TW200535332A - Liquid fuel injection - Google Patents

Description

200535332 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係有關於液態燃料嘴射器技術。更特定 言之，本發明係有關於改良的液態燃料噴射器技術，能夠 有利地利用該技術用以將碳氫化合物燃料噴射進入熱氣 t ° …、 【先前技術】

用於製造二氧化鈦（”Ti〇2")的氯化物法，係由將預熱氧氣 與四氯化鈦(”Ticv)發生反應用以產生加2微粒所組成。能 夠使用小量的添加劑用以控制微粒尺寸及結構。能夠將# 氫化合物Μ添加至預熱氧氣中’用以在與四氯化欽發^ 反應之前，進一步將其之溫度增加至約為165(TC(300(rF) 至約209GC(38GG°F)的-最終氧氣溫度。使用增補的碳氯化 合物燃料，能夠排除用以建構禁得起所需之升高溫度的一 熱氧氣供應系統的需求。 於Ti02製程期間’無論是蒸汽相或是液體相的碳氫化合 物燃料，能夠用以增加氧氣溫度至其之最終溫度。使用液 體相的碳氫化合物蛾枓&士 …、枓係有利的。該等優點包括，例如， 一較為安全方法用以將檄极认、、， 、…、料輸运至反應區，使用低等級、 成本低的燃料，以及能釣錄丄w、 匕夠糟由將添加劑溶解於燃料中一致 地將添加劑輸送至反應區。 然而，通常於製诰Τ·η

2/月間使用液態燃料噴射器系統時 發生該等問題。例如，尤、區& T 在源自於燃料燃燒所產生之埶詈夫 破壞喷嘴或反應器壁的封 … 、〜一狀況下，必需將燃料噴射進入 100344.doc 200535332 熱氣流中。此外，當系統停工時，需立即沖洗燃料管線用 以保護喷嘴，以及防止在該等管線中發生碳氫化合物燃料 熱解。假若發生燃料熱解，則會產生固態碳微粒將燃料管 線堵塞，並且燃料輸送系統會變得不穩定。 【發明内容】

本發明係針對液態燃料喷射器，其容許精確地喷灑液態 燃料之喷射作業。本發明之液態燃料噴射器使用一可在一 開啟位置與一閉合位置之間移動的空氣調節閥（sdrader ^alve)。當该空氣調節閥位在閉合位置時，將燃料流堵塞並 容許沖洗氣（purge gas)流經燃料噴射器。當該空氣調節閥位 。。幵1啟位置時’將沖洗氣流堵塞並容許燃料流經燃料喷射 此本叙明之燃料喷射器在關掉燃料流時，能夠立 即且自動地沖洗燃料管線。 + ¾明之燃料喷射器包括一喷嘴 口 啟位二：液態燃料入口；以及一空氣調節閥，可在-開 開啟位置：閉合位置之間移動，#中當該空氣調節閥位在 购位Γ峨燃料入口係與喷嘴連通，以及當空氣 凋即閥位在開啟位置時， 以及其中當該空氣調節閥位在閉未㈣連通’ 口並未與噴嘴連通，以及當空氣 ’ "：_入 該沖洗氣入口係與噴嘴連通。