专利名称：智能化负离子燃油微乳化机的制作方法
技术领域：
本发明涉及负离子燃油微乳化技术领域，特别涉及一种大中型燃油炉或内燃发动机用智能化负离子燃油微乳化机。
燃油掺水又称乳化燃料。即往燃油中掺加水分一般是8-26％，经过混合搅拌均匀后成为乳化体，在燃油炉使用燃烧均匀，火焰光亮，可避免产生炉中的局部高温，而且燃油炉的喷油嘴不易结焦，节约燃油6-25％，，减少有害物质的25-75％，消除了黑烟。这一种新型的燃烧技术于上世纪六十年代，在工业发达的国家引起了重视，并进行专门的研究且列为专利。我国于七十年代开始研究，八十年代甚行得沸沸扬扬，而且取得了良好的效果。但是这种公知的普通乳化燃料有它的局限性，不能在大中型内燃机上正常使用，因内燃发动机进行怠速运转时，机器的转速不能稳定，并有熄的可能，熄火后起动极其困难，究其原因，不难发觉公知的普通乳化燃料是热力学不稳定体系数，分散的相质点大，一般在1-10微米之间，且不均匀。为了不使二种不同性质的液体界面分层，还必须依靠价格昂贵的表面活性剂，或其它的乳化剂维持动态稳定。否则，在短期内会发生液相分离，造成水分子对设备的锈蚀。随着市场经济的发展，人们不得不计较成本及费用，对这种节油不省钱，甚至多用钱的普通乳化燃料提出了质疑？使这项普通乳化节能环保的燃烧技术，在目前的市场中消声灭迹。
本发明为解决上述问题而设计了一种全自动燃油理化处理微乳化的制备，及一种改革的方法对公知的燃油掺水普通乳化技术进行第二次技术革命，使普通乳化技术升级到热力学稳定体系的负离子催化微乳化技术。将燃油分子通过热催化，磁化，负离子催化，利用人工合成的分子筛将相质点分散在50-100纳米之内后按一定的比例掺入经加热，磁化过的水分，通过一种特殊形腔并加一定的压力搅拌均匀后，(也可以用机械式簧片哨超声波，振动频率700HZ，或电子式超声波振质头，振动频率一般是3000HZ以上，均作剧烈震动混合的后期制作。)成为一种免乳化剂有附加能量的负离子燃油微乳化体。使成本大幅度下降，节能的燃烧效率和环保效益以及经济效益大为提高，而且扩大了使用限制。
根据热力学第一定律和第二定律，能量不能创造，但形式可以转换。生产负离子微乳化燃料的方法，及制造智能化负离子燃油微乳化机的产品，也是遵守着这两个定律。
智能化负离子燃油微乳化机包括旋流式燃油磁化处理器，微型筒式空气负离子催化反应器，人工合成分子筛，油水定比混合器，旋涡式乳化器等几套制备。本发明的目的在于为大中型燃油炉或内燃发动机提供一种新技术，新材料，新设备，以提高燃烧最佳效率，降低成本，以此取代普通燃油乳化技术，更高的指标来节省能源，更高的要求来保护自然环境。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
旋流式燃油磁化处理器是将燃油分子，或水分子在一种的锥体形腔磁场中流动时，均产生强烈的旋流交变磁力线切割运动，使燃油分子或水分子获得最佳物理特性变化的设备。包括磁化通道(60)，永久磁块(58)，防漏磁外壳(56)，端盖(57)等部分。
微型筒式空气负离子催化反应器是利用直流高压电离喷射效应，产生的空气负离子及O3弥漫气体，分别作燃油分子的高活性化学催化反应，及一种附加的助燃能量，使有害物质的降解，燃烧效率有所提高的设备。包括筒体容积反应器(17)，输入燃油管(9)，输出燃油管(11)，输入负离子气管(10)，加热器(16)，单向逆止气阀(12)，以及空气负离子发生器(14)，负离子·O3气管(13)，微型气泵(15)，防高压静电火花消除接地体(18)等部分。
