Vorrichtung zum Erwärmen oder Verdampfen von Brennstoiffen in flüssigem Zustand. Vorrichtungen züm Erwärmen oder Ver dampfen von Brennstoffen werden zum Bei spiel dort angewandt, wo zum Betrieb von Brennkraftmaschinen, Feuerun-#en und der gleichen Nebel oder Dämpfe benötigt werden, die mit der Verbrennungsluft gut miselibar sind, und wo gegebenenfalls schwer brenn bare oder unverbrennbare Bestandteile vorher abgeschieden werden sollen.
Besondere Schwieri-keiten sind bei der Aufbereitun-, lioehsiedender Brennstoffe von der Art der Schweröle, Naphtalin und anderer Kohlen stoffe vorhanden, auch bei Alkoholen, wenn der Bedarf stark schwankt.
Bekannte Vorrichtungen verwenden heisse Gase (zum Beispiel Abgase von Brennkraft- maschinen oder Feuerungen), Heizflanimen oder elektrische Heizkörper, die entweder direkt oder durch Heizflächen hindurch wir ken.
Diese Vorrichtungen leiden erfahrungs gemäss unterdem Nachteil, dass <U>sie</U> sich Xn- derunggen im Brennstoffbedarf nicht schnell genug anpassen können, und zwar auch dann nicht, wenn sie so eingerichtet sind, dass diese Anpassung automatisch geschieht, -wobei sie ausserdem besonderer komplizierter Einrich tungen bedürfen, uni die Wärmezufuhr in jedem Augenblick genau entsprechend dem Brennstoffbedarf zu regeln. Starke Bellei- zung von Ölen durch Heizflächen führt auch züi Verschmutzung und Koksbildung, die einen Dauerbetrieb unmöglich machen.
Es sind aueli schon Vorrichtungen zum V--rdampfen von flüssigem Brennstoff vorge schlagen worden, bei welchen die erforder liche Wärmezufuhr dadurch erfolgt, dass ein Teil des aufzubereitenden Brennstoffes im Brennstoffbehälter selbst verbrannt wird, indem beständig Luft in diesen eingesaugt und dadurch eine Flamme oberhalb des Brennstoffspiegels unterhalten wird.
Die Re gelung ist in diesem Fall automatsich und einfach, weil sich die einströmende Luft der Absaugung des Dampfes, die zum Beispiel durch die Brennkraftmaschine erfolgt, ohne weiteres anpasst. Die Aufbereitung in dieser Weise ist aber für viele Zwecke ungenügend, weil es mangels Überdruckes nicht möglich ist, hohe Temperaturen im Erwärmbehälter zu erreichen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vor richtung zum Verdampfen oder Erwärmen von Brennstoffen in flüssigem Zustand, bei welcher der kalte Brennstoff in einen Braun- stoffbehälter geführt wird, wobei ein Teil .desselben durch Unterhaltuno, einer die Er wärmung bezw. Verdampfung bewirkenden Flamme über dem Brennstoffspiegel ver brannt wird.
Der Erfinclungsgegenstand zeichnet sich aus dadurch, dass der Brenn stoffbehälter unter einem bestimmten, ein regelbaren Überdruck steht und zu diesem Zweck von einer Stelle mit höherem Druck Gas, das mindest-ans zum Teil aus Sauerstoff besteht, über eine einstellbare Drosselöffnung in einem von der jeweiligen Brennstoffent- n#hme abhängigen Masse zugeführt erhält, während der kalte Brennstoff unter Druck nach Massgabe einer Schwimmerregelung in <B>C></B> den Behälter eino#eführt wird.
Die Vorrich tung gemäss der Erfindung hat den Vorzug, dass der Brennstoff bei einer Temperatur auf bereitet werden kann, die über der Siedetem peratur bei atmosphärischem Druck liegt, wo durch bei schwer verdampfenden Brennstof fen weseptlich günstigere Resultate erzielt werden.
