液体催化剂的输送系统的制作方法

专利名称：液体催化剂的输送系统的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及将催化剂输送到燃烧反应火焰区，如燃料燃烧室内的系统。更具体点说，本发明的实施例包括一个产生含有催化剂的气溶胶、蒸气或雾化气体的催化剂储罐和一个将催化剂输送到火焰区的催化剂输送系统。本发明的具体实施例可包括一个真空源，用来将含有催化剂的气体吸入火焰区内和一个增浓回路，用来当需要增加的催化剂浓度时将催化剂增量吸入到火焰区内。
2.背景技术在燃烧反应技术中，雾化气体、催化剂蒸气和气溶胶曾被用来增加燃料燃烧系统的能量输出。在传统的喷雾气体输送系统中，使容器内一池子液体的上面形成真空，将空气吸入到容器内液面之下的一个位置。一般情况，在传统系统中的液体包括一个载体液体和浮在其顶上的油或其他催化剂，或者在更近一些时候，使用催化剂溶液，其中包括基本载体和可溶的催化剂。在液体之上造成的真空，使气泡上升通过液体进入到液体之上的空气内，有一部分液体粘附在气泡的表面上。在液面之上的某些点，气泡爆裂，在气泡表面上的一部分催化剂仍留在液体上面的空气内。这个过程通常称为雾化(sparging)，而造成的含有催化剂的气体被称为“雾化气体”。从而以雾化气体形式被真空抽走的催化剂微粒可被供应到燃烧系统引入的空气内影响燃烧反应。
但在传统的雾化过程中，催化剂容器被这样设计使当气泡上升到液体顶面会与固体障碍物接触。这个接触减少能粘附到气泡表面的液体数量。传统的系统还在爆裂气泡的紧上方设有雾化气体流出口。采用这个配置，催化剂溶液可从爆裂气泡直接喷溅到雾化气体流出口内并以液体形式而不是以雾化气体的形式行进到火焰区内，然后以不可控制的速率迅速消耗催化剂溶液。这个不必要的和不可控制的消耗使系统变成不起作用的和没有效率的。传统输送系统另一个不合适之处为，在容器内的液体的上方，除了真空的负压以外，有可能发生正压，这时液体会被迫通过空气引入道从系统溢出。这个现象通常被称为渗滤(percolation)。传统的雾化气体催化剂输送系统有一个特别的限制是，系统的催化剂输送率要么是固定的，要么是燃烧系统的真空率成正比，它不能随着需求的增加自动增加。
本发明公开的内容本发明涉及一种液体催化剂输送系统，它包括一个液体催化剂容器和一个催化剂输送系统用来将含有雾化气体的催化剂输送到燃烧反应的火焰区内。本发明的实施例包括一个空气引入道，可将空气释放到催化剂容器内，使气泡从空气引入道释出，这样这些气泡流动通过催化剂溶液时就可不与固体表面接触；还包括一个在空气引入道上的非限制性的止回阀和一个与催化剂容器主体邻近的室，该室有一孔，其直径小于室体的直径以有助于只让雾化气体通到火焰区。还包括能有助于将容器安装到室体上的增强的结构元件。
催化剂输送系统的实施例可以简单到只是一根简单的管子，或者较为复杂的，可包括泵、控制器、报警器、传感器和增浓回路。泵可以是连续的或根据燃烧过程的需要由控制器控制的。增浓回路也可以是连续的，具有预定的阈值以便将增添的催化剂提供给该系统，或者可根据燃烧过程的需要由控制器控制。报警器和定时回路可被用来传送关于该过程、系统、或与该系统关联的传感器的信息。在该系统内也可设有远程指示器以便获悉催化剂容器补充内含物或复合物的组分的需要。振动源如泵可被添加到该系统内，这时可将容器安装在与振动源结合的安装板上。环境的振动可用类似方法抑制，可将容器安装在一个能缓冲环境影响的装置上如在设有缓冲垫的装置上。
本发明的上述这些和其他一些特点和优点在阅读下面用图示出的本发明具体实施例的较详细的说明后当可明了。
附图的简要说明

图1为按照本发明的一个实施例的液体催化剂容器在按图4中的1-1线切开后的剖视图；图2为按照本发明的一个实施例的空气流入道盖的底视图；图3为按照本发明的一个实施例的具有两个突起接头的室盖的底视图；图4为图1中容器的顶视图；图5为图1中容器的前视图，但其室盖只有一个突起接头；图6为按照本发明的一个实施例的催化剂输送系统的方块图；图7为按照本发明的一个实施例的、供往复式发动机用的、具有增浓回路的催化剂输送系统的系统图；图8和9是同一个具有增浓回路的催化剂输送系统中的催化剂输送系统的实施例，图8所示为在低催化剂要求下的流动，而图9所示为在高催化剂要求条件下的流动。
