專利名稱：內(nèi)含式渦流裝置的制作方法
內(nèi)含式渦流裝置致相關(guān)人士應(yīng)當(dāng)知道我們，約翰 L 布羅克，海灣郡奧本市(the City of Auburn, Countyof Bay)的居民，和亞歷山大 坎貝爾 湯普森四世，奧克蘭郡羅切斯特山(RochesterHills, County of Oakland)的居民，并且均為密歇根州的居民、均為美利堅(jiān)合眾國的公民，發(fā)明了一種新穎且有用的裝置，這個(gè)裝置叫做內(nèi)含式渦流裝置在本說明書中對該裝置進(jìn)行了說明。本申請要求于2010年6月3日提交的美國實(shí)用專利申請序列號12/802，273的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是一種容器裝置，該裝置允許空氣或氣體流入和流出。在氣體移動通過該裝置的過程中，在該裝置中會產(chǎn)生一種渦流，這種渦流允許將較重的物質(zhì)分離出來、使任何顆粒的大小減小、并且將與進(jìn)入該裝置時(shí)相比大小要顯著更小的顆粒排出。大多數(shù)在腔室內(nèi)引發(fā)渦流的現(xiàn)有技術(shù)裝置使用的是螺旋槳或者葉輪來產(chǎn)生渦流。2008年6月3日頒發(fā)給Arlasky的美國專利7，380，639是使用螺旋槳的最好的例子。本發(fā)明將接受空氣或氣體的流入、并且將由于該殼體壁內(nèi)部的進(jìn)口長度與直徑之間的關(guān)系為I比3的比率而自身產(chǎn)生渦流。殼體的內(nèi)側(cè)底部配備了一個(gè)彈頭形凸起，該凸起有助于返回的渦流，從而使進(jìn)入的渦流反向并迫使空氣或氣體穿過出口。彈頭的長度與圓柱形殼體的總長度也存在關(guān)系并且這個(gè)比率也是1:3。彈頭的頂點(diǎn)處的區(qū)域創(chuàng)造了一個(gè)低壓區(qū)，而該彈頭周圍的區(qū)域則捕捉較重的物質(zhì)并且使之在彈頭周圍的回路中再循環(huán)，直到這些顆粒被減小到與進(jìn)入殼體時(shí)相比更細(xì)的粒度為止，從而允許這些顆粒在朝外的渦流中并且通過出口離開。本發(fā)明本發(fā)明是一種內(nèi)含式渦流裝置，該裝置包括一個(gè)封閉的圓柱形殼體，該殼體具有一個(gè)活端和一個(gè)死端、一個(gè)內(nèi)部側(cè)表面、一個(gè)死端內(nèi)表面、以及一個(gè)活端內(nèi)表面。該裝置還包括一個(gè)進(jìn)口、一個(gè)出口和一個(gè)彈頭形凸起。該進(jìn)氣管通過一個(gè)第一開口從該圓柱形殼體的側(cè)面并靠近這個(gè)活端而進(jìn)入。該出氣管從該圓柱形殼體的活端中的一個(gè)中央開口離開。該彈頭形凸起是在這個(gè)死端的內(nèi)表面的中心并附接在該內(nèi)表面上。該進(jìn)氣管的從該內(nèi)部側(cè)壁表面起的長度與該出氣管的從這個(gè)活端內(nèi)表面起的長度之比是大約1:3并且其中該彈頭形凸起的從這個(gè)死端內(nèi)表面起的長度與該封閉的圓柱形殼體的總長度之比是大約1:3，由此產(chǎn)生了渦流。附圖簡要說明

圖1是該裝置的內(nèi)部視圖。圖2是該裝置用作一個(gè)消聲器的內(nèi)部視圖，該消聲器帶有一個(gè)顆粒收集器和一個(gè)穿過該彈頭或凸起的空氣流動開口。圖3是該裝置用作一個(gè)消聲器的內(nèi)部視圖，該消聲器帶有一個(gè)顆粒收集器和一個(gè)穿過該彈頭或凸起的空氣流動開口。圖4是該裝置用作消聲器的一個(gè)分段的外部視圖。圖5是另一個(gè)消聲器實(shí)施方案的內(nèi)部視圖。圖6是出口的另一個(gè)實(shí)施方案，其特點(diǎn)是用于該進(jìn)口的一個(gè)偏轉(zhuǎn)器。圖7是一個(gè)氣體流動圖。圖8是該裝置的另一個(gè)實(shí)施方案，其特點(diǎn)是一個(gè)用以再循環(huán)未用燃料的回收出□。圖9是該裝置的另一個(gè)實(shí)施方案，其特點(diǎn)是一個(gè)用以再循環(huán)未用燃料的回收出□。附圖詳細(xì)說明圖1是裝置2的一個(gè)內(nèi)部視圖。