专利名称：用于增强燃油的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及燃油处理，尤其涉及燃油的增强。
背景技术：
现今使用的内燃机的数量超过了数亿。这些内燃机通常通过点火和燃油如化石燃料的燃烧运行。很多车辆使用汽油和/或柴油。
但是柴油、汽油和其它相关燃油，通常没有在燃油点燃时完全消耗或燃烧。于是，一些燃油，且通常是很大百分比的燃油被浪费并作为废气排出。这导致大量的排放和较低的燃油效率。数百万内燃机的大量排放的累积效果是现今空气污染很大部分的原因。此外，由于较低的效率，运行这些发动机的成本可以很高并在有些情况下特别地高。还有，较低的效率导致更大的燃油消耗，其可导致对燃油资源的依赖。
发明内容
本发明有利地解决了上述需要以及通过用于增强燃油的方法、装置、和系统的规定的其它需要。一些实施例提供了用于处理燃油的装置，其包括第一管道，具有输入端、输出端、和金属内表面；第二管道，置于第一管道内并与第一管道轴向对齐，第二管道具有输入和输出端，和沿着第二管道的长度分布的多个孔口；以及叶轮组件，其包括位于转接器套管和轴支撑件之间的叶轮，其中至少叶轮和轴支撑件固定在第二管道内，且所述转接器套管位于第二管道的输入端。
一些实施例提供了用于增强燃油的装置，这些装置包括外部管道，与外部管道的相对侧配合的输入和输出件，燃油相应地通过输入和输出件进入和排出，反应筒组件，位于外部管道内以接收燃油并至少引起燃油的空穴现象并输出空穴化燃油，以及偏置件，位于外部管道内，并与反应筒组件配合以维持反应筒组件的定位。
另一些实施例提供了用于制造燃油处理装置的方法。这些方法中的一些包括组装叶轮组件，将叶轮组件的至少叶轮、一部分叶轮轴和叶轮轴支撑件插入内部管道，所述内部管道具有沿内部管道长度的一部分分布的多个孔口，可滑动地将组装的叶轮组件与内部管道啮合，将内部管道插入外部管道，所述外部管道具有的直径大于内部管道的直径，将所述叶轮组件的至少一部分与外部管道啮合，以及将内部管道与外部管道固定形成反应筒。
一些实施例提供了用于处理燃油的装置。这些装置可包括第一管道，具有输入端、输出端、和金属内表面；第二管道，置于第一管道内并与第一管道轴向对齐，第二管道具有第一和第二端，和沿着第二管道长度的一部分分布的多个孔；以及附在所述第二管道上的流体处理控制旁通件，构造成控制通过沿第二管道长度的一部分分布的多个孔流出第二管道的流体的量。
其它实施例包括用于处理燃油的方法。该方法构造成在压力下将流体传输到第一管道；迫使一部分流体通过沿第一管道长度分布的多个孔口流出第一管道，形成流体流；使得流体流撞击第二管道的内部金属壁，所述第二管道与所述第一管道轴向对齐并位于围绕第一管道，处理流体以改变第一部分流体的物理性质；并控制流体的处理，包括引导第二部分流体旁通多个分布的孔口流出第一管道。
又另一些实施例还提供了用于处理燃油的装置。这些装置包括反应筒组件，反应筒组件还包括具有输入端、输出端、和金属内表面的外部管道；和内部管道，内部管道具有第一和第二端，以及沿着内部管道长度的至少一部分分布的多个孔，以及其直径小于外部管道的直径，其中内部管道置于外部管道内并与其轴向对齐，使得当将流体通过多个孔分配以撞击外部管道的金属内壁时，传输到内部管道的至少一部分流体引起第一阶段的空穴现象。该装置还包括偏置件，位于靠近反应筒组件，使得偏置件维持反应筒组件的定位；以及第一涡旋体，相对于反应筒组件设置，引起第二阶段的空穴现象。
本发明的特征和优点将通过参照一以下本发明和附图的详细说明得到更好的理解，他们阐述了利用本发明原理的示例性实施例。
本发明的以上和其它方面将通过以下结合以下附图进行的对其更具体的说明而更加明显，其中图1示出了根据一些实施例的流体增强系统的简化截面图；图2示出了图1的系统的内部管道的简化平面图；图3示出了图2的管道垂直于管道长度的简化横截面图；图4-6示出了图1的系统的端盖相应的平面图、端面图和横截面图；图7-10示出了图1的系统可包括的端盖的另一实施例相应的平面图、端面图、横截面图和立体图；图11-13示出了图7-10的端盖的又另一实施例的端面图；图14和15示出了图1的系统可包括的间隔件相应的简化立体图和端面图；图16示出了根据一些实施例在插入外部导管以形成反应套管组件之前的内部导管组件；图17示出了可包含在图1的系统中的叶轮组件的分解平面图；图18示出了图17的叶轮组件组装后的平面图；图19-21示出了图17的叶轮组件的转接套管相应的侧视图、截面图和端面图；图22-23示出了图17的轴支撑件相应的侧视图和端面图；图24和25示出了图17的叶轮相应的端面图和侧视图；图26示出了根据另一构造的叶轮的简化横截面图；图27示出了可在图1的系统中实现的反应筒的简化横截面图；图28和29示出了图1的系统的涡旋体体的相应的侧视图和横截面图；
图30示出了使用通过流体增强系统处理或增强的流体的系统的简化结构图；图31示出了用在流体增强系统的反应筒组件的另一实施例；以及图32示出了根据一些实施例的流体增强系统的横截面图。
相应的标号表示整个几幅附图中相应的部件。技术人员会理解图中的元件是用于简化和清楚地说明，且没有必要按比例画出。例如，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件被放大以有助于提高对本发明各种实施例的理解。在商业可行实施例中有用或必要的普通而易于理解的元件通常没有示出，以便于本发明这些各种实施例受到更少的阻挡。
具体实施例方式