本发明实施例的详细说明如上所述，本发明的实施例涉及燃烧反应用的液体催化剂输送系统，其时催化剂以雾化气体的形式被输送到燃烧反应的火焰区内，本文所用“火焰区”一词指燃烧反应发生的区域。当燃烧反应被封闭在燃烧室内如在往复式活塞发动机的活塞室内时，火焰区就是燃烧室内的空间。在其他情况下，当燃烧反应不是在燃烧室内，而是向周围环境敞开，如同许多敞开火焰的应用场合时，火焰区为任何一种燃料可能产生燃烧的区域。
图1示出可用于本发明的催化剂输送系统的液体催化剂容器2，容器2含有催化剂混合物4。关于一般使用的载体液体、催化剂和催化剂混合物的例子，和通过起泡的使用将催化剂转变成气溶胶的一般操作的说明曾在美国专利4,295,816(1981.10.20授予Robinson)、4,475,483号(1984.10.9授予Robinson)、和5,085,841号(1992.02.04授予Robinson)中被一般地公开，相关的公开内容被本文参考引用。在一般的操作中，由于在催化剂混合物4上方的空气区域内形成的真空，空气通过引入道8被吸入到容器2内。吸入容器2内的空气以气泡的形式上升通过混合物4，气泡在液体上方的空气区域10内爆裂，气泡的爆裂将催化剂微粒释放到空气区域10内，该催化剂的一部分成为含有催化剂微粒的雾化气体被真空抽吸到容器的顶部外。这个操作的进一步论述将在下面结合图6-9论述。
图1所示实施例的空气引入道8包括一个沿着容器2一侧12延伸并进入到接近容器2的底部14的引入管道。引入管道包括一个垂直部分和一个从垂直部分到容器2底部成一角度倾斜的部分。有一位在靠近容器2底部的水平的空气进入口16，它与引入管道的垂直部分之间被倾斜部分隔开。或者空气引入道8可延伸到通过容器2的中心，或与容器2隔开。虽然空气进入容器的口子可在容器2的任何位置上被制成，但由于气泡通过混合物4的上升对本发明的效益有显著影响，最好将空气进入口16设置在容器2底部14邻近。不管空气引入道8和空气进入口16设置在什么地方，空气引入道8的开口18应位在空气引入道8内液面水平之上。供气泡通过而上升到达空气区域的液体深度可以是任何深度，但要工作得较好，深度宜为约2英寸或更深，更好宜在约3到约4英寸之间。虽然对于本发明的特殊用途，在某些实施例中，较浅的液深已经够用，但液深约为2英寸或更深可使混合物内的微粒有时间粘附到气泡的表面上，从而将催化剂转移到空气区域10内。液体越深，释放到混合物内的气泡越大。容器2的容积确定可被存储用于起泡过程的催化剂混合物4的数量，而该数量又确定催化剂在被消耗掉之前可在起泡过程的操作中使用多少小时。对给定用途合适的容器容积将取决于用途而变化，业内行家可根据所需操作时间、起泡率和催化剂混合物粘度立即确定。
图1中实施例的空气进入口16被这样定位和取向使气泡在被释放到混合物内后可上升到混合物4的表面而不会接触任何固体表面。在本实施例中，这一点是这样做到的，将空气引入道8在接近容器2的底部14时做成倾斜使空气进入口16不直接邻近容器2的垂直壁12。而在传统的用于起泡催化剂的容器2中，空气进入口或是直接靠近容器的垂直壁，或是在垂直延伸到液体内的管子的底部如管子本身或一个连结在管子上的浮体，这些对气泡来说都是垂直的固体障碍物。这些固体障碍物靠近上升气泡的结果是，气泡会碰撞或粘附在障碍物上，当气泡接触障碍物时，气泡上升的速度会放慢，液体粘附在气泡表面的一致性会受影响，造成起泡率减少和较少的催化剂混合物被转移到空气区域10内。当气泡粘附在障碍物上时，起泡率被减少，随后的气泡还可被阻拦或与已粘附到障碍物上的气泡结合。这会造成不均匀的气泡大小、催化剂较不有效地转移到空气区域10，和较不有效的系统。
为了使气泡不容易与容器2内的垂直的或其他固体的障碍物接触，在图1的实施例中，空气进入口16与壁被间隔开，空气进入口被设置在离开垂直壁1/2英寸远，并且对于起泡率为每秒钟有2到15个气泡走过约2到约4英寸，承诺气泡在上升到液体表面时可不与垂直壁12接触。其他较大和较小的距离曾设想过，如约1/4英寸或更多，并且预期与垂直壁12和其他固体障碍物的任何程度的隔离都会比传统的系统有所改进。进入口16设置得离壁越远，在进入口16形成的气泡越大，这是由于在空气引入道8上有较大的液体重量需要被真空位移，因此需要有较大的真空负压来抽吸空气使它通过进入口16。在雾化气体催化剂输送系统技术方面的行家能容易地确定所需的离壁距离，在该距离下将可形成对特定用途所需的气泡大小，而可使气泡在到达液体表面之前不会与固体物件接触。