Für den Betrieb von Brennkraft- maschine, die das Gemisch vor seiner Zün dung verdichten, bietet die neue Vorrichtung, gleie,'hgültio-, ob der Brennstoff dampfförmig oder flüssig in den Arbeitszylinder der Ma schine eingeführt wird, den weiteren Vorteil, dass die Leistun-sreo-elun- der Maschine we- t' t5<B>;
Z</B> sentlich vereinfacht werden kann, indem man den Druck im Innern des Brennstoffbehälters, aus welchem der Brennstoff der Maschine un mittelbar zuströmen kann, in Abhängigkeit von .der Belastung der Brennkraftmaschine, ihrer Geschwindigkeit oder einer andern geeig neten Grösse regelt. Hierdurcli kann der Zeit punkt, bis zu welchem die Maschine während des Verdichtungsl-lubes Brennstoff aufnimmt, in bequemer Weise entsprechend dem Lei stungsbedarf geändert werden.
C Auch wenn der Brennstoff in flüssiger Form entnommen wird, ist,die durch die neue Vorrichtung erreichbare hohe Temperatur günstig. Die ErzielUDg einer sicheren Zün dung und einer vollkommenen Verbrennuno, des Brennstoffas in Schwerölmaschinen be dingt bekanntlich sehr hohe Verdi#chtungs- drücke, wenn der Brennstoff in üblieher Weise mit ein-er von der Aussenluft wenig verschiedenen Temperatur in den Brennraum gelangt; dementsprechend erfordert die Brennstoffzufuhr sehr hohe Pumpendrücke.
Beides erhöht die Herstellungskosten und macht die Maschine empfindlich für Störun gen und für SGhnellauf wenig geeignet. Die ,durch die Vorriehtung gemäss der Erfindung ermöglichte Einspritzung des Brennstoffes unter hoher Temperatur lässt eine, lIerabs,et- zung des Verdichtungsdruckes und ausserdem eine Beschleunio-ung und Verbesserung der t> Verbrennung erreichen, was eine wesentlich billigere und besser wirkende Schnellauf- masehine zu schaffen gestattet.
Der heisse Brennstoffstrahl hat auch bei mässigem Brennstoffbehälterüberdruck eine grosse Durchschlagskraft.
Was die Grösse des Überdruckes im Brennstoffbehälter betrifft, so sind alle Drüake, die über dem atmosphärischen liegen, bis zu etwa 40 at.ü grundsätzlich anwendbar, während die Temperatur bis etwa 400'<B>-</B> gemessen als Austrittstemperatur des heissen BrennsIoffes aus der Vorrichtung<B>-</B> be tragen können. Je höher Druck und Tem peratur gewählt werden, desto stärker machen sich im allgemeinen die Vorteile der Brennstofferwärmung geltend.
Bei schweren Kohlenwasserstoffen bewirkt die ErwärmLino, unter Druck unter Umständen ein chemisches Auflockern oder sogar ein Kracken, wodurch sich deren Brenneigenschaften verbessern. Da jedoch gerade die zuerst aufgelockerten chemischen Bestandteile zum Teil unstabil sind, werden sie bei der Vorrichtung nach der Erfinduno, im Entstellungszustande heiss unter Druck verbrannt.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung eignet sich nicht nur zum Erwärmen oder Verdampfen von flüssigen Brennstoffen, son dern auch zur gleichartigen Behandlung von <B>;Z</B> solchen festen Brennstoffen, welche durch Wärmezufuhr verflüssigbar sind. In Betracht <B>t></B> kommen zum Beispiel Naphtalin sowie Fette oder Öle mineralischen oder vegetabilisohen Ursprunges; die hohen Stockpunkt besitzen und bei normaler Lufttemperatur mehr oder wenic,er fest sind.
<B>r'</B> Die Zeichnun gbezieht sich auf zwei Aus führungsbeispiele des Erfinduno-so-eo-enstan- L, <B>Z,</B> kn t' des. Fig. <B>1</B> zeigt die erste Ausführungsform; Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform; die Fi-. <B>3</B> und 4 sind Indikator-Diagramme einer Viertaktmaschine, an denen gezeigt wird, wie die in Fic. 2 dargestellte Vorrich tung zur Leistungsregelung benutzbar ist.
