CN1257656C - 用于产生等离子体的设备及离子化过程和其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物质转换的领域,并涉及一种通过燃烧一种物质或用一种混合物M的反应来产生等离子体的设备,一种采用这种设备使物质离子化或转变的过程以及其应用。所述装置包含共振腔(1),声学室(5),其带有声学元件(7),和孤波室(8),用于接收来自共振腔(1)的经过处理的物质,同时产生外部空气循环气流,上述孤波室(8)带有,通过一个邻近孤波室(8)出口的脉动吸入零件(10),一个用来产生电离物质的空间(11)。
Description
技术领域
本发明涉及物质转换的领域,并涉及一种通过燃烧一种物质或用一种混合物M的反应来产生等离子体的设备,一种采用这种设备使物质离子化或转变的过程,以及根据本发明的过程和根据本发明所采用设备的
具体实施例的应用。
背景技术
在目前,热扰动是产生燃烧反应的唯一已知的方法。这种方法包括使燃料与氧气载体充分地混合,然后用热力学压缩的方法对混合物进行扰动,换句话说就是增加这种混合物的熵或无序状态,以便增加反应物质间有效接触的可能性。这样,固体燃料本身就受到了携带氧气的空气的湍流。
脉动燃烧领域的表现与稳流中的燃烧表现是不同的。然而,这种与传统描述不符的情况,只是在低频脉冲流下才有效,而这种低频脉冲流的波动速率与火焰前端传播的波动速率一致。除此之外,由于产生熵的较高频率而引起的湍流,破坏了热过程和稳定系统的一致性,熵的量迅速下降到会使火焰熄灭的程度。
由于热扰动而引起的不一致,使得分子之间相遇的可能性很小,并且并非所有的(分子)碰撞都有效。对于相遇的分子,实际上是有效的,其运动的范围很小,这种运动只会产生瞬间的离子化,随后即被氧化,这种氧化会改变相关的化学物质。这种类型的反应会产生未燃烧的渣子和氧化物,这种氧化物会增加地球大气中的有害成分。
在这种情况下,通过燃烧来生产能量,要求在产生大量的未燃烧的渣宰或排放有害的氧化物之间作出选择。
这种受到烟管振动影响的静态设备,会产生大量的未燃烧物质,而烟管振动会导致燃烧室中振动频率的减小。因此,经过三个星期的使用后,烟管通常会堵塞。
相对于燃料的能量能力而言,热发动机的输出动力是低的;当机械速度超过某个阈值时,热发动机的动力匹配能力迅速下降,而这个阈值与火焰前端传播所具有的反应速率相关。因此,有必要采用具有改善的运动速度的燃料,但在燃烧温度下,这会增加产生氮氧化合物比例。
在炉子中,这个有效范围更小,调整非常的灵敏,一方面要稳定火焰,而另一方面,要在未燃烧物和排放的氧化物的产量之间作出最佳的选择。因此,需要在限制未燃烧物和限制氧化物的产量之间达成平衡,这两种物质同样有害,其后果众所周知。
在工业设备中这个问题会变得更为复杂。事实上,要控制大容量的火焰的狂乱变化是困难的,特别是当同时采用几个喷嘴时就更是如此。在大容量火焰的核心(或内核)和其外围之间的巨大温度差异,要降低燃烧的质量和外围的热交换的质量。由于这个原因,在工业炉子中采用多个燃烧室。在这种情况下,容量成为了一个限制因素。
本发明中所遇到的问题是一种实际的热扰动过程的结果,这个过程使得反应介质在更大的范围内不连续,而这个范围内的热力学特性与标准状态相差更远。因此,燃料分子破裂和它们作为自由粒子的特性是完全随机的。在扰动反应介质中,火焰前端是唯一的一致性的边缘。它在Brownian介质中的传播是假定在其前面呈一致性的组织运动,而其后面是呈一种不一致的运动,两者都会产生湍流,而湍流会造成运动能量的损失。
普通燃料自身的特性,决定了其波动的一致性空间有一个平均的传播速率,而这个一致性空间与反应器所产生的跳动现象的频率的兼容性区域或范围有关。在这个相应的谐波范围之外,在两个容量之间存在一个破坏性的冲突。这样,低频率会产生未燃烧的渣子,并且产量一般。反之,燃烧室中的气流的压力过高,会导致火焰熄灭和变得不稳定。在发动机中,高速度会产生爆震音,这种情况的变化是局部的,与系统无关。
问题的核心存在于,反应物质固有的振动特性与反应器所独自产生的脉动和湍流现象之间一致性区域的范围。理想的解决办法在于,反应器的生产具有一致的、恒定的、且保持和控制良好的脉动特性,在连续转化期间,主要是在反应物相遇的时候,脉动特性要与反应物所固有的和相关的振动特性完全一致。
大家也知道,在稳定气流的情况下,声学条件把状态和方向的一致性加在运动的粒子上。在一个节点区域,因此,物质是稳定的,而在包含“腹部”的区域,振幅处于峰值,而在其附近的所有点上也是如此。另一方面,所有这些点的振荡运动都是同步的,这些点之间的间隙完全保持不变。从经验中我们也得知,一个管道中细微稳定流会转达声压的细微的稳定条件(例如,所有的管乐器)。
发明内容
本发明的目标在于提出一种具有稳流特性的设备,其声学条件可以构成一种反应系统,在这个反应系统中,所有具有一致特性的自由粒子都符合声学定律。
物理学家,例如Einstein、Debey、Born、von Karman、Tarassov等人,研究了物质的特性,提出了谐波变化的假设。然而,这在具有重力状态特性的Brownian运动的条件下是不能成立的。这就是为什么,以下将会描述,本发明的方法以产生万得瓦斯(Van der Waals)相互作用力为目标,这种力在物质分裂时可以减小重力的影响,以便使它们的谐波一致性的限定成为可能。
根据本发明的这种设备的目标,一方面是产生一致性和方向条件(coherence and orientation conditions),在此条件下,分裂的和半分裂的物质形成了一种细微物质的相干排列的驻波场,它包含显著的冷凝一随后扩张(Bose Einstein浓缩)的相位;而另一方面,产生条件来使这种场保留下来,这是通过叠加一个或其它的反向的场来实现的,这个反向场补偿了热力学的不平衡状态,这种组合运动之和有助于形成一个孤波,而由于低衰减率使得这个孤波具有必要的守恒特性。这种限定的显著特点在于,上述驻波具有节点平面,而这种节点平面有助于运动加速度的相对论性的增强,而这种加速有助于物质的离子化,从而产生一种一致性的火焰,且当然地具有激光束的特性,但是微物质的传播仍然具有低频稳定的特性。
这里的显著结果是,一方面产生一个更好的每单位离子场运动的输出,另一方面,产生一个稳定扩张的序列,而这会产生连续的交换表面,这种表面可以用于加热就像用于压力下那样。
另外,本发明也允许简单的用途,这种用途允许采用具有工业尺寸的反应器,这要归因于火焰的长度和其各向同性,因此可以用于更大的炉子中。由于完全电离而没有氧化物产生,这对于环境是一个有利的结果,这种优点允许有多种可处理的固体或液体废料,处理方法实际上是没有限定的,可以采用一种无害的和经济上可行的处理方式,但并不限于此。
本发明的一个特殊目的在于克服了前述的各种缺点。
就这一点而言,本发明涉及一种设备,它可以通过对一种物质或混合物M的燃烧来产生等离子体,其特征在于,它包括:
-一个“Fabry-Perot”空腔类型的共振腔,以便产生上述物质或混合物M的稳定的循环流,这些物质或混合物M经过至少一个供应装置进入到上述共振腔,并以一种称为一致性或半冷凝的稳定振动状态的调配好的形式,通过至少一个长管形的出口从共振腔发出;
-一个通过一个开口与上述共振腔相通声学室,这个声学室带有一个用来产生可调制谐波声学装置;
-一个容量可调整的孤波室,它可以接收从共振腔发出而流经长管的调配好的物质,而同时使外部空气产生回流经上述长管到达这个共振腔,上述孤波室带有至少一个流量可调的进气口,在邻近上述孤波室的出口的地方带有一个脉动吸入零件,上述孤波室带有一个用于产生离子化物质的空间。
本发明还涉及一种离子化或物质转化方法,其中采用了根据本发明的一种设备,其特点在于它包含以下步骤:
-开动脉动吸入零件,或许还有一个辅助的点火器件,
-把所需电离或要转化的物质或混合物M引入到共振腔中,
-如果有必要,可以对先前引入的物质或混合物M启动传统的预燃烧,
-通过声学装置和脉动吸入零件把物质或混合物M调配呈一致性的和半冷凝的稳定振动状态,
-经过共振腔的数次往复之后,经过长管吸入调配好的物质或混合物M,在长管的管口发出物质M的物流形成的波以反射波的形式产生一种反射,而这种形成在长管中反射波包括空气流,这种反射波补偿了共振腔中的负压,并维持着镜面之间的反射,
-通过位于长管附近的进气口向调配好的物质或混合物M中加入外部空气,
-使调配好的物质或混合物M离子化,可以采用点火装置。
本发明还涉及根据本发明方法的各种用途,和采用根据本发明的设备的各种目的。
附图说明
通过以下最佳实施例的描述,并参照随后示意图的解释,可以更好地理解本发明,其中的具体实施例是作为非限定性的实例给出的,其中:
图1是本发明的总体设备的简化的侧视剖视图;
图2至7、9、11和12是类似于图1中的,根据本发明设备的另外九个具体实施例的视图,且
图8和10是根据图7和图9的设备的简化的正面剖视图。
具体实施方式
附图1是本发明的总体设备的一个简化视图,换句话说,是一种根据本发明的,通过使一种物质或一种混合物M进行一种包含燃烧的反应来产生等离子体的设备,其特征在于它包含:
-一个“Fabry-Perot”空腔类型的共振腔1,以便产生上述物质或混合物M的稳定的循环流,这些物质或混合物M经过至少一个供应装置2进入到上述共振腔1,并以一种调配好的形式,即一致性或半冷凝的稳定振动状态,通过至少一个长管4形状的出口3从共振腔1发出;
-一个经过一个开口6与上述共振腔1相通声学室5,这个声学室带有一个用来产生可调制谐波的声学装置7;
-一个容量可调整的孤波室8,它可以接收从共振腔1发出而流经长管4的调配好的物质,而同时使外部空气经上述长管4再流向这个共振腔1,上述孤波室8至少带有一个流量可调的进气口9,在邻近上述孤波室的出口的地方带有一个脉动吸入零件10,上述孤波室带有一个用于产生离子化物质的空间11。
如图1所示,共振腔1包含一个中空的长圆柱体,上面带有反射产生端,例如一种“Fabry-Perot”空腔。共振腔的作用在于,促进处于悬浮状态的调配好的物质的饱和物流产生稳定的反射循环,并维持由开口6的作用所增强的纵向振动,其中开口6把上述共振腔1连接到声学室5。
所要调配的物质M经一个或多个供应装置2被输入到共振腔1的内部,并通过至少一个开口3以一种满足随后反应的状态离开共振腔1,例如一种开口3被做成颈状。
根据本发明的一个特征,用来向共鸣腔1输送混合物M的装置2包括至少一个输送口13,输送口13位于上述共鸣腔1上。在朝向共鸣腔的底部或位于共鸣腔的底部有一个开口,它允许输入或诸如混合物M,这取决于混合物是固态、液态还是气态。以下将会描述制造这种输送装置2的各种方法。
在图1展示的具体实施例中,调配好的混合物是由共振腔1提供并经过一个单独的出口3输送的,而出口3的外形呈一个两端打开的长管4状,形成了一个共鸣器的颈部。这个长管4的横截面比共振腔1的横截面要小,其横截面尺寸的比例(阻抗因数),有助于使上述共振腔1中产生的循环加倍,这个循环的一个方向是由脉动吸入零件产生的,而相反方向是由上述脉动吸入零件形成的低压在上述共振腔1中产生的。
长管4的长度取决于以下构造,这种构造用来调整上述的长管4的端部4′与孤波室8的第一个开口8′之间的距离,其中它/它们可以自由打开,或者取决于脉动吸入零件10的构造,以使得脉动吸入零件10以半个波长反射。
根据本发明的一种特性,长管4的长度可以调整,例如做成伸缩部分的形状。也可以采用其它匹配上述长管4长度的方法,例如通过可扩展的风箱连接的部分。这些部分使得启动根据本发明的整个设备更加容易,也更便于改善调整参数,或在上述设备的操作期间更易于快速地清洗长管4。
