用于燃燒和材料合成的設(shè)備和方法
【專利摘要】燃燒設(shè)備(例如，燃燒器)和方法，諸如配置成激勵(lì)流體混合、火焰穩(wěn)定性、和材料(例如，納米顆粒)合成等等的那些。
【專利說(shuō)明】用于燃燒和材料合成的設(shè)備和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年12月4日提交的號(hào)為61/911,572的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)以其全文通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總地涉及燃燒設(shè)備(例如燃燒器)和方法，以及更具體地但不以限制的方式涉及配置成激勵(lì)流體混合、火焰穩(wěn)定性和材料(例如，納米顆粒)合成等等的燃燒設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]例如，在登記號(hào)為1002257500000的韓國(guó)專利、號(hào)為1889810的歐洲專利、和號(hào)為2836234的美國(guó)專利中公開(kāi)了燃燒設(shè)備和方法的實(shí)例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)內(nèi)容包括配置成例如激勵(lì)流體混合、火焰穩(wěn)定性和材料(例如，納米顆粒)合成等等的燃燒設(shè)備(例如燃燒器)和方法的實(shí)施例。所公開(kāi)的燃燒設(shè)備和方法可部分地通過(guò)利用柯恩達(dá)(Coanda)效應(yīng)來(lái)增加火焰穩(wěn)定性，增加通過(guò)設(shè)備的湍流流體流量，增加吹熄速度，降低火焰高度，以及增加離開(kāi)設(shè)備的流體混合。這樣的效果可導(dǎo)致離開(kāi)所述設(shè)備的流體(例如，前體，燃料等)的增加的汽化以及材料合成上的增加。此外，本發(fā)明的設(shè)備和方法允許參數(shù)變化，參數(shù)諸如溫度、流體類型和數(shù)量(例如，燃料與氧化劑的比率)，以及流體加載速率(例如，前體加載速率，燃料加載速率，氧化劑加載速率等)，這也可增加汽化，增加材料(例如納米顆粒)的生產(chǎn)效率，使得能夠生產(chǎn)各種類型的材料(例如納米顆粒)，并增加所生產(chǎn)的材料(例如納米微粒)的均勻性。
[0006]本發(fā)明燃燒設(shè)備的一些實(shí)施例包括基部；中央構(gòu)件;和外部構(gòu)件;所述中央構(gòu)件具有縱向軸線并包括:聯(lián)接到基部的主體，其中所述主體的至少一部分是大致圓柱形的；與主體成一體的末端，其中所述末端的至少一部分是大致半球形的；和與中央構(gòu)件的縱向軸線同心的孔，孔延伸通過(guò)主體和末端;所述外部構(gòu)件包括:聯(lián)接到所述基部的主體;與主體成一體的末端，其中所述中央構(gòu)件的末端的至少一部分與外部構(gòu)件的末端相比距離基部更遠(yuǎn);和與中央構(gòu)件的縱向軸線同心的孔;其中外部構(gòu)件定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道;其中所述設(shè)備配置成:允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔并流出中央構(gòu)件的末端；以及允許流體移動(dòng)通過(guò)通道并流出外部構(gòu)件的末端。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件的孔包括為2至10毫米的直徑。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件的孔包括為6毫米的直徑。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件的孔包括為30至50毫米的直徑。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件的孔的至少一部分包括為38毫米的直徑。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件包括為30至100毫米的直徑。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件包括為30至45暈米的直徑。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件的末端具有第一端部和第二端部，并且末端的第二端部是大致凹入的。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括噴霧噴射器，其設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得當(dāng)流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔時(shí)，噴霧噴射器有助于使得流體霧化。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件配置成使得流體能夠大致垂直于通道被引入到通道內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括旋流葉片，其設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔的流體受到擾動(dòng)。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括旋流葉片，其設(shè)置在所述通道內(nèi)，使得移動(dòng)通過(guò)所述通道的流體受到擾動(dòng)。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件可相對(duì)于所述外部構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得通道的至少一部分可以在寬度上發(fā)生變化。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件可相對(duì)于中央構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得通道的至少一部分可以在寬度上發(fā)生變化。
