NO179983B - Anordning for å forbedre ytelseskarakteristikken til partikkelformet materiale og fluider - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å forbedre ytelseskarakteristikken til partikkelformet materiale og fluider, innbefattende væskeformet brennstoff slik som bensin og gasser for koking og oppvarming.

Forbrenningsmaskiner anvender forskjellige anordninger slik som katalysatorer og oppvarmingsanordninger for å forbedre hydrokarbonene som anvendes som motorbrennstoff. Oppvarmings-spoler har blitt anvendt ved katalysatorsjikt som vist f.eks. i US-patent nr. 3 639 200 for omdannelse av et brennstoff og regenerering av katalysatoren. US-patent nr. 3 928 155 viser koagulering av partikler i væske som strømmer gjennom en tilførselsledning hvor en selv-indusert elektromotorisk kraft bruker væsken som en elektrolytt for å bevirke endringer i ioneladningen for å danne kjerner som starter utfellingen av partikler. Dette gjøres ved å spole og tvinne ledninger i et rustfritt stålrør for å forhindre belegg og korrosjon. US-patent nr. 3 116 726 viser en induktansspole som omgir en forbrenningsmaskin-brennstoffledning mellom en brennstoff-pumpe og en forgasser, hvilke spole er elektrisk forbundet med et høyspenningstennsystem slik at brennstoffledningen er underlagt et magnetisk felt av høy intensitet for å forbedre gnistens "varme" i motorsylindrene. US-patent nr. 4 073 273 beskriver anvendelsen av et elektrostatisk felt i en forbrenningsmaskins brennstoffledning for å forbedre bankefastheten og øke tilgjengelig energi for motoropera-sjonen. Isolerte metalliske hylser er anbrakt rundt en brennstoffledning. En elektrisk krets tilveiebringer et intenst elektrostatisk felt. Elektromagnetiske spoler som omgir en forbrenningsmaskins brennstoffledning, som bevirker et magnetisk fluksfelt som resulterer i øket brennstoff-virkningsgrad er beskrevet i US-patent nr. 4 381 754. US-patent nr. 4 755 288 bruker en magnetisk feltgenerator for å øke energien i brennstoffet som strømmer gjennom en f or-brenningsmaskins brennstoffledning. Elektromagnetiske spoler forbundet med et batteri anvendes rundt en brennstoffledning i US-patent nr. 3 989 017. Et energivirkningsgradsystem er beskrevet i US-patent nr. 4 074 670 hvor et par (nakne) spoleviklinger, med parallelle akser, er anordnet i et enhetsnus med jernkjerner anbrakt i det indre av spolene med endene av spolene forbundet ved hjelp av ledninger. Enheten er festet på toppen av brennstoffledningen med et par ledningsviklinger, som kun har til funksjon å fastholde enheten.

Forbedring av ytelseskarakteristikken til partikkelformet materiale og fluider tilveiebringes ved en anordning av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en flerviklet isolert spole med ledning som omgir den brennstoffbærende ledningen. De to motstående terminalene til spolen er kortsliittet ved hjelp av enhver egnet innretning slik som ved sammenkobling av en kontakt, lodding eller på annen måte. Spolen kan også være viklet direkte rundt ledningen eller røret som fører fluidet. Alternativt kan spolen være viklet på en sylindrisk eller spaltet plastform som kan vært ført over rørledningen, røret eller lederen. Spolen kan også være i form av en støpt innsats som kan være anbrakt på en rørledning, et rør eller en leder og være anvendt som forbindelsesstykke mellom separate rørledninger eller rør.

