AT513642B1 - Vorrichtung zur magnetischen Behandlung eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluids - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (1) zur magnetischen Behandlung eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluids, die eine Leitung (2) zum Durchfluß des Fluids sowie sechs Magneten (3), die drei hintereinander angeordnete Paare bilden, deren Magnetfelder das Innere der Leitung durchdringen, aufweist, wobei die beiden Magnete eines Paares miteinander fluchtend an gegenüberliegenden Seiten der Leitungswand und außerhalb von ihr angeordnet sind und jeweils mit einer ihrer Stirnseiten (4) auf die Leitung weisen, und wobei die Magnete im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, und wobei jeder Magnet ein Strichmuster abwechselnder Magnetpolung aufweist, das senkrecht zur Flußrichtung des Fluids ausgerichtet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT513 642B1 2014-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetischen Behandlung eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluids, die eine Leitung zum Durchfluss des Fluids sowie sechs Magneten, die drei hintereinander angeordnete Paare bilden, deren Magnetfelder das Innere der Leitung durchdringen, aufweist, wobei die beiden Magnete eines Paares miteinander fluchtend an gegenüberliegenden Seiten der Leitungswand angeordnet sind und jeweils mit einer ihrer Stirnseiten auf die Leitung weisen.

[0002] Die Behandlung von fossilen Treibstoffen für Fahrzeugmotoren durch Magnetfelder sind im Stand der Technik bekannt. Die US 6,456,178 B1, die KR 10-2009-0011385 A, die US 5,348,050, die WO 97/29279 sowie die AT 010455 U1 lehren verschiedene Vorrichtungen, die mittels einer einfachen Anordnung von wenigen Permanentmagneten den Treibstoff für Verbrennungsmotoren kurz vor der Einspritzung in den Brennraum behandeln. Der Treibstoff passiert dabei ein inhomogenes Magnetfeld in Längs- oder Querrichtung, wodurch die Kohlenstoffatome angeregt werden sollen.

[0003] Die US 2007/0138077 A1, die WO 02/101224 A1 und die EP 0399 801 A1 zeigen ähnliche Vorrichtungen zum magnetischen Aktivieren von Treibstoffen, die jedoch einen komplexeren Aufbau aufweisen. Eine Vielzahl von Magneten werden zusammen mit anderen Vorrichtungen, wie Strömungsblenden oder Heizelementen, innerhalb eines von Treibstoff durchflossenen Behälters angeordnet, so dass der Treibstoff auf verschiedene Art und Weise aufbereitet wird. Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, dass nicht alle Treibstoffmengen die gleiche Wirkung der Magnetfelder oder anderer Behandlungselemente erfahren, und dass die Vorrichtungen nicht austauschbar sind, ohne die Treibstoff leitu ng insgesamt zu öffnen.

[0004] Die US 4, 050, 426 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln flüssigen Treibstoffes. Dabei strömt Treibstoff dicht an den Innenflächen von als Hohlzylinder ausgebildeten Permanentmagneten entlang. Nachteilig ist auch hier, dass die Vorrichtung einen Teil der Treibstoffleitung bildet und somit die Treibstoffleitung geöffnet werden muss, falls die Vorrichtung gewechselt oder eingebaut werden soll. Zudem muss der Treibstoff zwei Lochblenden passieren, um in einen Mantelkanal eines doppelwandigen Hohlzylinders zu strömen. Die Herstellung dieser Vorrichtung ist daher aufwendig.

[0005] Die DE 35 03 691 A1 beschreibt einen Mag net-Aktivator für Brenn- oder Kraftstoffe, wobei außerhalb der geradlinig ausgeführten Kraftstoff leitu ng drei Paare von Permanentmagneten angeordnet sind. Nachteilig wirken sich bei dieser Lehre die schlicht gehaltenen drei Magnetfelder aus, die der Treibstoff passiert. Zwar ist eine Aktivierung der Kohlenwasserstoffe in dem Treibstoff feststellbar, doch fällt sie vergleichsweise gering aus.