[0007]本發(fā)明方法的一些實(shí)施例包括將第一流體引入到具有縱向軸線的中央構(gòu)件的孔內(nèi)，所述中央構(gòu)件包括:聯(lián)接到基部的主體，其中所述主體的至少一部分是大致圓柱形的；以及與主體成一體的末端，其中所述末端的至少一部分是大致半球形的；其中中央構(gòu)件的孔與中央構(gòu)件的縱向軸線是同心的并延伸通過(guò)主體和末端;將第二流體引入到由中央構(gòu)件和外部構(gòu)件限定的通道內(nèi)，所述外部構(gòu)件包括:聯(lián)接到所述基部的主體；以及與主體成一體的末端，其中所述中央構(gòu)件的末端的至少一部分與外部構(gòu)件的末端相比距離基部更遠(yuǎn)，允許第二流體流過(guò)中央構(gòu)件的末端并與第一流體進(jìn)行混合；以及點(diǎn)燃第一流體和第二流體的混合物。在一些實(shí)施例中，第一流體是前體，以及第二流體是燃料和氧化劑的混合物。在一些實(shí)施例中，前體包括溶解在溶劑中的金屬硝酸鹽。在一些實(shí)施例中，第一流體是燃料以及第二流體是氧化劑。在一些實(shí)施例中，噴霧噴射器設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，并且所述方法還包括霧化第一流體。在一些實(shí)施例中，第一流體是液體。在一些實(shí)施例中，該方法還包括將分散氣體引入到中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得第二流體被霧化。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括將第二流體以大致垂直于所述通道的方式引入到通道內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述方法包括相對(duì)于所述外部構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述中央構(gòu)件，使得通道的至少在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的部分在寬度上發(fā)生變化。在一些實(shí)施例中，所述方法包括相對(duì)于中央構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述外部構(gòu)件，使得通道的至少在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的部分在寬度上發(fā)生變化。
[0008]術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”被定義為連接，盡管不一定是直接地連接，并且不一定是機(jī)械地連接。如果兩個(gè)物件可聯(lián)接到彼此的話，則它們是“可聯(lián)接的”。除非上下文明確要求，否則可聯(lián)接的物件也可脫離聯(lián)接，以及反之亦然。其中第一結(jié)構(gòu)可聯(lián)接到第二結(jié)構(gòu)的一種非限制性的方法適于將第一結(jié)構(gòu)配置成聯(lián)接(或配置成可聯(lián)接)到第二結(jié)構(gòu)。術(shù)語(yǔ)“一(“a”或“an”)被定義為一個(gè)或多個(gè)，除非本公開(kāi)明確地要求其它方面。術(shù)語(yǔ)“大致(substantially)”被定義為在很大程度上但不一定完全是被指定的內(nèi)容(并且包括被指定的內(nèi)容;例如，大致90度包括90度以及大致平行包括平行)，如由本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所理解的那樣。在任何公開(kāi)的實(shí)施例中，術(shù)語(yǔ)“大致(substantialIy)”、“大約(approximately)”和“約(about)”可用在指定內(nèi)容的“[百分比]范圍內(nèi)”取代，其中百分比包括0.1%，1%，5%，和10%。
[0009]術(shù)語(yǔ)“包括(comprise )” (以及“包括(compr i s e )”的任何形式，諸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”，“具有(have)”(以及“具有(have)”的任何形式，諸如“具有(has)”和“具有(having)” )，“包含(include)”(以及“包含(include)”的任何形式，諸如“包含(includes)” “包含(including)” 以及“含有(contain)”(以及“含有(contain)” 的任何形式，諸如“含有(contains)”和“含有(containing)”)是開(kāi)放式系動(dòng)詞。其結(jié)果是，“包括(comprise)”、“具有(has)，，、“包含(includes)”或“含有(contains)”一個(gè)或多個(gè)元件或特征的設(shè)備或者設(shè)備的組件擁有那些一個(gè)或多個(gè)元件或特征，但不限于僅僅擁有那些元件或特征。類似地，“包括(comprise)”、“具有(has)”、“包括(includes)”或“包含(contains)”一個(gè)或多個(gè)步驟的方法擁有那些一個(gè)或多個(gè)步驟，但不限于僅僅擁有那些一個(gè)或多個(gè)步驟。此外，諸如“第一”和“第二”是術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分結(jié)構(gòu)或特征，而并不將不同的結(jié)構(gòu)或特征限制到特定的順序。
[0010]本發(fā)明燃燒設(shè)備和方法的任何實(shí)施例可以由任何描述的元件和/或特征構(gòu)成或基本上由任何描述的元件和/或特征構(gòu)成，但不是“包括(comprise)”/“包含(includes)”/“含有(contains)”/"具有(have)”任何描述的元件和/或特征。因此，在任何權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)
“由......構(gòu)成consisting of)”或“基本上由......構(gòu)成(consisting essentially of)，，可由任何以上列舉的開(kāi)放式連接動(dòng)詞所取代，以便使得給定權(quán)利要求的范圍從否則使用開(kāi)放式連接動(dòng)詞所給定權(quán)利要求的范圍發(fā)生改變。
