NO823708L - Fremgangsmaate og generator for fremstilling av ionisert damp. - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

1. Oppfinnelsens anvendelsesområde.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en katalyserende dampgenerator for å forhøye forbrenningen og særlig vedrører oppfinnelsen slike generatorer som sender bobler, av gass gjennom en væske for å tilveiebringe damp'.

2. Beskrivelse av teknikkens stand.

Det er. kjent, blant annet fra Van Nostrand's Scientific Encyclopedia, fjerde utgave, side 1501, at tilstedeværelsen av små mengder med vann har en katalyserende effekt på forbrenningen.'Boblende dampgenératorer har. i mange år vært foretrukket benyttet på.innvendige forbrenningsmaskiner. I løpet av de siste ti. årene er det gjort vesentlige forbedringer på boblende- dampgenératorer for såvel oppvarmingsapparater som inn-vendige • f orbrenningsmaskiner. Eksempler på slike er beskrei-vet' i søkerens egne US-patentskrifter nr. 3 862 819 og 4 016 837. Hva som egentlig forårsaker at vann forsterker forbrenningen har hittil ikke fullt ut vært forstått. Forbren-ning er en ekstremt innviklet.og sammensatt kjemisk prosess.-

En ytterligere gåte har vært at bobleprosessen med dampgene-rering av hittil ukjente årsaker vanligvis har frembragt, bedre resultater enn andre måter.

Oppsummering av oppfinnelsen

For bedre å kunne forstå den impliserte forsterkningsme-kan-isme har søkeren og hans essenstagere benyttet forskere for å.undersøke disse forhold. Selv om disse, undersøkelser ikke har gitt et fullstendig svar på vannets katalyserende mekanisme, er dét oppdaget at de boblende dampgenératorer har en.tendens til å generere negative ioner. Det er også oppdaget at-de negative ioner kan settes i sammenheng med den oppnådde forsterk-ning i forbrenningen. Problemet har deretter vært å oppdage hvordan' både å maksimere og å stabilisere genereringen av negative ioner i dampapparatet. Foreliggende oppfinnelse vedrø-rer følgelig både en anordnijig og en fremgangsmåte til å ope-rere anordningen som genererer den ionérike damp. Anordningen, omfatter en boblende beholder som inneholder en dielektrisk væske som inkluderer vann. Et.gassinnløp strekker seg ned un der væskeoverflaten i beholderen, mens et gassutløp begynner over væskeoverflaten. Et andre gassinnløp over.væskeoverflaten sammen med en strupeånordning på. det første gassinnløp kon-trollerer boblestrømmen og den totale gasstrømning gjennom apparatet. En trykkproduserende anordning er tilkoblet for å tilveiebringe en trykkforskjell mellom det første- gassinnløp og.gassutløpet for derved å forårsake bdbling. Operasjonsme-toden er avhengig av at det normale luftinntak for forbrenhings-anordningen måles på et koblingspunkt■til hvilket.foreliggende generator skal tilkobles. Uttaket på-,generatoren er deretter justert i forhold til inntak og resirkulerende justeringer for å tilpasses det målte kvantum. Ved å gjøre disse justeringer kan.boblestrømmen samtidig justeres for å sende 5000 cm 3 p'luss eller minus 20% pr: time pr. 100.000 BTU med drivstoffsforbruk pr. time. Et elektrometer som er koblet til utløpet på generatoren i nærheten av forbrenningsanordningen kan benyttes for ytterligere justeringer "for derved å oppnå maksimal negativ spenning.

Kort beskrivelse;av tegningen

Figuren viser i.diagrams form illustrasjon av en ionisert' dampgenerator delvis som et.blokkdiagram.

Beskrivelse av et foretrukket utførelseseksempel

• Generatoren ifølge foreliggende oppfinnelse sender en strøm'av gass1, vanligvis den omliggende luft, gjennom væsken 11 i. en beholder 10. Beholderen' 10 kan være støpt av. plastmateriale slik som polyvinylklorid. Beholderen er delvis fylt med væske 11;-som er en dielektrisk væske som inneholder vann. Væsken 11 kan være deionisert eller destillert vann. "Forskjellige tilleggsstoffer har vært benyttet, for å senke frysepunktet eller for. å forbedre den katalytiske effekt. Et ikke'blandbar, øverstflytende lag med dielektrisk' eller isolerende væske som

har en lav eller .uvesentlig fordampningsevne har vært benyttet,

som et kontrollag for' å redusere turbulent spruting og for å styre det omfang av vann som blåses ut av beholderen 10. De

øverstflytende væsker' som har vært benyttet,-har vært valgt ut frå hensynet til minimal skumming og noen av de kommersielt tilgjengelige syntetiske oljer har vist seg å være vel egnet.