當閉合位置時’ 時’則該燃料噴射器…周郎閥位在開啟位置 節閥位在閉人位…、丁開或開啟。同樣地，當空氣調 於-典型二乍該:料喷射器係為關掉或閉合。 、a液恶燃料入口將液態燃料導入燃 J00344.doc 200535332 料噴射器中，以及沖洗氣入口將沖洗氣導入燃料噴射器 中。當空氣調節閥位在一開啟位置時，該液態燃料入口係 與噴嘴連通而該沖洗氣入口並未與噴嘴連通。亦即，當液 態燃料入口與噴嘴連通時，液態燃料能夠自液態燃料入口 流動至噴嘴。液態流體因而流經噴嘴，致使將液態燃料噴 灑進入一反應室中。當沖洗氣入口並未與喷嘴連通時，將 沖洗氣堵塞無法自沖洗氣人口流動至噴嘴。#空氣調節間 φ 位在一閉合位置時，沖洗氣入口與噴嘴連通而液態燃料入 口並未與喷嘴連通。 一般而言，於一燃料喷射器之典型的作業期間，液態燃 料係流經喷嘴而進入一反應室，或是沖洗氣流經喷嘴而進 入一反應室。然而，儘管空氣調節閥係自閉合位置移動至 開啟位置，或是自開啟位置移動至閉合位置，但當液態燃 料及沖洗氣皆未流動時會有短暫時刻。當燃料噴射器關掉 時，該空氣調節閥係位在閉合位置，將液態燃料堵塞而不 籲 m嘴嘴，並容許沖洗氣流動至喷嘴。沖洗氣流經燃料 喷射器以及流經噴嘴，有效地清潔該燃料管線，防止碳不 至將燃料管線或噴嘴堵塞。沖洗氣流動亦能夠有助於冷卻 該燃料喷射器，包括噴嘴。相反地，當打開燃料喷射器時， 該空氣調節閥移動至開啟位置，堵塞沖洗氣流動至噴嘴並 容許液態燃料流動至噴嘴。當不再需要燃料時，藉由將該 空氣調節閥移動至閉合位置而關掉燃料噴射器，停止燃料 流動，並立即地容許沖洗氣流動。 本發明經由以下圖式作進一步的說明，其中相同的元件 100344.doc 200535332 符號係表示相似的元 的揭^ μ相切、僅針對說明之目 定本發明之範，。 4圖式並不意欲限 【實施方式】 - ：:Γ亥等圖式，圖1係為本發明之-燃料噴射器_的 一俯瞰圖。、該燃料喷射器1⑽包括—喷嘴⑽、—沖洗氣入 口 104、一液態燃料入口〗〇6、以及一 … 發明之燃料嗔射写中#用豐m 周即間108 °於本 +㈣μ使用業界所熟知㈣嘴係為有利的。 =，能夠使用自Wm.steinen製造公司所生產之喷嘴製造 =明之燃料噴射器。該等空氣調節閥亦為業界所孰知。 以空虱調節閥係為閥配件之型式’當遂按時開啟。該等 空乳調節閥如所熟知地使用在胎氣嘴閥桿（tire valve stem)、空氣調節軟管、以及一此 —"，、抖噴射态系統的燃料分 i “㈣㈣)上。例如，本發明之燃料噴射器能夠使用由