这些实施例通过多相空穴现象和改变流体的性质而部分增强了流体特性。例如，这些实施例可应用于增强和/或改变燃油，例如柴油、汽油和其它燃烧的燃油具有降低的排放和发动机内碳沉积，同时还增加发动机功率输出和因此提供更好的发动机性能并减少燃油消耗。未处理的燃油通过内燃机燃烧通常不能点燃部分燃油，并作为废气排放。不能点燃部分燃油可由于例如长碳链的存在部分导致燃油的不充分蒸发。利用本方法和装置和来增强燃油，例如柴油和/或汽油，以至少部分提高燃油的燃烧性质。
图1示出了根据一些实施例的流体增强系统120的简化截面图。系统120具有输入耦合转接器122、输出耦合转接器124、反应筒组件126、偏置和定位元件130、一个或多个涡旋体132、和外壳管道134。反应筒组件126包括内部长笛状管道140、外部管道142、叶轮组件144、和部分限定内部管道140和外部管道142之间建立的间隙或通道150的间隔件146。外壳134位于输入件122和输出件124之间，具有反应筒组件126、在外壳内密封的偏置件130和涡旋体132。在操作中，一种或多种流体，例如燃油，在处理过程中供应到到增强系统120的输入件122并保持在外壳134内以流动通过反应筒组件144，越过偏置件并通过涡旋体。
这些实施例提供了用于增强流体，如柴油、汽油、和其它流体的一种过程和装置，其中流体通过增强系统120，在该处有多相空穴现象并暴露于引起流体、例如燃油物理性质和特性改变的催化剂以提高和增强它们的燃烧效率。在一些实现中，增强系统120运行作为用于发动机的机载燃油处理中心并可快速并相对容易地与多种类型的内燃机组合。
空穴现象是流体内的气泡形成和坍塌的过程。当流场中的压力降低到液体的蒸发压力以下时，一些流体蒸发产生一个或多个气泡。如果当地压力后来增加到蒸发压力以上，气泡坍塌。当气泡坍塌迅速时，坍塌隔热地发生并可相对地产生可引起一种或多种化学反应发生的极大温度和压力。在化学反映中相对长的碳氢化合物链破裂成短链且增加改进燃烧的蒸发压力。这些实施例，至少部分有效地采用了多相空穴现象来处理流体。
仍然参见图1，系统120产生压力变化并形成紊流来建立用于多相空穴现象发生的环境。在空穴现象之后或空穴现象过程中，燃油暴露于催化剂物质，如铜、镍、铝、铜合金、和其它相关催化剂物质和/或化合物物质，其相对自由地释放电子，由此赋予被处理液体电/磁荷。
紊流产生有助于流体的处理。紊流可至少部分通过如下充分描述的叶轮组件144的包含引入。叶轮有效地作用在由流体源(如燃油泵、且通常不采用其它动力流体源)供应的流体压力上。
流体的紊流还通过内部管道140的构造来加强。流体通过在内部管道长度的一部分上分布的多个孔226(见图2)并暴露于外部管142的内表面，该内表面在有些实践中包括如下充分描述的催化剂物质。此外，螺旋缠绕的间隔件146可构造成进一步加强流体内的紊流。
图2示出了内部管道140的简化平面图。图3示出了垂直于长度232的管道140的简化横截面图。参见图2和3，内部管道具有第一和输入端222、第二端224、沿着内部管道140的长度232的至少第一部分230分布的多个孔或穿孔226、以及与内部管道的第二端固定在一起的端盖228。在一些实施例中，内部管道的第二部分234不包括孔，该部分234可容纳至少一部分叶轮组件144，使得在输入端222接收的流体在从内部管道排出之前被引导通过叶轮组件。在一些实施例中，内部管道用作通过系统120增强的燃油的扩散器。内部管道140示出为具有圆形截面的圆柱形，但是也可使用其它构造。内部管道具有相对硬的结构，但不限于此。在一些实践中，至少内部管道的外壁322用催化剂涂敷和/或内部管道140可以是催化剂的形式，如铜、铜合金、镍和其它相关催化剂和/或相关催化剂的组合。
孔226通常是垂直于纵向轴线的径向孔，并轴向间隔建立内部管道内部和外部之间的连通。在一些实施例中，孔是圆的，但是孔也可以基本上具有当操作中流体被迫通过孔室实现所要求效果的任何形状。例如，孔可以是方形、矩形、三角形、星形、细长狭槽、其它形状和/或形状的组合。同样诸孔可构造成单一尺寸、或多种尺寸的孔。例如，内部管道的第一部分240可具有第一尺寸250和第二尺寸252的孔，第二部分242具有第二尺寸252和第三尺寸254的孔，且第三部分244只具有第二尺寸252的孔。如另一实例，第一尺寸的孔可具有约0.093英寸的直径，第二尺寸的孔可具有约0.060英寸的直径，第三尺寸孔可具有约0.078英寸的直径，其中第一、第二和第三部分240、242、244各具有约3.6英寸的长度，且内部管道140具有约0.50到0.60英寸的内部直径。在一些实施例中，孔的截面面积总和约等于并大致小于垂直于长度232的内部管道的内部孔或通道的截面面积。
沿着内部管道的长度230诸孔还以螺旋模式示出。也可使用其它模式，例如零星模式、行、其它模式和/或模式的组合。例如，孔226可构造成以螺旋形纵向延伸、轴向间隔的设计或模式。此外，孔的数量和尺寸可以变化以实现被处理流体内所要求的空穴现象和紊流。