[0011]盡管未描述或示出，一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)特征或多個(gè)特征可被應(yīng)用于其它實(shí)施例，除非由本公開(kāi)內(nèi)容或?qū)嵤├男再|(zhì)明確禁止。
[0012]與上述實(shí)施例以及其它相關(guān)聯(lián)的細(xì)節(jié)介紹如下。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面的附圖通過(guò)實(shí)例而非限制性的方式示出。為了簡(jiǎn)潔和清楚起見(jiàn)，所給定結(jié)構(gòu)的每個(gè)特征在其中顯現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的每幅圖中并不總是進(jìn)行標(biāo)記。相同的附圖標(biāo)記不一定指示相同的結(jié)構(gòu)。相反，可以使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示類似的特征或具有類似功能的特征，如可由不相同的附圖標(biāo)記所指示的那樣。至少一些附圖示出將由本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員將理解的圖形符號(hào)或表示。
[0014]圖1示出燃燒設(shè)備的實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括:基部;具有孔的中央構(gòu)件；以及外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道。圖1所示的燃燒設(shè)備及其組件按比例繪制。圖1中所示的尺寸是適于燃燒設(shè)備的可能尺寸的非限制性實(shí)例。
[0015]圖2示出燃燒設(shè)備一部分的一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括具有孔的中央構(gòu)件，并且還包括外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道。
[0016]圖3示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括具有孔的中央構(gòu)件，并且還包括外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道，其中所述中央構(gòu)件的末端具有第一端部和第二端部，并且末端的第二端部是大致凹入的。
[0017]圖4示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括具有孔和設(shè)置在孔內(nèi)的噴霧噴射器的中央構(gòu)件，并且還包括外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道。
[0018]圖5示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括具有孔的中央構(gòu)件，并且還包括外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道，其中流體可以大致垂直于通道的方式引入到通道內(nèi)。
[0019]圖6示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括:具有孔的中央構(gòu)件;外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道;以及設(shè)置在中央構(gòu)件的孔內(nèi)的旋流葉片。
[0020]圖7示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括:具有孔的中央構(gòu)件;外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道;以及設(shè)置在通道內(nèi)的旋流葉片。
[0021]圖8示出燃燒設(shè)備一部分的另一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒設(shè)備包括具有孔的中央構(gòu)件，并且還包括外部構(gòu)件，其定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道;其中外部構(gòu)件和/或中央構(gòu)件是可調(diào)節(jié)的，使得所述通道的至少一部分可以在寬度上發(fā)生變化。
【具體實(shí)施方式】
[0022]現(xiàn)在參照附圖，并且更具體地參照?qǐng)D1，其示出包括基部14的燃燒設(shè)備10?；?4可包括任何數(shù)量的構(gòu)件，其配置成例如穩(wěn)定燃燒設(shè)備10，將流體提供到燃燒設(shè)備10等。例如，在圖1中所示的實(shí)施例中，基部14包括下部橫向構(gòu)件18，其聯(lián)接到下部縱向構(gòu)件22。在所示的實(shí)施例中，下部橫向構(gòu)件18通過(guò)螺釘26聯(lián)接到下部縱向構(gòu)件22;然而，在其它實(shí)施例中，下部橫向構(gòu)件18可以任何合適的方式(例如，螺栓，釘子，粘合劑，焊接等)聯(lián)接到下部縱向構(gòu)件22。仍在其它實(shí)施例中，下部橫向構(gòu)件18和下部縱向構(gòu)件22可以是一體的(例如，由同一塊材料制成)。在圖1所示的實(shí)施例中，基部14還包括聯(lián)接到中間縱向構(gòu)件34的中間橫向構(gòu)件30 ο如上所述，中間橫向構(gòu)件30可聯(lián)接到(例如，通過(guò)螺釘，螺栓，釘子，粘合劑，焊接等)中間縱向構(gòu)件34或與中間縱向構(gòu)件34是一體的。類似地，中間橫向構(gòu)件30和/或中間縱向構(gòu)件34可聯(lián)接到(例如，通過(guò)螺釘，螺栓，釘子，粘合劑，焊接等)到下部橫向構(gòu)件18和/或下部縱向構(gòu)件22或與下部橫向構(gòu)件18和/或下部縱向構(gòu)件22是一體的。此外，在圖1中所示的實(shí)施例中，設(shè)備10包括上部構(gòu)件38，其設(shè)置在基部14的上方并且聯(lián)接到基部14的中間橫向構(gòu)件30。如上所述，上部構(gòu)件38可聯(lián)接到(例如，通過(guò)螺釘，螺栓，釘子，粘合劑，焊接等)基部14 (例如，在所示實(shí)施例中的中間橫向構(gòu)件30 )，或者與基部14是一體的。
