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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines explodierbaren Gemenges für Maschinen mit innerer Verbrennung.
Gemäss der Erfindung wird zur Herstellung eines besonders wirksamen explodierbaren Gemenges für Maschinen mit innerer Verbrennung Sauerstoff oder atmosphärische Luft ionisiert und der ionisierte Sauerstoff bezw. die Luft mit Petroleum oder einem Petroleumdestillat in Form eines Nebels oder Sprühregens gemischt, worauf man dieses Gemenge mittels eines geeigneten Ionisators ionisiert, in welchem das Gemenge gleichzeitig einer Expansion oder vorteilhaft einer Reihe von Expansionen unterworfen wird. Auf diese Weise erhält man ein explodierbares Ge- menge, welches äusserst rasch explodiert, so dass eine sehr vollständige Verbrennung des Petroleums oder des Petroleumdestillates erhalten wird.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Durchführung des angedeuteten Verfahrens.
Diese ist in Fig. 1 in lotrechtem Mittelschnitt dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine bauliche Einzelheit.
Die Funkenkammer besteht aus einem kurzen Rohr a aus Glas oder einem anderen isolierenden Stoff und besitzt etwa quadratischen Querschnitt. Sie ist genügend breit, um Elektrodenplatten b b einsetzen zu können, welche auf ihren einander gegenüberstehenden Flächen mit Spitzen besetzt sind und durch genutete oder gezahnte Trennungsstücke c, d aus Porzellan, Ebonit oder einem anderen geeigneten Material, das in Metallrahmen e, f liegt, etwa 0, 3-0, 6 C7I. voneinander ent- fernt gehalten werden. Wenn gewünscht, kann man hohle, vorteilhaft zylindrische Elektroden verwenden, welche konachsial zueinander angeordnet sind.
Benötigt man eine grössere, mit
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die schrägen Teile der so gebildeten vorragenden Flächen mit Spitzen bedeckt. Die grössere der Elektrode muss dann entsprechende innere Wellungen aufweisen. Sind die Elektroden so angefertigt oder gegossen, dass die erwähnten Spitzen in Längsreihen stehen, so sollen sie derart ausgebildet sein, dass jede Reihe von Spitzen an der einen Elektrode zwischen Reihen von Spitzen an der anderen Elektrode ragt. Die Spitzen dürfen einander nicht berühren und, sobald die Elektroden in die richtige Lage gebracht worden sind, soll der zwischen ihnen vorhandene Luftraum rundherum stets der gleiche sein. In Fällen, wenn die Elektroden kreisförmig im Querschnitt sind, wird a. uch das Rohr a von entsprechender Form gemacht.
Die Rahmen c./sind mit Öffnungen von solcher Grösse versehen, dass durch sie die zu Ionisierende Luft oder Sauerstoff strömen kann. Der untere Rahmen e ist mit einem zylindrischen
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sind mit den Elektroden aus einem Stück gegossen. Die Elektroden sind abwechselnd mit- einander auf irgendwelche geeignete Weise verbunden und die Leitungsdrähte führen von diesen Elektroden zu den Polen der Stromquelle, wobe sie durch die Öffnungen in den Isolator < und den Rahmenfgehen.
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Einige Ionisierung der Luft durch Reibung wird, bevor diese der Einwirkung der Elektrizität unterworfen wird, dadurch erhalten, dass man die Funkenkammer beim Lufteinlassende fortsetzt und den so gebildeten Hohlraum mit losen Kupfetstückchen oder Drehspänen ausgefüllt, welche etwa durch ein Stück Kupferdtahtnetz an ihrer Stelle gehalten werden. Wird atmosphärisch Luft mittels der Maschine auf diese Weise durch ein mit Kupfer gefülltes Glasrohr gesaugt, so erhält sie eine Ionisierung, welche ihre elektrische Leitfähigkeit auf das Drei-oder Vierfache erhöht.
Das untere Ende der Mischkammer i müjndet durch einen Kanal p in die zweite oder konische Kammer und diese Verbindung ist unten mit einem starken Ventil q versehen, das von einer 8pir. alfeder r beeinflusst wird. In der kugelförmigen Kammer i sind mit ihr aus einem Stück bestehende, schmale, spiralförmig verlaufende Flanschen s vorgesehen, welche vom oberen bis zum unteren Ende der Kammer reichen und der durch sie strömenden Mischung eine drehende Bewegung erteilen.