图4-6示出了根据一些实施例的端盖228相应的平面图、端面图和横截面图。端盖具有约等于或大于内部管道140的外部直径的内部直径622。端盖228与内部管道140的第二端224固定在一起，至少部分地封闭第二端，使得向内部管道的输入端222供应的流体被搅动并受迫通过多个孔226并径向远离内部管道。在一些实施例中，端盖完全密封内部管道的第二端224。在另一些实施例中，端盖包括允许向内部管道供应的流体排出内部管道而不必通过多个孔226的一个或多个旁通孔或孔口822(见图8)。端盖可通过螺纹连接、压装、焊接、软焊、卷边、螺栓、铆钉、舌片和凹槽、以及其它用于将端盖和内部管道固定在一起的相关方法固定到内部管道上。此外根据一些实践，端盖可用催化剂物质构造或涂敷催化剂物质、如铜、镍、铝、和其它相关物质或物质的组合。图7-10示出了根据一些其它实施例的端盖720相应的平面图、端面图、横截面图、和立体图。图11-13示出了具有另一些构造的端盖720的端面图。参见图7-13，端盖720包括形成在并延伸穿过盖的一个或多个旁通孔口822。该旁通孔口822，至少部分地控制供应到并流过内部管道140的流体的反应和/或增强。此外，旁通孔口可以是方形、圆形、矩形、三角形、星形、或其它相关构造和/或构造的组合以控制燃油内的处理和/或反应。
旁通孔口至少部分地控制流体的流动并控制流体的处理和/或反应。例如，旁通孔口可允许通常未反应或未处理的一些流体通过反应筒组件126。通过包含该旁通并允许一些流体通过，更少的流体空穴化和爆炸和/或空穴现象的数量被限制，并控制流体的处理水平。此外，旁通孔口提供流体的有效加速度并因此提供被处理流体增强的摩擦、内暴、和空穴现象。
沿着内部管道140通过多个孔226的流体量的控制还提供了对流体的反应过程的控制并因此控制排出增强系统120的作为结果的处理流体的质量。端盖720的旁通孔口822，在一些实践中，构造成进一步控制和/或降低内部管道内的压力，因此进一步控制流体通过沿着内部管道多个孔226的速度和/或压力。控制流体通过内部管道多个孔排出的速度进一步控制流体和外部管道142的催化剂内部表面的空穴现象和/或效果，提供对增强系统内流体的反应的更大控制。
旁通孔口可构造成允许通常未处理和/或未改变的一些流体通过增强系统来控制流体的质量水平。或者和/或此外，旁通孔口可构造成当流体通过处理燃油的旁通孔口时，建立流体内的一些空穴现象，但是通常是比通过沿着内部管道的多个孔226的至少部分流体更少的程度，来控制处理流体的质量水平。
在图9的端盖720的端面图中示出的旁通孔口822具有大致正方形形状。但是注意采用的孔口的其它形状和数量可根据所要求的实践、空穴现象的数量变化，如果有任何通过旁通孔口和/或其它类似情况。例如，在一些实践中，旁通孔口可以是圆形、卵形、星形、矩形、其它形状，由多种孔组成(不论方形、圆形等)、和/或其组合。端盖上旁通孔口的尺寸、形状和数量取决于所要求的流体流动、内部管道内的压力、通过旁通孔口流体的空穴现象、通过沿着内部管道的多个孔226流体的空穴现象和其它因素。旁通孔口的直径和/或面积取决于实现和/或所要求的流体流动控制。通常，一个或多个旁通孔口的直径和/或总截面面积与内部管道的直径成正比。在一些实践中，圆形旁通孔口的直径对于一些应用相对于内经约0.6英寸的端盖范围可以是2至25mm。
图14和15示出了间隔件146相应的简化立体图和端面图。间隔件146构造成约位于内部管道140的外部，并且在一些实施例中螺旋环绕内部管道。间隔件部分地保持内部管道140相对于外部管道142的位置。此外，随和流体行进通过通道150，一些实践中的间隔件引起流体中的进一步搅动。
间隔件146可通过软焊、焊接、或其它类似结合技术、销或钉和配合孔、压装、和其它技术与内部管道140的外部(或外部管道142的内部)固定在一起。例如，在一些实践中间隔件包括向内朝向内部管道径向延伸的销，且内部管道包括容纳销以将间隔件与内部管道固定的配合孔。通常，间隔件位于端盖和叶轮组件之间内部管道的外部并沿着多个孔226延伸。
间隔件可由铜、铜合金、镍、镍合金、铁、涂敷有其它金属(例如，铜、铜合金)的铁、铝和其它相关材料或材料的组合。在一些实践中，间隔件146由催化剂物质构造或涂敷有催化剂物质以有助于通过增强系统120处理的流体的反应和增强。间隔件基本上可具有任何形状的截面，如圆形、矩形、方形、或其它截面形状。例如，间隔件可构形成所要求的螺旋构造的金属丝或杆形成。
图16示出了根据本发明装入外部管道142以形成反应筒组件126之前的内部管道1620。内部管组件由具有孔226的内部管道140、螺旋地环绕内部管道的间隔件146、插入内部管道的叶轮组件144、和固定在内部管道的端盖228组成。内部管道组件1620的直径小于外部管道的直径，使得内部管道组件可插入外部管道。内部管道通过螺钉1622、销、压装、卷边和/或其它这种方法固定到外部管道上。
图17示出了根据一些实施例的叶轮组件144的分解平面图。图18示出了组装的叶轮组件144的平面图。参见图17和18，叶轮组件144实施例由转接器套管1722、叶轮轴1724、叶轮1726、叶轮套管1730、和叶轮轴支撑件1732组成。叶轮组件的一些实践还包括一个或多个叶轮间隔件1732、1734，以及垫圈1736、1738。在操作中，随着流体的流体压力被供应到反应筒组件126，叶轮1726旋转，并通常不采用其它动力源。叶轮的旋转搅动流体，形成紊流和/或引起空穴现象。搅动、紊流和/或空穴现象有助于流体的处理。
转接器套管1722接收叶轮轴1724的第一端1742并在第一端支撑轴。同样，叶轮轴支撑件1732接收叶轮轴的第二端1744并支撑叶轮轴。叶轮轴1724的第一和第二端相应地通过螺纹连接、销、端部变形、软焊、焊接和/或其它方法或方法的结合固定到转接器套管1722和轴支撑件1732上。当采用螺纹连接时可附加地使用螺纹锁定材料。在一些实施例中，叶轮轴是由不锈钢或其它相关材料形成的杆。叶轮1726设置成围绕叶轮套管1730，使得套管延伸穿过中心孔2422(见图24)，叶轮围绕套管自由旋转。叶轮套管1730可用来构造或涂敷的材料是当叶轮围绕套管旋转时，降低摩擦和/或承受摩擦引起的预期水平的热，如特氟纶(例如纯特氟纶(PTEE))、或其它相关材料。此外，叶轮套管是中空、细长的杆或套管，其装在叶轮轴1724上。叶轮1726和/或叶轮套管1730位于叶轮轴上使得叶轮在内部套管140(见图1)内旋转。叶轮或叶轮套管在轴上的定位可通过一种或多种方法实现，如叶轮间隔件1732、1734、软焊、焊接、摩擦配合、卷边、和/或其它方法或方法的组合。一些实施例利用叶轮每侧的叶轮间隔件和/或叶轮套管来在转接器套管1722和叶轮轴支撑件1732之间的预定义位置定位叶轮。