如前所述,并根据本发明的另一个特性,长管4的横截面比共振腔1的横截面要小,而比连接到脉动吸入零件10的孤波室8的第一开口8′的横截面要大,结果使得混合物M,它会具有上述第一开口8′的横截面,至少留有一个环形的空间以便把反射波引入到长管4中,反射波是由经至少一个进气口9引入孤波室8的空气组成,并在长管4中沿共振腔1的方向形成的。
根据另外一种特性,长管4的自然频率的选择要使之以共振腔1中循环的基频产生反射,以便从长管4的出口指向共振腔1的反射波会与这个入射的波形成共态,从而产生振动。
声学室5中包含一个声学谐振腔,经开口6与共振腔1紧密相连,并在远离开口6的一端带有一个可调的声学装置。根据本发明的另一种特性,这个声学装置7是一个声学套筒或一个声学簧片,例如一种具有可变气孔的笛状类型的装置,或一种具有自由簧片装置,其中的自由空间可以调整。
声学室5的尺寸和形状要与它所带有的装置或其本身的布局相适应,这要受到开口6区域中的收缩(中心)到声学零件7之间的距离的限制,所具有的脉冲谐波因子nth与声学零件7到开口3之间的距离有关。
根据本发明的一种特性,因此,声学室5的尺寸和形状取决于上述开口6和上述声学零件7之间的距离,而这个距离本身要符合上述共振腔1的出口3与上述声学装置7之间的距离。
为方便起见,上述开口6和上述声学装置7之间的距离,是上述共振腔1的开口3与上述声学装置7之间距离的整约数。
根据本发明的另一种特性,开口6、声学装置7和共振腔1上的一个出口3要对齐。
如图,特别是,图1所示,孤波室8位于脉动吸入零件10和共振腔1的出口3之间。
根据第一种具体实施例,孤波室8为圆柱状或准圆柱状外形27,上面带有一个连接在脉动吸入零件10上的第一开口8′,和一个安装在共振腔1的长管4上的第二开口8″,结果使得上述第二开口8″和上述长管4之间留有间隙,为上述孤波室8形成了至少一个进气口9。
根据第二个具体实施例,孤波室8的形状大致呈向外敞开的钟形28,一方面,它的连接着脉动吸入零件10的放大端带有一个第一开口8′,另一方面,一个多少有些弯曲的开口8″安装在共振腔1的长管4上,结果使得上述第二开口8″和上述长管4之间留有间隙,为上述孤波室8形成了至少一个进气口9。
根据本发明的一种特性,孤波室8的第二开口8″通过一个套筒29相对于长管4向侧面延伸,套筒29的横截面比长管4的横截面要大,而长度为长管4长度的一半,上述套筒29固定地安装在上述长管4的自由端上,在上述套筒29和上述长管4之间为上述孤波室8至少形成了一个进气口9。
根据本发明的一种变体,孤波室8的第二开口8″通过一个套筒29相对于长管4向侧面延伸,套筒29的横截面比长管4的横截面要大,而长度为长管4长度的一半,上述套筒29活动地安装在上述长管4的自由端上,在上述套筒29和上述长管4之间的自由间隙为上述孤波室8至少形成了一个进气口9,而孤波室8的第二个多少有些弯曲的开口8″在上述套筒29上摩擦滑动。
根据另一个特别重要的特性,孤波室8可以相对于共振腔1运动。
为方便起见,脉动吸入零件10可以相对于孤波室8运动,孤波室8和上述脉动吸入零件10之间的间隙,形成了一个可变孔径流量加速器30的一部分。
如以下所作的详细说明,根据本发明的设备的特征还在于,共振腔1、孤波室8和/或脉动吸入零件10都安装在一个或多个承载车31上,而承载车31可以沿着至少一个轨道32移动。
根据另一个特性,本发明的设备包括一种装置,它可以形成沿圆形转动的切线方向的吸入运动,这种吸入运动会对通过流量加速器30的流体产生螺旋加速作用。
共振腔1的长管4的外圆周表面上带有零件33,零件33的外表面向着共振腔1的方向逐渐增大,结果是,当上述第二开口8″或上述套筒29接近上述零件33时,第二开口8″的侧壁或其由套筒29延伸出来的部分与上述零件33的外表面之间的间隙逐渐减小,这样就可以调节进入进气口9的空气流量。
最好是,零件33的外表面与第二个多少有些弯曲的开口8″表面,或套筒29的表面之间形成紧密配合。
在一种变体中,零件33可移动地安装在长管4上,例如,通过滑动或绕一个螺旋转动。
第二开口8″,它可以通过套筒29加长,在长管4上的嵌套部分的深度,可以通过移动孤波室8、套筒29和/或零件33来调整,以便检查物质或混合物M的离子化反应,上述嵌套深度的变化使得可以对经过进气口9进入的空气的相位状态进行调配,以便上上述空气流与从共振腔1中发出的混合物M的物流的相位相反。
附图1展示了根据本发明的设备的一种简化的非限定性的具体实施例,其中卵形的孤波室8上带有一个第一开口8′和一个位于第一开口8′的远端的第二开口8″,8′把上述孤波室8紧紧地连接在脉动吸入零件10上。
所示的孤波室8通过一个或多个进气口9与外界大气相通,它具有两项功能,即,一方面,容纳共振腔1的出口3,出口3通过长管4多少插入到孤波室8的内部,通过操纵承载车31在轨道32上的位置,来调整出口3(或长管4的4′端)与上述孤波室8的第一开口8′之间的距离,就可以调节和检验反应情况,另一方面,由于进气口9的作用,可以产生与共振腔1中抽出的物流相位状态相反的进气的空气流。
孤波室8的构造,要使得进气口9的可调入口必须永久位于设备的一个节点平面上,就像,例如,长管4上的一个产生半个波长反射的节点平面,共振腔1或声学室5中的一个的节点平面之一,等等。
根据一种变体,经过孤波室8的第二开口8″的进气口9,可以由至少一根管子以一种紧密的方式来提供,管子是在设备的节点之一上引出的。
经进气口9进入孤波室8的空气的量,允许孤波环流经长管4来补偿和阻止共振腔1中形成的低压。
导轨32上承载着承载车31,承载车31的横向位移,可以对孤波室8的第一开口8′区域中的出口与长管4的4′端之间的距离进行调整。轨道32可以与共振腔1相连,孤波室8则与脉动吸入零件10相连,脉动吸入零件10则固定在承载车31上,而承载车31可以在上述导轨32上滑动。
在一种变体中,导轨32连接在相应的脉动吸入零件10和孤波室8上,共振腔1可移动地固定在承载车31上。
根据另一种特性,根据本发明所述的设备的特征在于,它还至少带有一个点火器件12,以便用于孤波室8的空间11中调配好的物质或混合物M。
任何可以在脉动条件下产生吸入作用的静态的或机械的设备,带有或不带有点火装置12的,都可以与孤波室8的第一开口8′相配合,以便启动根据本发明的设备,而这种设备用来执行物质的转化过程,这就构成了本发明的另一个目标。
适合的脉动吸入零件10包括,这里的实例是非限定性的,静态装置(静态烟管34,一个脉动式喷气发动机36上的一套变流装置35),机械装置(由一个扇形装置或一个鼓风涡轮驱动37驱动的可变气孔流量加速器30;一个气体涡轮38,其安装在孤波室8的第一开口8′上的第一叶轮会产生脉冲吸入作用;一个内燃机41,42或混合装置(冲压喷气发动机))。
在采用内燃机41、42的情况下,用于空间11中调配好的物质M的点火器件12,最好采用内燃机41、42中的点火装置。
根据本发明的整个设备(图1)的操作原理如下:
孤波室8的第一开口8′连接在一个或多个脉动吸入零件10上,而脉动吸入零件10上,如果必要的化,本身带有点火装置或点火器件12(包括,例如,电极或火花塞),并带有一个流量调节装置。然后,脉动吸入零件10被启动(包括,如果有必要,它的点火器件12),物质或混合物M经输送装置2被导入到共振腔1中。物质或混合物M被调配成一种物质场(云状物或雾状物)的形式,呈一种一致性的和半冷凝的稳定振动状态。
经过在共振腔1中的多次往复运动,物质场通过长管4上的出口3被吸入,并与从外界经进气口9进入到孤波室8中的空气流相叠加。然后,物质的收缩场到达孤波室8的第一开口8′,在此,经过与空气流的叠加,会受到一个速度脉冲。这个速度,因点火装置或点火器件12产生的真空而局部地增大,从而导致加速场的整体离子化。离子化场的速度腹部会产生一个与第一开口8′相符合的真空,它可以增加速度,因而使得所有通过这个第一开口8′的物质离子化。
已经变得无用的点火装置或点火器件12被熄灭了,通过维持火焰,只要确保向共振腔1中输送物质M,加速反应就会进行下去。
为了便于点火,声学装置7的调节器处于完全打开状态。流量加速器30被调节到最低点,这个最低点,与经过孤波室8的大开的进气口9的空气流量以及经过第一开口8′指向长管4的端部4′的流量相关。一旦第一开口8′区域中的物质呈现雾化状态,空气进入声学装置7中的通道就会逐渐关闭,以便逐渐地增加低压的强度,并同时建立脉动机制。
放射火焰的过程之后,紧接着就是适当的控制,例如,把声学装置7调节到最小化的运行点,增加第一开口8′与长管4的4端之间的距离,调节进气口9的流量和增加脉动吸入零件10的动力,直至建立起与共振腔1中的所需的速度的相适应的流量。
事实上,如果流量加速器30的区域中或文氏管中的流速相对于共振腔1中所需的速度太低的话,粒子场就会饱和并加重,当检验时,就会发现由于这种不适当的速度脉冲在第一开口8′的区域中所产生的未燃烧的CXHX。
另一方面,如果上述文氏管所产生的低压太高或进气口太小的话,由于氢的释放所产生的收缩幅度的增强就得不到充分的补偿,通过SO2和氮氧化物NOx的出现就可以观察到压电现象。这种缺点可能仅仅是由于缺氧(在废气中测量),在此情况下,这可以归因于进气口9的开口和文氏管所施加的作用力,它们必须保持足够的强度以产生一种环流形式的反射波,而这种反射波可以补偿共振腔1中的低压。
一旦物质M进入到共振腔1之中并悬浮起来,它就会呈振动状态,并从中心开始循环,循环的路线是由以下所详细描述的声学条件所引导的。
脉动吸入零件所产生的脉动吸入动作,顺序地从第一开口8′传递到孤波室8,再到长管4,再到共振腔1,从而产生一个循环稳定的运动传播,这种传播形成了共振腔1中的气氛。
由长管4传递的吸入动作,在相对侧壁的区域中,会产生一个低压,这个低压被传递到孤波室8中的长管4的4′端,在此它再度沿着由再循环空气流所传递压力的反方向反射,而这个再循环空气流补偿了共振腔1中起初所产生的低压。然后,这个反射波再次反射到邻近的远离长管4的背部。
共振腔1,例如一个“Fabry-Perot”腔,维持着气体或汽雾的这种多重的反射,其中的汽雾是由饱和状态的悬浮物质形成的,上述反射是由于长管4和上述共振腔1的横截面之间的比例引起的阻抗所产生的。
这个所产生的低压受到共振腔1的侧壁的反射,除了在开口6的区域之外,在开口6的区域中,它被传输到声学室5中,并到达声学装置7,在那里它与具有标准压力的外界大气相接触。然后,这个压力试图重新在声学室5中建立平衡,这是通过产生共鸣的声学装置7来引入一个压力而实现的。
声学装置7的振动是由共振腔1的震动来维持的,而共振腔1本身的振动则是由始于脉动吸入零件10经过长管4的吸入动作维持的。在长管4和声学装置7之间的这种跳动,就好像由一根绷紧在开口6的区域中的弦来维持的一样。因此,共振腔1的细微跳动传递着细微的振动,这种细微的振动是以高频谐波的形式聚敛在开口6的区域中的结果经反射而来,而这种高频谐波由声学室5的固有行为所产生的,这类似于一种空气流的循环传递着管乐器的吹口所产生的声音一样。
因此,在共振腔中循环的稳流,在其核心,传递着高频声学振动,其中一致性震荡是总的细微跳动的谐波。因此,这种由这个流所传递的粒子的运动在位置和方向上是一致的,就像在一种普通的稳定运动中那样,其中的压力增量ΔPB是从速度u的运算而来:
ΔPB=1/2P0.u2(Bernoulli定律)
这里的PB表示一种普通流中的压力,P0表示密度,而u表示速度,即通过扰动时粒子的速度。
众所周知,声学压力ΔPA不会高于一种由同样速度的普通的流所产生的稳定的松弛或收缩所产生的压力。