[0006] Die US 5,755,451 A zeigt eine Vorrichtung zur magnetischen Behandlung eines Fluids, das Ionen und polarisierbare Moleküle, insbesondere Calciumsalze, enthält. Nachteilig ist, dass die hierfür erforderlichen Magnetfelder und Magnetfeldstärken und somit die Art und Anordnung der verwendeten Magneten nicht auf Vorrichtungen zur Behandlung kohlenwasserstoffhaltiger Fluide übertragen werden können.

[0007] Die DE 203 00 452 U1 offenbart einen Flüssigkeitsmagnetisierer, bei welchem die Flüssigkeit an längs zur Flussrichtung strichförmig polarisierter Magnete entlanggeführt wird. Nachteilig ist hier, dass die Magnetfeldlinien innerhalb des Flüssigkeitsstromes über eine geringe Distanz eindringen und zurückgebogen werden.

[0008] Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung, wie eingangs angeführt, zu schaffen, welche einfach im Aufbau ist, leicht oder kaum gewartet werden muss, sowie leicht einbaubar oder austauschbar ist. Weiterhin soll durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine verbesserte und gesteigerte Aktivierung des Fluids erreicht werden.

[0009] Die erfindungsgemäße Vorrichtung erreicht dies dadurch, dass die Magnete im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind und jeder Magnet ein Strichmuster abwechselnder Magnetpolung aufweist, das senkrecht zur Flussrichtung des Fluids ausgerichtet ist. 1 /10 österreichisches Patentamt AT513 642 B1 2014-10-15 [0010] In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung mindestens eine weitere Gruppe aus drei Paaren von Magneten auf.

[0011] Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Magnete in einem Gehäuse angeordnet, das bevorzugt rohrförmig ist.

[0012] Bevorzugt ist in einer Ausgestaltung der Erfindung, dass die Magnete mit Kunststoffstücken in ihrer Position fixiert sind.

[0013] Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Achsen zweier hintereinanderliegender Magnetpaare in Flussrichtung gesehen einen Winkel einschließen.

[0014] In einer weiteren Ausführungsform sind die Magnete in einer Trommel angeordnet, die axial drehbar auf der Leitung gelagert ist, und wobei die Trommel mit einem elektrischen Antrieb verbunden ist.

[0015] Bevorzugt wird der Antrieb der Trommel durch eine Steuerung geregelt.

[0016] Weiterhin bevorzugt ist die Steuerung mit mindestens einem Sensor verbunden, durch welchen die Aktivierung des Fluids messbar ist.

[0017] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Magneten, Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Magneten, Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorrichtung und Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung.

[0018] Gemäß Fig. 1 strömt ein kohlenwasserstoffhaltiges Fluid in Pfeilrichtung durch eine Leitung 2. Kohlenwasserstoffhaltige Fluids sind alle bekannten fossilen, flüssigen oder gasförmigen Treibstoffe, wie Benzin, Heizöl, Kerosin, Erdgas u.dgl. Beim Strömen durch die Leitung 2 passiert das Fluid drei Paare von Magneten 3. Jeder der Magneten 3 ist als Permanentmagnet ausgeführt und auf die Leitung 2 gerichtet, jedoch außerhalb der Leitung angeordnet. Die Polung der Magnete 3 ist derart gewählt, dass ein Nordpol eines ersten Magneten 3 immer einem Südpol des gegenüberliegend angeordneten Magneten 3 gegenüberliegt und umgekehrt. Anstelle von Permanentmagneten können auch Elektromagneten oder andere Magnettypen verwendet werden.