在图17和18所示的实施例中，第一叶轮间隔件1732是中空、细长的杆或套管，其装在叶轮轴1724上并定位成在第一端毗邻抵靠转接器套管1722且在另一端毗邻抵靠叶轮套管1730；且第二叶轮间隔件1734同样是中空、细长的杆或套管，装在叶轮轴1724上并定位成在第一端毗邻抵靠转接器套管1732且在另一端毗邻抵靠叶轮套管1730。间隔件可由金属、金属合金、或其它相关材料，如316不锈钢中空管构成。一些实施例还在叶轮间隔件1732、1734和叶轮套管1730之间采用垫圈1736、1738以部分地进一步维持定位并改进产品。垫圈可用基本上任何相关材料，如尼龙、塑料、聚亚安酯、或其它相关材料制成，并具有的尺寸相应于间隔件1732、1734和/或叶轮套管1730的尺寸。
图19-21示出了根据一些实施例实现的转接器套管1722相应的侧视平面图、横截面图和端面图。转接器套管是中空的，并包括本体1922、支撑件1924、和叶轮轴接收孔口2022。在一些实施例中，本体形状大致是圆柱形，使得转接器套管构造成在内部管道140的输入端222外部滑动，并包括形成在本体1922内部上的支架或唇缘2024，其在与内部管道配合时毗邻抵靠输入端222。供应到增强系统120的流体流动通过转接器套管并进入内部管道。转接器套管1722可通过一种或多种方法，包括但不限于摩擦配合、螺纹连接、销、卷边、软焊、焊接和/或其它方法或方法的结合来固定到内部管道上。例如一些实践，转接器套管1722的中空本体1922的内径约等于或仅仅大于内部管道140的外径，当转接器套管1722与内部管道配合时提供可靠的摩擦配合。此外，转接器套管可由金属、金属合金、和其它相关材料形成。例如，转接器套管的一些实施例由根据ASTM(美国测试和材料协会)B301中硬的铜合金145形成。
转接器套管的支撑件1924可邻接本体1922或作为固定(例如，通过软焊、焊接等)到本体的分离件形成。支撑件包括从本体1922延伸的支脚1930。通常转接器套管包括两个或多个支撑件1924，例如，一些实施例包括与限定每个支撑件之间流体可通过间隙的相邻支撑件成直角定位的四个支撑件。叶轮轴接收孔口2022轴向地与转接器套管中心轴线对齐并由支撑件1924支撑，使得支撑件从叶轮轴接收孔口2022延伸到至少支脚1930。叶轮轴接收孔口接收叶轮轴的第一端1742并可螺接以与叶轮轴1724配合或利用其它方法来将叶轮轴与转接器套管配合和/或固定。
在一些实践中，支撑件1924在厚度1932中变细，最后部分在临近叶轮轴接收孔口2022处且变细到支脚处的较小厚度。在一些实施例中，支撑件1924可进一步延伸超过支脚1930和形成壁架1940的本体1922的外径。这些壁架1940与外部管道142配合来相对于如下完全描述的外部套管定位叶轮组件和/或反应筒组件126。图22-23示出了轴支撑件1732相应的侧视图和端面图。轴支撑件包括中空本体2222、支撑件2224和轴接收孔口2226。通常，轴支撑件本体具有的形状和尺寸符合内部管道140的形状和尺寸。例如，轴支撑件本体可以是具有直径约等于或小于内部管道140内部直径的圆柱形，使得轴支撑件可以插入内部管道。因为轴支撑件是中空的，供应到增强系统120的流体流过中空支撑轴。
类似于转接器套管1722、轴支撑件1732包括多个支撑件2224，例如在轴接收孔口2226的相对侧对齐的两支撑件。在一些实施例中，轴支撑件被研磨和/或模制成单个邻接件。但是，轴支撑件可由例如通过软焊、焊接或其它相关方法固定在一起的分离件形成。轴接收孔口2226接收叶轮轴的第二端1744并可螺接以与叶轮轴1724配合或使用其它方法来将叶轮轴与接收孔口2226配合和/或固定。此外，轴支撑件1732可由金属、金属合金和其它相关材料，如类似于转接件套管的铜合金制成。
图24和25示出了根据一些实施例的叶轮1726相应的端面图和侧视平面图。叶轮包括中心穿孔2422和多个叶片2424。中心穿孔具有的直径约等于或大于叶轮套管1730的直径，使得当组装时叶轮套管延伸穿过中心穿孔。此外，中心穿孔可延伸超过叶片，以增加旋转中叶轮稳定性和/或限制摇摆。
叶轮可基本上包括任何数量的叶片2424。叶片的构造当流体通过内部管道140并围绕叶片搅动流体，引起流体内的紊流和/或空穴现象时，使得至少叶轮围绕轴1724旋转。在一些实践中，叶片约从叶轮1726的第一侧2522沿着弧形延伸到约第二侧2524。此外，叶片可沿着弧形厚度增加，使得靠近第二侧2524的叶片部分比靠近第一侧的叶片部分厚。叶片的间距可以根据所要求的对流体的效果和根据流体流动模式和/或速度的旋转速度、叶片的数量和其它相关因素而变化。例如，一些实施例可具有约40到50度的间距，同时其它实施例可能具有20到70度之间的间距。叶轮的直径2526小于内部管道的内部直径，使得叶轮可以插入内部管道并可在内部管道内旋转而不接触内部管道的内壁。叶轮1726可用金属、金属合金和其它相关材料或材料的组合加工、形成和/或模制而成。例如，在一些实施例中叶轮由不锈钢，如303不锈钢制成。