当M=u/Co·(Mach号)时,
其中,Co=在所考虑的条件下声音在(气态)介质中传播的速度,并且已知从一个同样的速度所产生的声学压力ΔPA为:ΔPA=P0·Co·u,我们得到
ΔPA/PB=2Co/u=2/M。
当M=0.005时,这个比率是40,换句话说,声压是同样速度的稳定的松弛或收缩所产生压力的40倍。
由于受到脉动吸入零件10产生的吸入作用的共振腔1中的大气被保持在低压状态,这个声压波动被这种状态吸收了。另一方面,收缩跳动使得共振腔1中的跳动同步的增加,这种增强倾向于产生一种振动效果,这会对共振腔的整个空间产生压力。所有这些粒子或粒子团都呈现出集体的悬浮形态,它们受到这些沿着一种精确运动的收缩方向的谐波振动,并倾向于冷凝。由于这种作用和振动作用,它们的特性在方向和位置上变得与传递它们的稳定流的相位相一致。这种一致性,这种收缩后的大量的聚集物料的定向排列和增强取决于介质能量的吸收,特别是瞬时稳定所需热量的吸收,以及an der Waals力的建立,Van der Waals力在其它反应中是常见的,它使得粒子场独立于周围的重力环境。
由于共振腔中的气氛是仅仅由声学装置7输送的空气,并通过来自长管4的以一种稳定方式的回流或反射波流,检查共振腔1中的压力十分重要,以便使转化条件保持为还原状态,这种状态把压力保持在一个非常接近大气压的值。
事实上,打破分子的束缚释放出的氢原子吸收了大量的热量并进入气态。这种过程显著地增强了收缩幅度,并导致了聚集物料的振荡,如果起始的低压太大,这种振荡就会产生破坏压电效应的一致性效应。
带有进气口9的孤波室8必须起到一个调节器的作用,这是通过影响两个参数来实现的,即位于长管4上的脉动吸入零件10的吸入力,它是通过向第一开口8′区域中的吸入物质场输入一定体积的空气来调节的,另一方面,从共振腔1中吸入的物流所产生的低压,它可以由共振腔1经长管4传送的一个空气的反射波流或回流来补偿,这种配置使共振腔1中的低压维持在接近标准外部压力的水平。
由于一致性条件和物质场的状态已经这样建立起来了,在经过了共振腔1中的循环之后物质场通过出口3被吸入。由于长管4的横截面比共振腔1的横截面要小,收缩的区域增加到这个范围,并在从连接孤波室8的接头的第一开口8′到脉动吸入零件10之间的通道中,按照以下收缩相位产生反射。
第一开口8′所形成的通道产生了一个速度“节点”,在这个节点上,理论上稳定的粒子不会超过物流的平均速度。另一方面,此处的压力变化最大,这会增加这一点上物质场所传递的电位。由于两极产生的加速(这是第一开口8′处“节点”的通道产生的结果)会导致破坏,这就需要一种带有相反电荷的载体。
因此,加在物质场中的空气流必须满足一定的方向条件,运动和发展方向要与物质场的状态相反,并且相位相反。众所周知,在外部空气入口9进入孤波室8的区域有一个速度“腹部”。如果进气点位于产生半波反射的长管4的中间节点区域中,就会产生沿着朝向第一开口8′相同方向的平行循环,其相位与经过脉动吸入零件10或由于流量加速器30所分配的空气的相位相反。
因此,引入的空气的压力状态与上述第一开口8′区域中的物流的收缩状态相反,这就满足了两极加速匹配的条件。
在按照相对论的速度脉冲的节点平面(位于第一开口8′区域中)的扩张中,破坏性的效果取决于运动质量。如果聚集物料的密度足够,离子化不会成为必然,且附加的加速因子:在脉动吸入零件10的区域中立即点火。
另一方面,如果电荷的密度不适当,就必须增加速度。经验显示,一个由在膨胀空间11附近任何一点的火花塞或电极产生的有限的火花系列,都足以引起通过位于第一开口8′区域中的节点平面上的整个物质场产生整体的持续电离,而膨胀空间11位于脉动吸入零件10中的第一开口8′之后。
在点火以及火焰稳定之后,点火器件12就熄灭了。只要共振腔1的输送装置2的输送过程不停止,这种反应就会持续下去。
火焰的一致性,它是物质场一致性的一种反映,就是一种具有低传播频率的激光束的一致性,其颜色取决于声学室5产生谐波的振动频率和有效性。所有的由加速产生电离的物质场的膨胀动能都成为有用的。
根据脉动吸入零件10的特性,动量以热量的形式被衰减,而热量传给了一个交换器,如果受到大量多相位的持续稳定的膨胀运动,交换器会效率更高。
在另一个具体实施例中,空间11中的动量变成了一种压力,它可以用来推动一个活塞或一个涡轮的叶片。也可以采用孤波室8、长管4和共振腔1等装置,把这种能量以“惰性”物质的形态存储起来,这些装置会导致物质场的冷凝。
如果所采用的物质和混合物M在中断了供料之后显示出浓缩惯性,仅仅需要减小脉动吸入零件10的吸入作用,并适当地调节零件33的位置、进气口9的开口和承载车31的位置,以便使反应逐渐熄灭直至完全停止。
根据本发明的设备的某些最佳的变体将在此后作为非限定性实例来描述。
图2至6展示了根据本发明的设备,其机械运动是由液气混合燃烧室(图2)、一个四冲程内燃机(图3)、一个两冲程内燃机(图4)、一个工业型的涡轮(图5)和一个脉动式喷气发动机来启动的。
附图中的图2展示了一种根据本发明的设备,其构造可以用于液体和气体,无论它们的粘性也无论大小如何,不管上述设备是工业的还是民用的。
如此图所示,图1中普通设备的这种变体的配置,可以有选择地采用液体和/或气体,或同时采用液体和气体,这是通过适合于气态和液态(流动的或粘稠的)的特殊装置来实现的。在配有,特别是,输送装置2、长管4和开口6的共振腔1上,带有收集装置24和/或排放装置25、25′,根据用途的不同,还带有出口23。
为便于对孤波室8进行调节,在共振腔1的长管4上固定了一个套筒29,以便把进气孔9保持在长管4的节点平面区域中,而不管上述孤波室8的第一开口8′相对于长管的4′端的位置如何。上述套筒29,在其本身与长管4的外表面之间,形成了一个允许空气通过进气口9进入的通道。
声学室5带有一个声学装置7(声学套管或簧片),并经过开口7与共振腔1紧密相连。
根据本发明的一种特性,输送装置2包含一个或多个用于物质或混合物M的喷射器和/或喷雾器19、20,可以对它们进行预先调整,以获得一种与上述喷射器和/或喷雾器19、20相适应的表现。
喷射器和/或喷雾器19、20可以方便地带有加热器22,用来对准备输送到共振腔1中的混合物M进行加热。
可以看出,特别是通过图2看出,向共振腔1输送物质M的装置2可以包含一个或多个气体喷嘴,或一个或多个液体喷射器,而这是通过一个带有加热的可变流量喷射泵21,或另外一个两种输送源的混合结合体来输送的。
根据本发明的另一个特性,共振腔1和/或声学室5和/或孤波室8和/或长管4也带有一个或多个收集装置24和/或排放装置25、25′,用来(收集)溢出流量、渣宰和/或产生的燃烧冷凝物,其中上述的收集装置24和/或排放装置25、25′可以带有出口23、热保护和/或冷凝和/或密封装置。
在展示的最佳实施例中,收集装置24安装在下面,并处于声学室5的开口6附近。
用于共振腔1的饱和或溢出的排放装置25、25′可以由管子组成,它可以连接到一个公共的收集装置24或蓄水池上,收集装置24或蓄水池与外界的空气相隔绝,并带有一个开口通入到共振腔1或声学室5中的出口23。
孤波室8位于根据本发明的设备的纵向轴L上,并与长管4的4′端紧密配合,它被固定在一个移动支架上,移动支架被做成一个可以在固定支架上滑动的承载车31的形式,而固定支架本身被做成一个或多个导轨32的形式,导轨32连接在共振腔1上。
套筒29可以沿着平行与纵向轴L的方向摩擦滑动来实现位移,这样,进气口9就相对于固定在长管4上的零件33产生位移。这允许调节孤波室8的第一开口8′与长管4的4′端之间的距离,套筒29和长管4之间的间隙成为了一种与外界连通的装置,这个间隙的横截面被零件33所阻塞,零件33被做成,例如,锥形套筒的外形,可以通过在上述长管4上的滑动或螺旋转动来调节零件33。
一种流量加速器30,此后也被称为脉动吸入零件10的可变流量文氏管,也可以固定在公共支架或承载车31上,其中零件10紧密地安装在孤波室8的第一开口8′上。
如图2所示,这个文氏管可以由一个风扇或鼓风涡轮37来送风,其分叉部分上可以带有一个点火器件12,例如,一个火花塞或电极。
连接在共振腔1上作为支承装置的导轨32可以方便地包含一个调节装置(没有画出),用来调节孤波室8和长管4之间的第一开口8′和4′端的进程。
图2中所示的设备按如下方式运行:流量加速器30或文氏管是通过开动来自送风涡轮37的空气源来启动的。可选择地经过加热器22预热的可燃物质或混合物M,通过喷射器和/或喷雾器19、20,注入到共振腔1中。
为方便起见,气体是通过普通的低压喷嘴来注入的,而用来喷射液体(与它们的密度成比例)的压力保持在通常采用的数值的范围之内,这要归因于用来对它们进行调节的收缩作用。
如果向共振腔1输送的物质是混合物,例如气体和燃料的混合物,先通过气体来启动反应更为容易,但没有必须这样做的义务。
类似地,如果天然气或还有汽油被首先采用,或与其它具有平均粘性或高粘性的物质共同采用的话,则使用重燃料或污染性的油会非常方便。由燃料促进的启动然后就可以被停止。
被喷射压力喷雾或雾化的气体或液体,受到共振腔1中的振动循环状态的调节,并在孤波室8的阻塞效应的作用下被吸入,以雾状到达长管4。
当物质场处于文氏管的区域中时,就被火花塞或点火器件12的电极所点燃。
一种作为民用的根据本发明的设备,可以经过充分地预先调节和校准,只需要调节其流量以及对于介质的适应性。根据一种特别适合于民用的变体,孤波室8紧密地连接在长管4上,外部进气口9作成管状,插入到长管4中到达长管4的节点平面或本设备的节点平面之一上,以便在长管4的4′端附近散布空气。
对于根据本发明所述的符合工业尺寸的设备,或为了处理重油,增加动力是更先进的做法,而这对于满足增加的负荷以避免点火释放的烟尘是必要的。
采用文氏管来点火,总是首先把速度调节到最小的情况下利用点火器件12来进行,换句话说,打开声学装置7,减小第一开口8′和出口3之间的距离,进气口9打开在一个安全的范围之内,流量加速器30以一种低速运行。一旦反应开始,液态系统的反应进程就加速,就可以立即对喷射流速进行适当的调节,把声学装置7调节到最低点,增大第一开口8′和出口3(或4′端)之间的距离,减小或增加进气口9的横截面并增加文氏管中的动力,直至建立起一个对应于共振腔1中物质M的控制的速率的正确流量。
事实上,如果文氏管中的流量相对于共振腔1中的控制速率太低的话,粒子场就会饱和并加重,第一开口8′区域中的这个不适当的速度脉冲就会导致未燃烧的CxHy的出现。另一方面,如果由文氏管所施加的低压太高,或如果进气口9太小,由于氢的释放而导致的收缩范围的增大就无法很好地得到补偿,SO2和氮氧化合物NOx的出现表明发生了压电效应。这种仅仅是由于缺氧的缺陷可以在废气中测出。在此情况下,它会影响到进气口9的开口和文氏管所产生的力,这个力必须保持足够强大,以促进到达孤波室8中的空气在长管4中的反射波流形式的波的反射。
一旦火焰建立起来后,点火器件12就停止点火。调节可以是自动的,例如,利用传感器来监测设备的重要点上所记录的参数,并通过一个电脑程序来执行。
气体和流动性相对较好的液体(其粘性可与民用燃料或某些低密度的精炼油的粘性相比)使用方便,因为它们已经是类似气体的简单的分子形式,或在经喷射器喷雾的情况下呈小液滴的形式。它们对振动敏感且易于冷凝,具有更大的自由度,使得可以在小的共振腔1中迅速地调节,共振腔1中的稳流速度高,从而导致了高频脉冲的发生。