<I>n</I> In Fie,. <B>1</B> und 2 ist. a der Brennstoff behälter der Vorrichtung,<B>b</B> die durch ein Schwimmerventil geregelte Brennstoffzufüh- rungsleitung die an eine kalten Brennstoff in flüssigem Zustand liefernde Pumpe ange schlossen ist, c ein Teil der Abführleitung für die Abgase der Teilverbrennung,<B>d</B> eine Öffnung zur Einführung niedrigsiedenden Zündbrennstoffes, der zur Einleitung des Erwärmungsprozesses dient, e eine elek trische Zündvorrichtung für diesen Hilfs- brennstoff, <B>f</B> eine Sauerstoff oder Luft unter Druck enthaltende Flasche,<B>g</B> der Brenner,
an welchem sich, die Flamme bildet, h die zum Verbraucher führende Brennstoffent- nahmeleitung, die im Falle der Fig. <B>1, je</B> nachdem sie über oder unter dem Brennstoff spiegel endigt, dampfförmigen oder flüssigen Brennstoff wegführt, i ein eine einstellbare Dresselöffnung bildendes Absperrventil<B>f</B> ür die Luft- oder Sauerstoffzufuhr,<B>k</B> eine Ab- blaseöffnung für Rückstände,
<B>1</B> ein Druck- in messer. Ferner ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 m der Kraftmaschinenzylinder, n des sen Einspritzdüse mit Brennstoffventil, o ein Thermostat, welcher den Grad der Ausströ- mun", der im Behälter gebildeten Verbren nungsprodukte entsprechend der Brennstoff temperatur beeinflusst. Die Ausführungsform nach Fig-. <B>52</B> unter scheidet sieh von derjenigen nach Fig. <B>1</B> im wesentlichen dadurch, dass eine besondere Einrichtung vorgesehen ist,
welche bewirkt, dass das Verbrennungsprodukt der Flamme, im richtigen Verhältnis zur Flüssigkeitsent nahme ausströmen kann. Auf diese Weise wird auch in diesem Fall eine zur Aufrecht erhaltung des Druckes oder der Temperatur ,Cenügende Zufuhr von Sauerstoff oder Luft gesichert.
Diese Regelung erfolgt mittelst einer zur Aussenluft, also, nach einem Ort niederen Druckes, führenden Abführleitung, deren,Querschnitt an einer Stelle in Abhän- g der Brennstoffentnahme verän- ,igkeit von derlich ist.
Zur Veränderung der Grösse die ses Querschnittes ist ein Thermostat o be nutzt, der den Durchtrittsquerschnitt der Ab- führleitung c in Abhängigkeit von der Be- hältert#mperatur regelt, die ebenso wie der Druck des Behälters mit wachsender Brenn stoffentnahme sinkt und umgekehrt. Dazu wirkt er auf ein in die Abführleitung einge bautes Drosselorgan.
Das Anlassen und der Betrieb der beiden ,dargestellten Beispiele gestaltet sich_ wie folgt: <B>1.</B> Einleiten von Brennstoff in den Be hälter mittelst einer kalten Brennstoff för dernden Pumpe, bis das Schwimmerventil schliesst.
2. Einleiten von Zündbrennstoff, zum Beispiel Benzin, durch die Öffnung<B>d,</B> der sielt über Odem, schwereren Brennstoff lagert und die Luft mit Benzindämpfen sättigt, wo bei die an die Offnung c angeschlossene Lei tung von Hand oder automatisch teilweise geschlossen ist.
<B>3.</B> Eingehalten der Zünd-"rorrichtung e, was die erste Verpuffung im Behälterinnern einleitet.
4. Allmähliches Öffnen des Ventils i, wodurch die Verpuffungen häufiger werden und der Behälter samt Inhalt sieh zu erwär men beginnt. Sobald der Brennstoff zu sieden beginnt und die Benzindämpfe durch Gldämpfe ersetzt werden, bildet sich an der Mündung des Luft- oder Sauerstoff zufüh renden Brenners eine Flamme.
<B>5.</B> Die Sauerstoff- oder Luftzufuhr w#ird durch weiteres Öffnen des Ventils i weiter verstärkt, bis der gewünsehte Druck im Brennstoffbehälter bezw. die gewünschte Temperatur des abgehenden Brennstoffes er reicht ist. Beim zweiten Beispiel übernimmt dann der Thermostat o durch Regeln des Austrittsquerschnittes der Leitung c die selbsttätige Konstanthaltung der Temperatur.
<B>6.</B> Öffnen der Brennstoffentnahmeleitung h zum Verbrauch-er oder zum Brennstoff ventil der Maschine, die jetzt betriebsbereit ist.
<B>7.</B> Anwerfen der Maschine wie üblich von Hand oder mit Hilfskraft.