使用传统的系统，另一个会遭遇的问题是渗滤。当容器的空气区域10包括正压力而不是真空所造成的通常的负压力时渗滤便会发生。这样催化剂混合物4便会被迫在空气引入道8内上升。如果压力足够大，那么催化剂混合物4便会被迫从容器2内溢出到周围环境内。为了防止渗滤，图1所示本发明的实施例包括一个不受限制的流体止回阀和一个在空气引入道盖24上的密封垫22。止回阀在空气引入道8的开口18附近设有一个浮动的挡止器20。密封垫22上有一开口，而在空气引入道盖24上也有一个开口26位在密封垫22的开口之内，用来使空气能被吸入到容器内。在传统的系统中，流体止回阀不被使用，因为它们会限制空气的引入，使过程中的气泡大小发生变化，并需要较大的真空负压。而在为本系统设计的流体止回阀内，在空气引入道盖24内的开口26有足够大，可允许比按照合适速率供应气泡所需体积还要多的空气引入，环绕浮动的挡止器20和通过空气引入管道8的可供空气流动的截面积也都足够大，可不限制系统所期望的空气流动。但空气引入通盖24内的开口26又足够小，如果发生渗滤。这个开口26可被浮动的挡止器20连同密封垫22堵塞。使用空气引入道盖24和开口26的另一个优点是传统的系统所没有的，那就是可以防止通常与燃烧过程或与环绕传统燃烧过程的环境关联的许多灰尘、炉灰和其他外来垃圾进入到小孔内与混合物混合。
在标准的操作中，空气通过在引入通盖24内的开口26，环绕浮动的挡止器20，流入到空气引入道8内，然后通过空气进入口16进入到容器2内。引入通盖24设有内螺纹28可配合在空气引入道开口18的外螺纹29上。如果容器2内发生正压使液体升高到浮动的挡止器20便可使它浮起升向引入道盖24。当液体升高到足够高度的停止水平，挡止器20便抵压在引入密封垫22上，在引入道盖开口26周围造成密封，这样便可防止液体渗滤到周围环境内。浮动的挡止器20可由任何一种能与密封垫造成液密密封的能浮材料如塑料球制成，而密封垫22可由弹性的或其他能与浮动挡止器20造成液密密封的材料如泡沫塑料、硅橡胶材料制成。除了浮动挡止器20和密封垫22以外，任何形式的能防止逸出的止回阀都可使用，但可能需要其他设计上的调整以资补偿在空气流内的任何限制。其他形式的流体止回阀在本行业内是大家都知道的。
在传统的催化剂起泡系统中遇到的另一个问题是飞溅现象。当在容器2的空气区域10内的气泡爆裂时，气泡表面上的催化剂混合物分散到容器2内液体上方的空气内。理想的情况，爆裂的气泡将只是把小分子均匀地分布在空气中成为稀薄的雾化气体，然后可被吸入到燃烧反应的火焰区内。但遗憾的是，爆裂的气泡通常将大量的液体飞溅到空气内，或者在喷雾气体被抽吸到燃烧反应内时将那些太大不能继续悬浮在喷雾空气内的分子飞溅出去。以液体而不是以喷雾气体形式输送到火焰区内的催化剂混合物可能会将催化剂混合物消耗得太快，因此是不合适的。传统的雾化气体催化剂分布系统的容器包括一个在液体上方空气区域内的真空吸出口，这使液体能够直接飞溅到真空吸出口内，并使较大的液体分子能被吸入到真空吸出口内凝结或被消耗。另外，如果传统系统的容器被使用在象具有重型构造设备那样的环境内，在那里容器内的混合物容易发生大的振动或晃动，这时液体形式的催化剂混合物也容易与真空吸出口直接接触，并被吸入到和消耗在燃烧过程内。
为了减少液体催化剂飞溅到或凝结在真空吸入口内的影响，图1所示本发明的实施例包括一个与容器2邻近并连通的室30。该室30包括一个室进口32，室进口32的部分由其宽度34限定的平面面积，比与它平行的室体最宽处部分由其宽度36限定的平面面积小。使用这种靠近容器的室30主要有两个优点。首先，由于将室30的真空吸出口设置得与液体上方空气区域10的主体隔开，气泡的飞溅较不容易直接打到真空吸出口上。其次，由于使用雾化气体在飘行通过真空吸出口之前必须通过的室30，雾化气体在飘行通过具有较小面积的室进口32的速度比通过具有较大面积的室主体大。这种速度变化的一个结果是大的液体分子会从气相内掉出，在室30的壁上凝结并返回到容器2内。使用与容器主体隔开的室30还可显著地使催化剂混合物在以液体形式转移到火焰区内时不易发生大的振动或晃动，因为沿着容器2的壁通往室30的开口32较小，大部分催化剂会从室30和真空吸出口被容器壁折返。