舉例而言，當(dāng)裝置2被附接至車輛排氣系統(tǒng)上時(shí)，該裝置允許排放氣體通過位于遠(yuǎn)端6處的進(jìn)口 8流入。該氣體流入裝置2中并且立即開始在沿著內(nèi)壁16流動的渦流中旋轉(zhuǎn)，直到它到達(dá)該凸起或彈頭12。當(dāng)在渦流中流動的氣體與凸起12相接觸時(shí)，它會產(chǎn)生反向的文丘里效應(yīng)從而以一種向上的方式改變該渦流的行程，引導(dǎo)更輕的氣體流向出口 10并從裝置2中排出。當(dāng)氣體與凸起12相接觸時(shí)，在剛好離開凸起12末端的地方形成一個(gè)低壓區(qū)18。該氣體被朝向內(nèi)壁16向外引導(dǎo),從而產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形渦流42而促使該氣體加速撞向內(nèi)壁16。較輕的顆粒移動進(jìn)入正在排放該氣體的渦流中并且較重的顆粒落下。在這個(gè)區(qū)域下方并沿著彈頭12側(cè)邊產(chǎn)生一種循環(huán)，該循環(huán)捕捉較大較重的顆粒，并且這些顆粒保持被夾帶直到它們被減小到更小的粒度。這個(gè)區(qū)域被稱為循環(huán)回路20。在此這些顆粒沿著彈頭上升到它們被再次送到抵靠該壁的位置。這些顆粒將保持在這個(gè)回路中，直到它們足夠小而能移出。當(dāng)這些顆粒變得足夠小，即足夠輕，而能離開該循環(huán)回路20時(shí)，它們穿過該低壓區(qū)18并被捕獲到將這些顆粒從裝置2中移出的渦流中。這些顆粒在循環(huán)回路20中通過被反復(fù)地推向裝置2的內(nèi)壁16而減小。久而久之，這些反復(fù)的撞擊能夠減小粒度并且然后將它們釋放穿過低壓區(qū)18而進(jìn)入用于使氣體通過出口 10排出的渦流中。圖2是該裝置作為一個(gè)消聲器的內(nèi)部視圖，該消聲器具有一個(gè)顆粒收集器22以及一個(gè)穿過凸起或彈頭12的空氣流動開口 14。裝置2被附接至車輛排氣，從而允許該排放氣體通過位于遠(yuǎn)端6處的進(jìn)口 8流入。該氣體流入裝置2中并且立即開始在沿著內(nèi)壁16流動的一個(gè)渦流中旋轉(zhuǎn)，直到它到達(dá)該凸起或彈頭12。當(dāng)流入該裝置2中的氣體與凸起12相接觸時(shí)，它產(chǎn)生反向的文丘里效應(yīng)從而以一種向上的方式改變了該渦流的行程，引導(dǎo)更輕的氣體流向出口 10并從裝置2中流出。當(dāng)該氣體與凸起12接觸時(shí)，在剛好離開凸起12末端的地方形成一個(gè)低壓區(qū)18。該氣體被向外引導(dǎo)而形成一個(gè)環(huán)形渦流42，從而迫使該氣體加速撞向內(nèi)壁16。較輕的顆粒移動進(jìn)入正在排放該氣體的渦流中并且較重的顆粒落下。在這個(gè)區(qū)域下方并且沿著彈頭12側(cè)邊形成了一種循環(huán)，該循環(huán)捕捉較大較重的顆粒，其中這些顆粒保持被夾帶，直到它們被減小到更小的粒度。這個(gè)區(qū)域被稱為循環(huán)回路20。在此這些顆粒沿著彈頭上升到它們再次被送至抵靠該壁的位置。這些顆粒將會一直位于這個(gè)循環(huán)中，直到它們足夠小而能移出。當(dāng)這些顆粒變得足夠小而能離開該循環(huán)回路20時(shí)，它們穿過低壓區(qū)18并被捕獲到將這些顆粒從裝置2中移出的渦流中。本實(shí)施方案具有一個(gè)開口 14，這個(gè)開口穿過近端4、穿過收集器22及其近端32、然后繼續(xù)穿過彈頭14而進(jìn)入。這個(gè)開口 14允許將各種物質(zhì)引入該低壓區(qū)18并進(jìn)入裝置2的渦流中。被引入該裝置中的一種材料的實(shí)例是冷空氣，用于減少發(fā)動機(jī)排氣所產(chǎn)生的熱量。另外，可以存在一個(gè)收集器22。該收集器22的目的是收集那些大的并仍處于循環(huán)回路20中的顆粒。這些顆粒將最終脫離而通過位于該收集器22的遠(yuǎn)端30中的開口 28進(jìn)入到收集器22中。在其他實(shí)施方案中，收集器22是可移除的并且充當(dāng)一個(gè)過濾器。