Hverken det øverstflytende lag eller dens spesifikke sammenset-ning er kritisk for foreliggende oppfinnelse'og laget er ikke vxst på tegningen. Salteralkalier eller syrer 11 reduserer ionegenereringen åpenbart på grunn av anvendelsen av overskudd på bevegbar' ladning.

Hverken størrelsen på containeren 10 eller væskens 11 dybde'er kritisk. Beholderen 10 har i det minste ett gassinn-tak 12 og i det minste ett. gassutløp 14. Gassinnløpet 12 kan være koblet til beholderen 10 enten over eller under væskeover-■ flaten 15. Om innløpet er koblet over overflaten 15. som vist på figuren, må ledningen være koblet.til innløpet 12 på innsi-den av beholderen 10 og må strekke seg ned under overflaten 15 for å tilveiebringe bobling. Utløpet 12 er ved utsiden'av beholderen 10 koblet til en egnet gasskilde, fortrinnsvis bestå-, ende kun av den omliggende luft.

Når innløpet 12 er koblet til den omliggende luft er' det" fortrinnsvis koblet inn et filter 17 ved innløpet■12, særlig om luften er forurenset. Et filter som filtrerer .ut partikler med en dimensjon større enn 90 y har vist seg å fungere bra.

Om filteret er. ■ grovere ved- forurenset, atmosfære vil væsken 11 omsider tape den nødvendige dielektriske egenskap og må deretter 'erstattes med ny. Om"filteret 17 er mye finere vil pro-duksjonen av negative.ioner vanligvis reduseres. Om dette er

.pga. filterets karakteristika eller om noen mindre partikler'

i normal omliggende luft forbedrer, operasjonen vites ikke.

En ventil 13 er koblet til ledningen som fører til gass-innløpet 12 enten før eller etter filteret 17 .for å tilveiebringe en . justerbar strupnirigsanordning som en de.l av kontrol-len for styring av boblegradén.

En trykkilde for å produsere bobling kan være tilkoblet innløpet 12. Ifølge en foretrukket'måte er imidlertid trykk-kiIden koblet til utløpet 14 av grunner som vil bli beskrevet nedenfor.

Utløpet 14 står i forbindelse med beholderen 10 over overflaten 1.5 og er koblet til f orbrenningsanordningen 18 ved hjelp av ledninger 20 og 21. Ifølge det foretrukne utførelseseksem-pel som er vist på tegningen består trykkilde.n. av en pumpe 2 2

■ innkoblet i ledningene 20 og 21. Ledningen 20 kobler således utløpet 14 til inntakssiden på pumpen 22, mens ledningen 21

kobler uttakssiden på pumpen 2 2 med forbrenningsanordningen 18.

Et andre' gassinnløp 23 .er koblet til beholderen 10 over overflaten 15 og benyttes for å tilveiebringe styring av gass-strømningsvolumet ut gjennom ledningen 21 til anordningen 18. Innløpet 23 er koblet via ledningen 24 og ventilen 25 til en gasskilde slik som omliggende luft, gjennom et luftinntak 26. Et luftf ilter.-2 7, tilsvarende 'luftfilteret 17, kan benyttes ved inntaket 26.- Siden gassen som kommer inn ved innløpet 23. passerer over væsken 11, reduseres mengden av gass.som passerer gjennom væsken 11 fra innløpet 12 og som følgelig samvir-ker med boblingsgraden ..-'■'''

Mengden av gass som. passerer gjennom ledningen 21 til anordningen 18 er fortrinnsvis styrt av en tilbakeføring eller

. resirkulasjonsledning koblet fra ledningen 21 til en T-kobling 30 som sammenkobler ventilen 25, inntaket 26 og ledningen 28. Ifølge dette arrangement ér ytterligere en ventil 31 koblet mellom inntaket 26 og T-koblingen 30. I og for seg kan ventilen 31 være en justerbar .ventil, men det har vist seg fordelaktig å benytte en fast enveisventil som kun tillater luftinntak. Ventilen . 31 benyttes for å begrense utstrømning fra .trykksideri på pumpen gjennom inntaket 26. Selv om det normalt vil være et netto sug ved inntaket 26, kan dette endres ved variasjoner i operasjonsforholdené. og bruken av en enveisventil 31.kompenserer for mange av disse'variasjoner.