[0019] Beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen in Motoren, Brennern, Heizöfen oder ähnlichem fällt die Leistung dann am höchsten aus, wenn die Kohlenstoffatome und die Wasserstoffatome zusammen mit dem Luftsauerstoff vollständig zu Kohlendioxid (C02) und zu Wasser (H20) verbrennen. Voraussetzung dafür ist nicht nur das geeignete Mischungsverhältnis von Fluid und Luftsauerstoff sowie eine möglichst gleichmäßige Vernebelung des Fluids im Luftsauerstoff zum Zeitpunkt der Verbrennung, sondern auch der beste Zustand der in den Kohlenwasserstoffen gebundenen Kohlenstoffatome vor der Verbrennung. Befinden sich nämlich von den vier an der Reaktion beteiligten Valenzelektronen eines Kohlenstoffatoms nicht alle im angeregten Zustand, kann es trotz Vorhandenseins ausreichend vieler Sauerstoffatome dazu kommen, dass der Kohlenstoff nur zu Kohlenmonoxid (CO) verbrennt oder unverbrannt als Ruß verbleibt. Die Leistung des Verbrennungsmotors oder der Heizungsanlage verringert sich dadurch und der Ausstoß an unerwünschtem Kohlenmonoxid und an Rußpartikeln wird erhöht. Überraschenderweise schafft die Anordnung und die Polung der Magnete 3 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, in welcher Kohlenstoffatome von Kohlenwasserstoffen in besonders hohem Maße aktiviert werden, so dass sie bei der anschließenden Verbrennung mit Sauerstoff zu Kohlendioxid reagieren.

[0020] Weiterhin gemäß Fig. 1 und gemäß Fig. 3 und 4 sind die Magnete 3 als zylinderförmige Stabmagneten ausgebildet. Ihre kreisförmigen Stirnseiten 4 sind jeweils auf die Leitung 2 gerichtet. Zur einfachen und sicheren Handhabung sind die drei Magnetpaare in einem Gehäuse 5 angeordnet. Damit sie in ihrer exakten Position verharren, werden die Magnete 3 durch Kunst- 2/10 österreichisches Patentamt AT513 642B1 2014-10-15 stoffstücke 6 gehalten. Sie sind im gezeigten Beispiel derart geformt, dass sie den Innenraum des Gehäuses 5 fast vollständig ausfüllen und lediglich gefräste oder gebohrte Hohlräume zur Aufnahme der Magnete 3 aufweisen. Die Kunststoffstücke 6 können selbstverständlich auch aus einem anderen festen Material hergestellt sein, solange es die Magnetfelder der Magneten 3 nicht beeinflusst. Bevorzugt ist das Gehäuse 5 rohrförmig und koaxial mit der Leitung 2 ausgerichtet. Das Gehäuse 5 besteht vorzugsweise aus Stg. 37 und ist außen verchromt. Es kann an beiden Enden ein Gewinde aufweisen, welche zum Aufschrauben von Endkappen 7 dienen. Auch andere Arten des Aufbaues des Gehäuses zur Aufbewahrung und feststehenden Halterung der Magnete 3 sind denkbar, wie z.B. zwei Halbschalen, die über eine bestehende Leitung 2 geklappt werden können. Wenn Endkappen 7 vorgesehen sind, sind auch sie, wie das Gehäuse 5, aus Stg. 37 gefertigt. Das Gehäuse 5 und Endkappen sind in ihren Abmessungen so ausgelegt, dass durch die Magnete 3 keine magnetische Sättigung erreicht wird, somit der magnetische Kreis geschlossen ist, und das magnetische Feld genau dort, wo es benötigt wird, die größte Feldstärke erreicht. Die Leitung 2 kann aus Edelstahl gefertigt sein, weil Edelstahl paramagnetisch ist.

[0021] Fig. 2 stellt einen Querschnitt der Vorrichtung 1 entlang der Linie AB aus Fig. 1 dar. Gemäß Fig. 2 liegen sich zwei Magnete 3 gegenüber auf einer gemeinsamen Achse 8 und zeigen mit ihren Stirnseiten 4 auf die Leitung 2.

