液，摻水量比例范圍內(nèi)的調(diào)整是由摻水控制電磁閥(34)中的調(diào)節(jié)栓(34a)來完成。
如圖7所示為旋渦式乳化器結(jié)構(gòu)示意圖。二種不同性質(zhì)的液體在乳化泵的作用下，經(jīng)輸入通道(44)流進窄小接嘴(46)，即推進由二個錐體形腔件分別用螺紋連接在(45)的二側(cè)，所組成的渦流室(47)時，均產(chǎn)生強烈的有組織的旋渦運動，這種運動所形成的液體微切面速度差，以產(chǎn)生的剪切應(yīng)力將不同性質(zhì)的液體混合成微細乳液。完成這一運動的工序后，乳化液經(jīng)二根螺紋連接的匯合管(48)，流到匯合三通(49)后，從輸出通道(50)中流出。
如圖8所示為實施例的智能電路圖。智能化負離子燃油微乳化機的自動控制電路是，模擬人性化的指令，對本發(fā)明的制備按程序進行直接操縱，監(jiān)控，按人為的自定編程進行日周期內(nèi)的時控。并具有燃油流量，水分流量，混合液的定比，溫度等液晶顯示，而且還有報警，語言提示，遠程遙控等功能的電路接口。
本控制器的CPU(A)印板是(IC11)為核心構(gòu)成中央微處理器的單片機。用(IC11)-(IC8)對CPU串行輸出的顯示碼進行串-并轉(zhuǎn)換，并帶動(LED1)-(LED9)顯示數(shù)字。(LED1)在定時狀態(tài)下顯示星期，在編程狀態(tài)下顯示定時編號。(LED2)-(LED3)顯示時間，(LED4)-(LED6)顯示油溫和水溫，(LED7)-(LED9)燃油流量，水分流量，及混合液體比例。(IC9)-(IC10)用來并串轉(zhuǎn)換擴展輸入口，(IC13)為EEPROM，用來儲存用戶程序，(IC12)是時鐘日歷芯片，在這里僅用了星期，時和分。
(B)為輸入輸出板，(MK1)專為燃油，水分的流量傳感信號檢測設(shè)計的模塊，它不會因燃油及水分的加溫所形成的蒸氣凝水而影響數(shù)字顯示，流量信號放大處理經(jīng)(IC15)-(IC21)光隔離后送入CPU。MK2為測溫模塊，將溫度進行A/D轉(zhuǎn)換后串行送入CPU。
接線端子(X1)(X2)分別接(8)(33)流量傳感器的接點，(X3)(X4)是語言提示器及故障警示器的線路接口，(X5)(X6)接怠速傳感器的接點，(X8)(X9)(X10)分別接油溫，水溫的傳感器的接點，(X11)(X12)(X13)分別接油·水液位的探板，(X14)接燃油爐或內(nèi)燃發(fā)動機的機體殼。
(C)為終端電器執(zhí)行板(JD1)常開觸點的閉合，使交流接觸器(KM1)吸合，輕質(zhì)燃油泵(4)起動運轉(zhuǎn)，同時也使電磁閥(6)吸合為常開狀態(tài)。(JD2)常開觸點的閉合，是使交流接觸器(KM2)吸合，起動重質(zhì)燃油泵組(22)及運轉(zhuǎn)。(JD3)常開觸點閉合，使交流接觸器(KM3)吸合，水箱的電加熱器(32)開始對水分加熱。(JD4)常開觸點閉合，摻水控制電磁閥(34)吸合為常開狀態(tài)，同時增加泵(31)起動運行。(JD5)常開觸點閉合，是使交流接觸器(KM5)吸合，接通電加器(19)對重質(zhì)燃油柜初級加熱，(ST2)繼電器是限止該加熱器的溫度。(JD6)常開觸點閉合，使交流接觸器(KM6)吸合，接通電加器(27)的電源對重質(zhì)燃油進行二次加熱。(JD8)常開觸點閉合，是使交流接觸器(KM8)吸合，起動乳化泵(39)運轉(zhuǎn)。
