专利名称：生产燃料点火晶核的装置和用于该装置中颗粒的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产动力或燃烧燃料中的点火晶核的装置和一种用于该装置中的颗粒的制造方法。
称之为“燃料精加工器”的表面反应器是公知技术。这种反应器用铜锌合金工作，并将动力或燃烧燃料中浓度较小的不饱和碳氢化合物转化成锌无机物，这种锌无机物极易点火，因此，在燃烧动力或燃烧燃料时起到点火晶核的作用。为了制造这种点火晶核，要对动力或燃烧燃料加热，并使其穿过表面反应器，然后输送到一内燃机或燃烧器。
在一冷却带上对由熔融金属形成的颗粒(通过颗粒化获得的金属晶粒)铜锌合金进行迅速冷却是一种公知技术。将氢氧化钠溶液中的固化微粒从其氧化层中释放出来，并接着放置到石油或汽油中，以避免其重新氧化，这也是公知技术。公知的方法具有若干缺点，这些缺点相当大地限制了它们的使用。
氢氧化钠溶液中的剩余物质会使颗粒老化，因为储存几个月后它们容易形成一种新的氧化物层。这样，在用于形成动力或燃烧燃料中的点火晶核时，这种颗粒就失去了其部分功能。
在一种公知的装置中采用连续的、因此恒定活化的附加加热，由于不断的喷射产生的负作用，这种装置在温暖季节是不利的。
本发明的基本任务是改进上述那种装置和方法，使其克服所述缺点。
这一任务是通过权利要求1、2、13、14、15和16所提出的特征解决的。
相对于公知技术，本发明的优点是，这种装置的效率较高，而且由于使流入流出的动力或燃烧燃料进行对流热交换，设置可根据需要开关的加热装置，所以用于形成所要求的点火晶核的装置是在有利的温度范围内运行的。这种装置便于安装，因为动力或燃烧燃料的入口和出口靠得很近。通过这种装置，在相同的功率下运行一内燃机时可节省15％动力或燃烧燃料。
用这种新的方法制备的颗粒与现有为此目的所使用的颗粒相比，其外表面大得多，因此，其效率比迄今可能得到的颗粒要高。这种颗粒作为动力或燃烧燃料中的金属反应组分的作用不易老化，因此，在这种颗粒的整个寿命期间，其效率一直不会降低。
用于这种颗粒的原料不必独立于另一种合金组分。
关于环境，这种颗粒是没有问题的，因为它是一种可回收材料，它不会排出有毒物质，因此，无论在制备时还是在使用中都不会明显地破坏环境。
在从属权利要求和下面的描述中公开了本发明的其它有利的实施方案。
下面结合附图描述本发明的装置的实施例。
图1是本发明的第一实施例，其具有一反应容器、一加热装置和一由两个腔室构成的热交换器，图2是本发明的第二实施例，其具有一反应容器、一加热器和一较紧凑的由一个单独的腔室构成的热交换器，图3是本发明的第三实施例，其具有一全紧凑式构造的反应容器，该反应容器带有一整体热交换器和整体的加热器。
在本发明的第一实施例(图1)中，通过设置在装置100上的一入口110向该装置提供动力或燃烧燃料，燃料进入一热交换器108的第一腔室111。热交换器108一方面用于调节流入的动力或燃烧燃料的温度，使其可在的最佳温度下在装置100中制备燃料，另一方面，将动力或燃烧燃料维持在适合于喷射泵或燃烧器的温度。为此，首先加热经过热交换器108的流入反应容器101的动力或燃烧燃料，然后，当燃料刚刚制备好，从反应容器101出来时再将其冷却。
热交换器108的第一腔室111具有一矩形横剖面。在这样构成的矩形通道内与相邻的腔室118接触处有导向件112。为此，一些型材，例如倾斜的小铝片在上表面上形成铝制螺旋线或凹槽，它们总是产生旋流。
装置100上的动力或燃烧燃料入口位于热交换器108的第一腔室111的上方。
动力或燃烧燃料通过一出口113向下流出热交换器108的第一腔室111，达到带有一个或多个加热元件115的一加热室114。加热元件优先选用装在一铝壳内的PTC加热元件，这种加热元件减小了加热电流，却具有升高的温度。围绕着发热体115设置铝制螺旋线116，其作用是从发热体115向动力或燃烧燃料提供良好的热传导。加热室114的一开口117与反应器容器101的一入流附件106相连接。