通往室30的开口的准确面积和尺寸并不固定，可以是任何小于室30最宽处的大小。对于图1所示实施例，室30的圆形进口的直径为5/8英寸，圆形室30最宽处的直径为1.5英寸，但这两个直径都可设想使用较大的数值。小到1/4英寸的较小的直径也可使用，但在容器2内灌注液体的过程将太缓慢。本行业的行家应该清楚，如果室进口32变得基本上与一滴液体一样大小或更小，那么室30的使雾化气体通往真空吸出口的目的将不能达到，因为那时凝结的液体会从室30滴回到容器2内。
业已发现将一个小而基本连续的振动施加在容器2上可减少基本液体的消耗并有助于破坏液体的表面张力，结果催化剂能较好地转移到容器2的空气区域10内，并且气泡能较好地以一致的速率分裂。为了完成这个振动，可将容器2或使用输送系统壳体的实施例中的壳体装在汽车的底盘上，或振动电机上如果情况允许的话。但若振动过大如将容器直接装在柴油发动机的发动机体上，那么气泡的分裂将被扰乱得太厉害，而催化剂的转移将较不一致或者会一起停顿。这样，振动的频率和振幅虽然并不太关键，但肯定不应使容器振动得太厉害，以致在其内的催化剂混合物有过大的晃动和溅泼，因为这会增加催化剂混合物以液体形式从容器被抽吸的危险。当将催化剂容器用在有剧烈振动的环境中时，容器可被装在安装板上，再将安装板联接到环境上，而安装板可通过缓冲弹簧、橡胶隔离垫或其他本行业所知的抗振元件阻尼环境的振。在一特定的实施例中，容器2和一催化剂输送系统(在图6和7中示出)被联接到一块共用的安装板上并被封闭在一壳体内，安装板与壳体间有缓冲设施来减少壳体所在环境可能引起的振动。
在没有现成振动源如往复式发动机的那些用途中，可用一个分开的振动器联接到容器2上、或装有容器的共用安装板上、或输送系统壳体上来提供振动。在本发明一个特定的实施例中，分开的振动源为用来将催化剂转移到火焰区内的真空泵。将真空泵和容器联接到共用的安装板上，真空泵的振动就可为容器提供轻微而基本连续的振动。
具有内螺纹42和两个真空管连接器或突起接头44的可移走的室盖40在图1的实施例中示出。图3为室盖40的底视图。真空管突起接头44是传统的突起接头用来连接有孔贯穿其内的管子使雾化气体能通过室盖40被真空源吸走。在室盖40的内侧，突起接头延伸到盖40内侧的表面之下，这样便可进下减少已凝结在盖上或被飞溅或溅泼到那里的混合物以液体的形式被吸入到真空吸出口的机会。当将室盖40用螺纹旋紧在具有外螺纹48的室孔46上时，便可形成一个气密的密封，从而能在室30和空气区域10内造成真空。在增强的支承52上设有悬挂孔50使容器单元能被悬挂以便需要时应用。在盖和室孔46的上边缘之间还可设有密封垫43以协助保持气密的密封。
图4为图1所示液体催化剂容器2的顶视图，空气引入盖24和室盖40已被移去。有一增强支承52差不多沿着容器2的中央延伸，用来给空气引入开口18和室30提供结构支承。图5还示出增强凹陷54的顶部。如图5所示，凹陷54可沿对角方向延伸越过容器2或按任何其他取向，这样当在容器容积的空气区域10内形成真空时，可给容器体的形状对付容器体和坍陷提供增添的支承。使凹陷54采取各种走向越过容器体，还可用带箍嵌在凹陷内将容器2固定在车辆上或其他结构上，就象汽车上用带箍固定蓄电池那样。
一个可推荐的填充区域56在容器2的一侧上示出。如同增强凹陷那样，填充区域可制出凹陷以资给容器壁提供增添的结构支承。对于图5所示的容器2的实施例，室盖40可只具有一个突起接头。设有单个和一双突起接头的室盖都可在同一容器上使用，这取决于所需的用途，将在下面较详细地说明。
容器2、室30、支承52、空气引入道8、及盖24和40都可用任何液密而不易被存放在其内的催化剂损坏的材料制成。许多塑料或橡胶都可用于这个目的，因为它们可不被通常用作催化剂混合物的酸性混合物所影响。采用塑料或橡胶时，容器可用注塑或模压的方法制成，这些方法是本行业所熟知的。
