空气导入系统技术方案

公开了一种用于燃烧设备的空气导入系统，所述系统包括空气分离器（１６、１１６、２１６、３１６），所述空气分离器具有用于接收空气的入口和出口，所述出口适用于连接到燃烧设备的空气导入口，其中，空气分离器包括适于从被接收到其中到空气中吸收一部分氮气的沸石材料。在一个实施例中，所述燃烧设备为内燃机（１４、１１４、２１４、３１４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于诸如内燃机的燃烧设备的空气导入系统，特别是 涉及一种用于在空气被向燃烧设备引导之前去除空气中的氮气的系统。
技术介绍
对于矿物燃料使用的增加存在相当大的环境方面的关注，并且在试图寻求燃烧效率和发动机性能最大化的同时已经进行了努力以减少例如内燃机的有害排放。在汽车工业中，发展正在试图寻求通过减少环境毒素(如未燃烧的碳氢化合物、 一氧化碳、氮的氧化物等)的含量百分比来改善车辆排放的废气质量。例如，催化剂材料和发动机操纵系统的发展试图寻求降低这种排放。然而，常常是减小内燃发动机排放的努力会不利地影响发动机性能，结果是导致成本显著增加。本专利技术的目的是提供一种系统，该系统试图消除和减轻现有技术中的 这些和其它的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供了一种用于燃烧设备的空气导入系 统，所述系统包括空气分离器，所述空气分离器具有用于接收空气的入口 和出口，所述出口适于连接到燃烧设备的空气导入口，其中，空气分离器 包括适于从被接收到其中的空气中吸收一部分氮气的沸石材料。因此，在使用时，可以通过沸石材料从空气中去除大部分的氮气，产 生要被送入到燃烧设备的空气导入口的具有高氧气浓度的处理过的空气 气流。这种设置有利地允许燃料在燃烧设备中能更完全燃烧或近似化学计 量燃烧，这在一些应用中可提高效率和性能、减少燃料损耗、以及降低所 产生的一氧化碳的体积。此外，通过显著降低被供给到燃烧设备中的导入 空气里的氮气水平，所产生的氮氧化物的水平也被降低。优选地，空气导入系统用于与包括发动机的燃烧设备一起使用，其中 所述空气导入系统的出口适于连接到所述发动机的空气导入口。所述发动 机是内燃机，如活塞发动机、旋转发动机、气体涡轮发动机，例如用于飞 行器中或用于驱动发电机等。可选地，所述发动机为均质充量压縮燃烧发 动机。可选地，燃烧设备可以包括炉子等，如用于加热水以产生蒸汽的、用 于加热空气的、用于冶炼或提炼矿石的、用于焚化的炉子等。有利地，所述燃烧设备可使用任何燃烧燃料，如烃基燃料等。 优选地，空气分离器包括包含沸石材料的罐，其中所述罐限定有用于 接收空气的流体入口和用于从该处排出处理后的空气的第一流体出口。有 利地，所述罐被设置成受到用于驱动空气穿过该罐的在流体入口和第一流 体出口之间的压力差。有益地，沸石材料适于在所述罐受到压力差时从被 接收到罐中的空气中吸收氮气。有利地，所述罐被设置成受到正压力差； 即，可导致空气在高于大气压的压力下被驱动穿过所述罐。可选地，所述 罐被设置成受到负压力差，从而导致空气在低于大气压的压力下被吸引穿 过所述罐；即所述罐可能被暴露给真空。应当注意，为了简便起见，无论 是在使用正压力差还是负压力差时，空气都可以被限定为"增压的"。还 应当注意，在这里用于增压空气分离器或其任意组件(诸如罐)的含义是 利用增压后的空气(即，高于或低于大气压力的空气)充入所述空气分离 器c优选地，空气导入系统还包括用于输送增压空气穿过所述空气分离器 的增压装置。在本专利技术的一个实施例中，增压装置可位于空气分离器的上 游并连接到其流体入口。在这种设置中，空气可以被正压力差输送穿过空 气分离器。在可选实施例中，增压装置可以位于空气分离器的下游并连接 到其流体出口，从而这种设置导致空气通过产生负压力差被吸引穿过空气 分离器。在又一个可选实施例中，增压装置可以形成空气分离器的一部分。举 例来说，增压装置可形成为空气分离器的整体的一部分。在一个设置中， 增压装置可包括至少一个包含有用于从空气中吸收氮气的沸石材料的工 作部件。