加热元件115的功率为每小时每升燃料流量1-4W。
反应器容器101包括一个或多个反应器盒102，盒中装满一种由Sn/Cu 96/4构成的颗粒103。颗粒103的制造将在后面予以描述。它包括粒度在10μm至3mm之间的微粒。颗粒103的微粒最好具有无规则的极不均匀的上表面，以便使动力或燃烧燃料具有尽可能大的形成点火晶核的表面。
在如此描述的实施例中采用三个串接设置的反应器组合102。
在另一(附图中未示出)的实施例中，采用八个串接设置的反应器组合。
反应器组合102都达到其入和出流侧，在入出流侧装有将颗粒103保持在反应器组合102内的隔网104。
反应器组合102形状一致地放置在反应容器101内，其周边通过密封圈105密封，因此没有动力或燃烧燃料从外面经过，从而不与颗粒103接触就流过反应器组合102。动力或燃烧燃料穿过入口附件106进入反应容器101。
在入口106内设置一套管109，优选为一塑料套管，套管的一侧带有若干孔，其作用是使动力或燃烧燃料在第一(图1中下面的)反应器组合102的横剖面上均匀地进入。
反应容器101的内横剖面面积为每升小时动力燃料产量0.5至3cm2，一至八个反应器组合102的长度为其直径的一半至两倍，这样，它们很难在反应器容器101内滑动或挤入。反应器组合102内装满一种由接近低共熔的熔融金属制成的颗粒103，其组分为2-8％铜，92-98％锌。
封住由铝制成的反应器组合102的隔网104的网眼大小为0.1至0.5mm。反应器组合102之间的密封圈105由动力燃料不能透过的密封材料制成，例如VITON。
在通过所有的反应器盒102之后，在其内制备的动力或燃烧燃料经过一出口附件107流出反应容器101，并经过一管线120，优选为胶管和一输入管件119流入后接的热交换器108的第二腔室118，在管线120内连接一过滤器121。
热交换器108的第二腔室118与其第一腔室111导热连接。热交换器108的两腔室111和118之间的连接可以通过焊接实现，也可以使两个腔室111和118由一个双管构成。热交换器108的第二腔室118在两腔室111和118的壁接触的一侧具有导向件112。型钢如铝制螺旋线、倾斜的小铝片或在上表面上的凹槽用作导向件，这些导向件总能引起旋流。
热交换器108的铝制的腔室111和118和加热室114的横剖面为每升小时燃料产量0.1至1cm2。
腔室111和118的高度大约与反应容器101的高度相同，在本发明的一实施例中其高度为250mm。加热室114的长度这样来限定，使得热交换器108的第一腔室111与用作反应容器101的入口的开口117流动连接。
过滤器121是一个细过滤器，这是必要的，因为以生产为条件的颗粒103具有一个对于保留有效的细粒比。
腔室111和118通过一个保持带(未示出)与反应容器101的壳体固定连接，反应容器还带有一装置100的固定支架(未示出)。这样，热交换器108就沿其整个纵向延伸段固定。
在反应容器101中制备且后来又在热交换器108中冷却的动力或燃烧燃料从设置在装置100的上方的出口122离开装置100。
装置100的动力或燃烧燃料出口122设置在热交换器108的第二腔室118上，优选与装置100的入口110在同一平面内，无论如何要与其接近，这有利于装置100的安装。
热交换器108还用作为装置100的动力或燃烧燃料入口110和出口122定位的元件。
与此相应，只需在一适当的位置上分出一通向发动机的喷射泵或一燃烧器的动力或燃烧燃料输送管，该管与装置100的入口110以及出口122形成闭合，而无需附加的管路。
反应容器101和热交换器108以及其构件最好都由铝制成。