Die selbsttätige Regelung der dargestell- C, <B>in</B> ten Vorrichtung kommt folgendermassen zu stande: Steigt beispielsweise bei der Ausfüh rungsform nach Fig. <B>1</B> der Verbrauch, so <B>in</B> wird sieh ein gewisser Druckabfall im Be hälterinnern einstellen, der einen verstärkten Zufluss der Flasche<B>f</B> und damit eine ver stärkte Wärmezufuhr verursacht, die so lange anhält, bis der ursprüngliehe Druck wieder erreicht ist. Mit dem Steigen des Druckes im Behälterinnern verringert sich die Flamme auf den ursprünglichen Grad. In ähnlicher Weise spielt sich der Vorgang bei der Aus führungsform nach Fig. 2 ab.
Bei steigen dem Verbrauch lässt das Schwimmerventil mehr kaltes<B>01</B> eintreten, was im Innern des Behälters einen kleinen Temperaturabiall hervorruft; hierdurch wird der Thermostat o veranlasst, die Leitung c mehr zu öffnen und dadurch einen kleinen Druckabfall im Be- hälteriunern herbeizuführen, der nunmehr in gleicher -Weise wirkt wie im vorigen Fall.
Auch bei fallendem Verbraucli ist die Regelung der Flamme eine vollkommen selbsttätige. Fällt der Verbrauch auf Null, so steigt der Druck<B>-</B> im Falle der Fig. 2 nach Schliessen der Leitung c durch den Thermostaten<B>-</B> unter gleichzeitiger Verklei nerung der Flamme auf -den der Flasche<B>f.</B> Wenn die Brennstoffentnahme aufhört, kann eserwünscht sein, dass die Vorrichtung in einem Bereitschaftszustand verbleibt, aus welchem sie bei Bedarf sofort in den rich tigen Betriebszustand übergeht.
Zu diesem Zweck kann das Erlöschen der Flamme durch Offenhalten einer kleinen am #Behälter be findlichen, mit. der Aussenluft in Verbindung stehenden Öffnung vermieden werden, wobei dieseöffnung zweckmässig so bemessen wird, dass die verringerte Teilverbrennung gerade die unvermeidlichen Abkü'hlungsverluste durch Leitung und Strahlung deckt.
Das ist besonders wertvoll für Maschinen, die jeder zeit betriebsbereit sein müssen, wie, Fahr zeuge, Schiffe usw. Zweckmässig ist es, den Flüssigkeitsrauin des Brennstoffbehälters im Verhältnis zum Dampfraum gross zu halten, damit er als Brennstoffspeicher brauchbar ist, und die Schwimmerregelung so einzurichten, dass grössere Brennstoffmengen vorübergehend ohne sofortiges Nachspeisen das heisst ohne wesentliche Temperaturänderungen entnom- nien werden können.
Die beschriebenen Vorrichtungen können ohne weiteres auch zur Aufbereitung von Brennstoffen benutzt werden, die erst durch Wärmezufuhr in flüssigen Zustand geraten. In diesem Falle entnimmt die Pumpe der Brennstoffzuführungsleitung <B>b</B> den Brenn- stoff einem Hilfsbehälter, welcher mit Hilfe der Abgase des Brennstoffbehälters oder durch eine andere Wärmequelle so weit be heizt wird, dass der enthaltene Brennstoff flüssig wird. Erst in flüssigem Zustand wird dann der Brennstoff in die Vorrichtung .eingeführt.
Es ist auch denkbar, dass der Brennstoff in körnigem oder breiartigem Zu stand dem Behälter durch ein Zellenrad oder eine ähnliche saMeusenartig wirkende Vor richtung zugedrüekt wird, um dann in dem Brennstoffbehälter selbst in den flüssigen Zustand überzugehen, wobei im Bel-Lälter stets flüssiger Brennstoff, der mit Brennstoff in breiigem oder körnigem Zustand durch setzt ist, vorhanden ist. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung arbeitet, wie ersichtlich, mit einer Brenn- kraftmaschine zusammen.
Bei Brennkraft- maschinen, die mit Selbstzündung am Ende des Verdichtungshubes arbeiten, empfiehlt es sieh, den Druckerzeuger für das Gas und die vom Organ i gebildete Drosselöffnung so tn ZD zu bemessen, dass. der Druck im Brennstoff behälter höher ist als der Endverdiehtungs- druck der Maschine und eine Grösse aufweist, bei der die Temperatur im Brennstoffbehäl ter auf einem Wert verbleibt, der nahe über der auf den Endverdichtungszustand der Luft bezogenen Zündtemperatur liegt.