Ytelseskarakteristikken til partikler og fluider i rørled-ningen eller røret har vært funnet å bli forbedret dersom spolen er anbrakt rundt rørledningen eller røret. Oppfinnelsen angår også en anordning for å forbedre strømningen og ytelseskarakteristikken til partikler og fluider innbefattende væsker, slik som bensin, anvendt ved forbrenningsmaskiner eller brennstoffgass anvendt ved koking eller oppvarming i ovner eller fyringsanlegg. Den isolerte spolen er av en forutbestemt lengde og diameter og kan være viklet av en isolert elektrisk ledende ledning av forutbestemt tverrsnitt på en brennstoffledning eller fremstilt av en ledning inneholdt i en hul form på en elektrisk isolator anbrakt rundt ledningen. Ved en annen utførelsesform kan plastrøret til en hul sylindrisk form være fylt med en elektrolytt med røret så viklet rundt brennstoffledningen. Ved en annen utførelsesform kan spolen være nakne ledningsviklinger rundt en isolerende plastbrennstoffledning slik at hver vikling er anbrakt med avstand fra en tilliggende vikling og den totale viklingen er således dekket med et påviklet isolasjonsbånd. I hvert tilfelle er de motstående terminalene til spolene kortsluttet på en forutbestemt måte.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk sideriss av en anordning, som viser en isolert spole viklet som en høyrehåndsspiral i retning av fluidstrømmen i en ledende rørledning. Fig. 2 viser et skjematisk sideriss av en anordning, som viser en isolert spole viklet som en venstrehånds-skruelinje i retning av fluidstrømmen i en ledende rørledning. Fig. 3 viser et tverrsnittsperspektivriss av en isolert

spoledannet ledning.

Fig. 4 viser et tverrsnitt av en andre utførelsesform av

ledningen.

Fig. 5 viser et perspektivriss av en tredje utførelsesform

av ledningen.

Fig. 6 viser et riss av en fjerde utførelsesform av spolen. Fig. 7 viser et par separate kortsluttede spoler på en rørledning. Fig. 1 viser en brennstoffledning 10 for transport av brennstoff til en forbrenningsmaskin (ikke vist) eller en husholdning eller annen brenner, slik som en gassovn for koking eller en oppvarmingsenhet. Ledningen kan være fremstilt av et ledende materiale, slik som kobber eller aluminiumsrør, eller også fremstilt av plastmateriale.

En spole 20 til en ledning 23 er viklet om rørledningen. Den skruelinjeformede vinkelen ved hvilken den elektriske ledningen 23 på fig. 1 og 2 er viklet og antall viklinger til den resulterende spolen er varierende avhengig av den ønskede graden av forbedring av strømningskarakteristikken. Skrue-linjevinkelen vil typisk være fra 5° til 45° i forhold til spolens lengdeakse. Det foretrukne antall viklinger er mellom 26 og 30 viklinger, som strekker seg over en inkrementell lengde av brennstoffledningen, idet lengden er avhengig av rørledningens ytre diameter og den isolerte ledningens ytre diameter. Fortrinnsvis er antall viklinger 28. Tester blir gjort med så få som fem viklinger og så mange som 40 viklinger, men resultatet ble ikke det som var ønskelig. Optimale og brukbare resultater viser seg å fremkomme ved 26 til 30 viklinger. Diameteren eller tverrsnittet for rør-ledningen bestemmes ved mengden og kvaliteten på fluidene som skal håndteres. Diameteren eller tverrsnittet til ledningen 23 er også avhengig av graden av ønsket forbedring på brenn-stoffkarakteri stikken som skal bli anvendt av anordningen. På fig. 1 er vist en høyreviklet spole, mens på fig. 2 er vist en venstreviklet spole. Spolene støter normalt mot hverandre slik at det ikke er noe mellomrom mellom tilliggende spoler til den isolerte ledningen. Når nakne ledninger er anvendt på plastledninger er de tilliggende spoleledningene anbrakt i avstand fra hverandre for således ikke å kortsluttes direkte.