本控制器的工作程序如下系統(tǒng)上的電源復(fù)位后，如時鐘還未運行，應(yīng)首先校對，同時按下(AN1)和(AN3)即可進入校對狀態(tài)，此時(LED11)滅，(LED13)亮，按動(AN1)和(AN2)可設(shè)定星期，時和分。接著輸入程序，同時按下(AN1)和(AN1)即可進入編程狀態(tài)，此時(LED11)滅(LED12)亮?？刂破鞴ぷ鞒绦虬粗苎h(huán)，可設(shè)定一周內(nèi)每一天的開停，每天可設(shè)5個不同的工作程序。首先設(shè)定一周內(nèi)哪天工作哪天停機，然后設(shè)定每一天的工作程序，每一天的工作程序包括開機時間，關(guān)機的時間，燃油和水分加熱的溫度。(K1)為手動/自動轉(zhuǎn)換開頭，手動操作是方便在設(shè)定的程序工作以外，可隨時開機及關(guān)機，但不影響本控制器固定的電腦工作程序。
權(quán)利要求
1.智能化負離子燃油微乳化機是提供生產(chǎn)負離子微乳化燃料方法的機電一體化自動設(shè)備，包括旋流式燃油磁化處理器，微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器，油水定比混合器，旋渦式乳化器等一套生產(chǎn)設(shè)施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負離子微乳化燃料的生產(chǎn)方法其特征在于首先將重質(zhì)燃油或劣質(zhì)燃油通過二級濾清，然后加溫80°內(nèi)進行熱催化，(輕質(zhì)燃油可免去加溫工序)磁化處理，利用空氣負離子作催化劑在一種反應(yīng)器內(nèi)作催化處理，再用人工合成分子篩將相質(zhì)點分散篩選在50-100納米級內(nèi)，摻入經(jīng)加溫90°并經(jīng)磁化有比例的16％-26％水分，通過加壓在2.5兆帕內(nèi)攪拌均勻即成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋流式燃油磁化處理器其特征在于二個錐體形腔件用螺紋串接的方法，構(gòu)成特殊的燃油磁化通道，四塊釹·鐵·錋永久磁極，分別為S1，S2，N1，N2為免因機械振動使磁極移位，分別嵌入在磁化通道外壁凹槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器其特征在于把筒體容積反應(yīng)室，輸入燃油管，輸出燃油管，輸入負離子氣管，加熱器緊湊地設(shè)計在一體，連接單向逆止氣閥，空氣負離子發(fā)生器，O3氣管，微型氣泵所組成的機構(gòu)，以及接地保護體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油水定比混合器其特征在于摻加的水分是由一種經(jīng)變比的窄小接嘴，引入到混合液體通道，和燃油匯合形成油水混合液，摻水量比例范圍內(nèi)的調(diào)整是由聯(lián)接的摻水控制電磁閥中的調(diào)節(jié)栓來完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋渦式乳化器其特征在于二種不同性質(zhì)的混合液體，在乳化泵的作用下，經(jīng)輸入通道流進一種窄小接嘴，即推進由二個內(nèi)錐體形腔件分別用螺紋連接在器件二側(cè)所組成的渦流室時，均產(chǎn)生強烈的有組織的旋渦運動，這種運動所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，將不同性質(zhì)液體混合成微細乳液后，經(jīng)二根螺連接的匯合管，流入到匯合三通閥后，再從輸出通道中流出。
全文摘要
智能化負離子燃油微乳化機是提供大中型燃油爐,內(nèi)燃發(fā)動機用負離子微乳化燃料的自動設(shè)備,包括旋流式燃油磁化處理器,微型筒式空氣負離子催化反應(yīng)器,人工合成分子篩,油水定比混合器,旋渦式乳化器等一套生產(chǎn)設(shè)施。
文檔編號F23K5/02GK1358958SQ0211391
公開日2002年7月17日 申請日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月15日
發(fā)明者楊北超 申請人:楊北超