通过启动一个普通的燃烧反应,在共振腔1中产生更细的分裂是不必要的。在第一开口8′的节点平面的通道如前所述被阻塞之前的最后一次收缩时,二氢分子发生破裂。物质场的初始离子化或点火,只是在通过点火器件的火花进行局部加速时才是必要的,然后就停止了。
一旦物质被电离,膨胀的高运动速度,就会在第一开口8′的节点平面的区域产生加速真空。民用燃料的第一次喷射最好由初始点火来加热。
此后,由于第一开口8′的节点平面中的电离产生的真空所导致的振幅增大就足以维持反应。根据所采用物质的特定密度,用来调节脉动吸入零件10所产生的力的装置,与调节第一开口8′与4′端之间距离的装置相结合,就可以在无需初始电子点火的情况下产生电离。
具有较低流动性的粘性(液体),会带来不对振动压力产生响应的危险,其中振动的频率是由一个小的共振腔1所产生的,除非它们的条件被调节得非常精准,并采用费事得多的方式。因此,稳流通道的尺寸有严格的要求,以便起到在所采用物质或混合物M中的连接力的作用。可以通过使一组粒子循环受到多次反射波,来实现这种理想状态。因此,重油或污染油需要一个尺寸与其自由度相适应的共振腔,且连续加热以达到一个最低70℃左右的温度,以获得充分细的喷雾所需的粘性,但没有达到气雾剂的状态,那样会冷凝成小的粒子,因而需要增加收缩和冷凝的次数,以获得带有一种显著电荷电位的聚集物料。
根据本发明的设备所产生的火焰,等同于一束以低频振动的激光束。它具有相干性,和与细微孤波系统相关的连续特性,即使在大型工业设备中也是如此。
众所周知,电离场的波长取决于第一开口8′的节点平面上的,加在带有大量聚集物料的电荷上的速度脉冲值。从建立火焰开始,通过参照释放出的SO2、O2和CO2的含量,并作出适当的修正(通过操纵进气口9和孤波室8的承载车31)和检验反射波流,就可以增加文氏管效应的动力。另一方面,用来输送氧气和可以促进局部热扰动的声学器件7中的声学通道,不允许过载。
由于共振腔1的大小、流量和喷雾的细小程度,也不排除侧壁的影响,在共振腔1的底部会产生液体沉淀,以及由于声学器件7的外部气流而在声学室5中产生冷凝。为了防止在这些室中产生沉积,排放装置25、25′被连接到至少一个收集装置24上,最好带有一个转回到共振腔1和声学室5中的出口23,其中排放装置25、25′不会改变这些室中的气氛,而收集装置24与外界空气相隔绝。
本具体实施例的优点在于,具有可以混合或连续地采用不同燃料的柔性,比如气体和民用加热装置中的燃料,以及可以方便地采用在无危险的情况下难以清除的重油或污染油。通过离子化场所传送的热量比普通火焰所传送的热量要大,这要归因于产生了一串膨胀腹部的稳定演化增加了热交换的表面。
另外,大火焰的一致性允许采用大容量的炉子,这限制了采用很长的单一热源所产生的损失。
由于采用了氧化装置,(废物)释放量不会污染环境,这些装置很适合于都市和工业的用途。
附图中的图3展示了根据本发明的设备第二种具体实施例。
这种设备是由一个四冲程的内燃机41来驱动的,并由阀门来供给,由根据本发明的设备所产生的反应作为回馈,维持了单缸或多缸内燃机41的运动。根据本发明的设备的孤波室8,包括处于吸气阶段的内燃机的燃烧室。
脉动的或循环的吸入零件10包括一个内燃机41,内燃机41通常带有一个或多个进气阀43和排气阀,带有或不带有受控的点火器,但都具有大的体积比。
在根据本发明的设备的输送装置2上带有喷射器和/或喷雾器19、20,喷射器和/或喷雾器为注油泵21供油,对于多缸内燃机41可以方便的采用多点注油泵。
吸入管44、44′(每个都可以选择)的入口部分(设计为进气口9)都带有一个(半个)孤波室8,其中带有一个与共振腔1上的长管4相匹配的套筒29,共振腔1被一个由移动承载车31组成的定位装置所固定,可以沿着一个或多个导轨32滑动,而导轨32连接在内燃机41上。在吸入管44′的(外部)入口区域安装着一个法兰46,以接纳套筒29且便于进行调节。
孤波室8的进气口9位于长管4的节点平面区域中,其总长度对应于,作为非限定性实例,对应于从顶部死点到底部死点所转动的+/-110o时活塞45的运动长度。孤波室8的进气口9也可以位于,与本设备的其它节点平面之一相符合的位置上。
共振腔1也带有一个声学室5,声学室5带有一个开口6和一个声学装置7,声学装置7被做成,例如,一个声学簧片或一个声学管的形状。
根据本发明的一个有利的特性,共振腔1的输送装置2的对面安装着一个所述共振腔1的出口3,并位于长管4的纵向轴上。
在本具体实施例中,共振腔1的输送装置2总是位于远离容纳长管4的一侧,而喷射器和/或喷雾器19、20,以一种理想的而不是唯一的方式,位于共振腔1的纵向轴上,这要归因于共振腔1的小体积。如图3所示,声学室5、它的声学装置和开口6当然地位于侧向偏离共振腔1的位置上,相反的布局如图,例如,图2中所示,所有前述的零件都集中在纵向轴L上。
内燃机41是通过一个普通的启动装置或启动器来启动的。混合物M的注入要延迟,以便就在吸气阀43打开的时刻把所选择的燃料注入到共振腔1中。在吸气开始时,曲轴从顶部死点转动290o之前,吸气阀不允许被关闭。
在此前所描述的具体实施例中,内燃机41燃烧室的空间形成了一个孤波室8,其中的吸气管44′,与前面具体实施例中描述的更普通的孤波室8的窄卵形侧面(第一开口8′)相对应。在活塞45上形成了一个运动“腹部”,而活塞45在每个垂直运动期间至少产生了一个节点平面。活塞45吸气时所产生低压的即时波,穿过与吸气管44′协同动作的孤波室8,在继续其前往共振腔1底部的路程之前,在共振腔1中进行了一系列的反射,然后沿着孤波室8的方向反射。
当首次通过孤波室8时,低压引发了由通过的外部空气产生的第一次补偿,外部空气是通过进气口9进入的,构成了孤波,但带有一个滞后,这是由于长管4的4′端相对于进气口9的开口位置靠前。这样,活塞45的运动就产生了许多低压脉冲,这些脉冲在共振腔1的底部产生反射,启动了声学装置7,每次,都包含一个外部空气波,这是孤波传播的一个要素,在每个从活塞45接收的脉冲上其幅度都会增加。由于共振腔1和内燃机41的可变热量燃烧室处于低压状态,收缩的幅度被增大了。
当活塞45处于底部死点时,运动“腹部”继续其在膨胀中的进程,并在290o之前转入收缩。孤波在其极限幅度的收缩会导致物质场的冷凝。更多的不稳定二氢分子的收缩导致了束缚的破裂,这增大了收缩的幅度。为了避免可能的碳结晶,并控制活塞45在向顶部死点升起期间收缩幅度,吸气阀43,它通过进气口9与外部空气保持着接触,必须在一个至少290o的角度值下保持打开。承载车31的位置可以调整,以便外部空气波在孤波室中进行补偿。
在吸入阀43关闭后,顶部死点构成了实际的节点平面,它等价于前面具体实施例中孤波室8的第一开口8′。由点火器件12、或在此是一个火花塞,点火所产生的真空,此时必须介入。这个过程比普通系统中要快,并且需要较小的提前量,必须编程为相对于顶部死点+/-10o的提前量。对于一个没有点火器的发动机而言,长管4的4′端的位置,结合对进气口9和承载车31位置的调节,孤波场的微观波长因素,允许超前加速的节点平面被置于顶部死点的水平面上。通过底部死点后,场的收缩消耗了燃烧室中的热量,这使得发动机的发热比传统的同类发动机要少。由于点火后的持续稳定运动,在排气中场的收缩有助于孤波室8的清空。
由于离子化不会导致氧化反应,与根据本发明的设备配合运动的发动机是“清洁的”,在环保方面有着特殊的价值。
附图4中展示了根据本发明的设备的第三种具体实施例。这种装置由一个两冲程发动机42(由虚线来表示)来驱动,其特征是,孤波室8分散在两个波动空间之间:吸入口与共振腔1的出口3以及燃烧室相连,如后面所述。
在前述的图4中可以非常清楚地看到面,根据本发明的设备的这种具体实施例包含有一定数量的装置,这些装置是前面具体实施例描述中所共有的,在此就不在都进行复述或描述了。
在所示的具体实施例中,吸入口的开口插入到本设备中,要么是从发动机的底部,要么是在相连的室的情况下通过一个吸入管44中插入。
在吸入口的入口处也带有一个法兰46以便容纳套筒29,并有助于套筒的调节。燃料是通过一个或多个喷射器和/或喷雾器19、20来注入的,并取决于在共振腔1中它的特性,注入要正好在吸气开始的时刻进行。燃料经过调配,然后引入到由调配空间与燃烧室相结合而形成的空间中。
为便于传送,也为了更好地检验调配情况,燃烧室的出口端要更长时间地保持打开。在这种情况下,位于传输管上的一个阀在290o之后或由于压力被关闭,以阻断返回共振腔1(调配室)中相应部分的路径。根据本发明的这种装置可以安装在传统的发动机上,且无需作出进一步的改进。
可以采用各种装置为两冲程发动机供油,既可以通过发动机的底部,也可以通过一个单独的附加室。在后一种情况下,所有的压缩设备都可以去掉,但只有那些吸气与发动机活塞的相位相反的装置,才能被用作脉动吸入连接10。如果发动机的底部形成了孤波室8,这种条件立即就可以实现,活塞减小了燃烧室的容量并增大了孤波室8的容量,孤波室8与构成孤波室8的互补部分的燃烧室自动的具有相反的相位。
如果对孤波室8的附属部分进行调配,其容积必须恰好与其互补部分,即燃烧室的容量的方向相反。事实上,两个严格地按相反方向变化的体积的作用,再现了图1或2中的孤波室8的稳定条件,其特征是,在长管4的4′端有一个速度“腹部”,在第一开口8′的节点平面上有一个收缩。
喷油的时刻是由活塞底部位置来决定的,是在其升起向着顶部死点开始吸气的时刻。通过一组喷射器和/或喷雾器19、20注入的燃料,在共振腔1中进行调配,然后在向着顶部死点升起的活塞的作用下,通过长管4被吸入。在由活塞运动所产生的吸气作用期间,通过孤波室8的相应部分的长管4的端点,场达到了速度“腹部”。
与四冲程活塞循环的震动相对应的同样现象,有一个活塞下降+/-110°之前和上升+/-290°之前的节点平面。对于活塞,必须有一个“腹部”,它在轴上没有这些底部死点和顶部死点的情况下起作用。当活塞从底部死点向着顶部死点上升时,在+/-290°之前有一个节点平面,引入场的膨胀方向变成了收缩方向。如果在上升到达顶部死点结束时,进气口9的开口通道没有进行补偿的话,收缩运动会倾向于把活塞拉回。当活塞从顶部死点向着底部死点重新下降时,这个场产生收缩,这有助于这种运动。在活塞下降到+/-110°之前,场的运动反过来,返回到膨胀。鉴于活塞的行程清除了输送口,通过这个可获得的路径,膨胀把场推向燃烧室,直至达到这样的程度,在耗尽阶段,燃烧室由于耗尽产生的收缩而形成了低压。在活塞上升到+/-290°之前,场的运动返回到收缩,输送口被升起的活塞所封闭,使得进气口不能再对收缩进行补偿。反之,由于氢的破裂使得振幅增大,点火器件12的火花塞产生的真空造成了速度脉冲的增加,并引起极化粒子产生分裂效果。
这种收缩取决于对承载车31、长管4的4′端位置的调节,以及对进气口9的调节。波长必须相对于顶部死点来调节,以便离子化不至于过早,因为这会导致发动机停歇、或延迟,这也会引起动力损失。场的速度或内部频率,可以在不改变燃料流量,或通过增加喷射器和/或喷雾器19、20的流量来增加粒子的数量的情况下,通过对声学室5的声学簧片来控制。
向顶部死点加速之后的膨胀,把活塞推回向着底部死点运动,与稳定状态相一致,向着膨胀转为收缩的底部死点运动,而在耗尽的瞬间产生了一个真空,紧接着物质场,已经在第一部分中被调配过,在所有的入口和废气出口打开的情况下开始膨胀。排气产生的收缩使得准备好的场通过吸入传送口被引入,而无需位于孤波室8部分的进气口9零件上、且处于长管4的进气口上的止回阀。
在另一种变体中,燃料输送的顶部端口开在顶部,使得通过活塞关闭它的动作被推迟,以便增加传输时间。在传输管道中安装着一个止回阀,以保证物质场不会在准备区中受到从驱动阶段(离子化之后)返回的压力的扰动,这种扰动也会导致动力的损失。