[0023]在所示實(shí)施例中，燃燒設(shè)備10還包括具有縱向軸線的中央構(gòu)件42ο中央構(gòu)件42包括聯(lián)接到基部14 (例如，中間橫向構(gòu)件30)的主體46 ο在所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42的主體46的至少一部分是大致圓柱形的。中央構(gòu)件42還包括末端50，其與主體46是一體的。在所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42的末端50的至少一部分是大致半球形的(例如，具有例如25毫米的半徑)。末端50包括鄰近基部14并與主體46—體的第一端部54，和遠(yuǎn)離基部14的第二端部58。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件42包括為30至45毫米的直徑；以及在其它實(shí)施例中，中央構(gòu)件42的直徑可小于30毫米(例如，25毫米，20毫米，15毫米或更小)，或大于45毫米(例如，50毫米，55毫米，60毫米或更大)。在所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42還包括孔62，它與中央構(gòu)件42的縱向軸線是同心的?？?2延伸通過(guò)主體54和末端50。設(shè)備10配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42的孔62(例如，通過(guò)主體54和末端50)，并流出中央構(gòu)件42的末端50。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件42的孔62包括為2至10毫米(例如，6毫米)的直徑；以及在其它實(shí)施例中，孔62的直徑可小于2毫米(1.5毫米，I毫米，0.5毫米或更小)或大于10毫米(12毫米，14毫米，16毫米或更大)。
[0024]在所示的實(shí)施例中，燃燒設(shè)備10還包括外部構(gòu)件66。外部構(gòu)件66包括聯(lián)接至基部14 (例如，中間橫向構(gòu)件30)的主體70 ο在所示的實(shí)施例中，外部構(gòu)件66的主體70的至少一部分是基本上大致圓柱形的。外部構(gòu)件66還包括末端74，其與主體70是一體的。在所示的實(shí)施例中，外部構(gòu)件66的末端74的至少一部分是大致彎曲的。在所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42的末端50的至少一部分相比于外部構(gòu)件66的末端74更遠(yuǎn)離基部14。例如，如圖1中所示，中央構(gòu)件42的末端50的第二端部58相比于外部構(gòu)件66的末端74進(jìn)一步遠(yuǎn)離基部14大約8毫米。如將要論述的那樣，中央構(gòu)件42和外部構(gòu)件66可以是可調(diào)節(jié)的，并且末端50可相比于末端74進(jìn)一步遠(yuǎn)離基部14超過(guò)8毫米(例如，10毫米，12毫米，14毫米或更多)或可相比于末端74進(jìn)一步遠(yuǎn)離基部14小于8毫米(例如，6毫米，4毫米，2毫米或更小)。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件66包括為35至100毫米的直徑；以及在其它實(shí)施例中，外部構(gòu)件66的直徑可小于30毫米(例如，25毫米，20毫米，15毫米或更小)或超過(guò)100毫米(例如，105毫米，110毫米，115毫米，或更多)。在所示的實(shí)施例中，外部構(gòu)件66還包括孔78，其與中央構(gòu)件42的縱向軸線是同心的。孔78延伸通過(guò)主體70和末端74。此外，外部構(gòu)件66定位成使得在外部構(gòu)件66和中央構(gòu)件42之間限定通道82(孔78的一部分)。設(shè)備10配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82(例如，在所示的實(shí)施例中，在主體54和主體70之間以及也在末端50的至少一部分和末端74的至少一部分之間移動(dòng))并流出外部構(gòu)件66的末端74。在一些實(shí)施例中，外部構(gòu)件66的孔78包括為30至50毫米(例如，38毫米)的直徑；以及在其它實(shí)施例中，孔78的直徑可小于30毫米(例如，25毫米，20毫米，15毫米或更小)或大于50毫米(例如，55毫米，60毫米，65毫米或更大)。
[0025]圖2示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例1Oa，其包括具有孔62a的中央構(gòu)件42a，并且還包括外部構(gòu)件66a，其定位成使得在外部構(gòu)件62a和中央構(gòu)件42a之間限定通道82a。設(shè)備1a配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42a的孔62a并流出中央構(gòu)件42a的末端50a。設(shè)備1a還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82a并流出外部構(gòu)件66a的末端74a。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42a的孔62a并流出末端50a，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82a并流出外部構(gòu)件66a的末端74a，使得流體A和流體B可混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。