人工合成分子筛(61)是近几年人们模拟天然沸石逆吸一脱附，筛分，离子交换等能力，用铅硅酸盐，氧化硅之类的物质，按所需的孔径调节合成一种公知技术。对燃烧技术的机理而言燃油分子分散的相质点越小，燃烧率就越高的原则，本发明的观念是定位在大于介孔50-100纳米之间，便于重质燃油的分子相质点分散。但是燃油分子相质点的分散尺度达到纳米级后，并不意味着此材料是纳米燃料，因为被分散后的燃油分子排列，并没有搬迁移位及重组，也就是说该人工合成的分子筛不是改性复合体，而是纯分散催化的设备。
油水定比混合器是采用混合液体通道，和窄小接嘴之间的中经变比而设计，最大掺水量是26％，最小的掺水量是16％，中间之差是由掺水控制的电磁阀中的调节栓来完成；是一种可调节定比的专用掺水混合设备。包括混合液体通道(36b)，窄小接嘴(36a)，掺水控制电磁阀(34)，调节栓(34a)等部分。
旋涡式乳化器是利用机械剪切应力将二种不同性质的液体，混合成乳化液体的设备。包括输入通道(44)，窄小接嘴(46)，锥体形腔式涡流室(47)，汇合管(48)，汇合三通(49)以及输出通道(50)等部分。
为了更清楚地解释本发明，下面结合附图进行详细说明
图1为本实施例的装配结构示意图；图2为本实施例的组合结构示意图；图3为本实施例的系统图；图4为旋流式燃油磁化处理器结构示意图；图5为微型筒式空气负离子催化反应器结构示意图；图6为油水定比混合器结构示意图；图7为旋涡式乳化器结构示意图；图8为本实施例的智能化电路图；如图1，图2，图3所示为负离子微乳化各部件总装结构系统示意图。轻质燃油柜(0)，是保障燃油炉的点火成功概率，或内燃发动机的正常起动及怠速运转时的供油系统。其中包括粗滤清器(2)，精滤清器(3)，轻质燃油输送泵组(4)，轻质燃油在燃油输送泵的作用下，经电磁控制阀(6)，输油三通阀(7)，燃油流量传感器(8)，磁化处理器(56)，输入油管(9)，流入负离子催化反应器(17)。
燃油分子经过旋流式磁化处理器的理化处理，及微型筒式空气负离子催化反应器的催化后，由人工合成分子筛(61)将燃油分子分散的相质点，经单向逆止阀(62)，油水定比混合器(36)，分流三通阀(37)，汇合三通(38)，在乳化泵组(39)加压后，经分流三通阀(40)，表接三通阀(41)，乳化器输出通道(50)，表接三通阀(51)，送至燃油炉或内燃发动机。
燃油炉的燃烧或内燃发动机的运转各项指标正常后，水箱(30)的水分经增压泵(31)加压，水分流量传感器(33)，掺水控制电磁阀(34)，磁化处理器(35)，油水定比混合器(36)，流入旋涡式乳化器机构。
乳化泵组(39)一般采用液压齿轮泵，是管内压力源。混合液体进入乳化器的管内压力，控制在2-2.5兆帕以内，由动圈式压力表(42)指示，如超出范围内的压力时，溢流阀(43)将自动分流至初混三通阀(37)，这股分流出来的混合液体压力大于油水定比混合器(36)所流出的混合液体的压力，因此该混合液体在极短的时间内被截止。经乳化混合的负离子微乳液体，在燃油炉内使用正常压力是1.2兆帕内，但不能低于0.7兆帕，如超出范围将由板阀式回油调节器(53)，回油调节阀(54)所组成的机构来调节控制，并由动圈式压力表(52)指示。多余的回油经汇合三通阀(38)，至乳化泵组(39)进行二次乳化。
电加热器(16)(19)(27)(32)，分别对燃油分子和水分子加热用。其目的是降低价格低廉的重质燃油或劣质燃油的粘度，改善它们的凝聚点，浑浊点，增加流动性，及热催化和水分子的热运动。重质燃油所需的加热温度，采用分段快速加热办法，但不会超出磁化处理器磁极的居里点极限，一般油温控制在80°左右，水温控制在90°左右。
重质燃油柜(1)的温度达到流动点时，重质燃油经粗滤清器(20)，精滤清器(21)，重质燃油输送泵组(22)，输油接头(23)，输送到燃油贮存器(25)。