图5展示了根据本发明的设备的的四种具体实施例。这种设备是由一个安装在孤波室8的第一开口8′上,或安装在流量加速器30或文氏管上的气体涡轮38来驱动的,第一叶轮39产生脉动吸入作用。在这种变体的设备中,可以采用至少两个膨胀阶段,而前面所述的活塞系统只采用一个膨胀阶段。
如上述图5所示,一个气体涡轮38,在入口处,第一燃烧室48之前,具有一个吸入涡轮47的第一叶轮39,它直接连接到流量加速器30或对外开口的可调文氏管上,它紧随在本设备的孤波室8的第一开口8′之后,其描述特别如图1或2所示的具体实施例所述。
气体涡轮38带有一个启动器或启动装置,以便产生初始的吸入作用。在吸入涡轮47之后,有一个燃烧室48,48包含一个张开的部分,随后部分的横截面以一个接收涡轮49而结束。燃烧室48上带有一个点火器件12。接收涡轮49的出口开在腔体40的张开部分的位置上,与一个更长的收拢部分相连,而收拢部分是由一个涡轮50来结束的,在这两个相连的部分之间构成了一个腔体51,51上带有与外界相通且横截面可调的进气口9,进气口9位于张开部分40上。涡轮50的出口开在向外开放的张开部分上。所有的涡轮都连接在一个轴52上,而轴52连接着一个普通的能量产生器53。
吸入涡轮47由启动器来启动。同时,通过一个适当的装置(没有画出),燃料被连续地喷入共振腔1中。由吸入涡轮47产生的吸入作用,对共振腔1中的燃料场进行了调配,在声学室5(没有画出)的声学装置7的影响下产生反射。经过调配的场被长管4吸入,并输送到第一开口8′的节点通道上,在那里受到加速。在吸入涡轮47的吸力作用下,它前往燃烧室48,在那里,电子点火器件完成加速并点燃火焰。
离子化之后的膨胀,在燃烧室48的直线部分上,会产生一个与施加在出口上的力相等的压力,出口是朝向接收涡轮49的叶轮的,接收涡轮49连接在轴52上,而轴52承受着转动力。在上述接收涡轮49的出口,一个腔体的张开部分促进了穿过涡轮通道的排气,同时产生了一个由截面可调的进气口9控制压缩区,其中进气口9与外界相通,以防止产生冷凝,并在收缩之后吸入稳流而形成新的膨胀。
产生了一个新的压力的膨胀,由一个收拢部分所容纳,这个收拢部分把场引导到一个新的涡轮50上。这个涡轮的通道,它与接收涡轮49的通道方向相同,也受到一个沿着转动方向的压力,这个压力被传递到与涡轮50相连的轴52上。涡轮50的出口开在管道的一个张开部分上,它向外敞开,并通过叶轮形成通道。
由于激光型火焰的一致性,象图7和图9中所示的工业设备,可以为大型的多层炉子供给。
附图6展示了根据本发明设备的第五种具体实施例。本设备带有图1或2中所示的装置,用来使在正压力下进入燃烧室的空气膨胀,和通过加热以及由离子化场通过一个张开的排气装置传递给这里空气的动量来使得这个压力增加,而排气装置把它转到一个位于周围空气中喷气推进设备中。
如图6所示,本推进设备包含有图1或2的装置中的一个,其中的孤波室8与一个或多个可调的收拢的变流装置35相关联。这个变流装置或这些变流装置35连接在一个球形的或其它圆柱状的膨胀室36′上,36′与孤波室8相配合而形成了一个由变流装置35来供给的流量加速器30或文氏管,随后是一个横截面张开的部分,膨胀室36′的其余部分结束于一个收拢的部分,这个收拢部分连接在一个形状外张的出口零件36″上。膨胀室36′和相关的变流装置35被连接在一个承载车31上,承载车31的位置可以相对于总支架来调节,总支架的外形为一个或多个导轨32。由于用来在压力下排放空气的形状外张的零件36″是一个推进装置,工作的方向是由运动的方向来决定的,其特征在于,声学室5位于设备的前端,而其中的形状外张的零件36″则构成了设备的后部。在另一种变体中,没有画出,在启动阶段,一个鼓风涡轮37为形状收拢的变流装置提供供给。
上述设备的开动方向,与位于前端的声学室5和其声学装置7的工作方向相一致。变流装置35摄取一定量的空气,空气由于这些变流装置35的收拢方向上的减小而被加压。在收拢形零件的底部空气的压力被利用和激活文氏管。结果形成的脉动吸入动作作用于孤波室8,并经过一个长管4传送到共振腔1,然后经过声学室5到达声学装置7,它受到了被叠加的脉动系统振动的反作用。燃料的喷射是在共振腔1中启动的,共振腔1的细微脉动机制,在声学室5所传递的振动效应的调制下,把注入的燃料调配呈场状或雾状。
粒子场或雾通过长管4被吸入,并到达第一开口8′的节点平面上,在那里它受到加速,加速以点火装置12的点火而结束,点火使场产生电离。4′端/第一开口8′和第一开口8′/膨胀室36′以及进气口9之间的距离参数是根据目的来调整的。通过调节连接在膨胀室36′上的承载车的位置,文氏管的开口被增大了。
更大量的外部空气在压力的作用下进入到上述共振腔中,并与其所要参与离子化的场充分混合。热量的剧烈释放,和被加在大量空气上的极化电离效应所增强的膨胀阶段相结合,就形成了一种压力,它促进了位于膨胀室36′后部的收拢外形中的运动速度的增大。这样,形状外张的零件36″促使与外界大气相毗邻的运动场物质产生超声喷射。
为了避免震动波在膨胀室36′的出口和形状外张的零件36″的连接区域中形成一个节点平面,上述形状外张的零件36″具有逐渐拉长的外形是有利的,它倾向于运动到节点平面的真空空间之后,并把形成的推力分配到一个区域上,而不是一个点上,那样会导致破坏性的后果。
根据本发明所述的设备的另一种具有优点的变体,将在以下作为非限定性的实例进行描述。图7至11展示了根据本发明的设备,其特征是,共振腔1已经对所采用物质M的类型进行了匹配。这样,这些特别适合于处理轮胎和废物的变体,要求采用一个固定槽(图7和8)或运动槽(图9和10),渣宰分离器、沉淀槽,等等。
图7和8中所示的变体提出了一种带有漏斗14的共振腔1,以便特别用于固态或可熔解的物质M(木头、塑料材料等等)。
如图7和8所示,用来处理不规则变化的固态废物的设备包含一个固定的共振腔1,共振腔1的容量与这类废物的性质有关。这个共振腔1的特征是,相对于孤波室8和声学装置7之间的连线偏心排列着,一个位于共振腔1底部的扩大部分,它带有一个保护性的双层外壳,或在固态物质的沉积物区域带有一个热交换器,并由至少一个搅拌器18来搅拌。
根据本发明的这种设备,其尺寸受到搅拌物质的条件的限制,具有易于使用的特点。根据图7,它包含一个共振腔1,共振腔1的一端带有一个长管4,另一端带有一个通往声学室5的开口6,声学室5带有一个声学装置7。
共振腔1被构造成,在其底部的一个耐热的隔离罩1′或仅仅一个双层的外罩上来容纳物质。一个用来帮助调节孤波室8的套筒29被固定在共振腔1的长管4上,以便在上述套筒29和长管4的外表面之间形成一个或多个进气口。
如后面所详细描述的,如果长管4较大的话,可以在其中放入一个额外的套筒(没有画出)。
根据本发明的一个特性,供给开口13的顶部可以做成至少一个漏斗14,漏斗14可以带有一个上部的门15和一个下部的门16和/或一个下部的栅格17。
为方便起见,漏斗14可以带有加热器22(没有画出),用来对将要输送给共振腔1的物质或混合物M进行加热。
这种设备还包含一个或多个出口54,它做成,例如,一种活门55的形式,和一个由一个排放口57来关闭的密封的灰烬盆56,和/或具有一个通往一个冷却容器62的滑动门58的形式,冷却容器62通过一个位于上述滑动门58上的出口59与共振腔1相通,其中上述冷却容器62可以带有一个与外界相隔绝的排放门60,并带有一个可伸缩的钳子61以便除去上述废物。
如前面具体实施例所述,这种设备包含一个在长管4的前端且位于轴线上的孤波室8,长管4固定在一个移动承载车31上,而31位于一个或多个导轨32上,32则连接在共振腔1上。进气口9的入口尺寸随着位于导轨32上的摩擦滑动的承载车31而变化,在调节孤波室8的第一开口8′与长管4的4′端之间的距离的同时,固定在长管4上的套筒29或多或少地套在上述长管4上,这样套筒29和长管4之间的距离就起到一个与外界沟通的通道的作用,其开口也可以由零件33来控制,零件33被做成,例如,另一个圆锥套筒的形状,它可以通过滑动或通过在长管4上做螺旋转动来实现位移。
脉动吸入零件10和紧密的安装在孤波室8的第一开口8′上的流量加速器30(文氏管或具有可变流量的类似装置)被固定在共同的支架上,即沿轨道32移动承载车31。脉动吸入零件10是由一个风扇或一个鼓风涡轮37来供给的,或者它的运动是由反应来维持的,一旦被激活,或者由在烟囱见到的那种静态气流来维持。脉动吸入零件10上的形状外张的零件,带有一个火花塞或电极类型的点火器件12。
根据本发明的设备的特征还在于,至少带有一个装置18,用来对进入上述共振腔1的固态物质或混合物M进行搅拌。
这种类型的物质搅拌器可以是,例如,一个带有支架、轴向叶轮的振荡搅拌器,其中的部分轴18′可以位于共振腔1的轴的中央(比较图8),它与外界相通,并在那里由一个动力装置(没有画出)来驱动,这个动力装置,经过连接着轴的小齿轮、液压装置或其它适合的装置来产生振荡运动。也可以在所有前述的运动零件上采用手动的或自动的控制装置,也可以带有与位于要点上的传感器相连的计算机化的监控和管理中心,以便控制前述调节零件的运动。
按连续装料来供给的物质和混合物M可以放在固定的漏斗14中。然后关闭上部门15,打开下部对开门16,物质M就可以进入共振腔1。当下部门16被关闭,就可以重新装载漏斗14,以便在一个新的循环中为共振腔1供给。
当共振腔1装载着适量的物质M时,点火可以按传统的方式进行。特别是,可以在第一次装载时加入高度易燃的物质(纸、纸板等等)以利于燃烧。一旦进行了点火,鼓风涡轮和,顺序地,流量加速器30以及点火器件12就启动了。为了迅速启动点火动作,声学装置7的调节器要完全打开。流量加速器30要调节到与孤波室上的大开的进气口9相适应的最低点,第一开口8′要靠近长管4的4′端。
当物质燃烧良好时,搅拌器18被启动,或者按照低速而连续来运动,或者按照高速而间歇来运动。一旦进行了实际的点火,声学装置7的空气通道就逐渐关闭,从而使低压逐渐地建立起来,同时建立起脉动机制。在流量加速器30区域中的雾一旦出现,火焰就在文氏管的外形张开零件中建立起来了。一旦火焰建立起来,点火器件12就可以停止工作。由于在共振腔1中普通点火的作用下流量正在增加,在辐射火焰过程之后要进行适当的操作,例如,把声学装置7调节到它的最小工作点,增大第一开口8/和出口3之间的距离(或第一开口8′和端点4′之间的距离),调节进气口9的入口和增加流量加速器30的动力,直至与共振腔1中的调配速度相适应的流量被建立起来为止。
事实上,如果文氏管中的流速相对于共振腔1中的调配速度太低的话,粒子场就会饱和并加重,在第一开口8′的通道上的不适当的速度脉冲就会产生未燃烧的CxHy。另一方面,如果由流量加速器30所产生的低压力太高和进气口9的开口太小的话,由于氢释放导致的收缩幅度的增加就得不到足够的补偿,就会由于SO2和氮氧化合物NOx的出现而观察到压电效应。通过长管4上的染污物和/或孤波室8中焦油的产量,可以明显地看到拙劣的调节结果。这种缺陷或许仅仅是由于在废物中可以测得的缺氧所造成的。在此情况下,它可以归因于进气口9的开口和由文氏管所施加的作用力,它们必须保持足够强大以促进按反射波流形式的波反射。
同时,漏斗14被重新装载,随着共振腔1中物料的熄灭,下部门16被打开,以便把新的物料放进共振腔1。下部门16的关闭和一个新循环的开始,取决于上述共振腔1中进行的转换的速率。