图26示出了根据另一构造的叶轮2620的简化横截面图。叶轮2620包括叶轮的三个叶片2622、2624、2626。叶轮赋予内部管道内通过的流体以运动，并形成产生空穴现象的部分螺旋表面。此外，叶片构造成所要求的偏斜角，如四十五度偏斜角。此外和/或或者在一些实施例中，叶片可包括尖锐的端部。叶片包括空穴现象，且在一些实施中，还通过产生流体流动内的一串汇合作用加强空穴现象。根据一些实践叶轮的三个叶片的协作还包括流体内的搅动和扰动。也可以其它叶轮构造来实现内部管道140内所要求的搅动和/或空穴现象。
再参见图16，示出了组装的且插入外部套管142之前的内部管道组件1620。外部管道具有的内径至少等于或通常大于端盖228和/或间隔件146的直径。这样一来，间隙或通道150在内部管道140的外部和外部管道142的内部之间形成。此外，外部管道的内部直径等于或仅仅大于叶轮组件144的转接器套管1722的本体1922的外部直径。反应筒组件126一旦组装，转接器套管1722的本体1922与外部管道的内壁接触并形成与外部管道的密封，使得当流体供应到增强系统120，流体被引导通过转接器套管进入内部管道140且不直接进入外部管道而是从内部管道被引导通过多个孔226进入内部管道和外部管道之间的通道150。一些实施例另外和/或或者包含转接器套管和外部管道内壁之间的另外密封件，例如O形环、衬垫、或其它密封件。
图27示出了根据一些实施例实现的反应筒组件126的简化横截面图。示出内部管道组件1620在外部管道142内与端盖或至少内部管道140的外壁和外部管道142的内壁限定的通道150轴向对齐。在操作中，流体被供应到内部管道的输入端222，在该处流体通过并环绕叶轮组件144，至少一部分流体流出多个分配孔226并进入通道150，在该处流体流到外部管道142的出口端2724和反应筒组件126。
通常，内部管道内的压力水平使得随着流体流被引导抵靠和/或撞击外部管道142的内壁流体流出多个孔。当流体通过多个孔226并进入通道150时的压力迅速改变引起流体内的空穴现象，至少部分引起一些长碳链分子的破裂。当流体沿着通道150行进时，流体继续接触外部管道的内壁，内部管道140的外壁和间隔件146。这样一来，一些实施例用催化剂物质涂敷外部管道的内壁、内部管道140的外壁和/或间隔件146，和/或用催化剂物质构造外部管道的内壁、内部管道140的外壁和/或间隔件146。例如，外部管道142的内壁可用铜合金(例如，铜-铝合金)涂敷，且内部管道140和间隔件146可用铜合金构造。用催化剂物质涂敷和/或构造外部管道的内壁、内部管道140的外壁和间隔件146增加了流体对催化剂的暴露来进一步有助于增强流体的过程。在一些实施例中，催化剂物质向流体释放电子来进一步改变燃油的物理性质和/或部分有助于碳链分子的破裂。
再参见图1，反应筒组件126还包含在外壳管道134内，其提供对于反应筒组件和增强系统120的其它内部部件的保护。外壳管道通常具有的直径等于或大于外部管道142的外径，在一些实施例中当流体增强系统120组装和/或使用时，接触外部管道的外表面。此外，外壳管道134构造成承受预定义压力并可基本上由能够携带想要处理流体(例如，燃油)的任何材料构成。在很多情况下，外壳管道是多层软管，例如水压管，其包括一层或多层人造橡胶管、一层或多层金属管道、和/或其它层。例如，在一些实施例中外壳管道是液压管，来自美国俄亥俄州Cleveland的Parker Hannifin Corporation的每1000磅/平方英寸额定的1000SAE100R1AT非SKIVE。
流体增强系统120在一些实施例中还可包括偏置件130、涡旋体132、和输入和输出偶合转接器122、124。在一些实施例中偏置件130螺旋地环绕位于输出偶合转接器124和反应筒组件126之间的杆或弹簧。在一些实践中，偏置件在插入时受压，建立抵靠反应筒组件的力来维持反应筒组件相对于至少输入偶合转接器122的定位。偏置件可基本上由相关材料构成。且在一些实践中还由催化剂物质构成和/或涂敷。例如，偏置件可以是螺旋地环绕成所要求的长度和可压缩的0.125英寸铜杆合金Cl 1000 ASTM B 187构成的弹簧。偏置件的内径小于外壳管道的内部直径。此外，在一些实施中当流体经过、越过和/或环绕偏置件时，偏置件引起流体中进一步的搅动和/或另外的空穴现象。
一些实施例还包括位于靠近输出偶合转接器124的涡旋体132，且在一些情况下还通过偏置件130压抵输出偶合转接器。涡旋体可用作保持增强系统120内所要求压力的减压器和/或增加流动流体内紊流。
图28和29示出了根据一些实施例的涡旋体132相应的侧视平面图和横截面图。涡旋体包括从第一侧2824延伸通过涡旋体到达第二侧2826的中心穿孔2822，使得流体可通过涡旋体。中心穿孔在第一侧具有第一直径2830并在第二侧2826倾斜到更宽直径2832。穿孔变细的角度2828取决于流体流动、压力和其它参数。在一些实施例中，发生变细的角度2828约60度，但是根据所要求的效果，其它构造可具有不同的角度。环形延伸部或环2840围绕涡旋体延伸，涡旋体相对于第一侧2824限定第一壁架或架子2842，其构造成与偏置件130协作和/或毗邻抵靠偏置件130，以及相对于第二侧2826的第二壁架或架子2844，其构造成与输出偶合转接器124协作和/或毗邻抵靠输出偶合转接器124。