Forbindelsen mellom ledningen 21 og forbrenningsanordningen 18 kan gjøres' på mange måter. Om anordningen 18 har en. blåser eller en kompressor for inntak av fprbrenningsluft kan ledningen'21 være koblet til inntaket på en slik blåser eller kompressor. Ledningen'21 kan også være koblet ved hjelp av rør til et lavtrykkspunkt ved siden av forbrenningssonen på anordningen 18.. Et slikt lavtrykkspunkt er definert' som et punkt nær forbrenningsflammen hvor luft ved omliggende atmos-færisk trykk vil trekkes inn . i flammen.

Ved forbrenningsanprdninger som har- høyst forskjellige fyringsgrader, mellom hvilke den fra tid til annen vil kobles til, er det fordelaktig å koble ledningen-21 til anordningen

.18. gjennom buffer 35. En egnet buffer 35 er et kammer, som har ét innløp koblet til ledningen 21-, et innløp fra den omliggende

atmosfære og et utløp til anordningen 18. Hensikten med buf-feren 3 5 er å redusere turbulens i ionedampgeneratoren som el-lers ville forårsaket vesentlig økning i suget fra anordningen 18.'Det skal anføres at ionegeneratoren ifølge foreliggende oppfinnelse er ganske følsom på et antall forhold. Om f.eks. . den omliggende luft bærer en netto positiv ladning som kan være forårsaket av ionisering fra en nærliggende elektrisk motor,

så må enten luft bringes inn fra. en fjerntliggende plass eller ladningen må først nøytraliseres. Elektrisk ledende komponenter i selve generatoren må normalt isoleres fra jord for å forhindre nøytralisering av' den negative ioneoppbygning. Høye hastigheter eller andre resultater av turbulens har også vist seg å være ugunstig for den negative ioneoppbygning. Veien

■frå utløpet 14 til forbrenningsanordningen-18 må følgelig fortrinnsvis være fri for ventiler eller lignende strupningsan-ordninger og bør fortrinnsvis•være mindre enn 2 meter i lengde. Videre bør pumpen 22 fortrinnsvis være av en.belgtype heller v enn av en roterende turbintype. Roterende turbiner produserer en uønsket turbulens ved bladenes kanter., Ledningsstørrelser og' rørapninger er valgt for lave hastigheter- og sakte boble-strømningsgrader etter strømningsbehovet for det særskilte, sy-stem. En ytterligere følsomhet som har fremkommet er åpenbart forårsaket av oppbygning av elektriske felt mellom forskjellige deler, på generatoren. For å unngå. dette kan én med fordel benytte ledninger som har en lav elektrisk impedansebane, . samt å parallellkoble elektrisk isolerende komponenter som se-parerer de forskjellige rør/lengdene. Egnede ledninger utgjø-res av plastrør - som inneholder en strimmel som er innstøpt- i plasten-.. Dette har vist seg å være særlig ønsket for ledningene 20, 21, 24 og 28. Strømførende ledninger 36 sammenkobler ledningene 20, 21 og 24 som vist på tegningen. Ledningen 36 er .en elektrisk ledende ledning og kan være koblet til rørled-ningene 20, 21 og 24 ved hjelp av rørklemmer av rustfritt stål eller-ved hjelp av andre anordninger- for fast kontakt med kull-strimlene. Ytterligere ledningsforbindelser kan med fordel benyttes hvor lav-impedanseveien er avbrutt av T-stykker av plas.t,. koblinger, . ventiler og lignende.

En utførélsesform av oppfinnelsen som faktisk.har•vært •

benyttet i en.kommersiell ovn, vil nå bli beskrevet i det føl-gende, eksempel..