[0026]圖3示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例1Ob，其包括具有孔62b的中央構(gòu)件42b，并且還包括外部構(gòu)件66b，其定位成使得在外部構(gòu)件62b和中央構(gòu)件42b之間限定通道82b。在所示的實(shí)施例中，末端50b的第二端部58b是大致凹入的。例如，末端50b的第二端部58b可包括10至40毫米(例如，25毫米)的曲率半徑。設(shè)備1b配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42b的孔62b并流出中央構(gòu)件42b的末端50b。設(shè)備1b還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82b并流出外部構(gòu)件66a的末端74b。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42b的孔62b并流出末端50b，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82b并流出外部構(gòu)件66b的末端74b，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。末端50b的第二端部58b的凹入配置可通過(guò)激勵(lì)流體(例如，流體A和流體B)再循環(huán)來(lái)增加火焰穩(wěn)定性，其部分是由于在末端50b的第二端部58b附近的適于再循環(huán)的更大空間量。
[0027]圖4示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例10c，其包括具有孔62c的中央構(gòu)件42c，并且還包括外部構(gòu)件66c，其定位成使得在外部構(gòu)件62c和中央構(gòu)件42c之間限定通道82c。在所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42c的孔62c的至少一部分不具有恒定直徑(例如，孔62c的直徑從末端50c的第一端部54c到第二端部58c減小(例如，以恒定速率)。設(shè)備1c配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42c的孔62c并流出中央構(gòu)件42c的末端50c。設(shè)備1c還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82c并流出外部構(gòu)件66c的末端74c。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42c的孔62c并流出末端50c，而流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82c并流出外部構(gòu)件66c的末端74c，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。設(shè)備1c還包括噴霧噴射器86c，其設(shè)置在中央構(gòu)件42c的孔62c內(nèi)，使得當(dāng)流體(例如，流體A)移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42c的孔62c時(shí)，噴霧噴射器86c有助于使得流體霧化。在一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)施例1Oc包括用于噴霧噴射器86c的單獨(dú)的槽/開(kāi)口。例如，流體A (例如，液體)和流體C(例如，分散氣體)可朝向噴霧噴射器86c移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42c的孔62c，并且噴霧噴射器86c和流體C可使得流體A霧化。使得流體(例如流體A)霧化例如可以在與另一種流體(例如，流體B)混合并燃燒之后導(dǎo)致形成納米顆粒。
[0028]圖5示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例1Od，其包括具有孔62d的中央構(gòu)件42d，并且還包括外部構(gòu)件66d，其定位成使得在外部構(gòu)件62d和中央構(gòu)件42d之間限定通道82d。設(shè)備1d配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42d的孔62d并流出中央構(gòu)件42d的末端50d。設(shè)備1d還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82d，并流出外部構(gòu)件66d的末端74d。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42d的孔62d并流出末端50d，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82d，并流出外部構(gòu)件66d的末端74d，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。在圖5所示的實(shí)施例中，外部構(gòu)件66d配置成使得流體可以基本上垂直于通道82d的方式被引入到通道82d內(nèi)，例如使得通過(guò)通道82d的流動(dòng)具有相切于末端74d的速度分量。這樣的配置可激勵(lì)旋流，例如其可激勵(lì)流體(例如，在末端50d的第二端部58d附近的流體A和流體B)的混合。
[0029]圖6示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例1Oe，其包括具有孔62e的中央構(gòu)件42e，并且還包括外部構(gòu)件66e，其定位成使得在外部構(gòu)件62e和中央構(gòu)件42e之間限定通道82e。設(shè)備1e配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42e的孔62e并流出中央構(gòu)件42e的末端50e。設(shè)備1e還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82e，并流出外部構(gòu)件66e的末端74e。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42e的孔62e并流出末端50e，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82e，并流出外部構(gòu)件66e的末端74e，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。在圖6中所示的實(shí)施例中，設(shè)備1e還包括旋流葉片90e，每一個(gè)旋流葉片90e可插入到通道82e內(nèi)，例如，在末端74e附近，并且每一個(gè)旋流葉片90e可設(shè)置在通道82e內(nèi)，使得移動(dòng)通過(guò)通道82e的流體(例如，流體B)受到擾動(dòng)。這樣的配置可激勵(lì)旋流，其例如可激勵(lì)流體(例如，在末端50e的第二端部58e附近的流體A和流體B)的混合。