Spolen er viklet på rørledningen, som kan være et stålrør eller annet metallisk rør, eller også et plastrør som er konstruert for partikkelformet brennstoff (væske eller gass) som er transportert gjennom rørledningen. Ledningen 23 innbefatter en lederkjerne 22 dekket med et isolerende materiale 21, jfr. fig. 3. Det isolerende materiale kan f.eks. være polyvinylklorid, polyetylen eller naturlig eller syntetisk gummi. Alternativt kan rørledningen være dekket som vist på fig. 4, med en sylindrisk kappe av et isolerende materiale 30 over en inkrementell eller større lengde av røret med en spole 20a av ledning innleiret i kappen. De to motstående terminalene 11 og 12 til spolen er kortsluttet ved stedet 14 ved sveising, lodding, slagglodding eller ved hjelp av en konvensjonell mekanisk forbindelse 16 som en klips eller en tvunnet kontakt. På fig. 1 og 2 flyter væskeformet brennstoff eller gassformet brennstoff i en retning vist med pilen 15. Ved en tredje utførelsesform vist på fig. 5 er spolen i form av et hult, fleksibelt rør 30 av polyvinylklorid eller annen plast. Den hule strukturen til røret inneholder en væskeledende elektrolytt 31, slik som natrium-klorid eller kaliumklorid i en vandig oppløsning. Røret er så viklet rundt brennstoffledningen i et nødvendig antall viklinger, og endene til røret som inneholder elektrolytten er forbundet ved hjelp av en kobling slik at enden av røret er kortsluttet med hverandre, dvs. den elektrolytiske oppløsningen går gjennom hele den brennstoffledningsomgivende spole.

Typiske eksempler på anvendelse av anordningen er beskrevet nedenfor.

Eksempel I

Emisjonstester ble utført på avgassene fra en Fiat 1100 fremstilt av "Indian Institute of Technology", i Madras, India. Testene ble utført ved tomgangshastighet (450-500 omdreininger pr. minutt). Analysatoren som ble anvendt var en bærbar Horiba (Japan) HC/CO analysator.

HC = hydrokarbon

CO = karbonmonoksyd

Resultatet ble som følgende:

Uten anordning

En forskjell på 50 PPM i HC-emis j onen, dvs. omkring b% forbedring ble tilveiebrakt.

Eksempel II

En Menlo Park, Ca. test ble utført ved tomgang på en amerikansk bil uten en katalysatoromformer. En motoranalysa-tor ble anvendt.

920 omdr. pr. minutt

Resultatene ble skrevet ut ved tilnærmet samme motortomgangs omdreining pr. minutt.

En forskjell på HC-emisjon på omkring b% ble tilveiebrakt. En betydelig reduksjon i CO, omkring 20%, ble tilveiebrakt i motsetning til resultatet ifølge eksempel I. En mulig forklaring på variasjonen i den absolutte verdien på testene mellom det indiske og det amerikanske resultatet kan være som følgende: a) Blybensin anvendes i India som brennstoff, i motsetning til i USA. b) Den relative fuktigheten i Madras, India er i størrelsesorden 85%, mens i Menlo Park er det mye tørrere.

Eksempel III

Mileage Test, India. Madras.

En "Kawasaki Bajaj 100 cc" motorsykkel ble anvendt. En testkjørebane på en relativt trafikkfri byvei ble anvendt. Hastigheten var mellom 40-50 km/time.

Testprosedyren var som følgende. En halv liter med bensin ble fylt i en tom brennstofftank hver gang. Motorsykkelen ble operert på den valte banen inntil tanken var tom. Kilo-meteravlesningene ble notert av speedometeret ved begynnelsen og slutten av hver kjøring.

Kilometrene som ble kjørt var som følgende:

Utelot man kjøring nr. 3, ble en gjennomsnittlig økning på omkring 10% tilveiebrakt.

Eksempel IV

USA, Menlo Park. CA til San Jose. CA

En brennstoffinnsprøytet Oldsmobile med en "mileage" datamaskin ble anvendt. Bilen ble drevet hver gang på en flat strekning på omkring 10 miles på "six-line 101 Higway" mellom Menlo Park og San Jose, en gang ved 50 miles/time og så ved 55 miles/time i lett trafikk.