中心穿孔2822基本上可具有任何相关横截面形状，例如但不限于圆形、方形、矩形、卵形、三角形、星形和/或其它构造。此外，中心穿孔可用多个相关形状的孔和/或实现所要求流动控制和/或流体处理的其它构造代替。紊流、搅动和/或空穴现象的增加导致流体随着流体通过中心穿孔引起流体内的进一步反应。涡旋体132可由金属、金属合金、和其它相关材料构成，且在一些实施例中由催化剂物质如铜、铜合金、铝和其它这种物质或物质的组合制成和/或涂敷。例如，在一些实践中，涡旋体由根据ASTMB301中硬的铜合金145制成。
流体增强系统120还可在靠近或在系统输入件和/或反应筒组件126处包括涡旋体以发起流体内另外的搅动。在一些实施例中，图17的转接器套管1722可另外包括涡旋体。例如，中空本体1922的内部可包括类似于图28中示出的锥形。这样一来，系统可包括用于增强搅动、摩擦和/或空穴现象的上游涡旋体。其它实施例包括分离的上游涡旋体，例如类似于涡旋体132的涡旋体，设置在反应筒组件126前面。这样一来，涡旋体可在通过反应筒组件引起的空穴现象(例如，由叶轮引起的空穴现象阶段、通过孔226流体的扩散引起的空穴现象阶段、和/或由间隔件和/或外部管道内部引起的空穴现象)之前提供空穴现象阶段。
图30示出了使用通过流体增强系统120处理或增强的流体的系统3020的简化结构图。该系统包括储液器或箱3022、泵或其它流体传输设备3024、流体增强系统120、和流体消耗设备3026。例如消耗设备可以是内燃机且储液器可以容纳在传输到内燃机(例如，传输到汽化器来雾化进入活塞汽缸)之前通过增强系统120抽取的燃油(例如，柴油或汽油)。
流体增强系统至少部分考虑了流体的受控的重新组织，例如燃油变成更有益的分子状态以更理想的使用并从它们的使用产生性能。流体增强系统120的流体动力构造引起约微观级的蒸发和/或空穴现象。蒸发和/或空穴现象随同催化剂接触引起与流体和/或燃油一起发生的以下效果中的一个或多个相对长的碳氢链破裂成短链；磁场被引入流体；和/或释放附连的水和杂质。
在操作中，至少反应筒组件126(见图1)发起了流体中微观泡沫的形成，其内爆成小的、亚微观的、纳米串(其中纳米串是尺寸通常在约1-100纳米范围的分子串)。这些内爆在纳米级产生高温和高压。在一些实践中，流体内的磁场还通过磁流体动力学(MHD)形成。在一些反应筒组件126中可建立电动势序列，其中环绕的电动势序列为存在于材料催化剂中的流体负地充电。此外，这些实施例可提供对通过该系统流体流动的控制，其有助于控制流体的处理和控制系统内燃油的处理。
在一些实践中流体增强系统120是机载燃油处理中心，增加流体，如柴油和汽油、和/或其它流体的总体品质。碳氢链破裂成更短碳氢链产生更易于燃烧的燃油。反应筒组件还可允许从燃油附连的水和杂质被释放并由增强系统120外部的燃油过滤器捕获。该更高品质的燃油产生提高的燃油经济性、更低的排放、和整个发动机操作范围的更大功率。
还参见图30，随着燃油从储液器抽出，然后被迫进入内部管道140(见图1)并流过多个孔口，使得燃油内产生的空穴现象引起相对长的碳链分子的破裂。此外，燃油接触外部管道的催化剂内壁、内部管道的外壁、间隔件146和/或偏置件130，其中电子从催化剂物质中释放，进一步改变燃油的物理性质，如离子化，即处理的液体或气体的大量分子的充电。然后增强的燃油供应到发动机3026，在该处发动机点燃燃油，具有供应到活塞腔燃油的更完全燃烧，并进一步产生降低的排放。
流体增强系统被构造以改进成排出燃油管线或其它排出流体消耗系统。此外，流体增强系统可直接包含在新发动机设计中，如与泵和/或燃油过滤器协作，或者与汽化器组合。处理过的燃油的改进的燃烧提供了更大的推力，并降低了燃油消耗。
本主题流体增强系统的发明者还认识到，一些内燃机系统，如长途运输柴油机，通过流体增强系统处理的燃油可潜在地被过度处理，产生燃油的过多破裂并因此降低增强燃油的有益效果。该不利效果可发生在循环从油箱抽取的一部分燃油的一些柴油系统中。例如，从油箱抽取的柴油通过处理燃油的增强系统。一些柴油燃烧系统中，一部分增强的燃油再循环返回油箱以便后者收回并再次通过增强系统处理。由于燃油的持续循环，部分燃油可被过度处理和/或过多破裂，降低了这部分燃油的可燃性。
一些实施例通过控制燃油的处理解决了该过度处理问题。这些实施例通过旁通一部分燃油流出内部管道使得旁通的部分不被处理或以降低的水平处理来控制燃油的处理。随着燃油再循环，更少的燃油被处理或完全处理，使得再处理更少的过度处理燃油。因此，旁通允许系统控制处理水平并因此降低燃油的过度处理并提高燃油效率和燃烧。
旁通控制在一些实施例中通过一个或多个端盖上的旁通孔口822(见图8)实现。通过包含旁通并允许一些流体通过，更少的流体被空穴化和内爆或以更少程度被空穴化，且控制了流体的处理水平。在一些实践中，端盖上的一个或多个旁通孔口，降低了流体的堵塞和/或限制的可能性和/或效果，以及其它问题和差错。此外在燃油的处理中，旁通孔口允许对燃油，如柴油或汽油处理的额外控制，由于贫油混合物降低了使用处理过的燃油的发动机的发动机制品。仍然还有，在一些实施例中，旁通孔口允许更快速更立即地响应节流减速增加、改进的燃油经济性、增加的功率和提高的耐用性。
图31示出了用在流体增强系统中反应筒组件3120的另一实施例。反应筒组件3120还包括旁通管或通道3122，其除了内部管道140以外，又与间隔件146、端盖228和叶轮组件144协作。旁通管3122构造成限定的直径，并沿着例如内部管道的外部设置以允许限定百分比的流体旁通至少多个孔226和/或叶轮(图31中未示出)以限制和/或防止该百分比流体的处理。在一些实践中，旁通管开口在叶轮后以允许在旁通长笛状内管之前流体内的一些空穴现象。旁通管可由上述催化物质制成和/或用催化物质涂敷。还是在一些实施例中，旁通管用来与端盖协作，所述端盖包括一个或多个旁通孔口来控制流体的处理。