Ist die Brennkraftmaschine dagegen mit Fremdzün dung versehen, so ist es vorteilhaft, den Druakerzeugoer für das Gas und die Drossel öffnung so zu bemessen, dass der Druck im Brennstoffbehälter beständig geringer ist als der Endverdichtungsdruck der Maschine und eine Grösse aufweist, bei welcher die Tem peratur im Brennstoffbehälter dicht unter der auf den Endverdichtun-szustand der Luft bezogenen Zündtemperatur des Brenn stoffes liegt. Die Steuerung der Brennstoff einspritzung erfolgt dabei, wie üblich, durch ein gesteuertes Ventil oder durch Pumpen druck.
Dadurch, dass der Brennstoff zur Zündung wenig oder keine Wärme von der verdichteten Luft aufzunehmen braucht" er gibt sich ein vergleichsweise niedriger End verdichtungsdrucL- Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung kann ferner, -,venn der Brennstoff nicht am Ende des Verdichtungshubes eingeführt wer den soll, vorteilhaft dazu verwendet werden, zusammen mit der Regelung der Aufberei tung auch die Leistungsregelung der Brenn- kraftmaschine zu bewirken, was bei Ent nahme sowohl dampfförmigen, als auch flüs sigen Brennstoffes in grundsätzlich überein stimmender Weise geschehen kann.
So kann man durch Einbau eines Druckregelorganes in die Luftleitun-- zum Brennstoffbehälter oder durch Beeinflussung des den Luft behälter<B>f</B> speisenden Terdichters den Druck im Brennstoffbehälter in Abhängigkeit von beliebigen Bezugsgrössen (wie Belastung, Ge- ZD In seliwindigkeit) der gespeisten Brennkraft- ein maschine so ändern, dass Druckgleiehheit zwischen Behälter und Arbeitszylinder in beliebio,
wählbaren Punkten während des Verdichtungshubes eintritt.
Fio,. <B>3</B> veranschaulicht diese Regelung beispielsweise an einem Indikator-Dia-ramm eines Viertaktmotors. Die Brennstoffzufuhr vom Brennstoffbehälter a zum Zylinder m (Fig. 2) kann gleichzeitio, mit oder beliebi- nach dem Offnen des Ansaugventils, zum Beispiel im Punkt a beginnen;
sie dauert während des Verdichtungsliubes solange, bis die erwähnte Druckgleich'heit eintritt, in einem Falle bis zum Punkt<B>b,</B> im andern Falle bis zum Punkt<B>b', je</B> nach dem Druck, auf welchen der Brennstoffbehälter eingere gelt ist. Vom Augenblick der Druckgleich heit an überwiegt der Zylinderdruck, das heisst die Brennstoffzufuhr ist abgeschnitten, wobei aber die Verdichtung ungestört ihren Fortgang nimmt. Die Brennstoffleitung wird dann durch ein Rückschlagventil gesperrt.
Befeinem Arbeitsdruck von etwa<B>0,5</B> atm Ue .dauert die Brennstoffeinspritzung über den Weg s:r und bei etwa<B>3</B> atm Ue über den Weg s2.
Im Diagramm der Fig. 4, welches sich auf den Fall der Einspritzung flüssigen Brennstoffes bezieht, beginnt diese bei einer bestimmten einr#egelbaren Kolbenstellung während des Verdichtungsllubes durch<B>Off-</B> nen des Brennstoffventils, während das Ende der Einspritzung wiederum nicht von dem Ventil, sondern von dem steigenden Verdich tungsdruck im Zusammenwirken mit dem zu diesem Zweck regelbar gemachten Behälter druck bestimmt wird.
Punkt a bezeichnet den Beginn der Einspritzung, während der Endpunkt,<B>je</B> nachdem der Behälterdruck gleich pl, p-2 oder ps ist, verschieden hoch zwischen<B>b</B> unde liegen kann und,die Ein- spritzdauer entsprechend gleich si, <I>s2 oder s3</I> wird.
Die Zündung erfolgt in der Nähe des obern Totpunktes durch eine Zündkerze oder dergleichen im Punkt<B>d.</B> Der Beginn dex zn Einspritzung während des Verdichtungs hubes kommt insbesondere für Zweitakt- masohinen in Betracht.