Die kugelförmige Kammer i ist vorteilhaft aus Aluminium gefertigt und kann mit dem äusseren Gehäuse t, welches konische Elektroden u, v enthält, aus einem Stück gefertigt sein oder aber, sie ist, wie die Zeichnung zeigt., nur für sich aus einem Stück gemacht und in das äussere Gehäuse eingeschraubt.
Die konischen Elektroden u, v in der zweiten oder konischen Kammer bestehen aus Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall und sind auf den einander gegenüberstehenden Flächen mit einer Anzahl Spitzen versehen, ähnlich wie die Elektrodenplatten b, b. In manchen Fällen können die konischen Flächen kontinuierlich verlaufen, vorteilhaft sind sie aber, wie dargestellt. stufenförmig abgesetzt. In letzterem Falle empfängt die Luft, wenn sie an der Spitze der konachsial zusammengestellten Kegel eintritt und zwischen ihnen durchströmt, nacheinander und plötzlich, z. B. eine zweifache, vierfache und achtfach Expansion, bevor sie an der Basis der Kegel austritt. Bei Verwendung von kontinuierlich oder glatt verlaufenden Kegelfläehen geht die Expansion allmählich vor sich.
Die äussere kegelförmige Elektrode u ragt in einen Ring M'aus isolierendem Material hinein
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dem Gehäuse t und dem äusseren Kegel u strömt, anstatt durch den Ringraum zwischen den Kegein 11.,'V. Wenn gewünscht, kann auch der Raum zwischen dem Gehäuse t und dem Kegel 11 unten geschlossen sein und es kann ein Teil der Auspuffgase aus der Explosionsmaschine durchgeleitet werden, um die Temperatur der Elektroden zu erhöhen. Das untere Ende des Kegels 11 liegt auf Isolatoren x, x auf, die auf drei Konsolen y, y sitzen, welche an der unteren Fläche des Gehäuses t drehbar angebracht sind, so dass sie nach einer Seite verschwenkt werden können, wenn man den Kegel u entfernen will.
Dem äusseren Kegel wird der Strom mittels eines Leiters : zugeführt. der durch einen porzellanen oder sonstigen Isolator 2 geht, welch letzterer im Gehäuse t entsprechend angebracht und mit einer aussen befindlichen Polklemme J verbunden ist.
Der Kegel v ist innerhalb des Kegels u mittels einer isolierenden Muffe 4. die über einen hohlen Ständer J geht, angebracht. Durch den Rtänder 5 geht der isolierte Leiter 6, welcher dell erwähnten Kegel Strom zuführt, wobei zwischen den einander gegenüberstehenden Spitzen der beiden Elektroden ein genügender Luftraum als Dielektrikum gelassen ist, um ein Überspringen von Funken bei hohen Spannungen zu vermeiden.
Die Stellung des Kegels t'mit Bezug auf den Kegel u kann verändert werden, indem man das untere Ende des Slanders 5 mit einem Schrauben gewinde versieht, über welches die mit Muttergewinde versehene Hülse 7 im unteren Teile des
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lassöffnung 10 für das ionisierte explodierbare Gemisch versehen, durch welche letzteres zur Maschine geleitet wird. Die Funkenkammer kamm, wenn es ihre Verbindung mit der Maschine erfordert, unter irgend einem Winkel zwischen der lotrechten Richtung und einem rechten Winks ! mit Bezug auf die kegelförmige Kammer befestigt werden.
Die hohle Stange I in der Funkenkammer enthält ein Ölzuführungsrohr 11, dessen oberes Ende mit dem Petroleumvorratsbehälter (der nicht dargestellt ist) verbunden ist, wobei geeignete Mittel, wie ein Hahn oder Ventil, vorgesehen sind, um das Durchströmen der Flüssigkeit durch das Rohr zu regeln. Zwischen dem Rohr 11 und dem äusseren Rohr I befindet sich ein Luftraum.
Das Rohr 11 ist unten bei 15 erweitert und mit einem Kegel 12 versehen, der in ihm auf passende Weise befestigt ist, so dass ein enger Ringraum bleibt, um das durch das Rohr 11 abwärtsströmende Petroleum in Form eines dünnen konischen Mantels zu verteilen und so seine Zer- stiiubung Eu erleichtern.