[0022] Fig. 3 zeigt die genaue Polung der Magnete 3. Es wechseln sich in einem Strichmuster Nord- und Südpole miteinander ab (in Fig. 3 sind beispielhaft zwei Streifen als Nordpol N und als Südpol S gekennzeichnet). Das gleiche Strichmuster, nur mit umgekehrter Polung, besitzt der entsprechende Magnet 3 auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung 2. Dadurch wird innerhalb der Leitung 2 ein magnetisches Wechselfeld errichtet. Es zeigt sich überraschenderweise, dass bei geeigneter Frequenz des Magnetfeldwechsels eine gesteigerte Aktivierung der Kohlenstoffatome stattfindet. Die Wechselfrequenz wird im Wesentlichen durch den räumlichen Abstand der Nord- und Südpole auf den Magneten 3 sowie durch die Durchflussgeschwindigkeit des Fluids durch die Leitung 2 bedingt.

[0023] Auch gemäß Fig. 4 zeigt sich das Strichmuster der abwechselnden Nord- und Südpolung auf einem Magneten 3, wobei in dieser Längsschnitt-Ansicht die Stirnseite 4 nach unten weist.

[0024] Tests haben ergeben, dass sich der Wirkungsgrad der Vorrichtung 1 dadurch steigern lässt, dass drei Magnetpaare verwendet werden, wobei der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Paar sowie der Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Paar der Magnete 3 gleich groß zu wählen ist. Eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades findet signifikant dann statt, wenn eine weitere Gruppe aus drei Paaren von Magneten 3 der ersten Gruppe hinzugefügt wird. Weiterhin hat sich überraschend herausgestellt, dass der Wirkungsgrad der Vorrichtung gesteigert ist, wenn die Achsen 8 zweier hintereinanderliegender Magnetpaare einen Winkel einschließen (Fig. 2). Zwei Magnete 3 eines Paares, die gegenüber um die Leitung 2 herum angeordnet sind, sind fluchtend zueinander ausgerichtet, d.h. sie liegen auf einer gemeinsamen Achse 8, die senkrecht auf der Durchflussrichtung 2, bestimmt durch die Leitung 2, liegt.

[0025] Gesehen in Flussrichtung können nun die Achsen 8 zweier benachbarter Magnetpaare einen Winkel einschließen.

[0026] Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Durch eine einfache Veränderung wird der Wirkungsgrad zur Aktivierung des Fluids erhöht. Dazu sind die drei Paare der Magneten 3 in einer Trommel 9 innerhalb des Gehäuses 5 angeordnet. Die Trommel 9 ist koaxial drehbar auf der Leitung 2 mittels beispielsweise von Kugellagern 10 gelagert. Im Gehäuse 5 sind dann Spulen 11 vorgesehen, die die Trommel 9 drehend antreiben können. Tests haben ergeben, dass die Aktivierung der Kohlenstoffatome steigt, wenn die drei Paare der Magneten 3 um die Leitung 2 während des Durchflusses des Brennstoffes rotieren. Eine Steuerung 12 steuertdie Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 9 über die Spulen 11. Die Trommel 9 muss nicht von den Spulen 11 angetrieben werden. Alternativen wie Elektromotoren o.ä. sind gleich- 3/10 österreichisches Patentamt AT513 642 B1 2014-10-15 ermaßen möglich.

[0027] Durch Anordnung der Magnete 3 in der Trommel 9 sind sie immer noch innerhalb des Gehäuses 5 positioniert. Das Gehäuse 5 übernimmt nun die Funktion des mechanischen Schutzes der rotierenden Trommel 9 sowie ggf. der Aufnahme von Teilen der Antriebsmittel der Trommel 9. Das Gehäuse 5 könnte aber bei dieser Ausführungsform konstruktiv verändert werden, z.B. in Richtung eines Gitterkorbes oder von Schutzbügeln.

[0028] Fig. 6 zeigt diese Ausführungsform im Querschnitt entlang der Linie AB in Fig. 5. Es können mehr oder weniger als die sechs in Fig. 5 dargestellten Spulen 11 verwendet werden. Sie müssen zudem nicht auf der Höhe der Magneten 3 angeordnet sein. Das von den Spulen 11 erzeugte Magnetfeld ist so zu wählen, dass ein sicherer und schneller Antrieb der Trommel 9 gewährleistet ist, dass jedoch das von den Magneten 3 in der Leitung 2 erzeugte Magnetfeld unverändert bleibt.

