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Kraftstoffgemisch
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Gefrierpunktes sind z. B. Alkohole einschliesslich der Glykole und Ester von Glykolen vorgeschlagen worden. Damit ein derartiges Mittel zur Herabsetzung des Gefrierpunktes die Bildung von Eis auch wirksam verhindern kann, muss es vorzugsweise die folgenden Bedingungen erfüllen :
1. Angemessene Löslichkeit in Wasser,
2. angemessene Löslichkeit in Benzin,
3. niedriges Molekulargewicht und 4. verhältnismässig geringe Flüchtigkeit.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass aus Kohlenwasserstoffen bestehende Kraftstoffe mit einem Siede- bereich innerhalb des Siedebereiches von Benzin und bzw. oder Kerosin und einer Kälteprüfungstemperatur von unter -340C, welche einen geringen Anteil eines organischen Sulfoxydes oder eines organischen Sulfons der nachstehend definierten Art mit niedrigem Molekulargewicht enthalten, verbesserte Kennwerte hinsichtlich der Eisbildung unter den oben erwähnten Verhältnissen haben.
Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffgemisch vor, welches zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor mit Vergaser oder in einer Gasturbine für Flugzeuge geeignet ist und zum grösseren Teil aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff mit einem Siedebereich innerhalb des Siedeberei- ches von Benzin und bzw. oder Kerosin sowie mit einer Kälteprüfungstemperatur von unter-34 C besteht, zum kleineren Teil aus einem organischen Sulfoxyd des Typs R-SO-R'oder einem organischen Sulfon des Typs R-SO,-R', in welchen Formeln R und R'organische Radikale mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind.
Die Kälteprüfungstemperatur ist diejenige Temperatur, bei welcher die beim Abkühlen gebildeten Kohlenwasserstoffkristalle verschwinden, wenn man die Temperatur ansteigen lässt ; sie wird bestimmt nach dem Normtestverfahren IP 16 des Institute of Petroleum.
Die verwendeten organischen Sulfoxyde und organischen Sulfone haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von nicht mehr als 250, besser noch ein solches von weniger als 125. Jedes organische Sulfoxyd oder organische Sulfon des Typs R-SO-R'bzw. R-SO-R', worin R und R'substituierte oder nichtsubstituierte aliphatische oder aromatische. Radikale mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind, kann verwendet werden, aber diejenigen, bei welchen R und R'aliphatische Radikale mit nicht mehr als je 4 Kohlenstoffatomen sind, werden bevorzugt, da geringere Anteile solcher Verbindungen erforderlich sind, um die gewünschte Hemmung der Eisbildung herbeizuführen.
Es wurde festgestellt, dass Dimethyl- sultoxyd und Dimethylsulfon am zweckmässigsten zu verwenden sind, da sie leicht erhältlich sind und ferner, weil infolge ihres niedrigen Molekulargewichts nur geringe Anteile erforderlich sind, um die gewünsche Wirkung zu erzielen. Es können jedoch ebensogut auch andere Sulfoxyde, wie z. B. Methyl- äthyl-sulfoxyd, Diäthyl-sulfoxyd, Methyl-n-propyl-sulfoxyd, Äthyl-isopropyl-sulfoxyd, Diisopropylsulfoxyd oder Dibenzyl-sulfoxyd und die entsprechenden Sulfone verwendet werden.
Der Anteil des organischen Sulfoxyds oder Sulfons kann dabei bis auf 0, 01 - 2go, vorzugsweise 0, 1 - 0, 50/0, auf das Gewicht des Kraftstoffgemisches bezogen, herabgehen.
Der Grundkohlenwasserstoff, welcher den grössten Anteil der erfindungsgemässen Zusammensetzung bildet, ist ein Kohlenwasserstoff bzw. ein Kohlenwasserstoffgemisch mit einem Siedebereich innerhalb des Siedebereiches von Benzin und bzw. oder Kerosin, also einem Bereich von etwa 25 bis 310 C, vorausgesetzt, dass derselbe zur Verwendung in Verbrennungsmotoren der Otto-Bauart (mit Zündkerze) oder in Gasturbinen für Flugzeuge geeignet ist, und dass der Grundkohlenwasserstoff eine Kälteprüfungstemperatur von unter -340C hat. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei Benzinen mit einem ASTMSiedebereich (ASTM = American Society for Testing Materials) von etwa 30 bis 2200C anwendbar, insbesondere aber bei Flugmotorenbenzinen, welche normalerweise einen ASTM-Siedebereich von etwa 35 bis 1800C haben.
Der Grundkohlenwasserstoff kann jedoch auch ein Flugzeugturbinenkraftstoff, wie z. B.