Schrader BridgepGrt公司所生產的空氣調㈣而構成。 圖2係為圖i中所示之燃料噴射器⑽的_橫截面視圖。* 氣調節闕1〇8係位在閉合位置。沖洗氣經由沖洗氣入口 104 進入燃料喷射器⑽，並流人介於燃料噴射器⑽之姆料管 116與外殼？8之間的空間U〇中。沖洗氣通過燃料噴射器 100之;1、、料& 116與外叙11 8之間的空間11〇，並持續通過介 於燃料管116與闕座112之間的-空間，該沖洗氣接著持續 通過進入空氣調節間⑽與喷嘴102之間的空間ιΐ4中，並接 著通過喷嘴102進入一反應室（未顯示）中。 圖3係為圖i及圖2中所示之燃料喷射器ι〇〇的喷嘴端的一 100344.doc 200535332

放大視圖。如圖3中所*，空1調節間1()8係配置在_管 116内側，並位在最接近喷嘴102的燃料管ιΐ6之端部處。將 空氣調節閥108配置進入燃料管116中的—方式’係簡單地 將空氣調節閥108旋入燃料管116之端部。燃料管ιΐ6與閥座 U2之間必需具有^夠空間’心容許沖洗氣流經其至喷嘴 102的途中。於-較佳的具體實施例中’此㈣約為〇乃公 厘（〇.〇3仆亦即’由於燃料管116與閥座ιΐ2二者係為圓筒 狀，所以閥座U2之内徑係約為0.75公厘（〇 〇3时），大於燃 料之外徑。儘管空氣調節閥1〇8係位在閉合位置，、但 彈簧120有助於將閥座112保持遠離噴嘴。 當燃料喷射器1〇〇係為打開或為開啟時，將燃料管ιΐ6推 向喷嘴102。當燃料管116向前移動時，位在燃料管ιΐ6上的 突出部分122與閥座112接觸。位在燃料管116上的突出部分 122與閥座112接觸’將沖洗氣所用之路徑閉合，有效地將 沖洗氣關掉。當位在燃料管116上的突出部分122與閥座ιΐ2 接觸時，空氣調節閥108之閥桿124將自閥座112突出。藉由 突出’意謂自2氣調節閥108之閥桿124至噴嘴1〇2的距离:係 小於自間座U2至喷嘴102的距離。當燃料管116繼續朝向噴 嘴102移動時’燃料管116將閥座112推向噴嘴⑽，壓按彈 簧12〇。燃料管116持續向前，將空氣調節閥閥桿124與噴嘴 102接觸並接著壓按空氣調節閥閥桿124。當壓按空氣調節 閥閥桿124時，該空氣調節閥1〇8係為開啟，並容許燃料^ 入燃料管，自燃料入口 ^^(圖丨及圖2中所示）通過燃料管 116、通過空氣調節閥1〇8、以及通過喷嘴進入一一 100344.doc -10- 200535332 圖4係為圖不位在開啟位置的圖3之具有空氣調節閥】 的燃料喷射器1〇〇。如圖4中所示，位在燃料管116上的突出 部分122係與閥座112接觸，並且已將閥座ιΐ2向前推（於圖4 申推向右），藉由閥桿124與噴嘴102接觸，壓按彈簧〗2〇及 壓知:閥桿124。δ亥空氣調節閥〗〇8係為開啟並容許燃料自燃 料吕11 6’瓜經空氣調節閥〗〇8、並流經喷嘴】進入一反應室 •(未顯示）中。燃料持續流經喷嘴102進入反應室（未顯示） 中’直至關掉或將燃料喷射器100閉合為止。 圖1-5並未圖示燃料或沖洗氣在通過喷嘴1〇2時的精確流 徑。通過於本發明之燃料喷射器中利㈣嘴的精確流 徑，並非為本發明之一關鍵性觀點並可視所使用的喷嘴之 特定型式或廠牌而變化。 藉由將燃料管縮回而將燃料喷射器100關掉或閉合。例 如，如圖4中所示，將燃料管116縮回，關掉燃料噴射器100， 容許當燃料管116縮回時，彈簧12〇將閥座112推回至其之閉 合位置。當空氣調節閥108縮回時’則空氣調節閥閥桿 不再壓按並將空氣調節閥108閉合，關掉液態燃料的流動。 持續將燃料管縮回直至閥座112抵達其之閉合位置為:，於 該處堵住閥座112不致進一步縮回。於此，燃料管ΐΐ6持續 地進一步縮回梢許，因此位在燃料管U6上的突出部分 不再與閥座112接觸’從而容許沖洗氣在空氣調節閥⑽與 閥座112之間流動’並流經喷嘴1〇2，自燃料喷射器⑽清除 液態燃料。 Θ ” 100344.doc 200535332 、燃料噴射moo係為本發明之—較佳具體實施例，其中遷 按该空氣調節閥閥桿124，藉由將閥桿124壓按靠 :02’從而開啟空氣調節闕108。當開啟空氣調節間108時， 0此將使空氣調節閥108配置在緊鄰喷嘴102處。因此，八 =空氣調節閥108與噴嘴1G2之間的該空間之容積係極/ 並且此空間僅能夠包含小量的燃料。因此，當空氣 108移動至閉合位置時，僅需清除小量的燃料，因此，倉，夠 快速地清除燃料。就先前技術 b 除相對大量的燃料而言，此係為超化費數秒鐘清 器的—優點。 ’’、、。越先則技術之燃料噴射 能:用此地限制°本發明之燃料喷射器 夠將—式用以塵按該空氣調節閥閥桿。例如，能 〜壬；=的結構配置在接近喷嘴處，致使閥桿接觸該 嗅嘴更^用Γ接觸該喷嘴。此可任擇的結構能夠以較 耐的—材料所製成，並能夠避免喷嘴上造成磨 用==::閉合位置移動至開啟位置時，能-的方法^燃料管移動或推向喷嘴。一適當 嘴，將：：二！態燃料管線中的塵力用以將燃料管推向喷 同先閉合位置移動至開啟位置，^ 燃料噴射器的線㈣使用一燃料閱用以開啟導向至 較佳的方法使2氣調節閥移動至開啟位置。另一 乳叙用以將燃料管朝向噴嘴延伸、將空 100344.doc -12. 200535332 氣調節閥移動至開啟位置 閥移動至閉合位置。 以及收回燃料管、將空氣調節