Der Durchnuss durch das Rohr 77 kann mittels einer kleinen Schale 18, welche Quecksilber
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aus welchem er durch eine Stoplbüchse oder auf andere geeignete Weise austritt, so dass die vorerwähnte Schale gehoben und gesenkt werden kann, wodurch das untere Ende des Rohres 11 geschlossen und geöffnet wird. Ist die Maschine nicht im Betrieb, so kann durch dieses Mittel der Durchfluss von 01 durch das Rohr 11 wirksam durch das Quecksilber abgeschlossen werden und gleichzeitig dient die Bewegung der Stange oder des Drahtes 19 im Rohrinneren dazu, irgendwelche Verstopfungen, welche sich in demselben bilden können, zu entfernen, wodurch die Gefahr einer Unterbrechung der Petroleumzufuhr auf ein Mindestmass herabgesetzt wird.
Die hohle Stange oder das Rohr 1 dient daher zu dem doppelten Zweck eines Verbindungsstückes und einer Luftleitung, um ionisierte Luft aus der Funkenkammer zu dem Zerstäuber zu führen. Das Rohr 1 ist an der Basis der Funkenkammer mit Schlitzen 13, 13 versehen, in welche ein Teil der ionisierten Luft aus der Funkenkammer mittels eines rund um die Schlitze angeordneten trichterförmigen Ablenkers 14 gelenkt wird. Dieser abgeleitete Strom von ionisierter Luft bewegt sich an dem erweiterten unteren Ende 15 des Olzuführrohres 11 vorbei in eine Erweiterung 16 des unteren Endes des Rohres 11 und nimmt dabei das Petroleum mit.
Die Mischung aus Petroleum und Luft tritt aus der Erweiterung 16 durch eine Anzahl seitlicher Öffnungen 17, 17 aus und trifft den Hauptstrom von ionisierter Luft aus der Funkenkammer, wodurch ein Petroleumnebel von ausserordentlicher Feinheit gebildet wird. Die Elastizität der Luft wird so benutzt. um das Petroleum einzuführen und hält die verhältnismässigen Mengen von diesem und der Luft in den richtigen Grenzen.
Das Vermischen des zerstäubten Petroleums mit der Luft wird durch die Wirbelbewegung vervollständigt, welche der Mischung durch den spiralförmig verlaufenden Flansch oder die
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beeinflussten Ventil q aufsitzt, wobei das Nadelventil, wenn es durch den Saughub der Maschine niedergezogen wird, die Zuführung von Petroleum zu dem erweiterten Teil 16 gestattet.
Die Funkenkammer des Apparates, welche in der angegebenen Weise ausgebildet ist, bezweckt die Ionisierung des Sauerstoffes der durch den Saughub der Maschine durch die Funkenkammer gesaugten Luft. Die Elektrizitätsquelle kann von einer Wechselstrommaschine gebildet werden, welche Strom von etwa 4000 Volt Spannung und dalüber liefert. Die Frequenz des Wechselstromes soll mindestens hoch genug sein. dass Wellen von ein bis drei Meter Länge erzeugt werden können.
Das zweite Gehäuse oder die zwischen den Kegeln liegende Kammer ist dazu bestimmt,
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Verhältnis zusammen zu kommen. In diesem Stadium verlangt man hauptsächlich den richtigen Expansionsgrad der Mischung zu erreichen, wodurch nicht nur die Petroleumteilchen auf den Ionen kondensiert werden, sondern auch jedes kleine Kügelchen in dem Nebel in stabilem Gleichgewicht gehalten wird.
Nach dem ersten Zusammenstossen von Ionen und Petroleum in dem kugelförmigen Raum, sobald das Gemisch die Einlassöffnung der konischen Kammer erreicht, ist eine Expansion auf das 1.25fache des Volumens notwendig, um weitere Kondensation des Petroleums auf den negativen Ionen herbeizuführen. Dieselbe Kondensation auf den positiven Ionen findet statt, wenn die Expansion das 1. 31- bis 1. 38fache des ursprünglichen Volumens beträgt. Das Gemisch sieht dann wie ein Nebel aus. Erreicht das Gemisch nahe an der Basis der konischen Kammer die achtfache Expansion, so hat es die erforderliche nebelartige Beschaffenheit.
Eine explodierbare Mischung, welche auf beschriebene Weise aus reinstem PennsylvaniaRohpetroleum bereitet wurde, hat eine elektrische Leitfähigkeit, die mehr als achthundertmal grosser ist als jene von gewöhnlicher Luft. Eine sehr schwache Probe von demselben Grubenfeld. welches so behandelt worden war, hat eine Leitfähigkeit, die jene der Luft 114mal übersteigt.