图6示出在燃烧反应系统内液体催化剂容器2的使用。催化剂输送系统用继电器控制来自容器2去往燃烧反应火焰区62的含有催化剂微粒的雾化气体。催化剂输送系统60可简单到只用一根管子连结在燃烧系统的空气引入道上，例如当空气引入道在连结到容器的管子64上造成一个真空效应(通常称为Bernoulli或Venturi效应)的应用，或者可以包括较复杂的真空元件、控制器、流动限制器及/或小孔来协助调节进入火焰区的雾化气体的数量。就特定的例子言，在传统的汽油机内，管子64可直接连结到集合进气管、化油器或节流板上。在本行业内公知的汽油机空转时活塞的作用可造成12-15英寸Hg的真空负压。这个真空负压已足够将有效数量的催化剂气溶胶通过一根连结在容器2上的管子64输送到活塞室内，这时活塞室为燃烧过程中的火焰区。
本行业的行家应该知道，本发明可同时使用多个催化剂容器2和分别关联的催化剂输送器60，每一个输送器60分别将催化剂微粒输送给各自的火焰区，平常包含在单一催化剂容器2内的催化剂混合物的组分可被分开存储和分开输送，或者各种不同的组合可分开存储，然后适当组合后输送。这样，催化剂混合物的各种微粒如铂、铼、铑可分别从其各自的催化剂容器2用雾化、直接喷射、泵压、气溶胶加压或任何其他已知的方法输送，通过各自的催化剂输送器60送到共用的火焰区内。可以替代或增添的办法是，单一或多个催化剂容器2内的催化剂微粒可输送到多个关联的或不关联的区带内如往复式发动机的多个燃烧室。本行业的行家当会知道，这时需要有合适的控制器来协调各该催化剂微粒的定时、压力、体积和输送到所选的火焰区。
研究业已指出催化剂微粒在供给火焰区一段时间后然后停用，催化剂微粒的效益仍然能在火焰区内存在。因此设想在本发明的特定实施例中，可以使用适当设计的控制器，使催化剂输送器60按周期有选择地开关来将催化剂微粒供给火焰区一段时间再停止供给一个时间。用于其他目的的合适控制器的使用将在下面较充分地论述。
为了限制抽吸通过管子64的雾化气体的数量，可使用限制器(见图7)。合适的限制器通常在流动流体工业有供应，可向CoorsTechnologies of Golden公司购买。为了在汽油机内获得每秒约为3-5气泡的起泡率。而使用如同在授予Robinson的美国专利4,475,483中公开的催化剂混合物，可以使用0.009英寸陶瓷限制器。限制器可串联地设置在催化剂输送管64上，并包括一个通过其中心轴线的小孔，可用来限制流动通过限制器的雾化气体。如果需要不同的起泡率或使用不同的真空负压，本行业的行家可根据特定的用途和燃烧系统的需要计算出不同的限制器的大小。
图7示出用于柴油发动机的催化剂输送系统的一种较复杂的型式。如同本行业所公知，柴油发动机在机内几乎不产生真空负压，这样就使用较复杂的催化剂输送系统60，其中包括一个增浓回路，当发动机在高载荷下操作时，该回路可提供增添的催化剂浓度。柴油发动机从空载速率到满负荷还包括一个范围很广的燃料需求。因此，一个可变的或按需的增浓回路可被包括在内成为催化剂输送系统60的一部分。
在图7所示的催化剂输送系统中，使用一个具有双突起接头的室盖40。第一管70被联接到室盖40的第一突起接头上并延伸到真空泵72。真空泵72与控制器74关联。第一管70包括一个限制器76。在第一管70内的雾化气体被输送通过限制器76和第一管70进入到真空泵72内，然后泵压到连管78内再通过催化剂管80进入到引入汇流管82内，催化剂管80将第一管70与第二管84的催化剂输送路径连接在一起。第二管84被联接到室盖40的第二突起接头上，并延伸通过限制器86和单路止回阀87，然后联接到连管88上。单路止回阀87将通过第二管84输送的任何雾化气体堵住一直到在催化剂管80内达到最小的真空负压时才开启。