[0029] Die Steuerung 12 kann die Drehgeschwindigkeit der Trommel 9 auch in Abhängigkeit der tatsächlich erfolgten oder gewünschten Aktivierung der Kohlenstoffatome regeln. Zu diesem Zweck wird mindestens ein Sensor 13 am Fluidausgang der Leitung 2 der Vorrichtung 1 angebracht, welcher die Aktivierung misst und über eine Leitung 14 an die Steuerung weitergibt. Ein solcher Sensor 13 kann aus einer LED und einer Photozelle bestehen. Die LED sendet dann elektromagnetische Strahlung einer bestimmten Frequenz, wie etwa der Resonanzfrequenz von Kohlenstoff, aus, und die Photozelle empfängt die von den Kohlenstoffatomen anschließend emittierte elektromagnetische Strahlung. An der Eingangsseite der Leitung 2 können zusätzlich Sensoren 13 angeordnet sein, um die Anregungsdifferenz messen zu können. Die beste Drehgeschwindigkeit der Trommel 9 kann sich durch Veränderungen in der Zusammensetzung oder Temperatur des Fluids ändern. Ebenso spielt die Durchflussgeschwindigkeit eine Rolle. Sie kann sich beispielsweise bei Motoren ändern, wenn ein Fahrzeug die Fahrgeschwindigkeit oder die Fahrleistung ändert.

[0030] Die Vorrichtung ist geeignet für die Aktivierung von Diesel, Benzin, Kerosin, Heizöl, Schweröl, pflanzlichen Ölen etc. sowie für Gase, wie Campinggas, Butan, Propan etc. Die Steigerung des Wirkungsgrades bemisst sich wahlweise in der Steigerung der Leistung eines Motors, dessen Treibstoffzufuhrleitung mit einer Vorrichtung 1 ausgestattet wird, oder durch die Verminderung des Treibstoffverbrauches bei gleicher Leistung. Selbstverständlich erhöht sich der Wirkungsgrad ebenso bei Heizungen oder Brennern. Ebenso bildet sich ein gesteigerter Wirkungsgrad direkt in der Verringerung des Rußanteiles oder des Kohlenmonoxidanteiles in den Abgasen ab. 4/10

Claims (8)

1. österreichisches Patentamt AT513 642B1 2014-10-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zur magnetischen Behandlung eines kohlenwasserstoffhaltigen Fluids, die eine Leitung zum Durchfluss des Fluids sowie sechs Magneten, die drei hintereinander angeordnete Paare bilden, deren Magnetfelder das Innere der Leitung durchdringen, aufweist, wobei die beiden Magnete eines Paares miteinander fluchtend an gegenüberliegenden Seiten der Leitungswand und außerhalb von ihr angeordnet sind und jeweils mit einer ihrer Stirnseiten auf die Leitung weisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (3) im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, und wobei jeder Magnet (3) ein Strichmuster abwechselnder Magnetpolung aufweist, das senkrecht zur Flussrichtung des Fluids ausgerichtet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine weitere Gruppe aus drei Paaren von Magneten (3) aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (3) in einem Gehäuse (5) angeordnet sind, das bevorzugt rohrförmig ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (3) mit Kunststoffstücken (6) in ihrer Position fixiert sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen zweier hintereinanderliegender Magnetpaare in Flussrichtung gesehen einen Winkel einschließen.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (3) in einer Trommel (9) angeordnet sind, die axial drehbar auf der Leitung (2) gelagert ist, und wobei die Trommel (9) mit einem elektrischen Antrieb verbunden ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Trommel (9) durch eine Steuerung (12) geregelt wird.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) mit mindestens einem Sensor (13) verbunden ist, durch welchen die Aktivierung des Fluids messbar ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 5/10