不规则变化的废物例如民用废物以及轮胎可以包含金属零件,例如强化物之类的,这些金属零件以大块金属屑的形式,以从一个砂堆中露出的方式从更多的大量相同物质中露出,并落在上述砂堆的边缘上,在这种情况下,对应于由叶片对于深处物质搅拌幅度的中心。对于灰烬的操作也是如此。如果累积的未燃烧物质的数量超过一定的限度,就必须进行清除。这种操作必须程序化或随时进行,排放容器与共振腔1相连。为此目的,滑动门58被打开,钳子61(抓斗、卡爪或带有关节的伸缩夹子)刮去沉积物,并把灰烬带到为此目的准备的灰盆56中。随后抓紧、摇动或振动这些回收物质,以便消除粘着作用,并把它们放入冷却容器62中,以等待最终处理。灰盆56的开口或活门55最好置于开口6的下方,这是因为由来自声学装置7的新鲜空气流在这一高度上产生沉淀效应。
根据废物的性质,其中某些会较快进入分裂阶段或产生更多的热量,对反应进行冷却是必要的。为此目的,共振腔1的墙壁可以背靠一个绝缘罩1′,例如一层与任何冷源相连水。
图9和10展示了根据本发明的设备的另一种具体实施例,其特征在于,使得共振腔1产生运动,以便在大的腔体中搅拌物质,这种腔体适于对含有不规则变化的固态废物的条件,例如,碳氢化合物进行处理和操作。
上述图形中所示的设备的特征在于,共振腔1中会含有沉积在底部的大比重物质。由于这些物质是静态的,所以随后要进行搅拌或运动,以确保维持转化反应和使转化反应均匀化。
所述的设备包含一个带有长管4和一个声学室5的共振腔1,声学室5上带有一个开口6,其结构要允许在低部分中来接纳物质,而低部分位于底部难熔的绝缘罩1′或仅仅是一个双层外罩上,长管4和开口6的轴线偏向共振腔1的顶部,共振腔1包含,在其下部外表面上,一个或多个滑动面63和轨道滚筒64,其位置可以起到相对于共振腔1的轴线的,一个由长管4/开口6所确定的转动轴线的作用。
长管4包含一个两端开口的管子,其中的一端紧紧地连接在共振腔1的一个侧面,而另一端4′插入到孤波室8(脉动吸入零件10及其组件只在这个视图中表示出来)的与第一开口8′相对的一侧。
对于本发明的设备,如果被设计用来处理潮湿物质,例如民用垃圾或煤泥,在非常大型的设备的情况下,就会受到过早冷凝的影响,换句话说,对于比例:
共振腔1的长度
———————>1,
长管4的长度
或对于长管4的横截面小于0.20m2时的比例:
共振腔1的长度
———————>0.25,
长管4的长度
且对于墙壁的影响敏感的物质M的物流,会通过与沿反方向循环的冷空气的接触而得到放大,当在一个或多个长管4中采用轻质的或气态流动性的物质时,其中的在从孤波室8到共振腔1的空气回流驱动下的物质M的反射回流受到了限制,至少要在上述长管4的部分中带有至少一个横截面小于长管4的回流导管,例如其外形为一个向共振腔1中开口的长套筒。
如图9所示,这个回流导管26限制了用来补偿共振腔1中低压的空气回流的空间。一个来帮助对孤波室8进行调节的套筒29固定在共振腔1的长管4上,以便在它本身和上述长管4的外表面之间形成一个进气口9的通道。
一个在共振腔1的高度上,位于长管4的外面的加强件,构成了轴承65中的一个运动轴线。
另外,用来为共振腔1供给物料M的开口13,在控制下被滑动板15″关闭或自动打开。供给装置2方便地包含一个漏斗14,漏斗14被一个上部装载门15和一个下部的两扇排放门16所封闭,供给装置2被连接到一个定位装置上,而定位装置本身连接着机架66,其特征是,所有的运动都可以通过手动和自动来控制。
图9和10所展示的设备中,还包含一个或多个出口54,它被做成,例如,一个由活门55来封闭的灰盆56的形状,而活门55开在外面,以便于清空。第二出口54通过一个滑动门58通往一个带有闸门的腔体56′,腔体56′于外界隔绝,并带有一个面对滑动门58的第二个滑动门58′,以便在低位排放位置时被水平放置(比较图10)。
一个伸缩性的钳子61被安装在密封的闸门腔体56′上。一个密封的冷却室62被一个柔性的软管连接到闸门腔体56′上,56′上的滑动门58包含一个专门的开口59,出口59永远与共振腔1相通。
声学室5上带有声学装置7,7上带有一个开口6,作为一个非限定性的具体实施例,从而构成了一个在轴承65中运动的一根轴线。位于长管4前端轴线上的孤波室8,被固定在承载车31上,承载车31被一根或多根导轨32所承载,而导轨32连接在机架66上,结果使得上述孤波室8可以在套筒29上滑动,其中套筒29连接在共振腔1的长管4上,从而调节孤波室8的第一开口8′与长管4的4′端之间的距离,以及作为进气口9的空气通道的套筒29与长管4之间的间隙,这个间隙的横截面可以通过零件33来控制,例如通过另一个可以在长管4上滑动或做螺旋转动的锥形套筒来调节。
脉动吸入零件10、可变流量加速器30(文氏管、适当的涡轮、马达等等)被紧密地安装的孤波室8的第一开口8′上,脉动吸入零件10通过上述孤波室8被固定在公共支架(承载车31)上。它带有一个鼓风涡轮37,如果有必要,还可以带有一个火花塞或电极型的点火器件12。
连接在机架66上的导轨32包含一个用来调整第一开口8′和出口3(或长管4的4端,它确定了一个物流的半波参考点,而这个参考点指出了孤波室8的第一开口8′的位置)之间行程的装置。
这个设备还包含有滑动面63和轨道滚筒64,以便形成共振腔1的连接在固定机架66上摆架型支承,而机架66包含有轴承65和运动孤波室8的支架底座。除了提供对运动零件进行控制的装置之外,一种产生共振腔1中振荡运动的设备还带有监控和管理中心,该中心与位于要点上的传感器和调节零件相连。
通过连续的装载来供给的物质被放入固定漏斗14中,然后上部的门15被关闭。由于围绕轴承65中的长管4和开口6的轴线摇摆运动的作用,共振腔1就把它的滑动板15″放在与漏斗14的下部门16相对的位置,并打开固定共振腔1的安全栓。滑动板15″打开,以允许漏斗14的下部对开门16打开。物质或混合物M落入到共振腔1中。这些门以相反的程序关闭。一旦废物的排放结束,就打开总门闩以释放共振腔1。
当共振腔1中装载着一种适量的物质M时,点火或启动过程如前所述。
如果固定状态的释放被调整到,例如,六次振荡(估计在共振腔1中所处理的大量物质已经消失的时候),滑动板15″出现在与漏斗14相对的位置,门闩确保了共振腔1的安全,并使得振荡运动的驱动力停止。漏斗14下降到位,滑动板15″和下部门16顺序打开,物料滑入共振腔1中,门沿着相反方向关闭,门闩打开释放运动部件,振荡的驱动源重新启动,等等这些作为一种程序化的功能取决于上述孤波室1中的物质M的消耗量。
不规则变化的废物例如民用废物以及轮胎可以包含金属零件,例如强化物之类的,这些金属零件以大块金属屑的形式,以从一个砂堆中露出的方式从更多的大量相同物质中露出,并落在上述砂堆的边缘上,在这种情况下,对应于由叶片对于深处物质搅拌幅度的中心。对于灰烬的操作也是如此。如果累积的未燃烧物质的数量超过一定的限度,就必须进行清除。这种操作必须程序化或随时进行,密封的排放闸门室56′与共振腔1相连。为此目的,滑动门58被打开,钳子61(抓斗、卡爪或带有关节的伸缩夹子)刮去沉积物,并把灰烬带到为此目的准备的灰盆56中。随后抓紧、摇动或振动这些回收物质,以便消除粘着作用,并把它们放入冷却容器62中,以等待最终处理。
灰盆56的开口或活门55最好置于开口6的下方,这是因为由来自声学装置7的新鲜空气流在这一高度上产生沉淀效应。当共振腔1处于装载位置时,密封的闸门室56′与冷却容器62处在同一条垂直线上。利用停止装载的时候,冷却容器62升起,例如通过一个液压装置,并碰到上述密封的闸门室56′。第二滑动门58′和排放门60相对打开,废物从密封室56′落入到冷却室62中。这些门再度关闭,并在不中断反应的情况下执行这两者组合的动作,这种装置的运动可以继续进行,并且当然地连续重复地进行下去。由于灰盆56是独立的,在停止装载期间,可以通过倒入一个用于此目的的辅助容器来清空。同样的过程也用来维持声学室5。
根据废物的特性,有些废物会更快地进入分裂阶段,或产生更多的热量,因此有必要对反应进行冷却。例如,为此目的,共振腔1的墙壁要与要与一个绝缘罩1′相配合,例如一层与任何冷源相连的水。
根据一个特别有利的具体实施例,漏斗14可以安装在共振腔1的供给开口13的上方,从一个供给口13到另一个供给口13。
图1、2、7和8中所描述的设备可以采用各种物质M,包括那些被粗略归入塑料类别的材料,其中主要的熔化工作在进入燃烧室之前已经在热量的作用下完成了。在以前提到的设备中,这种特性代表了采用塑料材料的一种障碍,这是由于物料完全在共振腔1中熔化,因而产生的饱和物质场超过了机器的能力。
如果要连续地处理这些材料,必须首先拥有适当的供给设备,而这存在一个机械处理的问题,这是由于这些废物的成分中经常包含一些边缘重叠成瓦状的大块,这使得打碎和校准都很困难。其次,必须使液态和固态物质共存与共振腔1中,而这产生了一个大量被调配的物质场的波动问题。这个问题的解决,可以通过把共振腔1的顶壁做成网格的形式,并以次构成漏斗14的底部,且采用一个更大的漏斗14(参照图11)来实现。在此情况下,一个较小的共振腔1就足够了。共振腔1的热量,当通过上述网格17被传递到漏斗14的大量物质M中时,就引起这些物质的熔化或燃烧,因此其流量取决于共振腔1的大小,并可以根据需要很方便地进行调节,甚至可以采用外部的加热源。
当采用木头作为物质M时,网格17也是有用的,根据本发明的设备,其中带有稳定的废物出口,也构成了一个用于木头转换所产生气体的炉子。
图11展示了一种根据本发明的设备,其构造可以在民用或工业设备中采用固态物质M(木头、塑料材料等等),其特征在于,共振腔1的一个或多个墙壁包含有一个或多个网格17,其特征还在于,共振腔1带有用来吸收溢流或废物的附加装置(或其变体),例如象图1和图2中的那些。
所示的装置带有一个用来为共振腔1提供供给的装置2,它包含一个带有上部门15的大漏斗14,还包含一个可以移动且可以调节的网格17,网格17取代了下部门16。共振腔1还带有灰烬收集装置24以及排放装置25、25′。这些装置可以是灰烬盆以及开口位于适当高度的通过管道排放溢流的装置,它们连接到一个带有开口23的中央蓄水池中。
根据这种变体的设备按照如下方式运行:把物质和混合物M放入到漏斗14中,然后在共振腔1的网格之下点燃。任何塑料都必须通过一个作用于漏斗14底部的加热装置予以预先熔化,以便这些物质M流入到共振腔1中,在那里它们按传统的方式被点燃。一旦开始了传统的燃烧,脉动吸入零件10就被启动了。
结果产生的脉动吸入动作作用于孤波室8,通过管道4被传递到共振腔1中,并通过声学室5传递到声学装置7中,在那里它通过与脉动系统的一个振动相叠加而受到反作用。细微脉动机制,在声学室5所传递的振动效应的调制下,把经第一次分裂的物质或聚集物料调配呈场状或雾状。粒子场或雾通过长管4被吸入,并到达第一开口8′的节点平面上,在那里它受到加速,加速以点火装置12的点火而结束,点火使场产生电离。4′端和第一开口8′的距离参数,以及进气口9和流量,是作为脉动吸入零件10所要达到目的的功能来调节的。如果采用木头,漏斗14的容量允许更大的自主性,当上述漏斗14的上部门15被关闭时,一个源自共振腔1区域的出口23调节着压力。
收集装置24可以是一个恰当放置的灰烬盆,其中的灰烬可以在必要时被清除。通过装置对第一开口8′和4端之间的距离、进气口9、第一开口8′区域中的流量的控制,可以手动或自动地对加热进行控制。如果物质是塑料材料,大漏斗14防止了气体或烟通过物质缓冲区的回流。灰烬盆最好位于开口6的下面,以接收沉积的矿物质,排放装置25、25′保证了操作的均匀性。
最后,还要描述根据本发明设备的最后一个有利的变体,这也是通过一个非限定性实例来进行的。图12中展示了根据本发明的一种设备,它是通过一种静态装置来启动的,这种装置用来通过固态物质来产生热量。