在其他實(shí)施方案中，收集器22是帶擋板的以產(chǎn)生共振作用或者是簡單地被用作一個(gè)共振器24。還應(yīng)注意的是，若沒有開口 28，這些顆粒將會保留在循環(huán)回路20中，直到它們已經(jīng)減小到足夠小而能穿過低壓區(qū)18進(jìn)入渦流中、繼而到達(dá)出口 10。圖3是該裝置2作為一個(gè)消聲器的內(nèi)部視圖，該消聲器具有一個(gè)顆粒收集器22和一個(gè)穿過該彈頭或凸起12的空氣流動開口 14。這個(gè)視圖允許更清楚地看到收集器22的遠(yuǎn)端30。收集器22中的這些開口 28允許更大更重的顆粒掉下或落下直到進(jìn)入收集器22中。圖4是該裝置2作為一個(gè)消聲器的一個(gè)分段的外部視圖。該進(jìn)口 8和出口 10都穿過了側(cè)表面34。二者都靠近該裝置2的遠(yuǎn)端6。該裝置2是完全自含式的，其中所有的操作都在裝置2的內(nèi)部。彈頭12的末端和穿過該彈頭的開口 14都是可見。這個(gè)視圖允許更好地了解彈頭12周圍的區(qū)域。圍繞彈頭的這個(gè)區(qū)域是循環(huán)回路20所在的區(qū)域。較重的顆粒在這里被捕捉或夾帶。它們將在這里進(jìn)行再循環(huán)，直到它們被減小或者落入收集器22中。圖5是另一個(gè)消聲器實(shí)施方案的內(nèi)部視圖。在這個(gè)實(shí)施方案中，該裝置2被一個(gè)外殼26包圍。這個(gè)外殼可以是為了美學(xué)價(jià)值或者可以被結(jié)合作為一個(gè)更大的諧振器空腔。圖6是出口 10的另一個(gè)實(shí)施方案，其特定是用于進(jìn)口 8的一個(gè)偏轉(zhuǎn)器38。這個(gè)實(shí)施方案在裝置2中更快地引起渦流。這個(gè)偏轉(zhuǎn)器對渦流的形成不是必須的、但是將會更快地引發(fā)渦流。這個(gè)偏轉(zhuǎn)器38被附接至該出氣管10上并靠近該進(jìn)氣管8。進(jìn)入的氣體會碰撞該偏轉(zhuǎn)器并立即旋轉(zhuǎn)形成渦流。圖7是一個(gè)氣體流動圖。排氣流入并圍繞內(nèi)壁16向下進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)它到達(dá)彈頭形12的頂端時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)18。較輕的顆粒沿渦流向上移動，而較重的顆粒從環(huán)圈形的渦流42中被推出。這些較重的顆粒碰撞到內(nèi)壁16而其尺寸減小。這些較重的顆粒被夾帶在該循環(huán)回路20之中、并且沿著內(nèi)壁16和底部向下移動然后沿著彈頭12的外壁46向上移動以便被重新引入該環(huán)圈形的渦流42之中，或者它們作為較小顆粒離開。那些太大的顆粒將留在回路20中直到它們的尺寸被減小到足以穿過低壓區(qū)18并排出到裝置2外。圖8是裝置2的另一個(gè)實(shí)施方案，該裝置的特點(diǎn)是一個(gè)用以再循環(huán)未用燃料或烴的回收出口 44。這個(gè)實(shí)施方案用作柴油發(fā)動機(jī)的消聲器是很理想的，因?yàn)樗哂幸粋€(gè)再循環(huán)回路40。循環(huán)回路20中的較重顆粒被抽出并被重新引入燃燒循環(huán)中再次燃燒。這將改善排放物并且增加里程。圖9是該裝置的另一個(gè)實(shí)施方案，該裝置的特點(diǎn)是一個(gè)用以再循環(huán)未用燃料的回收出口 44。在這個(gè)實(shí)施方案中，該回收出口就是凸起12中的開口 14。這些較重顆粒通過彈頭12中的開口 14被抽出并且被重新引入燃燒循環(huán)中。該裝置還能夠被用于具有任何發(fā)動機(jī)或會產(chǎn)生排氣的過程的其他應(yīng)用中。當(dāng)被附接至這個(gè)過程所產(chǎn)生的排氣時(shí)，該裝置被用于燃煤發(fā)電過程中，并且氣體將流入遠(yuǎn)端6的進(jìn)口中，從而允許排放氣體通過遠(yuǎn)端6處的進(jìn)口 8流入。