[0030]圖7示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例1Of，其包括具有孔62f的中央構(gòu)件42f，并且還包括外部構(gòu)件66f，其定位成使得在外部構(gòu)件62f和中央構(gòu)件42f之間限定通道82f。設(shè)備1f配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42f的孔62f并流出中央構(gòu)件42f的末端50f。設(shè)備1f還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82f，并流出外部構(gòu)件66f的末端74f。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42f的孔62f并流出末端50f，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82f，并流出外部構(gòu)件66f的末端74f，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。在圖7中所示的實(shí)施例中，設(shè)備1f還包括設(shè)置在中央構(gòu)件42f的孔62f內(nèi)的旋流葉片90f，使得移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42f的孔62f的流體(例如，流體A)受到擾動(dòng)。這樣的配置可激勵(lì)旋流，其例如可激勵(lì)流體(例如，在末端50f的第二端部58f附近的流體A和流體B)的混合。
[0031]圖8示出本發(fā)明燃燒設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例10g，其包括具有孔62g的中央構(gòu)件42g，并且還包括外部構(gòu)件66g，其定位成使得在外部構(gòu)件62g和中央構(gòu)件42g之間限定通道82g。設(shè)備1g配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42g的孔62g并流出中央構(gòu)件42g的末端50g。設(shè)備1g還配置成允許流體移動(dòng)通過(guò)通道82g，并流出外部構(gòu)件66g的末端74g。例如，在所示的實(shí)施例中，流體A可移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件42g的孔62g并流出末端50g，并且流體B可移動(dòng)通過(guò)通道82g，并流出外部構(gòu)件66g的末端74g，使得流體A和流體B可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。在圖8中所示的實(shí)施例中，中央構(gòu)件42g和/或外部構(gòu)件66是相對(duì)于另一個(gè)(或相對(duì)于基部，其實(shí)例參照?qǐng)D1進(jìn)行描述)可調(diào)節(jié)的(例如，沿著中央構(gòu)件42g的縱向軸線)，使得通道82g的至少一部分(例如，通道82g的靠近末端50g和末端74g的部分)在寬度上發(fā)生變化。例如，如果中央構(gòu)件42g是可調(diào)節(jié)的以及外部構(gòu)件66g是固定的，則中央構(gòu)件42g可進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如，縱向)以使得通道82g的至少一部分在寬度上減小。作為另一個(gè)實(shí)例，如果中央構(gòu)件42g被固定，而外部構(gòu)件66g是可調(diào)節(jié)的，則外部構(gòu)件66g是可調(diào)節(jié)的(例如，縱向)，使得通道82g的至少一部分在寬度上增加。在一些實(shí)施例中，中央構(gòu)件42g和外部構(gòu)件66g兩者都是可調(diào)節(jié)的。中央構(gòu)件42g和/或外部構(gòu)件66g可進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得獲得通道82g(例如，通道82g的靠近末端50g和末端74g的部分)的所需寬度，諸如像0.1毫米至0.15毫米的寬度?？烧{(diào)節(jié)的中央構(gòu)件(例如，中央構(gòu)件42g)和/或可調(diào)節(jié)的外部構(gòu)件(例如，外部構(gòu)件66g)例如可增加火焰速度和火焰穩(wěn)定性的控制。
[0032]各種流體可與本發(fā)明的設(shè)備一起使用以便燃燒和/或材料合成。例如，前體可通過(guò)中央構(gòu)件的孔(例如，中央構(gòu)件42的孔62)被引入，并且預(yù)混物(例如，燃料和氧化劑)可通過(guò)在中央構(gòu)件和外部構(gòu)件之間的通道(例如，在中央構(gòu)件42和外部構(gòu)件66之間的通道82)弓丨入。前體和預(yù)混物可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒，形成材料(例如，納米顆粒(例如，炭黑，煅制(fumed)的Si02，T12,等))，這例如取決于前體的類型，預(yù)混物的類型，通道的寬度，流體加載速率，燃料相對(duì)于氧化劑的比率，和溫度等等。作為另一實(shí)例，燃料可通過(guò)中央構(gòu)件的孔(例如，中央構(gòu)件42的孔62)被引入，以及氧化劑可通過(guò)在中央構(gòu)件和外部構(gòu)件之間的通道(例如，在中央構(gòu)件42和外部構(gòu)件66之間的通道82)被引入。燃料和氧化劑可以混合，并且如果被點(diǎn)燃就可燃燒。作為一個(gè)實(shí)例，在一些實(shí)施例中，燃料可包括乙烯，以及氧化劑可包括空氣，具有從0.8至1.6的當(dāng)量比。在一些實(shí)施例中，前體可包括四異丙醇鈦(TTIP)，例如以產(chǎn)生二氧化鈦納米顆粒。在一些實(shí)施例中，前體可包括六甲基二娃氧燒(HMDSO)，例如以產(chǎn)生二氧化硅納米顆粒。在一些實(shí)施例中，可基于所選擇的燃料，氧化劑，和/或前體，諸如氧化鋁，氧化鈰，氧化鐵，氧化鋅，和/或氧化鋯來(lái)制備其它納米顆粒和金屬氧化物。