这种设置由于将空气分离器和增压装置合并到一个单元中，而有利地降低了空气导入系统中独立部件的数量。优选地，增压装置可适于在所述空气被空气分离器处理后将增压空气 或压縮空气输送到燃烧设备的空气导入口。可选地，可以提供独立的增压 装置用于输送压缩空气到燃烧设备中。输送压縮气体到燃烧设备中提供了 促使空气导入的装置以使得装置能够高效运转并使得性能最大化。有益 地，增压装置可以适于提供，举例来说，在5: 1到12: l之间的空气压縮 比。有利地，增压装置可包括压縮机。在一个实施例中，增压装置包括增 压器单元。增压器单元可以是罗茨(roots)型的、离心式的等。优选地， 增压器单元是螺杆式的。增压器单元可适于被燃烧设备(例如发动机)直接驱动，举例来说， 通过风扇皮带或风扇皮带的延伸。可选地，增压器可以有利地被独立的驱 动装置驱动，如被电动马达等驱动。这种设置使得倘若需要更精确的和可 控的空气压縮时，能够独立地操作和控制增压器，例如独立于发动机速度 进行操作和控制。在一个实施例中，增压器可包括适于从在其中被压縮的空气中吸收氮 气的沸石材料。举例来说，压縮元件，如压縮机叶片或相互啮合的螺旋等， 可以至少部分地由沸石材料形成，从而使得在使用时，在被压縮的空气中 的氮气可以被吸收，由此产生具有高氧气浓度的高压空气流。在可选实施例中，增压装置可以包括涡轮增压器，所述涡轮增压器适 于被燃烧设备工作时排出的气体所驱动。在一个设置中，涡轮增压器的至 少一部分可以包含沸石材料。有利地，空气导入系统可以包括用于在空气被导向燃烧设备之前冷却 空气的装置。在优选实施例中，空气冷却装置可位于空气分离器的下游并 被连接到其出口。更优选地，空气冷却装置位于空气分离器和增压装置的 下游，使得所述空气冷却装置在使用时运转冷却具有高氧气浓度的压縮空 气。因此，空气冷却装置运转冷却通过被增压装置压縮而已经被加热了的 空气，由此在空气被引导到燃烧设备的导入口之前增加了所述空气的密 度。在可选实施例中，空气冷却装置可以位于空气分离器的上游。有利地，空气冷却装置可以包括中间冷却器，诸如空气对空气的中间冷却器或空气对液体的中间冷却器。优选地，空气导入系统还包括用于循环地对空气分离器(特别是容纳 有沸石材料的罐)进行增压和降压的装置。在使用时，对空气分离器增压 会使得沸石材料能吸收空气中的氮气，而对空气分离器降压会使得沸石材 料释放所吸收的氮气并由此再生，为重复该循环做准备。优选地，空气分 离器通过将罐与大气通风从而处理所吸收的氮气而降压。有利地，罐可限 定第二流体出口，所述第二流体出口用于将罐与大气通风，以由此使所述 罐降压并使得沸石材料再生。再优选地，空气分离器通过将压力增加到超 过大气压、或可选择地将压力减少到低于大气压而被增压。优选地，空气导入系统包括用于循环地给空气分离器增压和降压的阀 装置。有利地，阀装置可适于循环地对大气打开和关闭罐，例如经由第二 流体出口来实现。还有利地，阀装置可适于循环地将空气分离器与空气供 给相隔离开。优选地，该设置使得阀装置经由第二流体出口将罐对大气打 开，同时隔离罐的空气供给，并且在这之后关闭罐并允许其与空气供给连 通。因此，这种设置允许空气导入系统持续的工作以提供在燃烧设备中使 用的具有高氧气浓度的空气供给。阀装置可以包括一个或多个缩管阀、电磁阀、蝶形阀等、或其组合。有利地，空气导入系统还可包括适于操作阀组件的控制装置。控制装 置可包含转换系统，诸如继电器系统等。可选择地、或附加地，控制装置 可包含可编程控制器。在优选实施例中，空气导入系统包括氧气传感器，所述氧气传感器优 选地位于空气分离器的下游本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃烧设备的空气导入系统，所述系统包括空气分离器，所述空气分离器具有用于接收空气的入口和出口，所述出口适于连接到燃烧设备的空气导入口，其中，空气分离器包括沸石材料，所述沸石材料适于从被接收到其中的空气中吸收一部分氮气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维托尼瑞，
申请(专利权)人：戴维托尼瑞，
类型：发明
国别省市：GB[英国]