Datamaskinen ble innstilt for å gi momentane miles/gallon (IMPG) avlesninger. Testresultatene ble gjort en gang med og en gang uten anordningen.

Ingen merkbare forskjeller kunne bli sett mellom testene ved 50 miles/time og 55 miles/time. Det var heller ikke observert noen vind.

Anordningen var her montert på brennstoffledningene på stedet, dvs. 28 viklinger isolert ledning (Indo kabler 23 strengers kobberledninger) ble viklet rundt på to metall-brennstoffrørledninger (omkring 3/8" ytre diameter) som fører til motorsylinderens injektorer. De tre lagene med svakt isolerende bånd (elektrisk isolerende ledning) ble viklet rundt spolen og så kortsluttet ved spolens ender.

Kjøreren rapporterer at han fant det lettere å opprettholde en konstant hastighet med anordningen enn uten anordningen. Resultatet ovenfor antyder en innsparing i brennstoff selv om trådlengden og antall anvendte spoler ikke var optimalisert for denne motorstørrelsen og var den samme som anvendt ved anordningen beskrevet ovenfor for motorer fra 50 cc til 1,1 liter og normale husholdningsgassovner (i India anvendes vanligvis to-brenners ovner).

En forbedring ved maskindreiemomentet ved lave maskin-omdreininger pr. minutt har blitt sett når man driver en bil med anordningen hos flere kjørere, både i India og USA.

Kaldstart-forholdene har også blitt forbedret. Følgelig skulle også batterilevetiden bli forbedret.

Ingen forverring i ytelsen til biler og mopeder utført med anordningen over flere måneders test har blitt sett. Det vesentlige ved forbedringen i ytelsen til kjøretøyet utstyrt med anordningen synes å forbli konstant.

Den eneste ødeleggende effekten som har blitt sett til nå i India er at eksos-gassrørendens korrosjon er betydelig øket. Det skal imidlertid bemerkes at eksos-gassrørenden til indiske biler er fremstilt av ordinært stål og ikke av rustfritt stål. Dette viser forøvrig også at eksos-rør-utløpets temperatur er lavere med anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 5

Gassovn i Madras, India

Tre familier ble utvalgt fra forskjellige bakgrunn og forskjellige inntektsnivåer. Disse personene holdt også en fornuftig opptegning av hvor lenge en sylinder med kokegass ville vare, vanligvis mellom 28 til 35 dager. Tallene var imidlertid hovedsakelig konstante for hver husholdning.

Anordningen ble anbrakt på brennstoffrørledningen fra gassylinderen til ovnen og personen ble bedt om å føre opptegninger om hvor lenge sylinderen varer. Sylindrene ble levert i India av et regjeringseid oljeselskap. Omkring 5 måneders observasjon ble foretatt. En økning i antall dager en sylinder med gass varte ble tilveiebrakt av alle tre familiene. Økningen var mellom 10 til 15$. Eksperimentet vedvarer fortsatt. Disse resultatene viser at ikke noen eksterne elektriske felt er nødvendig. Familiene har rapportert at brennerne har en blåere flamme når anordningen er anbrakt på brennstofftilførselsledningen enn de har sett ved tidligere brennstoffledninger uten den installerte anordningen.