柴油发动机在高载荷的情况下，大量空气通过吸气汇流管被引入到发动机内，这时需要增添的催化剂雾化气体来维持催化剂输送系统在燃烧过程中的催化剂输送系统的效益。由于提供设有止回阀87的第二管84，增添的催化剂雾化气体并不马上通过第二管被吸入，而是要等到发动机以足够快的速率通过吸气汇流管吸入空气，在催化剂管80内造成阈值真空效应后才被吸入。吸入的增添雾化气体的数量正比于真空负压的数量一直到取决于限制器86孔眼大小的最大真空负压为止。这样只有所需添加催化剂的数量被供应到燃烧过程内，但系统有一最大的限度被限制器设定。在本发明一个用于柴油发动机的特定实施例中，真空泵产生约5-6英寸Hg的真空负压，限制器76和86为陶瓷限制器，其孔眼直径在约0.015英寸到约0.020英寸之间，止回阀为鸭嘴兽式止回阀，其裂解压力约为1英寸H2O的真空负压或更大(通过Apollo Pumps，Erving CA售出)。同一系统也可用于开放的火焰区，可带有或不带如上所述的增浓回路。由此可见本发明的实施例可容易适用于所有碳基燃料不管所使用的燃烧过程如何。
图8和9示出催化剂输送系统的具体实施例以便更清楚地说明在使用真空泵72和按需增浓回路时该系统如何操作。真空泵和增浓回路如同那些用于柴油发动机和其他用途的，具有不足的真空负压或可变的催化剂需求。图8示出低载荷的例子，图9示出需要增浓的高载荷的例子。在低载荷情况下，真空泵72通过第一管70和限制器76吸入含有催化剂微粒的雾化气体并推动流体使它通过连管78来到催化剂管80发往火焰区，流动路径如图8中的条纹管所示。在高载荷的情况下，在催化剂管80内造成增添的真空使真空负压超过止回阀87预定的裂解压力阈值，增添的雾化气体就从容器通过第二管84和限制器86被吸出，然后通过止回阀87、连管88、催化剂管80发往火焰区。如同本发明的其他实施例那样，如果需要，限制器可被省掉。另外，如果对于本发明的特定用途，如果不需要或不希望增浓，第二管84、限制器86和止回阀都可被省掉。真空泵72可任选地制成可变的并由控制器来控制以资提供燃烧反应的按需增浓。另外可使用可变止回阀，使它能调节到可以启动增浓回路的一个点上，或者使控制回路能根据燃烧过程的具体的或变化的需要主动调节增浓的程度。
图8和9还示出控制器74的回路板。当将本发明用于汽车时，可将控制器74联接到车辆的点火系统上使催化剂系统只是当汽车行驶时才起作用。在其他用途上，控制器74可联接到任何一个能启动燃烧反应过程的点火系统上使雾化气体不会被泵压到火焰区内除非燃烧过程在该火焰区内发生。控制器在具体应用时可包括一个钟和定时回路来跟踪并记录催化剂输送系统的操作。控制器74还可包括一个报警器以便指出预定的阈值操作时间已经到达。跟踪并记录输送系统的操作还可使业主或政府实体能够收集有关催化剂输送系统使用的数据。
报警器可用来指示催化剂在什么时候需要重新补充，或系统的其他维护在什么时候需要完成。报警器的形式可以为可见显示如发光二极管(LED)、可听的声音、数字的或模拟的信号、或任何其他可计量阈值是否达到的指示。报警器的形式还可以是远程指示器，例如使用无线电频率或其他信号将报警传送到远处的接收机，或通过直接的线路将燃烧过程传送到远处如车厢内的显示屏上或控制板上。更先进的控制器74能够跟踪另外一些信息如催化剂液面水平、雾化气体体积流量、燃料效率等，这些信息也可被传送到远处。控制器74还可根据预定的判据如发动机载荷启动和停止启动真空泵72，或根据类似的判据控制真空泵72的速率。包括有电力线和地线94以资给真空泵72和控制器74提供合适的电力供应。
虽然本发明的实施例已大致说明本输送系统在汽油机和柴油机上的应用，但应知道使用雾化气体来将催化剂载运到火焰区还可用于其他的燃料如可替代的燃料和其他型式的燃烧过程。例如使用本文所说的原理，本行业的行家可容易地将本输送系统应用到使用燃烧过程的煅烧炉、加热炉、锅炉、涡轮发动机和燃烧过程不是直接用于工作的开放的火焰用途上。
应该知道本发明的实施例可被用来给任何一种燃料的燃烧过程产生并输送含有催化剂微粒的雾化气体并不限于本文所论述的特定用途。本文所列举的实施例只是为了最好地说明本发明，不能以此来限制本发明。在本发明的启示下，在不离开后面权利要求限定的创意和范围的情况下是能够作出许多修改和变化的。例如可以设想除了被吸入到燃烧反应的火焰区内以外，催化剂还可用一个被控制器有选择地控制的泵加压雾化气体使它象气溶胶那样直接喷射到火焰区或通往火焰区的空气进入管内。
权利要求