氣體流入裝置2中并且立即開始在沿著內(nèi)壁16流動的渦流中旋轉(zhuǎn)，直到它到達(dá)彈頭或凸起12。當(dāng)流入裝置2中的氣體與該凸起12相接觸時(shí)，它產(chǎn)生反向的文丘里效應(yīng)，從而以一種上升的方式改變渦流的行程，弓丨導(dǎo)較輕的氣體朝向出口 10并且流出該裝置2。當(dāng)氣體與凸起12相接觸時(shí)，在剛好離開凸起12末端的地方形成一個(gè)低壓區(qū)18。氣體被朝外引導(dǎo)，從而形成環(huán)圈形的渦流而迫使氣體加速撞向內(nèi)壁16。較輕的顆粒移動進(jìn)入將氣體排出的渦流中，并且較重的顆粒則會掉落。在這個(gè)區(qū)域下方并且沿著凸起12的側(cè)面形成了一種循環(huán)，這種循環(huán)捕捉較大較重的顆粒，其中這些顆粒保持被夾帶直到它們減小到更小的粒度顆。這個(gè)區(qū)域被稱為叫循環(huán)回路20。在此這些顆粒沿著子該彈頭向上移動到它們被再次送至抵靠該壁的位置。這些顆粒將保留在這個(gè)循環(huán)回路中直到它們足夠小而能移出。當(dāng)這些顆粒變得足夠小而能離開該循環(huán)回路20時(shí)，它們穿過低壓區(qū)18并且被捕獲到將這些顆粒從裝置2排出的渦流中。由于較重的顆粒按以上解釋的方式被減小或去除，該排氣因此變得干凈。該裝置2還適用于焚燒過程中。當(dāng)該裝置被附在一個(gè)焚化爐的排氣裝置上時(shí)，排氣會通過遠(yuǎn)端6處的進(jìn)口 8流入。氣體流入裝置2中并立即開始在沿著內(nèi)壁16流動的渦流中旋轉(zhuǎn)，直到它到達(dá)彈頭形凸起12。當(dāng)流入裝置2中的氣體與凸起12相接觸時(shí)，它產(chǎn)生了反向的文丘里效應(yīng)，從而以一種向上的方式改變渦流的行程，引導(dǎo)較輕的氣體朝向出口 10并且流出裝置2。當(dāng)氣體與凸起12相接觸時(shí)，在剛好離開凸起12末端的地方形成了一個(gè)低壓區(qū)18。該氣體被向外引導(dǎo)，從而形成一個(gè)環(huán)圈形的渦流而迫使氣體加速撞向內(nèi)壁16。較輕的顆粒移動進(jìn)入正排出氣體的渦流中，并且較重的顆粒則掉落。在這個(gè)區(qū)域下方并且沿著凸起12的側(cè)面形成了一種循環(huán)，這種循環(huán)捕捉較大較重的顆粒，這些顆粒保持被夾帶在這個(gè)循環(huán)中直到它們被減小到更小的粒度。這個(gè)區(qū)域被稱為循環(huán)回路20。這些顆粒在此沿著該彈頭上升到它們被再次送至抵靠該壁的位置。這些顆粒將留在這個(gè)回路中直到它們足夠小而能移出。當(dāng)這些顆粒變得足夠小而能離開該循環(huán)回路20時(shí)，它們穿過該低壓區(qū)18并且被捕獲到將這些顆粒從裝置2去除的渦流中。由于較重的顆粒按以上解釋的方式減小或移除，排氣因此變得干凈。也就是說，收集、減小或再循環(huán)，減少或消除了排放物。這在有害廢物的焚燒中是尤其重要的。存在一種關(guān)系以允許在裝置2中形成渦流。進(jìn)氣管通過一個(gè)第一開口從該圓柱形殼體的側(cè)面并靠近這個(gè)活端而進(jìn)入。出氣管從該圓柱形殼體的活端中的一個(gè)中央開口而離開。該彈頭形凸起是在這個(gè)死端的內(nèi)表面的中心并且附接在其上。該進(jìn)氣管的從該內(nèi)部側(cè)壁表面起的長度與該出氣管的從這個(gè)活端內(nèi)表面起的長度之比是大約1:3并且其中該彈頭形凸起的從這個(gè)死端內(nèi)表面起的長度與該封閉的圓柱形殼體的總長度之比是大約1:3，由此產(chǎn)生了渦流。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)含式渦流裝置，包括 a.一個(gè)封閉的圓柱形殼體，該殼體具有一個(gè)活端和一個(gè)死端、一個(gè)內(nèi)部側(cè)表面、一個(gè)死端內(nèi)表面，以及一個(gè)活端內(nèi)表面； b.一個(gè)進(jìn)氣管； c.一個(gè)出氣管；以及 d.