图12中所示设备的结构,保证了可以通过一个静态地工作的脉动吸入零件10来启动,其结构是垂直的,以便可以受到一个垂直流动管道的作用。
它包含一个垂直放置的共振腔1,(实际的)长管4位于在由上述共振腔1和声学室5所确定的区域的边缘,而声学室5位于上述共振腔1的下面,它通过这些长管4和经过一个网格17′的开口6与共振腔1相通。孤波室8通过其第一开口8′连接到一个垂直排放管上,孤波室8位于共振腔1的上方,且通过长管4与共振腔1相通,并通过一个或多个进气口9与外界相通,进气口9的横截面至少与脉动吸入零件10的,也就是静态烟管34的相等,以便补偿其效应。由于共振腔1的垂直位置,供给漏斗14,其入口被一个上部门15所关闭,而出口被一个滑动下部门16关闭,位于相对于共振腔1的侧面,而共振腔1的供给开口13的位置则靠近底部。一个防护衬套或衬罩1′在一个网格17′上接收并容纳大比重的物质,网格17′位于带有声学装置7(套管)的声学室5的上方,穿过网格17′的开口6起到一个绷紧装置的作用。在这个衬罩1′的上部边缘之上,有一个或多个零件33,用来调节进气口9的流量。这种设备是由一个机架66来支承的,以便进气口9和声学装置7可以自由地受到外界大气的供给。在一种变体中,共振腔1的墙壁可以带有一个水层,以便分配热量,例如通过散热器。
图12所示的设备的工作过程如下:通过供给开口13之中的一个,直接从外面或从漏斗14,物质或互混合物M被放到共振腔1底部所形成的空间中。由离子化空间11连接的排放管通往孤波室8的第一开口8′,孤波室8通过进气口9连接到外面,其中进气口9的开口由于调节零件33而缩小,而支路34′被零件33′所关闭。声学室5的声学管开到最大。物质M的物料被点燃,如果有必要,可以用纸或引火物来点燃。由脉动吸入零件10(由静态烟管34构成)的全部吸力所产生的直接循环,由于进气口9的调节的减小而不能得到补偿,使得物质M的物料可以快速的点燃。
大量装料在共振腔1中位于长管4的出口的边界处产生火焰,就象图1中的设备在这里直立地建造一样,在由静态烟管34构成的脉动吸入零件10的影响下,在离子化空间11的第一开口8′区域中的节点平面之后会产生一个浅蓝色的火焰。
套管被调节到其最小开口的位置,这会引起声学室5的反射,声学室中的低压会引起网格17′中的分裂物质通过开口6回流。
因此,进气口9的零件33的调节器被完全打开。向孤波室8供给的空气流,分散在在缩小静态烟管34的第一开口8′和长管4之间,在此,回流补偿了由于上述静态烟管34的初始作用所产生且由于声学装置7的极度减小而增强的显著的低压。
所发生的一切,就好像长管4已经从共振腔1中,向着放在共振腔1底部的网格17′上的不规则的物质块之间的间隙移动一样。火焰在物料中的形成管颈的间隙一致的边缘上生成,且来自孤波室8通过进气口9的回流的影响限制了火焰,使之只能达到物料和共振腔1中的流量加速器或文氏管30之间空间的一半。
由于声学室5的定向振动的影响,放在衬罩1′上或网格17′上的物质M的块会发热变红和形成灰烬,从而达到了所期待的目的,且热量在共振腔1中产生,其墙壁向外面辐射热量。然而,火焰保持了传统的外观,尽管它们是清洁的和蓝色的,且相对于传统的系统氧化也大大的减少了。这是由于脉动吸入零件10产生了一个过度的吸力,这个吸力只是部分地在第一开口8′处被通过进气口传递到孤波室8中的气流的一部分所补偿,而其余部分则通过开口6按相反方向循环,并倾向于部分地rebalance共振腔1中的压力。
这会产生一种收缩效应,这种效应在物质块被转化的区域中得到增加,从而产生压电效应,这种压电效应是产生局部不一致的因素,这种局部不一致会对离子化产生不利的影响,使得离子化就不再能完成。
为了完成反应和在离子化空间11中获得最大的辐射,并带有与图1设备中等量的离子化,共振腔1中存在的低压要尽可能减小到接近大气压的程度。
因此,由于Van der Waals力受到声学室5的声学振动而产生的场的局部degravitation,足以通过只是很小的火焰以一种高频率把物质块转化为灰烬。这种效果可以通过打开源自进气口9管道的支路34′上的零件33′的调节器来实现。离子化(过程)完成了,辐射达到了最大化,物质的转化得到了减速,废物中不再含有氧化物。
应该注意,就固态物质M在到达网格17′之前要受到预热这一点而言,采用漏斗14有助于持续地(提高)加工质量。
根据图2中所示的设备并且,通过另加一个适当的灰烬盆(例如一个灰烬盆56)和连接到一个连接装置以及一个出口上的排放装置(例如连接到连接装置24和出口23上的排放装置25、25′),图7至11中的那些,就可以生产出惰性的物质。
灰烬盆56的容量越大且温度越低,其空间中循环的悬浮物质云团或场就越多,这个空间在共振腔1的上方大开着。通过加强流量加速器30区域中的速度并打开声学装置7区域中的通道(例如套管),但并不限制声学效应,就可以在开口6的通道附近获得冷凝和沉淀的因素,这种因素在灰烬盆56的空间中得到放大。
由于另一种效应,所有的孤波室8都可以在上述孤波室8底部流道产生出冷凝物,例如通过一个连接到蓄水池的管子。
在孤波室8的区域中,必须要增加文氏管中的压力和长管4中的收缩,然而会产生出液态的晶体,尽管灰烬盆中产生的油多少具有所希望的粘性。孤波室8所产生的冷凝物通常与固态的聚集物料一起装载,而富勒尼(fullerene)类型的晶体不适用于普通内燃机,这是因为细小的金刚石形态的纯碳颗粒的存在会导致分段磨损和气缸磨损。
本发明还涉及一种方法,它采用一种根据本发明的设备进行离子化或物质的转化,其特征在于包含以下步骤:
-启动脉动吸入零件10,或许还有点火器件12,
-向共振腔1中引入需要被电离或被转化的物质或混合物M,
-如果有必要,对先前引入的物质或混合物M,启动传统的预燃烧,
-利用声学装置7和脉动吸入零件10,把物质或混合物M调配成一种一致的和半冷凝的稳定振动状态,
-经过共振腔1中的几次往复,经长管4吸入的调配好的物质或混合物M,在长管4的出口处所发出的物流所入射的波产生反射,这种反射形式的波包含一种在长管4中生成的空气流,它补偿了共振腔1中的负压,并维持了这里镜面之间的反射,
-把外部空气加入到调配好的物质或混合物M中,物质或混合物M是从长管4经位于长管4附近的进气口9发出的,且
-使调配好的物质或混合物M电离,可以选择采用一个点火器件12。
根据本发明的过程的特征还在于,它还包含一个反应的优化阶段,这个阶段是在通过调节一个或多个下列参数来使调配好的物质或混合物进入离子化状态之后:声学装置7的开口,脉动吸入零件10的动力,空气进入进气口的流量,进气口相对于长管4的节点平面的位置或设备上另一个节点平面的位置,第二开口8″到共振腔1的出口3的距离,长管4的长度的调节,以便使得物质或混合物M的离子化反应的速率与共振腔1中上述物质M的调配速率相匹配。
根据另一个特性,要测量由根据本发明的设备排出的空气中SO2、CXHX、NOX或O2的浓度,以便确定对以下参数中的一个或多个进行的调节:脉动吸入零件10的调节,进气口9相对于长管4的节点平面的位置或设备的不同节点平面的位置,经进气口进入空气的流量,第一开口8′到共振腔1的出口3的距离,调节长管4的长度,调节声学装置7以便优化物质或混合物M的离子化反应,从而使所排放出的空气中O2的浓度至少达到大气的浓度,而SO2、CXHX和/或NOX的浓度为零或实际为零。根据另外一个特性,当物质或混合物M的离子化反应自动地连续进行时,点火器件12就熄灭。
为方便起见,由物质或混合物M的分裂或调配所释放的热量,在离子化之前被以一种或多种惰性物质的形式储存起来,而这些惰性物质是在物质的离子化之前在冷凝物收集装置24中产生的冷凝所形成的。
根据本发明的方法可以用来产生热能、化学能和/或机械能。如以前所述,它也可以用来生产惰性物质。本发明也可以涉及焚化炉,特别是废物焚化炉,一种生态热引擎(ecological heat engine),特别用于车辆,一种涡轮,一种冲压喷气发动机以及采用根据本发明的设备的民用炉子和锅炉。
本发明显然并不局限于附图中所述及所示的具体实施例。可以进行改进,特别是在没有离开本发明保护范围的前提下,涉及的各种零件的构造或同样技术的替代。
Claims (57)
1、用来产生等离子体的设备,等离子体的产生是通过一种包含一种物质或一种混合物的燃烧反应来实现的,其特征在于,它包含:
-一个“法布里佩罗”空腔类型的共振腔(1),用来产生上述物质或混合物的稳定的循环流,这些物质或混合物经过至少一个供应装置(2)进入到上述共振腔(1),并以一种调配好的形式通过至少一个长管(4)形式的出口(3)从共振腔(1)发出,所述形式是一种一致的、半冷凝的稳定振动状态,
-一个声学室(5)通过一个开口(6)与上述共振腔(1)相通,且带有一个用来产生可调制谐波的声学装置(7),
-一个容积可调的孤波室(8),用来接收从共振腔(1)的长管(4)发出的调配好的物质,同时它通过上述长管(4)向共振腔(1)中产生外部空气的反射波流,上述孤波室(8)带有至少一个可调流量的进气口(9),上述孤波室(8)带有,通过一个邻近孤波室(8)出口的脉动吸入零件(10),一个用来产生电离物质的空间(11)。
2、根据权利要求1中所述的设备,其特征在于,它还包含至少一个用于孤波室(8)的空间(11)中的被调配的物质或混合物的点火器件(12)。
3、据权利要求1或2中所述的设备,其特征在于,用来向共振腔(1)供给物质的装置(2),包含至少一个形成在上述共振腔(1)中的供给开口(13)。
4、根据权利要求3中所述的设备,其特征在于,供给开口(13)的顶部带有至少一种漏斗(14),漏斗(14)可以带有一个上部封闭门(15)和一个下部封闭门(16)和/或一个下部网格(17)。
5、根据权利要求4中所述的设备,其特征在于,漏斗(14)可以在共振腔(1)的供给开口(13)的上方移动,从一个供给开口到另一个开口。
6、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,至少带有一个用来对进入上述共振腔(1)的固态物质或混合物进行搅拌的装置(18)。
7、根据权利要求1或2中所述的设备,其特征在于,供给装置(2)包括一个或多个用于物质或混合物的喷射器和/或喷雾器(19、20),这些物质或混合物可以经过预先处理,以便获得适于从上述喷射器和/或喷雾器(19、20)喷射出来的物理状态。
8、根据权利要求4所述的设备,其特征在于,漏斗(14)或喷射器和/或喷雾器(19、20)包含有用来对向共振腔(1)中供给的物质或混合物进行加热的装置(22)。
9、根据权利要求5所述的设备,其特征在于,漏斗(14)或喷射器和/或喷雾器(19、20)包含有用来对向共振腔(1)中供给的物质或混合物进行加热的装置(22)。
10、根据权利要求7所述的设备,其特征在于,漏斗(14)或喷射器和/或喷雾器(19、20)包含有用来对向共振腔(1)中供给的物质或混合物进行加热的装置(22)。
11、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,共振腔(1)和/或声学室(5)和/或孤波室(8)和/或长管(4)也带有一个或多个收集装置(24)和/或排放装置(25、25′),用于溢出流量、渣宰和/或所产生的燃烧冷凝物,其中上述的收集装置(24)和/或排放装置(25、25′)可以带有出口(23)、热防护和/或冷却和/或固定装置。
12、根据权利要求11中所述的设备,其特征在于,收集装置(24)被安装在声学室(5)的开口(6)下面的附近位置。