突出進入反應室或炫爐中的燃料噴射器的一部分，*型 地係以-遮熱板覆蓋用以保護燃料切器之内部構件不致 過熱。遮熱板於業界係為所熟知的，而本發明之燃㈣射 器能夠有利地與業界所熟知的遮熱板結合使用。例如，、突 出進入反應室(未顯示)的燃料噴射器1〇〇的一部分係以一遮 熱板128加以覆蓋。 一本發明之燃料喷射器亦可包含—外殼，其係構成一室， 、n十於其中具有—適合的冷卻劑循環通過。該等外殼及 其之相對應之室，常常視為是冷卻套（c〇〇Hngjack叫。當冷 卻劑係為水時，則該冷卻套係視為一冷卻水套。該等適於 與本發H料㈣m制的冷卻套，於#界係為所 热知的。例如，外殼i 3 0包覆冷卻水擔板丨32，其經設計具 有適合的冷卻劑循環通過。圖5係圖示冷卻水入口 134以及 一冷卻水出口 136及其中之一冷卻水擋板132之位置。水進 入冷卻水入口 134，當行進通過冷卻水擋板132時吸收熱 夏’並接著通過冷卻水出口丨3 6而排出。於本發明之較佳的 具體實施例中，該遮熱板將熱量傳導進入一冷卻水套中。 於本發明之一較佳的具體實施例中，本發明之燃料喷射 為用以將碳氫化合物燃料喷灑進入一反應室中，其中燃料 與預熱氧氣發生反應，產生足夠熱量用以升高過多未反應 氧氣之溫度到達約為1650°C (3000°F )至約2090°C (3800°F ) 的一溫度。經加熱的氧氣因而與四氣化鈦發生反應用以產 100344.doc -13- 200535332 生二氧化鈦。於此具體實施例中， 包括甲苯、丙烧、以及其之混合物。二二氯化，物燃料 及空氣。 土的冲洗氣包括氮 根據本發明，提供改良的燃料喷射器。 一沖洗機構，當關掉燃料時，能夠實際上進;=自包含 地沖洗燃料管線。 丁即且自動 【圖式簡單說明】 圖1係為本發明之一燃料喷射器 圖。 隹閉D位置的一俯瞰 圖2係為圖1中所示之燃料喷射器的-橫截面視圖。 圖3係為圖以2中所示之燃料喷射器的 視圖。 ，刀的放大 圖4係為圖示位在開啟位置的圖3之燃料噴射器。 圖5係為圖1-4之燃料噴射器的一剖面圖。 【主要元件符號說明】 100 燃料噴射器 102 噴嘴 104 沖洗氣入口 106 液態燃料入 108 空氣調節閥 110 空間 112 閥座 114 空間 116 燃料管 100344.doc 200535332 118 外殼 120 彈簧 122 突出部分 124 閥桿 128 遮熱板 130 外殼 132 冷卻水擋板 134 冷卻水入口 136 冷卻水出口 100344.doc -15-

Claims (1)

1. 200535332 十、申請專利範園： 1· -種液態燃料噴射器，其包括： 一喷嘴； 一沖洗氣入口； 液恶燃料入口；以及 一空氣調節閥（schrader valve)，可在一開啟位置與一 合位置之間移動，

   其中田忒空氣調節閥位在該開啟位置時，該液態燃料入 口 1系與該噴嘴連通，以及當該空氣調節閥位在該開啟位 置時°亥冲洗氣入口並未與該噴嘴連通，以及其中當該 空氣調節閥位在該閉合位置時，該液態燃料入口並未與 δ亥喷嘴連通，以及當該空氣調節閥位在該閉合位置時， °亥冲洗氣入口係與該噴嘴連通。 如凊求項1之液態燃料喷射器，其中該空氣調節閥包括一 閥才干，其當該空氣調節閥位在該開啟位置時，藉由該閥 桿與該噴嘴之接觸而被壓按。 如請求項1之液態燃料噴射器，其進一步包括一遮熱板保 護該噴嘴。 4·如請求項3之液態燃料喷射器，其進一步包括一冷卻水 套’其中該遮熱板將熱量傳導進入該冷卻水套。 士明求項1之液態燃料喷射器，其進一步包括一彈箬機 構’其中該彈簧機構經配置用以將該空氣調節閥自該開 啟位置移動至該閉合位置。 6· 一種用於在一燃料喷射器中使一液態燃料流與一沖洗氣 100344.doc 200535332 /瓜間又替的方法，其包含以下步驟： 將-空氣調節閥在一開啟位置與—閉合位置之間移 動， 其中當該空氣調節閥位在該開啟位置時，該沖洗氣流被 堵塞，以及當該$氣調節間位在該閉合位置日夺，該燃料 流被堵塞。 ' 、'員6之方法，其中將該空氣調節閥自該閉合位置移 動至忒開啟位置包括將該空氣調節閥壓按靠著該燃料噴 射裔之一噴嘴。 8. 如請求項6之方法，其中該空氣調節閱自該開啟位置至該 閉合位置的移動係藉助於一彈簧機構。 9. 如請求項6之方法，其中該空氣調節閥自該閉合位置至該 開啟位置的移動係藉助於該液態燃料流中的壓力。 10. 如請求項6之方法’其中該移動空氣調節閥的步驟係使用 —氣紅〇 100344.doc