一個(gè)彈頭形凸起； 所述進(jìn)氣管通過一個(gè)第一開口從該圓柱形殼體的側(cè)面并靠近這個(gè)活端而進(jìn)入； 所述出氣管從該圓柱形殼體的活端中的一個(gè)中央開口離開； 所述彈頭形凸起是在這個(gè)死端的內(nèi)表面的中心并附接在該內(nèi)表面上； 其中該進(jìn)氣管的從該內(nèi)部側(cè)壁表面起的長度與該出氣管的從這個(gè)活端內(nèi)表面起的長度之比是大約1:3，并且其中該彈頭形凸起的從這個(gè)死端內(nèi)表面的內(nèi)表面起的長度與該封閉的圓柱形殼體的總長度之比是大約1:3。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是一個(gè)消聲器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是一個(gè)顆粒分離器。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是一個(gè)混合器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置具有被安裝在所述進(jìn)口的出口附近的一個(gè)偏轉(zhuǎn)器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述凸起是空心的。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置在所述凸起下方具有一個(gè)收集區(qū)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置具有通過所述凸起注入的冷空氣用于將排放氣體冷卻。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被容納在一個(gè)共振腔之中。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被容納在一個(gè)外腔室之中。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，循環(huán)回路被引出以便使烴類再循環(huán)進(jìn)入燃燒循環(huán)中。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，循環(huán)回路被引出以便使顆粒再循環(huán)進(jìn)入燃燒循環(huán)中。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被附接至一個(gè)燃燒過程。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被用于對來自燃煤發(fā)電燃燒爐的排放物進(jìn)行過濾。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被用于對來自焚化爐的物質(zhì)進(jìn)行過濾。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被用于對來自焚化爐的有害物質(zhì)進(jìn)行過濾。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被用作一個(gè)燃燒室。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是在真空中使用。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是在正壓下使用。
全文摘要
一種內(nèi)含式渦流裝置允許空氣或氣體流入和流出該裝置。在氣體移動通過該裝置的過程中，在該裝置中會產(chǎn)生一種渦流，這種渦流允許將較重的物質(zhì)分離出來、使任何顆粒的大小減小、并且將與進(jìn)入該裝置時(shí)相比大小要顯著更小的顆粒排出。
文檔編號F01N1/08GK103026016SQ201180034561
公開日2013年4月3日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者約翰·L·布羅克, 亞歷山大·坎貝爾·湯普森 申請人:約翰·L·布羅克, 亞歷山大·坎貝爾·湯普森