[0033]本發(fā)明方法的一些實(shí)施例包括將第一流體引入到具有縱向軸線的中央構(gòu)件的孔(例如，孔62)內(nèi)，所述中央構(gòu)件包括:聯(lián)接到基部(例如，基部14)的主體(例如，主體46)，其中所述主體的至少一部分是大致圓柱形的；以及與主體成一體的末端(例如，末端50)，其中所述末端的至少一部分是大致半球形的;并且其中中央構(gòu)件的孔與中央構(gòu)件的縱向軸線是同心的并延伸通過(guò)主體和末端;將第二流體引入到由中央構(gòu)件和外部構(gòu)件(例如，外部構(gòu)件66)限定的通道(例如，通道82)內(nèi)，所述外部構(gòu)件包括:聯(lián)接到所述基部的主體(例如，主體70)；以及與主體成一體的末端(例如，末端74)，其中所述中央構(gòu)件的末端的至少一部分與外部構(gòu)件的末端相比距離基部更遠(yuǎn);允許第二流體流過(guò)中央構(gòu)件的末端并與第一流體進(jìn)行混合；以及點(diǎn)燃第一流體和第二流體的混合物。在一些實(shí)施例中，第一流體是前體，以及第二流體是燃料和氧化劑的混合物。在一些實(shí)施例中，前體包括溶解在溶劑中的金屬硝酸鹽。在一些實(shí)施例中，第一流體是燃料以及第二流體是氧化劑。在一些實(shí)施例中，噴霧噴射器(例如，噴霧噴射器86c)設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，并且所述方法還包括霧化第一流體。在一些實(shí)施例中，第一流體是液體。在一些實(shí)施例中，該方法還包括將分散氣體引入到中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得第二流體被霧化。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括將第二流體以大致垂直于所述通道的方式引入到通道內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述方法包括相對(duì)于所述外部構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述中央構(gòu)件，使得在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的通道的至少一部分在寬度上發(fā)生變化；以及在其它實(shí)施例中，所述方法包括相對(duì)于中央構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述外部構(gòu)件，使得在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的通道的至少一部分在寬度上發(fā)生變化。
[0034]上面的說(shuō)明書和實(shí)例提供示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和使用的完整描述。雖然某些實(shí)施例在上面已經(jīng)以一定程度的特殊性或參照一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員可對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行許多修改。因此，本發(fā)明設(shè)備和方法的各種示例性的實(shí)施例并不意旨被限制到所公開(kāi)的特定形式。相反，它們包括落在權(quán)利要求范圍內(nèi)的替代方案，并且所示之外的實(shí)施例可包括所示實(shí)施例的一些或全部特征。例如，組件可作為單一結(jié)構(gòu)被組合和/或連接可以被取代。此外，在適當(dāng)情況下，上述實(shí)例的任何方面可與所述其它實(shí)例的任何方面結(jié)合以形成具有相當(dāng)?shù)幕虿煌奶匦圆⒔鉀Q相同或不同問(wèn)題的另外的實(shí)例。類似地，將理解的是，上述的益處和優(yōu)點(diǎn)可涉及一個(gè)實(shí)施例或者可涉及若干實(shí)施例。
[0035]權(quán)利要求不意旨包括并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為包括裝置加功能或步驟加功能的限制，除非這種限制在給定權(quán)利要求中使用相應(yīng)的措辭“用于……的裝置”或“用于……的步驟”來(lái)明確限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.燃燒設(shè)備，其包括: 基部； 中央構(gòu)件，所述中央構(gòu)件具有縱向軸線并包括: 聯(lián)接到基部的主體，其中所述主體的至少一部分是大致圓柱形的； 與主體成一體的末端，其中所述末端的至少一部分是大致半球形的;和與中央構(gòu)件的縱向軸線同心的孔，孔延伸通過(guò)主體和末端；以及外部構(gòu)件，所述外部構(gòu)件包括: 聯(lián)接到所述基部的主體； 與主體成一體的末端，其中所述中央構(gòu)件的末端的至少一部分與外部構(gòu)件的末端相比距離基部更遠(yuǎn);和 與中央構(gòu)件的縱向軸線同心的孔； 其中外部構(gòu)件定位成使得在外部構(gòu)件和中央構(gòu)件之間限定通道； 其中所述設(shè)備配置成: 允許流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔并流出中央構(gòu)件的末端；以及 允許流體移動(dòng)通過(guò)通道并流出外部構(gòu)件的末端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述中央構(gòu)件的孔包括為2至10毫米的直徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述中央構(gòu)件的孔包括為6毫米的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述外部構(gòu)件的孔包括為30至50毫米的直徑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述外部構(gòu)件的孔的至少一部分包括為38毫米的直徑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述外部構(gòu)件包括為30至100毫米的直徑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述中央構(gòu)件包括為30至45毫米的直徑。