一个带有2.5升工作容积的柴油机的PKW在最大功率时每小时需要20升动力燃料。在本发明的这种应用的一实施例中采用内径为42mm的反应容器101。反应容器101中有三个直径为42mm，高度为50mm的反应器组合102。加热室114的加热功率为40W。所用颗粒103为含有4％铜和96％锌的合金。平均晶粒直径为0.4mm。晶粒的带宽为0.01至1mm。在本发明的实施例中，柴油的出口温度比入口温度高出10℃，这是在运转30分钟后的平衡状态下测量的。
装置100中的所有金属部件均由铝制成。在本发明的另一实施例中，装置内的所有金属部件由钛制成。
颗粒103必须始终保持在能够防止其氧化的天然或人造介质中，从而可靠地防止在颗粒上形成一层氧化层。因此，装置100必须直立放置和运行，这样才能使其入口110和出口122位于其上部，从而避免防止氧化的天然或人工介质流出。
在本发明的第二实施例(图2)中，装置200通过一入口210提供动力或燃烧燃料，动力或燃烧燃料流入一热交换器208。热交换器208一方面用于调节流入的动力或燃烧燃料的温度，使其可在的最佳温度下在装置200中制备，另一方面，将动力或燃烧燃料维持在适合于喷射泵或燃烧器的温度。为此，热交换器208首先加热流入反应容器201的动力或燃烧燃料，然后，当燃料刚刚制备好，从反应容器201中出来时再将其冷却。
热交换器208内部包括一浸渍式加热螺旋管209，其连接和功能在后面将予以解释。沿箭头211的方向从入口210进入热交换器208的动力或燃烧燃料在加热的条件下通过浸渍加热式螺旋管209流过热交换器208，并沿箭头212的方向从一出口213离开热交换器，出口213通向一加热室214。加热室214具有一加热元件215，用于根据需要进一步加热动力或燃烧燃料。
动力或燃烧燃料流出加热室214后沿箭头216的方向通过开口217和一分流器206流入反应容器201。后者有三个反应器组合202。
反应器组合202中装有成分均匀的颗粒203，例如上面所描述的装置100中的颗粒103。
隔网204将颗粒203保持在反应器组合202内。一密封圈205在一带有一出口部件207的板218与最接近的反应器组合202之间形成密封。
在动力或燃烧燃料制成点火晶核后夹带着点火晶核通过出口部件207从反应容器201中流出，穿过一导管220流入浸渍式加热螺旋管209，导管220中间连接着一过滤器221。
过滤器221是一个细过滤器，这是必要的，因为以生产为条件的颗粒203具有一个对于保留有效的细粒比。
动力或燃烧燃料流过管路209，将热量交换给从入口210沿箭头211的方向新流入热交换器208的冷的动力或燃烧燃料，并从出口222离开浸渍加热式螺旋管209，输送到一内燃机或一燃烧器。
装置200的燃料出口222设置在热交换器208的上面，优选与装置的入口210在同一平面内，无论如何要与其接近，这有利于装置200的安装。
热交换器208还用作为装置200的动力或燃烧燃料入口210和出口222定位的元件。
装置200由一隔热设计的壳体219包围，壳体219内充满温度隔离的热绝缘材料223。在本发明的一实施例中，热交换器208和加热室214的壳体、反应器组合202、浸渍加热式螺旋管209、分流器206和导管220都由铝制成。
在本发明的另一实施例中，装置内的所有金属部件都由钛制成。
颗粒203必须始终保持在能够防止其氧化的天然或人造介质中，从而可靠地防止在颗粒上形成一层氧化层。因此，装置200必须直立放置和运行，这样才能使其入口210和出口222位于其上部，从而避免防止氧化的天然或人工介质流出。
在本发明的第三实施例(图3)中，通过一入口310向一特别紧凑构造的装置300提供动力或燃烧燃料，动力或燃烧燃料流入一充有颗粒303的反应容器301。后者同时用作热交换器，这在后面还会详细描述。
颗粒303具有均匀的成分，例如上述装置100中的颗粒103。