Kerosin, sein ; damit ist eine Fraktion gemeint, deren Siedepunkt unter 3100C liegt ; zu den letzteren gehören auch die jetzigen Kraftstoffe. für Strahltriebwerke, einschliesslich der fünf verschiedenen Typen, die allgemein unter der Bezeichnung JP-1, JP-2, JP-3, JP-4 und JP-5 bekannt sind.
Andere Kohlenwasserstoffe, die als Bestandteile der erfindungsgemässen Kraftstoffe verwendet werden können, sind beispielsweise Mineralsprit, Waschbenzin, Benzol, Toluol, Xylol und Isopentan.
Es kann sehr zweckmässig sein, das Sulfoxyd oder Sulfon zusammen mit einem organischen Lösungsmittel zu verwenden, wobei das letztere mit dem Kraftstoff mischbar sein muss und das Sulfoxyd bzw.
Sulfon in dem organischen Lösungsmittel löslicher sein muss als im Grundkraftstoff. Geeignete Lösungmittel sind neutrale sauerstoffhaltige organische Lösungsmittel, beispielsweise die niederen aliphatischen Alkohole, wie z. B. Isopropylalkohol, Äthylalkohol, Methylalkohol, mehrwertige Alkohole, wie z. B.
Äthylenglykol, Ketone, wie z. B. Aceton und Methyl-äthylketon, Äther, wie z. B. Diäthyläther, Diiso-
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propyläther, Methyl- und Äthyläther von Äthylenglykol, 1, 3-Dioxan und 1, 4-Dioxan sowie Ester, wie z. B. Äthyllactat, oder auch aromatische organische Lösungsmittel, wie z. B. Benzol, ToluoloderXylol.
Das dabei verwendete organische Lösungsmittel muss nicht gerade die Löslichkeit des Sulfoxyds bzw. des Sulfons in dem fertigen Kraftstoffgemisch erhöhen, jedoch muss das Sulfoxyd oder das Sulfon darin leichter löslich sein als in dem Grundkraftstoff. Darum kann es sehr zweckmässig sein, das Sulfoxyd oder das Sulfon in dem organischen Lösungsmittel aufzulösen und dann diese Lösung des Sulfoxyds oder Sulfons in dem Kohlenwasserstoff, welcher den Hauptanteil des Kraftstoffgemisches bildet, zu dispergieren.
Das verwendete organische Lösungsmittel ist vorzugsweise ein solches, welches selbst die Kennwerte des Kraftstoffes hinsichtlich der Eisbildung verbessert. Zu diesem Zweck wird ein organisches Lösungsmittel bevorzugt, das in Wasser löslich ist und ein verhältnismässig niedriges Molekulargewicht hat. Infolgedessen sind die geeignetsten organischen Lösungsmittel die niederen aliphatischen Alkohole und Ketone (d. h. diejenigen mit nicht mehr als 6 Kohlenstoffatomen) ; insbesondere wird Isopropylalkohol bevorzugt.
Der Anteil des verwendeten organischen Lösungsmittels liegt vorzugsweise bei 0, 1 - 5U ; o, auf das Gewicht des Kraftstoffgemisches bezogen.
Die erfindungsgemässen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffgemische können und werden in der Regel noch andere Zusätze enthalten, wie z. B. die allgemein im Handel erhältlichen, beispielsweise Antiklopfmittel, wie Tetraäthylblei, Eisencarbonyl, Dicyclopentadienyleisen, Xylidin und N-Methyl-anilin, Spulmittel, wie Äthylendibromid und Äthylendichlorid, Farbstoffe, Mittel zur Reinhaltung des Zündkerzen, wie z. B. Trikresyl-phosphat, Dimethyl-xylyl-phosphat und Diphenyl-kresyl-phosphat, Verbrennungsmodifikatoren, wie Alkylborsäuren und niedere Alkylphosphate sowie -phosphite, Oxydationshemmstoffe, wie N, N'-Di-sec.-butyl-phenylendiamin, N-n-Butyl-p-aminophenol und 2, 6-Di-tert.-butyl-4-methyl-
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B. polymerisierte Linolensäuren und N, C-disubstituierte Imidazoline.
Obwohl die erfindungsgemässen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffgemische, falls es erforderlich sein sollte, Tetraäthylblei enthalten können, werden doch Kraftstoffgemische, die von löslichen Bleiverbindungen frei sind, bevorzugt.
Als eine Alternative oder auch zusätzlich zu der Einverleibung des organischen Sulfoxyds oder des organischen Sulfons in den Kraftstoff können diese Stoffe, welche vorzugsweise ein Molekulargewicht von unter 250 haben oder auch eine Lösung einer solchen Verbindung in einem organischen Lösungsmittel direkt in den Vergaser oder in den Kraftstoffilter oder in eine sonstige Einschnürung des Kraftstoffsystems, welche zum Zusetzen durch Eis neigt, eingespritzt werden, wobei das Einspritzen stetig oder auch absatzweise erfolgen kann. Wenn beispielsweise infolge Eisbildung das Kraftstoffilter bereits etwas verstopft ist, dann können die oben erwähnten Verbindungen direkt in der Nähe der Vereisung eingespritzt werden, um das bereits gebildete Eis zu beseitigen. Das organische Sulfoxyd oder das organische Sulfon kann entweder als solches oder auch in Lösung eingespritzt werden.