Diese Art der Regelung ermöglicht eine ausserordentlissli feine Zumessung des Brenn- stoffes in den weitesten Grenzen ohne teuere Hilfsmittel wie Zuteilerbrennstoffpumpen oder Zuteilerventile, was besonders bei Mehr- zylindermaschinen von grossem wirtschaft lichen Wert ist.
Für die Gemischbildung steht auel-i bei schnellaufenden Maschinen eine verhältnismässig lange Zeit zur Verfü- gung. Die bei bekannten gemischverdichten- ten Sellwerölmaschinen so schädliche Konden sation der Ölnebif in der Saugleitung wird vermieden. Da Spülung und Ladung nur mit reiner Luft erfolgt, ist Wirtschaftlich keit auch bei grossen Leistungen verbürgt. <B>C</B>
Device for heating or vaporizing fuels in a liquid state. Devices for heating or vaporizing fuels are used, for example, where the operation of internal combustion engines, furnaces and the same mists or vapors are required that are easily misleadable with the combustion air, and where, if necessary, difficult to burn or incombustible Components should be deposited beforehand.
Particular difficulties arise in the preparation of low-boiling fuels such as heavy oils, naphthalene and other carbons, even with alcohols when the demand fluctuates greatly.
Known devices use hot gases (for example exhaust gases from internal combustion engines or furnaces), Heizflanimen or electric radiators that we ken either directly or through heating surfaces.
Experience shows that these devices suffer from the disadvantage that they cannot adapt to changes in the fuel requirement quickly enough, even if they are set up in such a way that this adaptation occurs automatically, although they do In addition, particularly complicated facilities require uni to regulate the heat supply at every moment exactly according to the fuel requirement. Excessive exposure to oils through heating surfaces also leads to pollution and coke formation, which make continuous operation impossible.
Devices for vaporizing liquid fuel have also been proposed in which the required heat is supplied by burning part of the fuel to be processed in the fuel container itself by constantly sucking air into it and thereby creating a flame above the Fuel level is maintained.
In this case, the regulation is automatic and simple, because the incoming air adapts to the extraction of the steam, which is done, for example, by the internal combustion engine. However, processing in this way is inadequate for many purposes because, due to the lack of excess pressure, it is not possible to reach high temperatures in the heating container.
The subject of the invention is a device for vaporizing or heating fuels in the liquid state, in which the cold fuel is fed into a brown fuel container, with a part of it being heated by maintenance, one being warmed up. Flame causing evaporation is burned above the fuel level.
The subject of the invention is characterized in that the fuel container is under a specific, adjustable overpressure and, for this purpose, gas, which at least partly consists of oxygen, from a point with higher pressure via an adjustable throttle opening in one of the respective Fuel consumption-dependent mass is supplied, while the cold fuel is introduced into the container under pressure according to a float control in <B>C> </B>.
The Vorrich device according to the invention has the advantage that the fuel can be prepared at a temperature that is above the Siedetem temperature at atmospheric pressure, where essentially more favorable results are achieved with hard-to-evaporate fuels.
For the operation of internal combustion engines, which compress the mixture before it is ignited, the new device offers the additional advantage that the power, irrespective of whether the fuel is introduced into the working cylinder of the machine in vapor or liquid form -sreo-elund the machine we- t 't5 <B>;
Z </B> can be significantly simplified by regulating the pressure inside the fuel tank, from which the fuel can flow directly into the machine, depending on the load on the internal combustion engine, its speed or some other suitable variable. In this way, the point in time up to which the machine takes up fuel during the compression lubrication can be conveniently changed according to the power requirement.
C Even if the fuel is taken in liquid form, the high temperature that can be achieved with the new device is favorable. It is well known that the achievement of reliable ignition and complete combustion of the fuel in heavy oil machines requires very high compression pressures if the fuel enters the combustion chamber in the usual way at a temperature that is little different from the outside air; accordingly, the fuel supply requires very high pump pressures.
Both increase manufacturing costs and make the machine sensitive to disruptions and unsuitable for synchronous running. The injection of the fuel at a high temperature made possible by the provision according to the invention allows lowering of the compression pressure and also an acceleration and improvement of the combustion, which enables a significantly cheaper and better-functioning high-speed engine create allowed.