动力或燃烧燃料从设置在装置300上面的入口310流入，经过反应容器301内的一浸渍加热式螺旋管309，流向一设置在其自由端的分流器306，在本发明的本实施例中，该分流器设计成环形的，位于反应容器301的底部附近，并带有开口317。开口317朝向与通过浸渍加热式螺旋管309流入的动力或燃烧燃料相反的方向。
装置300的底部装有一加热装置，其构造在后面将要描述。在一绝缘板314上放入一接触板302，里面放入一凹入加热元件315，在本发明的这一实施例中，该加热元件为NTC加热元件。在加热元件315上面是一个加热板305。电导线307、308为加热元件315提供电流。
反应容器301在上面由一盖311所覆盖。装置300由一绝缘体313包住。
从开口317均匀进入颗粒303内的动力或燃烧燃料流过这些颗粒，形成点火晶核，并将其夹带，经过一过滤器321达到出口322，动力或燃烧燃料流出装置300。
过滤器321是一个细过滤器，这是必要的，因为以生产为条件的颗粒303具有一个对于保留有效的细粒比。
加热元件315为动力或燃烧燃料提供热量，它在反应器容器301的底部区域加热，这样有利于由动力或燃烧燃料所夹带着的点火晶核的形成。但动力或燃烧燃料在反应器容器301的较高的区域由流过浸渍加热式螺旋管309的新的动力或燃烧燃料重新冷却，然后才又离开装置300。
装置300内的所有金属部件均由铝制成。在本发明的另一实施例中，装置内的所有金属部件由钛制成。
颗粒303必须始终保持在能够防止其氧化的天然或人造介质中，从而可靠地防止在颗粒上形成一层氧化层。因此，装置300必须直立放置和运行，这样才能使其入口310和出口322位于其上部，从而避免防止氧化的天然或人工介质流出。
在本发明的一实施例中，由一个电子装置(未示出)根据流入的动力或燃烧燃料的温度、空气温度、动力或燃烧燃料的制备量对加热元件115(图1)、215(图2)、315(图3)进行控制。
在装置100、200、300中用于动力或燃烧燃料中的点火晶核的颗粒从一种由锌构成的合金中获得，这种锌合金中具有至少一种溶解活化的合金组分。
按照本发明的第一实施例，在此所用的熔融金属在高温下和不氧化的气氛中制备，在一种防止颗粒氧化的介质中迅速降温，然后冷却到使用或环境温度。
按照本发明的第二实施例，在高温下和非氧化气氛中制备熔融金属，在一种防止颗粒氧化的介质中不是迅速降温，而只是冷却，然后继续冷却到环境温度。
在该方法的两种变化中，一种是熔融金属的迅速冷却阶段在一种防止颗粒氧化的介质中进行，另一种是熔融金属的冷却阶段在这种防止颗粒氧化的介质中进行，熔融金属的出口设置在防止颗粒氧化的介质上方这样高的高度处，使得熔融金属流转化为滴状细小颗粒。小滴落入防止颗粒氧化的介质中，在那儿形成10μm至3mm的细粒。
在防止颗粒氧化的介质中迅速冷却的滴状或颗粒状的细小颗粒的表面面积比在防止颗粒氧化的介质中只是冷却的滴状细小颗粒的表面面积大得多。
在两种情况下，在锌与该溶解活化的合金组分之间的低共熔点附近放置一种具有该合金组分的颗粒。
但是这种颗粒不应在防止其氧化的介质中停留，将其从这种介质中经过另一种也是不氧化的介质带到动力或燃烧燃料中。
在本发明的一实施例中，该颗粒包含锌和铜的合金。
在本发明的另一实施例着中，这种颗粒包含锌和银的合金。
按照本发明的另一实施例，这种颗粒包含锌和镁的合金。
在本发明的一实施例中，这种颗粒包含92-98％锌和8-2％铜的合金。
在本发明的另一实施例中，这种颗粒包含96％锌和4％银的合金。
按照本发明的另一实施例，这种颗粒包含87-93％锌和13-7％镁的合金。
在本发明的一实施例中，防止颗粒氧化的介质是一种动力燃料。
在本发明的另一实施例中，防止颗粒氧化的介质是一种燃烧燃料。
在本发明的又一实施例中，防止颗粒氧化的介质是油。
在本发明的再一实施例中，防止颗粒氧化的介质是一种热油。
在本发明的另一实施例中防止颗粒氧化的介质是一种柴油。
在本发明的另一实施例中，防止颗粒氧化的介质是一种燃料油。
在本发明的又一实施例中，防止颗粒氧化的介质是一种液压油。