1.一种液体催化剂混合物容器，包括一个容器体，其第一壁具有一个垂直部分和一个倾斜部分；一个通过第一壁通往容器体的空气引入道，其空气引入口与第一壁的垂直部分之间被倾斜部分间隔开，使得若空气泡从空气引入口被释放到容器体内的催化剂混合物内，这些空气泡在到达该催化剂混合物的上表面以前不会与第一壁的垂直壁部接触；和一个在容器顶壁上的开口用来释放容器体内的雾化气体。
2.权利要求1的液体催化剂混合物容器，其特征在于该空气引入口与第一壁的垂直部分水平间隔开约1/4英寸或更大的距离。
3.权利要求2的液体催化剂混合物容器，其特征在于该空气引入口与第一壁的垂直部分水平间隔开约5/8英寸或更大的距离。
4.权利要求1的液体催化剂混合物容器，其特征在于还包括一个与该壁开口连通的室，该室具有多个平行于该开口的横截平面面积，该壁上开口的面积小于横截平面面积中的最大面积。
5.权利要求1的液体催化剂混合物容器，其特征在于该壁开口的尺寸约为1/4英寸或更大。
6.权利要求5的液体催化剂混合物容器，其特征在于该壁开口的尺寸约为5/8英寸或更大，而最大横截平面范围约为1.5英寸或更大。
7.权利要求1的液体催化剂混合物容器。其特征在于还包括一个与该空气引入道或液流连通的止回阀。
8.权利要求7的液体催化剂混合物容器，其特征在于该止回阀包括一个浮动的挡止器，其大小和形状使它在该空气引入道内的液体上升到一个停止高度以上时能够堵塞该空气引入道，而在该空气引入道内的液体确定上升到该停止高度时，让空气沿该止挡器周围流动。
9.权利要求8的液体催化剂混合物容器，其特征在于该止回阀还包括一个设置在该空气引入道周围的密封垫，使得当该空气引入道内的液体上升到停止高度以上时该浮动的挡止器能与该密封垫接触而形成密封接合，将空气引入道堵塞。
10.权利要求1的液体催化剂混合物容器，其特征在于该容器体的壁上制有一增强用的凹陷部分，该凹陷部分被这样取向和定位，使得通过将一带箍对准并骑在其上而可将该容器体捆绑在车辆上。
11.一种液体催化剂混合物容器，包括一个在其壁上制有开口的容器体；一个通往容器体的空气引入道；和一个与该壁开口连通的室，该室具有一个比该开口面积大的横截面面积。
12.权利要求11的液体催化剂混合物容器，其特征在于该壁开口的尺寸约为1/4英寸或更大。
13.权利要求12的液体催化剂混合物容器，其中该壁开口的尺寸约为5/8英寸或更大。
14.权利要求11的液体催化剂混合物容器，其特征在于，还包括一个与该空气引入道成液流连通的止回阀。
15.权利要求14的液体催化剂混合物容器，其特征在于该止回阀包括一个浮动的挡止器，其大小和形状使它在该空气引入道内的液体上升到一个停止高度以上时能够堵塞该空气引入道，而在该空气引入道内的液体确实上升到该停止高度时，让空气沿该止挡器周围流动。
16.一种液体催化剂输送系统，包括一个具有空气引入道和流出口的液体催化剂容器；和一个催化剂输送器，用来将雾化气体内的催化剂微粒输送到燃烧过程的火焰区内，该催化剂输送器包括一条联接到该容器出口的第一雾化气体输送通道，用来按第一速率输送雾化气体；和一条联接到该容器出口的第二雾化气体输送通道，用来根据在火焰区对催化剂需求的增加按第二速率输送雾化气体。
17.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该第一雾化气体输送通道包括一个联接到该容器出口的泵，该泵用来按第一速率将雾化气体从容器流出口泵出。
18.权利要求17的液体催化剂输送系统，其特征在于该第二雾化气体输送通道包括一个止回阀，该止回阀用来当该止回阀一侧的压力超过预定的阈值压力时接通雾化气体使它流过其间。
19.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该第一和第二输送通道连接成一个联合输送通道，用来输送来自第一和第二输送通道的雾化气体，其中该第二输送通道用来仅当该联合输送通道内的真空负压超过预定的阈值压力时才输送催化剂。
20.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该第一速率为一可变速率。
21.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该第二速率为一可变速率。
