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Verfahren zur Behandlung von Benzin oder sonstigen leichten oder schweren Kohlenwasserstoffen, um an Brennstoff bei der Speisung von Brennkraftmaschinen zu sparen, und Vorrichtung hiezu.
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren, das entweder bei dem bisher für die
Explosionsmotoren als Brennstoff verwendeten Benzin zwecks Verringerung des Brennstoffverbrauches unter gleichzeitiger Erhöhung der Motorenleistung oder bei schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen, die gegenwärtig als Brennstoff für Explosionsmotoren und insbesondere für Klaftwagenmotoren unbrauchbar sind, zu dem Zweck angewendet werden kann, um solche Kohlenwasserstoffe als Brennstoff in diesem Falle brauchbar zu machen.
Das Verfahren beruht auf der Katalyse, die unter besonderen charakteristischen Bedingungen erfolgt, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden.
Bisher wurde bei allen zwecks Anwendung der Katalyse bei den zur Speisung von Motoren dienenden
Kohlenwasserstoffen unternommenen Versuchen das zur Speisung des Motors dienende Gesamtgemisch, u. zw. Luft und Kohlenwasserstoff, in einem Katalysator behandelt.
Erfindungsgemäss wird die Gesamtluft wie bei gewissen Motoren in zwei Teile, u. zw. Primär-und
Sekundärluft, eingeteilt ; während die Primärluft aber bisher nur zur Zerteilung des Kohlenwasserstoffes gedient hat, spielt dieselbe beim vorliegenden Verfahren eine ganz verschiedene, u. zw. chemische Rolle, die jetzt erläutert werden soll.
Das Kriterium einer absoluten katalytischen Wirkung liegt in der Bildung von CO und H, wobei man die Bildung von CO ; ; möglichst vermeidet und wobei die katalytische Wirkung in der Praxis bei
Zwischenstufe, beispielsweise bei der Bildung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen ohne Niederschlag von Kohlenstoff und mit Oxydierung und Bildung von Ketonen, Aldehyden und organischer Säure unter- brochen werden kann.
Wenn man der Katalyse das Endgemiseh, bestehend aus dem Kohlenwasserstoff und der für eine gute Verbrennung in dem Motor nötigen Luft, unterwerfen wollte, so würde man in dem Katalysator nicht die oben erwähnte chemische Reaktion erhalten, und es würde sich vielmehr statt des brennbaren
Kohlenoxyds die nicht brennbare Kohlensäure bilden.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird nun die
Luft in zwei Teile geteilt und die Menge der Primärluft oder der zur chemischen Reaktion dienenden Luft ändert sich, wie leicht begreiflich, entsprechend der Zusammensetzung des zu behandelnden Kohlen- wassesrtoffes, wobei es nicht möglich ist. die für einen Kohlenwasserstoff von gegebener Zusammensetzung zu verwendende Menge der zur chemischen Reaktion dienenden Luft im voraus zu bestimmen ; diese
Menge ist also so lange einzustellen, bis die Katalyse durch die chemische Reaktion im Katalysator ausser gewissen meist oxydierter Kohlenwasserstoffe, die leichter sind als das Ausgangsmaterial, vorzugsweise
Kohlenoxyd und nicht Kohlensäure ergibt.
Bei Verwendung des üblichen Benzins zur Speisung von Kraftwagenmotoren hat sich beispiels- weise folgendes Verhältnis für die zur chemischen Reaktion dienende Luft und das Benzin bewährt : 1 bis
3 Teile Luft für 1 Teil vergasten Benzins. Es handelt sich hiebei um Volumteile.
Das Verhältnis der Sekundärluftmenge zur Primärluftmenge wird durch das Verhältnis der zur
Einführung dieser Luft dienenden Düsen bestimmt, die derselben Saugwirkung, u. zw. entweder der Saug-
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Vorrichtung für die praktische Durchführung der Erfindung. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung und zeigt die Gesamtanordnung der Vorrichtung. Die
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dargestellte Kontakt- und Teilvorrichtung anschliesst.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, tritt das Benzin bei-5 in den mit dem Schwimmer 3 wrsehenrn Behälter mit konstantem Niveau ein, der durch eine Diise 4 mit der zum Katalysator 1 führenden Leitung verbunden ist, deren unteres Ende nach aussen mündet und die Primärluftzuführung in den Katalysator bildet. Unter dem Einfluss des entweder durch den Motor oder durch eine Pumpe erzeugten Unterdruckes liefert die Düse 4 das reiche Gemisch, das durch den Katalysator hindurch strömen soll. Statt dieses Gemisch durch die Kontakt-und Teilvorrichtung mit Hilfe einer Pumpe anzusaugen, könnte man es auch durch diese Vorrichtung hindurch mit Hilfe einer vor derselben angeordneten Pumpe diüeken.