在本发明的再一实施例中，防止颗粒氧化的介质是汽油。
在本发明的另一实施例中，向熔融金属中提供一种贵金属作为添加剂。
在本发明的另一实施例中，向熔融金属中提供钛作为添加剂。
在本发明的又一实施例中，向熔融金属提供银作为添加剂。
按照本发明的再一实施例，向熔融金属中提供钙作为添加剂。
按照本发明的另一实施例，向熔融金属中提供钴作为添加剂。
在本发明的又一实施例中，向熔融金属中提供钼作为添加剂。
按照本发明的再一实施例，向熔融金属提供镁作为添加剂。
在本发明的另一实施例中，向熔融金属提供锰作为添加剂。
按照本发明的另一实施例，向熔融金属提供锂作为添加剂。
前述添加剂作为合金组分提高了颗粒的活性和长时间的稳定性。
权利要求
1．一种用于通过在一带有金属制成的颗粒的反应器中处理动力或燃烧燃料来制备点火晶核的装置，其特征在于该装置(100、200、300、400)具有一反应容器(101、201、301、401)，在该反应容器中装有一种具有非氧化表面的颗粒(103、203、303、403)，这些颗粒处于一种防止该颗粒氧化的天然或人造介质中，所涉及的动力或燃烧燃料从该反应容器中流过。
2．如权利要求1的装置，其特征在于装置(100)带有一用于流入其内或从其内流出的动力或燃烧燃料的热交换器(108、208)，该装置的入口(110、210)和出口(122、222)直接装在该热交换器上，二者彼此相邻。
3．如权利要求2的装置，其特征在于该装置的入口(110、210)和出口(122、222)位于同一平面内。
4．如权利要求2或3的装置，其特征在于热交换器(108)由一用于动力或燃烧燃料进入的腔室(111)和一用于其回流的腔室(118)构成，二腔室的隔壁热传导接触。
5．如权利要求2至4中任一项的装置，其特征在于热交换器(108)的腔室(111、118)中设有倾斜于动力或燃烧燃料流动方向的导向件(112)。
6．如权利要求2至4中任一项的装置，其特征在于热交换器(108)的腔室(111、118)中设有用于使动力或燃烧燃料产生湍流的螺旋线。
7．如权利要求1至6中任一项的装置，其特征在于热交换器(108)与反应容器(101)通过一加热室(114)彼此机械连接，加热室(114)构成动力或燃烧燃料从热交换器(108)流入反应容器(101)的一通路。
8．如权利要求7的装置，其特征在于在加热室(114)中装有一温度升高加热功率降低的电加热元件(115)。
9．如权利要求1的装置，其特征在于装置(300)包括一构造紧凑的反应容器(301)，其内装有一用于流入的动力或燃烧燃料的浸渍热器式螺线管(309)，它还与反应容器(301)一同构成一热交换器。
10．如权利要求9的装置，其特征在于在浸渍加热式螺线管(309)的自由端装有一用于流入的动力或燃烧燃料的分流器(306)。
11．如权利要求10的装置，其特征在于在分流器(306)的下面装有一个或多个电加热元件(315)。
12．如权利要求9至11中任一项的装置，其特征在于装置(300)的入口(310)和出口(322)设置在同一平面内，并且彼此靠近。
13．用于制备一种颗粒的方法，这种颗粒用于处理动力或燃烧燃料，从而在该燃料中形成点火晶核，其特征在于将具有至少一种溶解活化的合金组分的锌合金中的颗粒熔化，并在一种防止该颗粒氧化的介质中迅速冷却，以形成一种最大到直径为3mm并有较大的表面面积的细粒。
14．用于制备一种颗粒的方法，这种颗粒用于处理动力或燃烧燃料，从而在该燃料中形成点火晶核，其特征在于将具有至少一种溶解活化的合金组分的锌合金中的颗粒熔化，并在一种防止该颗粒氧化的介质中冷却，以形成一种最大到直径为3mm的细粒。
15．如权利要求13或14中任一项的方法，其特征在于在防止该颗粒氧化的介质中迅速冷却或冷却的颗粒间断地在这种介质中存贮、输送和使用。
16．如权利要求13或14中任一项的方法，其特征在于在防止该颗粒氧化的介质中迅速冷却的颗粒在气封的条件下从该介质传送到一种动力或燃烧燃料中。