13、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,声学室(5)的尺寸和形状取决于上述开口(6)和上述声学装置(7)之间的距离,而这一距离本身,要与上述共振腔(1)的出口(3)和上述声学装置(7)之间的距离相符。
14、根据权利要求13中所述的设备,其特征在于,上述开口(6)和上述声学装置(7)之间的距离,是上述共振腔(1)的出口(3)与上述声学装置(7)之间距离的约数。
15、根据权利要求13所述的设备,其特征在于,开口(6)、声学装置(7)和共振腔(1)的一个出口(3)要对齐。
16、根据权利要求13所述的设备,其特征在于,开口(6)、声学装置(7)和共振腔(1)的一个出口(3)要对齐。
17、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,声学装置(7)是一个声学套管或声学簧片。
18、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,通过做成伸缩部分的形式,长管(4)具有可调的长度。
19、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,长管(4)的横截面面积小于共振腔(1)的横截面面积,而大于连接到脉动吸入零件(10)的孤波室(8)的第一开口(8′)的横截面面积,这样使得物质的物流,它倾向于具有第一开口(8′)的横截面,留下至少一个环形空间,以便包含空气的反射波进入长管(4),空气是经过至少一个进气口(9)进入到孤波室(8)中的,并沿着共振腔(1)的方向从上述长管(4)中形成。
20、根据权利要求19中所述的设备,其特征在于,在上述长管(4)的至少一部分中至少带有一个横截面面积小于长管(4)的回流导管(26),所述回流导管的外形呈一个向共振腔(1)开口的长套筒。
21、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,长管(4)的自然频率的选择,要保证按照共振腔(1)中循环的波的基频进行响应,以便从长管(4)的出口指向共振腔(1)中的反射波与这个入射波产生共态,从而产生震动。
22、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,孤波室(8)具有圆柱状或准圆柱状的外形(27),它包括一个连接到脉动吸入零件(10)的第一开口(8′)和一个安装在共振腔(1)的长管(4)上的第二开口(8″),以便上述第二开口(8″)与上述长管(4)之间剩下的间隙为上述孤波室(8)形成至少一个进气口(9)。
23、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,孤波室(8)具有一种向外展开的钟形(28),它包括,一方面,用来连接脉动吸入零件(10)的放大侧面的第一开口(8′),另一方面,一个安装在共振腔(1)的长管(4)上的带有弧形的第二开口(8″),以便上述第二开口(8″)与上述长管(4)之间剩下的间隙为上述孤波室(8)形成至少一个进气口(9)。
24、根据权利要求23中所述的设备,其特征在于,孤波室(8)的第二开口(8″)通过一个套筒(29)延伸到长管(4)的侧面上,套筒29的横截面面积大于长管(4)的横截面面积而长度为长管(4)长度的一半,上述套筒(29)被固定在上述长管(4)的自由端上,上述套筒(29)和上述长管(4)之间的自由空间为孤波室(8)形成了至少一个进气口(9)。
25、根据权利要求23中所述的设备,其特征在于,孤波室(8)的第二开口(8″)通过一个套筒(29)延伸到长管(4)的侧面上,套筒(29)的横截面面积大于长管(4)的横截面面积而长度为长管(4)长度的一半,上述套筒(29)被可移动的安装在上述长管(4)的自由端上,上述套筒(29)和上述长管(4)之间的自由空间为孤波室(8)形成了至少一个进气口(9),而孤波室(8)的第二个多少呈弧形的开口(8″)在上述套筒(29)上摩擦滑动。
26、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,孤波室(8)可以相对于共振腔(1)运动。
27、根据权利要求26中所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)可以相对于孤波室(8)运动,上述孤波室(8)和上述脉动吸入零件(10)之间的间隙形成了可变出口的流量加速器(30)的一部分。
28、根据权利要求27中所述的设备,其特征在于,它包括一个装置,用来产生一种沿转动圆形切线方向的吸入运动,这种运动使流过流量加速器(30)的流体产生螺旋加速运动。
29、根据权利要求24所述的设备,其特征在于,共振腔(1)、孤波室(8)和/或脉动吸入零件(10)被安装在一个或多个承载车(31)上,而承载车(31)沿至少一个导轨(32)运动。
30、根据权利要求24所述的设备,其特征在于,共振腔(1)的长管(4)具有,在外圆周面上,其外表面沿着共振腔(1)方向增大的零件(33),以便当第二开口(8″)或套筒(29)接近上述零件(33)时,上述第二开口(8″)的壁或其由上述套筒(29)延伸出来部分的壁与上述零件(33)外表面之间的间隙会减小,这样就允许对进入进气口(9)的空气流量进行调节。
31、根据权利要求30中所述的设备,其特征在于,零件(33)的外表面的形状与第二个多少呈曲线形的开口(8″)的形状或套筒(29)的形状紧密配合。
32、根据权利要求30所述的设备,其特征在于,通过滑动或绕着一个螺旋转动,零件(33)可移动地安装在长管(4)上。
33、根据权利要求31所述的设备,其特征在于,通过滑动或绕着一个螺旋转动,零件(33)可移动地安装在长管(4)上。
34、根据权利要求22所述的设备,其特征在于,第二开口(8″),可以通过套筒(29)来延伸,在长管(4)上的嵌套深度可以通过对孤波室(8)、套筒(29)和/或零件(33)的移动来调整,以便检测物质或混合物的离子化反应,上述嵌套深度的变化允许对经过进气口(9)进入空气的相位进行调节,以便上述空气流的相位与从共振腔(1)中抽出的物质的物流的相位相反。
35、根据权利要求22所述的设备,其特征在于,经孤波室(8)的第二开口(8″)的进气口(9),以一种紧密的方式由至少一根管子来供给,这个管子源自本设备的节点之一。
36、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)是一个静态烟管(34)。
37、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入装置(10)是一套在一个脉冲式喷气发动机(36)上的变流装置(35)。
38、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)是一个由一个风扇型的设备或鼓风涡轮(37)驱动的可变出口流量加速器(30)。
39、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)是一个气体涡轮(38),它的第一个叶轮,安装在孤波室(8)的第一开口(8′)上,产生脉动吸力。
40、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)是一个冲压喷气发动机。
41、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,脉动吸入零件(10)是一个内燃机(41、42)。
42、根据权利要求41所述的设备,其特征在于,用于空间(11)中调配好的物质的点火器件(12)就是内燃机(41、42)的点火器件。
43、根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,用于共振腔(1)的供给装置(2)安装在上述共振腔(1)的一个出口的对面,并位于长管(4)的一个纵向轴上。
44、用于对物质进行离子化或转化的方法,它采用了根据权利要求1至43中任何一项所述的设备,其特征在于,它包含以下步骤:
-启动脉动吸入零件(10),在在脉动吸入零件(10)带有点火器件(12)的情况下还启动一点火器件(12),
-把所要电离或转化的物质或混合物注入到共振腔(1)中,
-在注入物质或混合物之前,启动传统的预燃烧过程,
-利用声学装置(7)和脉动吸入零件(10)把物质或混合物调配成一种一致的和半冷凝的稳定振动状态,
-在共振腔(1)中的多次往复之后,经长管(4)吸入调配好的物质或混合物,而在长管(4)的出口处,物质的物流发出的波产生一种反射,这种形成在长管(4)中的反射波形式的附属波中包含一股空气流,它补偿了共振腔(1)中的负压,并维持了那里镜面之间的反射,
-经进气口(9)向从长管(4)发出的调配好的物质或混合物中加入外部空气,进气口(9)位于长管(6)的附近,
-对调配好的物质或混合物进行电离,可以采用一个点火器件(12)。
45、根据权利要求44中所述的方法,其特征在于,它还包括在调配好的物质或混合物变成离子化状态之后的一个反应优化步骤,这是通过调节下列参数中的一个或多个来实现的:声学装置(7)的开口,脉动吸入零件(10)的动力,经进气口(9)进入空气的流量,进气口(9)相对于长管(4)的节点平面的位置或相对于设备的另一个节点平面的位置,第二开口(8″)到共振腔(1)的出口(3)之间的距离,长管(4)长度的调节器,以便使物质或混合物的离子化反应速率与共振腔(1)中上述物质的调配速率相匹配。
46、根据权利要求45中所述的方法,其特征在于,由根据权利要求1至41中任何一项所述的设备排出的空气中的SO2、CXHX、NOX或O2的浓度,都要进行测量,以便确定下列参数中的一项或多项的调节:脉动吸入零件(10)的动力,进气口(9)相对于长管(4)的节点平面的位置或相对于设备的另一个节点平面的位置,经进气口(9)进入空气的流量,第一开口(8′)到共振腔(1)的出口(3)之间的距离,长管(4)长度的调节,调节声学室(7)以便优化物质或混合物的离子化反应,直至排出气流中O2的浓度至少达到大气的浓度,且SO2、CXHX和/或NOX的浓度为零。
47、根据权利要求44至46中任何一项所述的方法,其特征在于,当物质或混合物的离子化反应自动连续地进行时,点火器件(12)就熄灭了。
48、根据权利要求44至46中任何一项所述的方法,其特征在于,由分裂的和调配好的物质或混合物所释放出的能量,在离子化之前就以一种或多种惰性物质的形式存储起来,这是通过离子化之前在冷凝物收集装置(24)中产生的物质的冷凝来实现的。
49、利用根据权利要求44至46中任何一项所述的方法来产生热能。
50、利用根据权利要求44至46中任何一项所述的方法来产生化学能。
51、利用根据权利要求44至46中任何一项所述的方法来生产机械能。
52、利用根据权利要求44至46中任何一项所述的方法来生产惰性物质。
53、焚化炉,它采用了根据权利要求1至43中任何一项所述的设备。
54、生态热发动机,它采用了根据权利要求2至34和41至43中任何一项所述的设备。
55、采用了根据权利要求1至34和37中任何一项所述设备的涡轮。
56、采用了根据权利要求1至32和40中任何一项所述设备的冲压喷气发动机。
57、采用了根据权利要求1至36中任何一项所述设备的民用炉子和锅炉。
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