Russische und rumänisches Rohöl haben, wenn sie in gleicher Weise behandelt werden, eine 70-600mal höhere Leitfähigkeit als Luft. Im Mittel findet man in der Praxis für alle Rohölsorten eine 400mal grössere Leitfähigkeit als Luft.
Die Anzahl der erzeugten Ionen hängt von der Intensität der elektrischen Entladung ab und kann durch die Leitfähigkeit des Gases, nachdem es der erwähnten Entladung unterworfen wurde, bestimmt werden. Hexan, Hlg, liefert, wesm die Intensität der Entladung und die lonisierung als Koordinaten genommen werden, eine Kurve, welche fast eine gerade Linie ist.
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entsprechen. Die beiden Nonane. x und -Nonan sind die primären Bestandteile von Kerosenöl, welches fast ganz aus Grenzkohlenwasserstoffen. ('nn+ :' besteht.
Pennsvivaniaöl ist in rohem
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Zustande etwas mehr ionisierbar als Olefine und Naphtelle, welche die Hauptbestandteile vom russischen und rumänischen Petroleum sind. Diese beiden Olsorten geben im Zylinder besseres Resultat mit einer etwas stärkeren elektrischen Ladung, wie dies späterhin auseinandergesetzt ist. Für alle Petroleumsorten ist der Fassungsraum des Ionisierapparates beinahe gleich der Verschiebung des Kolbens.
Sind die Kohlenwasserstoffe einer homologen Reihe wasserstoffärmer, so zerfallen sie leicht unter Abscheidung von Kohlenstoff als Russ und sind schwieriger zum Exp19dieren zu bringen.
In solchen Fällen führt man ionisiertes Ozon, das aus irgend einem bekannten Röhren-oder Platten-Apparat erhalten wird, oder auch verdichteten Sauerstoff als Hilfsmittel in die Funkenkammer ein und reichert so die Mischung an. Ein Grammolekül Ozon macht 29.600 Kalorien frei und vermehrt die Wärmeeinheiten und folglich die Wirksamkeit des Gemisches. Ozon zersetzt sich in direktem Verhältnis mit der Druckzunahme, aber in ionisierter Form ist es viel beständiger und der Verlust in der Verdichtungskammer ist bei 70 oder mehr Umdrehungen der Maschine per Minute ein geringer.
Da Koks bei dem in Rede stehenden Brennstoff nur bei unvollkommener Oxydation entstehen kann, so tritt er und ebenso wenig teerige Produkte bei diesem Verfahren auf. Die Vorrichtung und der Zylinder bleiben rein. Es mag bemerkt werden, dass Kohlenstoff im Korpuskularzustand viel leichter ionisiert wird als normale Luft. Im Öl enthaltener Schwefel erhält durch die Ionisierung eine ungefähr 90% höhere Leitfähigkeit. Die Auspuffgase zeigen mitunter einen sehr kleinen Verlust an Stickstoff. In Ermanglung einer besseren Erklärung lässt sich annehmen, dass dieser durch chemische Induktion verschwindet.
Rohpetroleum enthält so viele feste Bestandteile und Verunreinigungen, dass es zuerst sorgfältig filtriert werden muss. Auch Destillat, welches in der Vorrichtung. zur Verwendung kommt, sollte vorher filtriert werden, um Verunreinigungen zu entfernen, die sich in ihm ansammeln konnten.
Der elektrische Strom zur Erzeugung des elektrischen Feldes in der zweiten oder kegelförmigen Kammer ist vorteilhaft ein Wechselstrom. Er soll, wenn reines Pennsylvania-Rohöl benutzt wird, nicht weniger als 4000 Volt haben. Rumänisches Rohöl erfordert mindestens 5500 Volt ; russisches, Ohio, Texas, California, Borneo und Trinidad Rohöle liefern bessere Ergebisse von 6000 Volt aufwärts. Für Motordroschken und Omnibusse gibt eine kleine Dynamomaschine mit geeignetem Transformator genügend Strom. Bei solchen Fahrzeugen kann die magnetelektrische Maschine zu dem Zwecke angeordnet sein, um in die Primärspule des elektrischen Transformators einen Unterbrecher einzuschalten, damit das Potential des von der magnet- elpktrischen Maschine erzeugten Stromes erhöht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebel, Sprühregen oder Dampf von Petroleum oder irgend einem Petroleumdestillat ionisiert wird, indem man ihn mit ionisiertem Sauerstoff oder Luft vermischt, wodurch ein leicht explosierbares Gemenge erhalten wird.