Anordningen som ble anvendt på brennstoffrørledningen til motorer mellom 50 cc og 1,1 liter og på gassrørledningen til husholdningsgassovner bruker typisk en spoleholder av ordinær husholdnings-PVC-rørledning (5/8" indre diameter og 3 1/2" lang). To hull på 3/8" diameter ble boret, et på hver ende av rørledningen omkring 1/4" fra kantene. Formålet med hullene er å forankre spolen til spolekjernen. Kabelen anvendt ved den indiske utførelsen tilsvarte Indo Cables kobber-flerstrengede ledere med 23 strenger. Diameteren til tråden var omkring 0,15 mm. Ytre isolasjon var PVC eller annen plast. En høyreviklet spole med 28 viklinger ble tett viklet på spolekjernen med ingen mellomrom mellom tilliggende viklinger. Endene til spolen går gjennom hullene i rørled-ningsspolekjernen og er forbundet ved hjelp av en banan-jack og sokkel slik at spolen kan bli hurtig kortsluttet. Spolen blir så viklet med tre lag av svart isolasjonstape. Alternativt kan spoleendene bli tvunnet sammen eller mete.llurgisk sammenbundet ved lodding, slaglodding eller sveising.

Spolekjernen blir ført på brennstofftilførselsledningen som fører til forgasseren eller på gassbrenseltilførselsledningen som fører til ovnen. Når spolen er kortsluttet er den operativ. Som det fremgår av fig. 6 kan de to halvsylindriske kappene 17 og 18 av PVC være anbrakt på toppen og bunnen av brennstoffledningen 10, og nakne eller isolerte ledninger 25 viklet rundt de to halvkappene. Den ytre overflaten til den viklede enheten kan så bli dekket ved isolasjons-tape 27 og endene 26 til spolen være sammenkoblet.

Andre egnede anvendelser for anordningen ifølge oppfinnelsen med fordelaktige effekter kan være nedenfornevnte, selv om disse ikke har blitt testet til nå. 1. På innløpsrørledningen til luftfilteret, på led-ningene fra tennmagneten til tennpluggene og på eksosrør-ledningen til forbrenningsmaskiner i en bil. 2. På alle rørledningene som fører innløpsstrømmer til en reaktor og alle rørledningene som fører utløpsstrømmene fra en reaktor. 3. På innløpsstrømledningen som fører olje, gass, kullstøv, etc. til en kjele eller gassproduksjonsinnretning.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan også bli konstruert ved å anvende flere spoler anbrakt på brennstofftilførselsledningen som vist på fig. 7 hvor spoler 20 er anbrakt med avstand på brennstoffrørledningen 10 og hver er separat kortsluttet.

Beskrivelsen av utførelsesformen ovenfor er kun illustrativ og ikke ment å være begrensende, idet det vil være mulig med en modifikasjon innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (10)

1. Anordning for å forbedre ytelseskarakteristikken til partikkelformet materiale og fluider som strømmer gjennom en brennstoffledning (10), karakterisert ved at den innbefatter: i det minste en spole (20) av forutbestemt diameter og lengde og et forutbestemt antall viklinger, idet spolen (20) innbefatter en elektrisk lederkjerne (22) og en elektrisk isolasjon (21) rundt denne og er viklet rundt en lengde av brennstoffledningen (10), idet endene til den elektriske lederkjernen (22) er forbundet sammen for således å være kortsluttet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kjernen (22) er en kontinuerlig ledning omgitt av plastisolasjon.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spolen er et fleksibelt hult rør (30) og at kjernen er en væskeelektrolytt (31).

4 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at antall viklinger på spolen (20) er fra omkring 26 til 30.

5 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at flere separate spoler (20) er anbrakt med avstand på brennstoffledningen (10).

6. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de motsatte endene til spolen (20) er metallurgisk sammenbundet for å bevirke kortslutning.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at brennstoffledningen (10) er en metalledning og at spolekjernen er kobber.

8. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spolekjernen er en aluminiumledning.

9. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spolen (20) innbefatter en plasthylse med et forutbestemt antall ledningsviklinger innleiret deri.

10. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at spolen (20) innbefatter et par med plasthalv-kapper (17, 18), som omgir brennstoffledningen (10), et forutbestemt antall viklinger av en ledende ledning (25) anbrakt med avstand rundt kappehalvdelene (17, 18) og et lag med isolasjon (27) som omgir ledningsviklingene.