Das Gemisch, dessen Mengenverhältnisse an Luft und Benzin dadurch dosiert werden, dass man die Grösse der Luftzuführung durch eine beliebige geeignete Vorrichtung derart einstellt, dass man das passende benzinreiche Gemisch erhält, gelangt in den Katalysator 1, der aus einer Reihe von Rohren besteht, die in einer Kammer 2 liegen und zwischen welchen die Auspuffgase hindurehströmen. Um die Zerteilung des Gemisches noch zu erhöhen, kann man die Katalysatorrohre mit einer beliebigen Packung versehen, die die Masse zerteilt, ohne deren Durchgang völlig zu verhindern.
Beim Austritt aus dem Katalysator gelangen die Gase in die Pumpe 7, die sie durch die Leitung 6 aus dem Katalysator ansaugt und durch die Leitung in die Mischvorriehtung drückt.
Die 11ischvorrichtung besteht aus einem einfachen Gehäuse, das gegebenenfalls einen Stoff oder eine Vorrichtung enthalten kann, die das Zerteilen der Masse ermöglicht. Ausserdem ist das Gehäuse mit einer Sekundärluftzuführung 10 versehen, die so eingestellt wird, dass sie dem Gemisch die für die günstigste Verbrennung genau nötige Luftmenge zuführt.
- Das Brennstoffgemisch gelangt alsdann durch die Leitung 11 in den bzw. die Motorzylinder J2.
In gewissen Fällen ist es zweckmässig, das der Katalyse zu unterwerfende Gemisch entweder einfach mit
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die Auspuffgase eine rein mechanische Rolle, indem sie die Bildung des Gemisches erleichtern und dessen Einführung in den Katalysator mit einer grösseren als die einfach durch den Unterdruck des Motors er- zeugten Geschwindigkeit ermöglichen.
Bisher handelte es sich nur um die Anwendung der Vorrichtung bei Motoren, die gegenwärtig mit gewöhnlichem Benzin gespeist werden ; bei Verwendung von schweren Kohlenwasserstoffen wird an der oben beschriebenen Vorrichtung nichts geändert, jedoch soll. wie oben erwähnt, wenn das Anlassen nicht mit Benzin erfolgt, die Erwärmung des katalysators durch eine äussere Wärmequelle vorgesehen werden, um das Anlassen zu ermöglichen. Diese äussere Wärmequelle besteht vorzugsweise aus einem elektrischen Stromkreis, der die Katalysatorrohre umgeben und einen Heizwiderstand bilden könnte.
Vor dem Anlassen schickt man in diesen elektrischen Stromkreis einen Strom, der den Katalysator auf die gewünschte Temperatur bringt, um beim Anwerfen des Motors das Ansaugen eines katalysierten Gemisches zu bewirken.
Sowohl bei Benzin als auch bei schweren oder leichten Kohlenwasserstoffen haben die aus dem Katalysator austretenden Gase infolge der in demselben stattfindenden exothermischen Reaktion eine ziemlich hohe Temperatur und durch die dadurch hervorgerufene Ausdehnung kann eine gute Füllung der Motorzylinder verhindert werden.
Es kann daher zweckmässig sein, diese Gase durch einen beliebigen Kühler hindurehzuschieken. dessen Kühlmittel Luft, Wasser oder ein beliebiges Kältegemisch sein kann.
Fig. 2 zeigt einen Kühler, der natürlich in der Leitung 6 eingesehaltet und durch ein umlaufendes Kühlmittel gespeist wird, das durch die Leitung 14 ein-und durch die Leitung 13 austritt.
Die Gase strömen durch ein Rohrbündel 15. das im Gehäuse 76 eingebettet ist. durch welches das Kühlmittel hindurchfliesst.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausfüluungsform. bei welcher das Rohrbündel 7. 3 zwecks Beschleunigung der Kühlung durch Luft gekühlt wird ; dieses Rohrbündel ist mit Kühlrippen versehen.