The hot fuel jet has a great penetrating power even with moderate fuel tank overpressure.
As far as the size of the overpressure in the fuel tank is concerned, all pressures that are above atmospheric can be used up to about 40 at.ü, while the temperature up to about 400 ° is measured as the outlet temperature of the hot Can carry fuel from the device <B> - </B>. The higher the pressure and temperature selected, the more generally the advantages of heating the fuel are asserted.
In the case of heavy hydrocarbons, the WarmingLino causes chemical loosening or even cracking under pressure, which improves their burning properties. However, since it is precisely the chemical constituents that are initially loosened that are partly unstable, in the device according to the invention they are burned hot under pressure in the disfigured state.
The device according to the invention is not only suitable for heating or vaporizing liquid fuels, but also for the similar treatment of solid fuels which can be liquefied by supplying heat. <B>t> </B>, for example, naphthalene and fats or oils of mineral or vegetable origin come into consideration; which have a high pour point and are more or less solid at normal air temperature.
<B> r '</B> The drawing relates to two exemplary embodiments of the invention-so-eo-enstan- L, <B> Z, </B> kn t' des. Fig. <B> 1 </ B> shows the first embodiment; Fig. 2 shows the second embodiment; the fi-. <B> 3 </B> and 4 are indicator diagrams of a four-cycle machine showing how the one in FIG. 2 shown Vorrich device for power control can be used.
<I> n </I> In Fie ,. <B> 1 </B> and 2. a the fuel tank of the device, <B> b </B> the fuel supply line regulated by a float valve, which is connected to a cold fuel in the liquid state, c part of the discharge line for the exhaust gases from the partial combustion, <B > d </B> an opening for introducing low-boiling pilot fuel, which is used to initiate the heating process, e an electric ignition device for this auxiliary fuel, <B> f </B> a bottle containing oxygen or air under pressure, <B > g </B> the burner,
on which the flame is formed, h the fuel extraction line leading to the consumer, which in the case of FIG. 1, depending on whether it ends above or below the fuel level, carries away vaporous or liquid fuel, i a shut-off valve <B> f </B> for the supply of air or oxygen, <B> k </B> a blow-off opening for residues
<B> 1 </B> a pressure in knife. Furthermore, in the embodiment of FIG. 2 m the engine cylinder, n its injection nozzle with fuel valve, o a thermostat which influences the degree of outflow "of the combustion products formed in the container according to the fuel temperature. The embodiment according to FIG. <B> 52 </B> differs from that according to FIG. <B> 1 </B> essentially in that a special device is provided,
which ensures that the combustion product of the flame can flow out in the correct proportion to the liquid extracted. In this way, a supply of oxygen or air sufficient to maintain the pressure or temperature is ensured in this case too.
This regulation takes place by means of a discharge line leading to the outside air, that is to say to a location of low pressure, the cross section of which at one point varies depending on the fuel withdrawal.
To change the size of this cross-section, a thermostat is used which regulates the cross-section of the discharge line c as a function of the container temperature, which, like the pressure of the container, decreases with increasing fuel withdrawal and vice versa. To do this, it acts on a throttle device built into the discharge line.
The starting and operation of the two examples shown are structured as follows: <B> 1. </B> Introducing fuel into the container by means of a cold fuel-delivering pump until the float valve closes.
2. Introducing pilot fuel, for example gasoline, through opening <B> d, </B> which silts over breath, stores heavier fuel and saturates the air with gasoline vapors, either by hand or via the line connected to opening c is automatically partially closed.
<B> 3. </B> Compliance with the ignition device, which initiates the first deflagration inside the container.
4. Gradual opening of valve i, as a result of which deflagrations become more frequent and the container and its contents begin to heat up. As soon as the fuel begins to boil and the gasoline vapors are replaced by gas vapors, a flame forms at the mouth of the burner supplying air or oxygen.
<B> 5. </B> The oxygen or air supply is increased further by opening the valve i further until the desired pressure in the fuel tank or the desired temperature of the outgoing fuel is sufficient. In the second example, the thermostat o takes over the automatic maintenance of the temperature by regulating the outlet cross-section of the line c.
<B> 6. </B> Open the fuel extraction line h to the consumption or to the fuel valve of the machine, which is now ready for operation.
<B> 7. </B> Starting the machine as usual by hand or with an assistant.