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述中央構(gòu)件的末端具有第一端部和第二端部，并且末端的第二端部是大致凹入的。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括: 噴霧噴射器，其設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得當(dāng)流體移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔時(shí)，噴霧噴射器有助于使得流體霧化。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述外部構(gòu)件配置成使得流體能夠大致垂直于通道被引入到通道內(nèi)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括: 旋流葉片，其設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得移動(dòng)通過(guò)中央構(gòu)件的孔的流體受到擾動(dòng)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括: 旋流葉片，其設(shè)置在所述通道內(nèi)，使得移動(dòng)通過(guò)所述通道的流體受到擾動(dòng)。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述中央構(gòu)件可相對(duì)于所述外部構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得通道的至少一部分可以在寬度上發(fā)生變化。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述外部構(gòu)件可相對(duì)于中央構(gòu)件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得通道的至少一部分可以在寬度上發(fā)生變化。15.燃燒方法，其包括: 將第一流體引入到具有縱向軸線的中央構(gòu)件的孔內(nèi)，所述中央構(gòu)件包括: 聯(lián)接到基部的主體，其中所述主體的至少一部分是大致圓柱形的；以及 與主體成一體的末端，其中所述末端的至少一部分是大致半球形的； 其中中央構(gòu)件的孔與中央構(gòu)件的縱向軸線是同心的并延伸通過(guò)主體和末端； 將第二流體引入到由中央構(gòu)件和外部構(gòu)件限定的通道內(nèi)，所述外部構(gòu)件包括: 聯(lián)接到所述基部的主體；以及 與主體成一體的末端，其中所述中央構(gòu)件的末端的至少一部分與外部構(gòu)件的末端相比距離基部更遠(yuǎn)； 允許第二流體流過(guò)中央構(gòu)件的末端并與第一流體進(jìn)行混合；以及 點(diǎn)燃第一流體和第二流體的混合物。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中第一流體是前體，以及第二流體是燃料和氧化劑的混合物。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中前體包括溶解在溶劑中的金屬硝酸鹽。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中第一流體是燃料以及第二流體是氧化劑。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中噴霧噴射器設(shè)置在所述中央構(gòu)件的孔內(nèi)，并且所述方法還包括: 霧化第一流體。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中第一流體是液體。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法還包括: 將分散氣體弓I入到中央構(gòu)件的孔內(nèi)，使得第二流體被霧化。22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法還包括: 將第二流體以大致垂直于所述通道的方式引入到通道內(nèi)。23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法還包括: 相對(duì)于所述外部構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述中央構(gòu)件，使得通道的至少在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的部分在寬度上發(fā)生變化。24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述方法還包括: 相對(duì)于中央構(gòu)件來(lái)調(diào)節(jié)所述外部構(gòu)件，使得通道的至少在外部構(gòu)件的末端與中央構(gòu)件的末端之間的部分在寬度上發(fā)生變化。
【文檔編號(hào)】F23D14/58GK105940265SQ201480074354
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年12月4日
【發(fā)明人】鄭石浩, 納西爾·梅蒙, 馬庫(kù)斯·阿卜杜
【申請(qǐng)人】阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)