Das dabei verwendete Lösungsmittel ist vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel, wie es oben beschrieben wurde, das mit dem verwendeten Kraftstoff mischbar ist und das Sulfoxyd bzw. das Sulfon sehr leicht auflöst. Zu den geeigneten Lösungsmitteln gehören niedere aliphatische Alkohole, wie z. B. Äthylalkohol oder Isopropylalkohol.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert : Beispiel l : Ein durch katalytisches Cracken erhaltenes Motorenbenzin aus einem Rohöl des Mittleren Ostens, mit einer ASTM 50U/o-Desti11ationstemperatur von ungefähr 90 C, einem Dampfdruck nach Reid von 0,735 kg/cm2 und einem Gehalt von etwa 0, 008 g 2, 4-Dimethyl-6-tert.-butyl-phenol je Liter wird in diesem Beispiel als der Grundkraftstoff verwendet und im Nachstehenden als solcher bezeichnet.
Es wird ein flüssiges Kraftstoffgemisch hergestellt, indem man im Grundkraftstoff, auf das Gewicht desselben bezogen, 0, 2'yo Dimethylsulfoxyd auflöst.
Es wird dann eine Reihe von Strassenversuchen ausgeführt, u. zw. unter Verwendung von vier Wagen, nämlich einem Hillman Minx, einem Peugeot 203, einem Standard 8 (alle mit Solex-Vergaser ausgerüstet) sowie einem Sunbeam-Talbot mit Stromberg-Vergaser. Zu Zwecken des Vergleiches werden die gleichen Strassenversuche unter Verwendung des Grundkraftstoffes allein wiederholt. Jeder Kraftstoff wird in jedem Wagen zweimal getestet ; die durchschnittliche Anzahl der Motorversager je Lauf wird errechnet.
Die Ergebnisse dieser Strassentests waren die folgenden :
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Durchschnitt der Motorversager je Lauf
Grundkraftstoff 2, 6
Grundkraftstoff + 0. 2 Gew. -0/0 Dimethyl-sulfoxyd 0,4
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Gegenwart einer geringen Menge von Dimethylsulfoxyd in dem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff-Gemisch dessen Kennwerte hinsichtlich der Eisbildung, welche das Abster- ben des Motors verusacht, verbessert.
Beispiel 2: Das gleiche flüssige Kraftstoffgemisch, wie es in Beispiel 1 beschrieben wurde, verwendet man bei dem folgenden Motorentest. Der für diese Teste verwendete Motor ist ein Phase 7 - Hillman Minx-Motor mit seitlicher Ventilsteuerung. Die in das Einsaugsammelrohr des Motors eintretende
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Perioden von je 30 Sekunden abwechselnd mit Drehzahlen von n = 2100 bzw. n = 500 laufen ; die Anzahl der vor dem Absterben des Motors vollendeten Umläufe wird aufgeschrieben.
Zu Vergleichszwecken werden die Teste auch noch unter Verwendung des Grundkraftstoffes allein sowie unter Verwendung des Grundkraftstoffes mit einem Gehalt von 0,5 Gew.-% lsopropylalkohol ausgeführt, wobei die folgenden Ergebnisse erzielt werden :
Zusammensetzung des Anzahl der Umläufe vor dem
Kraftstoffes : Absterben des Motors :
Grundkraftstoff 2
Grundkraftstoff + 0, 1%
Dimethylsulfoxyd über 40
Grundkraftstoff + 0, 50/0
Isopropylalkohol 22
Diese Ergebnisse legen dar, dass der Zusatz von Dimethylsulfoxyd zu einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff ein Kraftstoffgemisch mit verbesserten Kennwerten hinsichtlich der Eisbildung, welche das Absterben des Motors verursacht, ergibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kraftstoffgemisch zur Verwendung in Verbrennungsmotoren mit Vergaser oder in Gasturbinen von Flugzeugen, gekennzeichnet durch einen grösseren Anteil eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes mit einem Siedebereich innerhalb des Siedebereiches von Benzin und bzw. oder Kerosin sowie einer Kälteprüfungs- temperatur unter -340C und einemkleineren Anteil eines organischen Sulfoxyds des Typs R-SO-R'oder eines organischen Sulfons des Typs R-SO-R', wobei Rund R'organische Radikale mit nicht mehr als 8 Kohlenstoffatomen sind.