17．如权利要求13或14中任一项的方法，其特征在于该合金包含锌和铜。
18．如权利要求13或14中任一项的方法，其特征在于该合金包含锌和银。
19．如权利要求13或14中任一项的方法，其特征在于该合金包含锌和镁。
20．如权利要求17的方法，其特征在于该合金中包含92-98％的锌和8-2％的铜。
21．如权利要求18的方法，其特征在于该合金包含96％锌和4％银。
22．如权利要求19的方法，其特征在于该合金中包含87-93％锌和13-7％镁。
23．如权利要求13至22中任一项的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种动力燃料。
24．如权利要求13至22中任一项的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种燃烧燃料。
25．如权利要求13至22中任一项的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种油。
26．如权利要求25的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种热油。
27．如权利要求25的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种柴油。
28．如权利要求25的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种燃料油。
29．如权利要求25的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是一种液压油。
30．如权利要求13至23中任一项的方法，其特征在于该防止所述颗粒氧化的介质是汽油。
31．如权利要求13至30中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供一种贵金属作为添加剂。
32．如权利要求31的方法，其特征在于向熔融金属中提供钛作为添加剂。
33．如权利要求31的方法，其特征在于向熔融金属中提供银作为添加剂。
34．如权利要求13至31中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供钙作为添加剂。
35．如权利要求13至31的方法，其特征在于向熔融金属中提供钴作为添加剂。
36．如权利要求13至31中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供钼作为添加剂。
37．如权利要求13至31中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供镁作为添加剂。
38．如权利要求13至31中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供锰作为添加剂。
39．如权利要求13至31中任一项的方法，其特征在于向熔融金属中提供锂作为添加剂。
全文摘要
本发明涉及一种装置,用于通过在一带有金属制成的颗粒的反应器中处理动力或燃烧燃料来制备点火晶核,该装置有反应容器,在该反应容器中装有具有非氧化表面颗粒,这些颗粒处于一种防止该颗粒氧化的天然或人造介质中,动力或燃烧燃料从反应容器中流过。本发明还涉及用于制备上述颗粒的方法,它包括将具有至少一种溶解活化的合金组分的锌合金中的颗粒熔化,并在防止该颗粒氧化的介质中迅速冷却,以形成最大直径为3mm并有较大表面积的细粒。
文档编号C10L1/12GK1216357SQ9811939
公开日1999年5月12日 申请日期1998年9月25日 优先权日1997年9月26日
发明者梅德·伊姆特劳德·奥伯兰德 申请人:Irt创新循环技术有限公司