可采用其它方法来提供流体处理的额外和/或另外控制。例如，叶轮组件的转接器套管1722可构造成允许供应到反应筒组件126的一部分流体通过内部管道140外部周围，在该处该部分流体没有被叶轮搅动并没有被迫通过多个孔226，因此允许控制对流体的处理。
还有，一些实施例在流体增强系统120和/或以下系统中包含另外的催化物质。图32示出了根据一些实施例的流体增强系统3220的横截面图。该系统包括反应筒组件126、偏置件130、涡旋体132、输入和输出偶合转接器122、124，且还包括催化物质的纤维网、排列或席3222，例如铜、铝、铜-铝合金、其它合金和/或其它相关材料。纤维席3222将一个或多个催化剂物质的大量表面面积暴露于通过席和/或席周围的流体。通过增加流体与催化剂的反应，一些实施例还增强了流体内的反应并提高了流体的处理。一些实施例还增加了偏置件130缠绕的数量和/或实现另外的构造来进一步增加暴露于行进通过系统流体的表面面积。
系统3220还通过在流体增强系统3220和流体目的地(如，发动机)之间的传输管3224来增加与流体反应的催化剂的量。传输管3224包括由一个或多个催化剂物质，如铜、铝、或铜合金和/或其它物质构成的内部衬里或涂层3226。流出增强系统3220的流体通过暴露于传输管3224中的附加催化剂进一步处理。
这样一来，这些实施例的流体增强系统通过多相空穴现象增强了燃油和其它流体的性质。此外，增强的和/或改变的燃油可以更低的排放和发动机内的碳堆积燃烧，同时还增加了发动机功率输出并因此提供更好的发动机效率和降低燃油消耗。
例如，柴油机内的燃烧反应是碳氢化合物、氧气燃烧的结果和起始输入的能量形成水的、二氧化碳以及正的纯热量反应值。热值通过抵抗活塞的热力补偿的压力转换成发动机内的功率。通常，为了碳氢化合物和氧气结合，碳氢化合物应当以蒸气状态排出。燃烧腔内的反应热通常足够高以使大部分进入燃油蒸发。随着燃油的品质下降(例如，长碳链结构)，转换成蒸气的碳氢化合物的量减少，导致未燃烧的碳氢化合物作为排放物产生。
通过这些实施例的流体增强系统处理燃油部分提供了更大的蒸发和因此更大的燃烧，增加的功率输出和降低的排放。例如，这些实施例通过将燃油的性质改变成更高更起反应的燃油，通过从癸烷到庚烷的蒸发压力的改变，增强了柴油。这影响活性燃烧并增加了燃油内的能量。此外，这增加了里德蒸汽压力并大大影响了活性燃烧，使得反应产生的能量增加并允许更有效的燃烧。
此外，这些实施例的一些实践消除了很多燃油的某些天然的问题实质。精炼氢化处理过程的增加可实际上降低燃油润滑性，由于氢化处理降低燃油的含硫量，在一些情况下，降到约0.5％。此外，柴油的一种有利性质是流出水并防止燃油/水乳液的自然能力。氢化处理的柴油已经示出吸收和保持相对大量水的负面倾向。水的存在可提高微生物活性、燃油/水乳液、铁锈、腐蚀和其它不利影响。
氢化处理的燃油还可形成足够高的过氧化水平以与燃油系统部件不相容。过氧化物形成物是已经造成燃油系统弹性体的问题的几种氢化处理的航空燃油，由于暴露于高过氧化水平而硬化并破裂成。最近的研究发现当用抗氧化剂处理时，大量低硫柴油具有形成相对高的过氧化水平的倾向。
表面剂是降低燃油/水乳液表面张力的物质。表面活性混合物的来源包括精炼处理、化学制品、没有从原油移除的天然存在物质、分配系统的其它产品中包含的物质、混合进燃油的添加剂和润滑油。
这些实施例的流体增强系统对于许多不同应用可基本上构造成任何尺寸，例如包含用于处理燃油的许多不同类型的发动机。在一些实施例中系统的尺寸可通过不包括一些部件而进一步减小。例如，一些实施例不包括叶轮组件和/或偏置件。这样一来，总体长度可显著降低同时仍然提供燃油增强。这些实施例的燃油增强系统可参照2005年5月27日Erihsson等人提交的、题目为“用于增强燃油的方法和装置”共同待审批的美国专利申请第11/140,474和11/140,507，和美国专利第5,482,629和6,106,782进一步理解。
尽管在此揭示的本发明已经通过其具体实施例和应用进行了描述，本技术领域的技术人员可以对其进行无数改变和更改而不偏离权利要求书阐述的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于处理燃油的装置，包括第一管道，具有输入端、输出端、和金属内表面；第二管道，置于所述第一管道内并与所述第一管道轴向对齐，所述第二管道具有输入端和输出端以及沿着所述第二管道的长度分布的多个孔口；以及叶轮组件，包括位于转接器套管和轴支撑件之间的叶轮，其中至少所述叶轮和所述轴支撑件固定在所述第二管道内，且所述转接器套管位于所述第二管道的输入端。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶轮组件还包括叶轮轴，具有第一端和第二端，所述叶轮可旋转地沿着所述叶轮轴定位，所述叶轮轴的所述第一端固定到所述转接器套管上，且所述叶轮轴的所述第二端固定到所述轴支承件上。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转接器套管包括中空圆柱形本体，所述本体可滑动地围绕所述第二管道输入端的外部延伸，使得流体通过所述转接器套管流入所述第二管道。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶轮组件还包括摩擦套管，位于所述轴周围并轴向地与所述轴对齐，且延伸穿过所述叶轮的中心穿孔，使得所述叶轮可旋转地围绕所述摩擦套管和所述轴设置并与所述摩擦套管和所述轴轴向对齐。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶轮组件的长度小于所述第二管道长度，使得所述轴支撑件在所述第二管道内位于所述第二管道的所述输入和输出端之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括附在所述第二管道上的流体处理控制旁通件，构造成控制通过沿所述第二管道的长度分布的多个孔口流出所述第二管道的流体的量。