Man könnte aber auch die Kühlung in der aus der Fig. 4 ersichtlichen Weise durch ein Tauschrohr bewirken lassen ; das katalysierte Gemisch tritt hiebei bei 17 ein und bei 18 aus und der Behälter 19 enthält Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit.
Diese Flüssigkeit könnte sogar eine adsorbierende Flüssigkeit, wie z. B. Tetralin, sein ; man würde dadurch eine gewisse Menge katalysierten Gases ansammeln, die das Anlassen des Motors durch einfache Erwärmung des Gehäuses 19 ermöglichen würde, welche Erwärmung man durch irgendeine äussere Wärme- quelle erzeugen könnte. Der Behälter 19 könnte ferner als mechanischer und chemischer Filter für die Luft und die Katalyseprodukte dadurch ausgebildet werden, dass man in diesen Behälter Organe und Produkte einbringt, die das Filtrieren bewirken.
Zum Ansammeln des katalysierten Gemisches könnte man auch statt einer Flüssigkeit. wie z. B.
Tetralin, adsorbierende Körper, wie z. B. aktivierte Kohle od. dgl.. verwenden, durch welche man die aus dem Katalysator austretenden Gase hindurehschicken würde : auch könnte man auf dem Weg des katalysierten Gemisches eine Kammer einschalten, die nicht nur eine Reserve an katalysiertem Gemisch bilden, sondern auch eine bessere Kühlung des Gemisches ermöglichen würde. Um die schädliche Wirkung der Auspuffgase zu beseitigen, kann in das Auspuffrohr ein Katalysator eingeschaltet werden, durch welchen die Auspuffgase hindurchströmen, um insbesondere die Umsetzung des Kohlenoxyds in Kohlensäure zu bewirken.
Wie oben erwähnt, ist die Zerteilung des Gemisches aus Primärluft und Kohlenwasserstoff während der Katalyse einer der für das Gelingen des Prozesses wichtigsten Faktoren. Diese Zerteilung soll möglichst vollkommen sein, damit jedes Molekül flüssigen Kohlenwasserstoffes von einer Lufthiille umgeben wird.
Die in den Fig. 5,6 und 7 dargestellte Vorrichtung ermöglicht die Durchführung dieser Zerteilung unter vollkommen befriedigenden Bedingungen.
Unter der Wirkung einer Pumpe oder durch die Saugwirkung des Motors spritzt der Kohlenwasser- stoff aus der DÜse 4 (Fig. 7). Der Kohlenwasserstoff kommt aus der Mischvorrichtung 26. die mit dem Stiftventil 27 für den Benzinausfluss, der versenkten Spritzdüse 28 und dem Ablassventil 29 versehen ist ; die Luft wird durch die einstellbare Öffnung 4'eingeführt und die durch 4" eintretende Primärluft wird ganz oder teilweise durch Auspuffgase ersetzt.
Das Gesamtgemisch gelangt in die Leitung 20 und tritt. gewaltsam in eine Kammer 21 (Fig. 5 und 6) ein, die zylindrisch und ringförmig ausgebildet ist und in welcher sich zwei einander gegenüberliegende Reihen kleiner kreisförmiger Rippen befinden ; zwischen den beiden Reihen bleibt für den Umlauf des Gemisches ein geringer Zwisehenraum frei. und zwischen den Rippen jeder einzelnen Reihe sind ebenfalls sehr beschränkte Zwischenräume vorgesehen. Unter diesen Bedingungen ist es leicht begreiflich, dass die durch die Rippen und die aus einem Kontaktstoff bestehenden
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den Auspuffgasen vergrössert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Behandlung von Benzin oder sonstigen leichten oder schweren Koilenwasserstoffen, um an Brennstoff bei der Speisung von Brennkraftmaschinen zu sparen, bei welchem ein fein verteiltes Gemisch aus Luft und Kohlenwasserstoff der Katalyse unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das eem seh in einem solchen Mengenverhältnis seiner Bestandteile der Katalyse unterworten wird, dass der Sauerstoff der Luft mit dem durch die Katalyse in Freiheit gesetzten Kohlenstoff vorzugsweise Kohlenoxyd bildet. wobei er gleichzeitig die zersetzten Kohlenwasserstoffe oxydiert.
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