燃油贮存器的重质燃油达到60°时，电磁控制阀(28)为常开状态，燃油增压泵(26)开始加压，电磁控制阀(6)为常闭状态截止轻质燃油，轻质燃油输送泵(4)同时也停止工作。重质燃油经精滤清器(29)，汇合三通阀(7)，燃油流量传感器(8)，燃油磁化处理器(56)，负离子燃油催化反应器(17)，人工合成分子筛(61)，单向逆止阀(62)，油水定比混合器(36)，在液压的作用下进入乳化机构加工后，成为一种有附加能量的新材料—负离子微乳化燃料，供大中型燃油炉或内燃发动机使用。
如图4所示为旋流式燃油磁化处理器的结构示意图。二个锥体形腔用螺纹串接的办法，构成特殊的燃油磁化通道(60)，四块钕·铁·錋永久磁极(58)，分别为S1，S2，N1，N2，为免因机械振动使磁极移位，分别嵌入在磁化通道外壁凹槽内(59)，防漏磁外壳(56)，端盖(57)，输油接头等组成。
如图5所示为微型筒式空气负离子催化反应器的结构示意图。微型筒体作容积反应室(17)，加热器(16)设置在容积反应室的底床，用于对燃油分子作热催化运动。单向逆止所阀(12)联接在输入负离子气管(10)和O3气管(13)之间。保护接地体(18)，是防止生产的负离子高压火花，喷射进燃油中所引起事故，作接地消除保护。燃油在油泵的压力下，从输入油管(9)不断地流入微型筒体容积反应室底床。空气负离发生器(14)，O3气管(13)所产生最廉价的催化剂负离子，在微型气泵(15)的压力下输送到微型筒容积反应室的底床，作催化反应。在膨胀床效应的原理下，筒体容积反应室已膨胀的燃油迅速地从输出燃油管(11)中自动排出。
如图6所示为油水定比混合器结构示意图。掺加的水分是通过油水定比混合器(36)中，一种经变比的窄小接嘴(36a)，引入到混合液体通道(36b)，和燃油汇合形成油水混合液，掺水量比例范围内的调整是由掺水控制电磁阀(34)中的调节栓(34a)来完成。
如图7所示为旋涡式乳化器结构示意图。二种不同性质的液体在乳化泵的作用下，经输入通道(44)流进窄小接嘴(46)，即推进由二个锥体形腔件分别用螺纹连接在(45)的二侧，所组成的涡流室(47)时，均产生强烈的有组织的旋涡运动，这种运动所形成的液体微切面速度差，以产生的剪切应力将不同性质的液体混合成微细乳液。完成这一运动的工序后，乳化液经二根螺纹连接的汇合管(48)，流到汇合三通(49)后，从输出通道(50)中流出。
如图8所示为实施例的智能电路图。智能化负离子燃油微乳化机的自动控制电路是，模拟人性化的指令，对本发明的制备按程序进行直接操纵，监控，按人为的自定编程进行日周期内的时控。并具有燃油流量，水分流量，混合液的定比，温度等液晶显示，而且还有报警，语言提示，远程遥控等功能的电路接口。
本控制器的CPU(A)印板是(IC11)为核心构成中央微处理器的单片机。用(IC11)-(IC8)对CPU串行输出的显示码进行串-并转换，并带动(LED1)-(LED9)显示数字。(LED1)在定时状态下显示星期，在编程状态下显示定时编号。(LED2)-(LED3)显示时间，(LED4)-(LED6)显示油温和水温，(LED7)-(LED9)燃油流量，水分流量，及混合液体比例。(IC9)-(IC10)用来并串转换扩展输入口，(IC13)为EEPROM，用来储存用户程序，(IC12)是时钟日历芯片，在这里仅用了星期，时和分。
(B)为输入输出板，(MK1)专为燃油，水分的流量传感信号检测设计的模块，它不会因燃油及水分的加温所形成的蒸气凝水而影响数字显示，流量信号放大处理经(IC15)-(IC21)光隔离后送入CPU。MK2为测温模块，将温度进行A/D转换后串行送入CPU。
接线端子(X1)(X2)分别接(8)(33)流量传感器的接点，(X3)(X4)是语言提示器及故障警示器的线路接口，(X5)(X6)接怠速传感器的接点，(X8)(X9)(X10)分别接油温，水温的传感器的接点，(X11)(X12)(X13)分别接油·水液位的探板，(X14)接燃油炉或内燃发动机的机体壳。