Eksempel'

Forbrenningsanordningen 18 var en dampovn som ble. drevet

med fyringsolje nr..2 med ét brennstoffsforbruk på 114 l/time.

Beholderen 10 hadde én volumkapasitet på 15 1 og var laget

av polyvinylklorid med veggtykkelse 5 mm.

Væsken 11 utgjøres av 11,5 1 med destillert vann. Ledningene 20, 21 og 24 utgjøres av plastrør som selges under varemerket "Tygon" og som har en indre diameter på 10 mm og en ytterdiameter på 13. mmdg er utstyrt med en strømleder i.form av en kullstrimmel langs sin lengde.

Luftfilteret 1.7 er et 90 y filter.

Pumpen 22 ér en gummibelgtypepumpe som fullstendig er dan-net av plastmateriale og gummi og som har en strømningskapasi-tet på -28 300 cm 3 pr. time. Koblingene til innløpet 23. er som vist på tegningen, men hvor ventilen 31 utgjøres av en justerbar toveis ' ventil. Strømledningen 36 utgjøres av . kobberled-ninger koblet kun ved hjelp'av rørklamper til ledningene 20 og 21. Forbindelsen til anordningen 18 ble oppnådd ved å koble ledningen 21 til forbrenningsblåserens inntak.

Drift: Luftstrømningen var målt ved;koblingspunktet til låseren ved å benytte en kort lengde med' samme rør som ble benyttet for ledningen 21. Strømmen ble målt til 142 dm 3 pr. time. Ionedampgeneratoren ble deretter justert uten tilkobling for å tilveiebringe en gasstrøm gjennom ledningen 21 på omtrent 3 14 2 dm pr. time.. Ionedampgeneratoren ble også justert ved hjelp av ventilen 13 slik at luft strømmet gjennom væsken 11 med en rate lik omtrent 5 dm<3>pr. 100 000 BTU. Med en fyringsrate på 114 l/time ble dette 150 dm 3 pr. time. , Den faktiske justering ble satt til en rate på omtrent 14 0 dm 3 pr. ' time ■ for å holde denne mindre enn det totalé uttak på ledningen 21. Dette ligger.vel innenfor den tillatte toleranse på 20%. På grunn a<y>samvirke måtte ventilene 13 og 25 justeres for å oppnå den rette strøm-• ning.. Deretter ble ledningen 21 koblet til forbrenningsblåse- ren ved hjelp av et T-stykke og nevnte korte lengde med rør som er' nevnt ovenfor..T-s tykket var i form av et me 11 oms tykke i hvilken en sonde av Keithley-modellen 610C elektroiiaeter var plassert.- Frå det' øyeblikk da både ovnen og ionedampgeneratoren var i operasjon., ble ventilene 13 og 25 noe rejustert for. å avlese maksimalt negativ spenning på'elektrometeret. Resulta-tet ble et gjennomsnittlig 13% innsparing i drivstoff Og' en reduksjon i utstråling. Fremgangsmåten for drift av foreliggende oppfinnelse er i alt vesentlig beskrevet i ovennevnte eksempel.. Variasjonene som ble introdusert ved å maksimere elekt.rometerets avlesnin-ger falt generelt innen ±20% av den gitte foretrukkéde strøm-ningsgrad. Det skal anføres at størrelsen og plasseringen .på koblingen til forbrenningsanordningen må være slik at den luft som trekkes inn utén at generatoren er tilkoblet, bør i det3minste være 5 dm pr. 100 000BTUav brennstoff, som konsumeres pr. time. Selv om oppfinnelsen har vært beskrevet i forbindelse med et spesielt utførelseseksémpel, vil det for' en gjennomsnitts fagmann'på området være åpenbart at mange variasjoner kan benyttes og at oppfinnelsen kan benyttes i forbindelse med en . hel rekke forskjellige forbrennlngsanordninger utover ovner. Det er videre åpenbårt at oppfinnelsen er ment å dekke en rekke modifikasjoner og variåsjoner som faller innenfor de påfølgende kravs omfang...