22.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于还包括一个联接到该催化剂输送器的催化剂输送控制器，用来调节雾化气体经至少一条输送通道的流量。
23.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于还包括一个催化剂输送控制器，用来监控催化剂的输送，并将催化剂输送信息转发到一个遥远的地点。
24.权利要求23的液体催化剂输送系统，其特征在于该催化剂输送信息包括一已经达到预定操作阈值的指示。
25.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于还包括一块联接到该容器和一振动源上的安装板。
26.权利要求25的液体催化剂输送系统，其特征在于该振动源包括一泵。
27.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该容器的空气引入口被这样定位和取向，使从其内释放到该容器内的催化剂混合物内的空气泡在到达该催化剂混合物的上表面以前不接触固体物件。
28.权利要求16的液体催化剂输送系统，其特征在于该容器包括一个与该容器壁开口连通的室，该室具有比该开口面积大的横截面面积。
29.一种将催化剂供给到燃烧过程的空气引入管内的方法，该方法包括使雾化空气通过该容器内的液体催化剂混合物产生雾化气体；按第一速率输送来自该容器的雾化气体，然后当空气进入管对雾化气体的需求超过预定阈值时按高于第一速率的第二速率输送来自该容器的雾化气体。
30.权利要求29的方法，其特征在于第二速率为可变速率。
31.权利要求29的方法，其特征在于该可变速率相应于经该空气进入管由空气移动造成的真空负压。
32.权利要求29的方法，其特征在于按第一速率输送雾化气体包括用真空泵泵压该雾化气体。
33.权利要求29的方法，其特征在于按第一速率输送雾化气体包括经第一输送通道输送雾化气体，而按第二速率输送雾化气体包括经第一输送通道和第二输送通道输送雾化气体。
34.权利要求33的方法，其特征在于按第二速率输送雾化气体包括打开一个阀门使雾化气体能因空气流过该空气进入管所造成的真空而经第二输送通道被吸入。
35.一种使雾化空气通过催化剂混合物而产生雾化气体的方法，该方法包括使空气通过容器内的催化剂混合物而起泡；将催化剂微粒转移到催化剂混合物上方的空气空间内而产生雾化气体；按第一速率向容器流出口输送容器内的雾化气体，然后按小于第一速率的第二速率向容器出口输送容器内的雾化气体，然后将容器内的雾化气体输送到容器出口。
36.权利要求35的方法，其特征在于按第一速率，然后按第二速率输送容器内的雾化气体，然后将其输送到容器出口，其工步包括使雾化气体流过一个处在容器体和容器出口之间的室，该室有一开口，其面积小于该室最大横截面的面积。
37.权利要求35的方法，其特征在于还包括从具有一垂直部分和一倾斜部分的空气引入道结构中将空气泡释放到催化剂混合物内，该倾斜部分沿水平方向使释放的空气泡与垂直部分隔开，从而使这些空气泡在到达催化剂混合物表面之前不与该垂直部分接触。
38.权利要求37的方法，其特征在于释放这些空气泡的步骤包括释放这些空气泡使它们离开任何垂直表面。
全文摘要
一种输送系统，用来产生含有催化剂微粒的雾化气体，并将它们输送到燃烧反应火焰区(62)内。输送系统的催化剂混合物容器(2)包括一个设在容器的空气引入道(8)的开口(18)上的浮球止回阀(20)，空气引入口(16)与容器(2)的垂直壁(12)间隔开。还有一个开口比室体小的辅助溅泼室(30)设在容器(2)主体和容器的雾化气体流出口之间，以减少液体形式的催化剂混合物(4)到达雾化气体流出口的机会。还公开一个增浓回路，该回路包括控制器(74)、泵(72)和单路止回阀(87)，用来在载荷增加时将增添的雾化气体添加到燃烧过程的火焰区(62)内。
文档编号F27D99/00GK1514747SQ02811659
公开日2004年7月21日 申请日期2002年3月2日 优先权日2001年4月12日
发明者詹姆斯W·哈斯丘, 詹姆斯W 哈斯丘 申请人:詹姆斯W·哈斯丘, 詹姆斯W 哈斯丘