(C)为终端电器执行板(JD1)常开触点的闭合，使交流接触器(KM1)吸合，轻质燃油泵(4)起动运转，同时也使电磁阀(6)吸合为常开状态。(JD2)常开触点的闭合，是使交流接触器(KM2)吸合，起动重质燃油泵组(22)及运转。(JD3)常开触点闭合，使交流接触器(KM3)吸合，水箱的电加热器(32)开始对水分加热。(JD4)常开触点闭合，掺水控制电磁阀(34)吸合为常开状态，同时增加泵(31)起动运行。(JD5)常开触点闭合，是使交流接触器(KM5)吸合，接通电加器(19)对重质燃油柜初级加热，(ST2)继电器是限止该加热器的温度。(JD6)常开触点闭合，使交流接触器(KM6)吸合，接通电加器(27)的电源对重质燃油进行二次加热。(JD8)常开触点闭合，是使交流接触器(KM8)吸合，起动乳化泵(39)运转。
本控制器的工作程序如下系统上的电源复位后，如时钟还未运行，应首先校对，同时按下(AN1)和(AN3)即可进入校对状态，此时(LED11)灭，(LED13)亮，按动(AN1)和(AN2)可设定星期，时和分。接着输入程序，同时按下(AN1)和(AN1)即可进入编程状态，此时(LED11)灭(LED12)亮。控制器工作程序按周循环，可设定一周内每一天的开停，每天可设5个不同的工作程序。首先设定一周内哪天工作哪天停机，然后设定每一天的工作程序，每一天的工作程序包括开机时间，关机的时间，燃油和水分加热的温度。(K1)为手动/自动转换开头，手动操作是方便在设定的程序工作以外，可随时开机及关机，但不影响本控制器固定的电脑工作程序。
权利要求
1.智能化负离子燃油微乳化机是提供生产负离子微乳化燃料方法的机电一体化自动设备，包括旋流式燃油磁化处理器，微型筒式空气负离子催化反应器，油水定比混合器，旋涡式乳化器等一套生产设施。
2.根据权利要求1所述的负离子微乳化燃料的生产方法其特征在于首先将重质燃油或劣质燃油通过二级滤清，然后加温80°内进行热催化，(轻质燃油可免去加温工序)磁化处理，利用空气负离子作催化剂在一种反应器内作催化处理，再用人工合成分子筛将相质点分散筛选在50-100纳米级内，掺入经加温90°并经磁化有比例的16％-26％水分，通过加压在2.5兆帕内搅拌均匀即成。
3.根据权利要求2所述的旋流式燃油磁化处理器其特征在于二个锥体形腔件用螺纹串接的方法，构成特殊的燃油磁化通道，四块钕·铁·錋永久磁极，分别为S1，S2，N1，N2为免因机械振动使磁极移位，分别嵌入在磁化通道外壁凹槽内。
4.根据权利要求2所述的微型筒式空气负离子催化反应器其特征在于把筒体容积反应室，输入燃油管，输出燃油管，输入负离子气管，加热器紧凑地设计在一体，连接单向逆止气阀，空气负离子发生器，O3气管，微型气泵所组成的机构，以及接地保护体。
5.根据权利要求2所述的油水定比混合器其特征在于掺加的水分是由一种经变比的窄小接嘴，引入到混合液体通道，和燃油汇合形成油水混合液，掺水量比例范围内的调整是由联接的掺水控制电磁阀中的调节栓来完成。
6.根据权利要求2所述的旋涡式乳化器其特征在于二种不同性质的混合液体，在乳化泵的作用下，经输入通道流进一种窄小接嘴，即推进由二个内锥体形腔件分别用螺纹连接在器件二侧所组成的涡流室时，均产生强烈的有组织的旋涡运动，这种运动所产生的剪切应力，将不同性质液体混合成微细乳液后，经二根螺连接的汇合管，流入到汇合三通阀后，再从输出通道中流出。
全文摘要
智能化负离子燃油微乳化机是提供大中型燃油炉,内燃发动机用负离子微乳化燃料的自动设备,包括旋流式燃油磁化处理器,微型筒式空气负离子催化反应器,人工合成分子筛,油水定比混合器,旋涡式乳化器等一套生产设施。
文档编号F23K5/02GK1358958SQ0211391
公开日2002年7月17日 申请日期2002年1月15日 优先权日2002年1月15日
发明者杨北超 申请人:杨北超