Claims (10)

1. En generator for generering av damp som inneholder et netto overskudd med elektrisk- negative, ioner omfattende: (a) • en beholder som er delvis fylt med en dielektrisk væske som inkluderer vann; (b) ' et første gassinnløp koblet til et nivå under væske-flaten i nevnte beholder; (c) et utløp koblet fra et nivå over væskenivået i nevnte beholder for uttak av gass; (d) en trykkproduserende anordning tilkoblet for å tilveiebringe en trykkforskjell mellom nevnte innløp og nevnte utløp for derved å bringe gass t.il å strømme fra nevnte innløp 'gjennom nevnte væske i form av bobler dg deretter.ut gjennom nevnte utløp; og (e) et andre gassinnløp innkoblet i strømningsbanen for nevnte gass over nevnte væskenivå for på kontroller-bar måte å redusere .gasstrømmen gjennom nevnte væske uten å forandre gasstrømmen gjennom nevnte utløp.

2. En generator som angitt i krav 1, hvor i det minste nevnte utløp o'g nevnte andre, innløp er sammenkdblet ved hjelp av en lavimpedanse elektrisk bane fd r å forhindre oppbygning av re-lative, elektriske ladninger.

3. En generator som angitt i. krav 1, hvor nevnte andre gass-innløp er koblet til nevnte beholder på et nivå;over nevnte væskenivå og hvor nevnte trykkproduserende anordning utgjøres a'v én pumpe koblet til nevnte utløp.

4. En generator som angitt i krav 1, hvor nevnte trykkproduserende anordning er en pumpe som har en sugeside ;og en- trykk-side idet pumpens sugeside står i forbindelse med- utløpet i beholderen og hvor trykksiden er koblet til et koblingsorgan, og som videre omfatter en resirkulasjonsledning hvis ene ende står i forbindelse med nevnte koblingsorgan mens den andre ende står i forbindelse med et punkt foran nevnte pumpe og etterføl-gende væskenivået i gasstrømningsbanen gjennom generatoren.

5. En generator som angitt i krav 4, hvdr nevnte punkt utgjør nevnte andre gassinnløpstilkobling og hvor nevnte andre gass- innløpskobling er i tillegg tilkoblet den omliggende luft gjen nom en enveis innløpsventil.

6. En generator'som angitt i krav 4, hvor nevnte resirkulerende ledning har en ytterligere innløpsforbindelse. fra den omliggende luft og hvor nevnte ytterligere innløpsforbindelse omfatter- en enveis innløpsventil og hvor nevnte resirkulerende ledning inneholder en justerbar ventil mellom nevnte punkt og nevnte ytterligere innløpsforbindelse.

7 . En -fremgangsmåte for å tilveiebringe ionisert katalytisk damp til en forbrenningssone omfattende: (a) delvis å fylle en lukket beholder som har i det minste ett innløp og i det minste ett utløp med en dielektrisk væske som inkluderer vann; (b) å sende bobler av den omliggende luft. gjennom nevnte væske fra nevnte innløp til nevnte utløp med en strømningsgrad på 5 000 cm 3pluss og minus 20% pr. 100 000 BTU med forbrent drivstoff pr. time i nevnte sone; (c) tilveiebringe en innløpspassasje til nevnte for-brehnings.sone ved et punkt og ' på en slik måte at det omliggende luftforbruk gjennom nevnte passasje uten noe tilkoblet i det minste er like stort som ovennevnte st-rømningsgrad; og (d) koble nevnte utløp til nevnte innløpspassasje.

8. En fremgangsmåte for å tilveiebringe ionisert katalytisk damp ifølge krav 7, hvor en pumpe benyttes for å produsere nevnte bobling og hvor fremgangsmåten videre omfatter kontroll av nevnte bobling ved å tilveiebringe en justerbar luftbane til sugesiden på nevnte pumpe, hvilken luftbane' passerer forbi nevnte væske.

9. En fremgangsmåte for å tilveiebringe ionisert katalytisk damp ifølge krav 8, hvor potensialet på den katalytiske damp videre måles med et elektrometer og hvor nevnte luftbane justeres for tilveiebringelse■av maksimal negativ spenning.-

10. En fremgangsmåte for å tilveiebringe en ionisert katalytisk damp ifølge krav 9, idet luften som kommer inn gjennom nevnte luftinntak filtreres for å fjerne partikler som har en dimensjon i alt vesentlig større enn 90 jj .