7.一种用于增强燃油的装置，包括外部管道；输入和输出件，与所述外部管道的相对侧配合，燃油相应地通过所述输入和输出件进入和排出；反应筒组件，位于所述外部管道内以接收燃油并至少引起燃油的空穴现象并输出空穴化燃油；以及偏置件，位于所述外部管道内，并与所述反应筒组件配合以维持所述反应筒组件的定位。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述反应筒组件包括外部管道，具有输入端、输出端、和金属内表面；内部管道，置于所述外部管道内并与所述外部管道轴向对齐，所述内部管道具有第一端和第二端以及沿着所述内部管道长度的至少一部分分布的多个孔，使得通过反应筒组件接收的燃油进入内部管道，并被迫通过沿着所述内部管道长度的至少一部分分布的多个孔，引起第一阶段的燃油空穴现象。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反应筒组件还包括叶轮组件，所述叶轮组件包括位于转接器套管和轴支撑件之间的叶轮，其中至少所述叶轮和所述轴支撑件定位在所述内部管道内，使得所述叶轮引起第二阶段的空穴现象。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括位于所述外部管道内的涡旋体，使得所述燃油通过所述涡旋体，引起第三阶段的空穴现象。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述反应筒组件还包括附在所述内部管道上的燃油处理控制旁通件，其构造成控制通过沿所述内部管道长度的一部分分布的多个孔流出所述内部管道的燃油的量。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述反应筒组件还包括固定到所述内部管道所述第二端的端盖，所述端盖包括至少一部分所述燃油处理控制旁通件，所述燃油处理旁通件包括形成在所述端盖内的旁通孔口，使得供应到内部管道的一部分燃油通过旁通孔口流出所述内部管道。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述流体处理控制旁通件包括旁通管，所述旁通管第一端附在靠近所述内部管道第一端的所述内部管道的旁通孔口，且所述旁通管具有沿着所述内部管道外部延伸的长度。
14.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括叶轮组件，所述叶轮组件包括位于转接器套管和轴支撑件之间的叶轮，其中至少所述叶轮和所述轴支撑件固定在所述第二管道内。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述叶轮组件还包括延伸穿过所述叶轮的中心穿孔的叶轮套管，使得所述叶轮旋转地围绕所述叶轮套管设置并与所述叶轮套管轴向对齐。
16.一种用于制造燃油处理装置的方法，包括组装叶轮组件；将叶轮组件的至少叶轮、一部分叶轮轴和叶轮轴支撑件插入内部管道，所述内部管道具有沿所述内部管道长度的一部分分布的多个孔口；可滑动地将所述组装的叶轮组件与所述内部管道接合；将所述内部管道插入外部管道，所述外部管道的直径大于所述内部管道的直径；将所述叶轮组件的至少一部分与所述外部管道接合；以及将所述内部管道与所述外部管道固定形成反应筒。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述叶轮插入所述内部管道包括将所述叶轮插入所述内部管道，使得所述叶轮位于所述内部管道的输入端和沿着所述内部管道的一部分分布的多个孔口之间。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括将所述反应筒插入到外壳管道内；将入口固定于所述外壳管道的第一侧；以及将所述反应筒在所述外壳管道内偏置抵靠所述入口。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括将处理控制旁通件固定到所述内部管道。
全文摘要
这些实施例提供了用于增强和/或处理流体、如燃油的方法和装置。一些实施例提供了用于处理燃油的装置，其包括第一管道，具有输入端、输出端、和金属内表面；第二管道，置于第一管道内并与第一管道轴向对齐，第二管道具有输入和输出端，和沿着第二管道的长度分布的多个孔口；以及叶轮组件，其包括位于转接器套管和轴支撑件之间的叶轮，其中至少叶轮和轴支撑件固定在第二管道内，且转接器套管位于第二管道的输入端。
文档编号F02M27/00GK101076663SQ200580025727
公开日2007年11月21日 申请日期2005年6月24日 优先权日2004年6月24日
发明者E·尤尔斯汀, R·拉贺 申请人:燃料Fx国际股份有限公司