The automatic control of the device shown comes about as follows: If, for example, in the embodiment according to FIG. 1, the consumption increases, then <B> in </ B> will see a certain pressure drop inside the container, which causes an increased inflow of the bottle <B> f </B> and thus an increased supply of heat, which lasts until the original pressure is reached again. As the pressure inside the container rises, the flame is reduced to the original level. In a similar way, the process takes place in the imple mentation of FIG.
As consumption increases, the float valve lets in more cold <B> 01 </B>, which causes a small temperature ball inside the container; This causes the thermostat o to open the line c more and thereby bring about a small pressure drop in the container, which now acts in the same way as in the previous case.
Even with decreasing consumption, the control of the flame is completely automatic. If the consumption falls to zero, the pressure rises in the case of FIG. 2 after the line c is closed by the thermostat, with simultaneous reduction of the flame on the Bottle <B> f. </B> When the withdrawal of fuel ceases, it may be desirable for the device to remain in a standby state from which it immediately switches to the correct operating state if necessary.
For this purpose, the flame can be extinguished by holding a small open on the container with. the opening connected to the outside air can be avoided, this opening being expediently dimensioned so that the reduced partial combustion just covers the inevitable cooling losses due to conduction and radiation.
This is particularly valuable for machines that have to be ready for operation at all times, such as vehicles, ships, etc. It is advisable to keep the liquid roughness of the fuel tank large in relation to the vapor space so that it can be used as a fuel store, and to set up the float control in this way that larger amounts of fuel can be withdrawn temporarily without immediate replenishment, that is, without significant temperature changes.
The devices described can easily be used for the preparation of fuels that only become liquid when heat is supplied. In this case, the pump of the fuel supply line takes the fuel from an auxiliary container, which is heated with the help of the exhaust gases from the fuel container or another heat source to such an extent that the fuel it contains becomes liquid. The fuel is then introduced into the device only in the liquid state.
It is also conceivable that the fuel in a granular or pulpy state is pressed into the container by a cellular wheel or a similar device that acts like a saMeusen, in order then to pass into the liquid state in the fuel container itself, with always liquid fuel in the container. which is put through with fuel in a pulpy or granular state is available. As can be seen, the device shown in FIG. 2 works together with an internal combustion engine.
In internal combustion engines that work with self-ignition at the end of the compression stroke, it is recommended that the pressure generator for the gas and the throttle opening formed by the organ i be dimensioned so that the pressure in the fuel tank is higher than the final compression pressure of the machine and has a size at which the temperature in the fuel tank remains at a value which is close to the ignition temperature based on the final compression state of the air.
If, on the other hand, the internal combustion engine is provided with external ignition, it is advantageous to dimension the pressure generator for the gas and the throttle opening so that the pressure in the fuel tank is consistently lower than the final compression pressure of the machine and has a size at which the temperature in the fuel tank is just below the ignition temperature of the fuel based on the final compression state of the air. The fuel injection is controlled, as usual, by a controlled valve or by pump pressure.
The fact that the fuel needs to take up little or no heat from the compressed air for ignition means that the final compression pressure is comparatively low. The device shown in FIG. 2 can also, if the fuel is not introduced at the end of the compression stroke is to be used advantageously to effect the power control of the internal combustion engine together with the regulation of the preparation, which can be done in a basically consistent manner when removing both vapor and liquid fuel.
For example, by installing a pressure control element in the air duct to the fuel tank or by influencing the compressor feeding the air tank, the pressure in the fuel tank can be adjusted as a function of any number of reference values (such as load, speed). of the powered internal combustion engine so that the pressure equality between the container and the working cylinder is arbitrary
selectable points occurs during the compression stroke.
Fio ,. <B> 3 </B> illustrates this regulation, for example, on an indicator diagram of a four-stroke engine. The fuel supply from the fuel container a to the cylinder m (FIG. 2) can begin at the same time, with or as required after the intake valve has been opened, for example at point a;
it lasts during the compression period until the mentioned pressure equality occurs, in one case up to point <B> b, </B> in the other case up to point <B> b ', depending </B> after the pressure to which the fuel tank is set. From the moment the pressure is equal, the cylinder pressure predominates, i.e. the fuel supply is cut off, but the compression continues undisturbed. The fuel line is then blocked by a check valve.
At a low working pressure of about <B> 0.5 </B> atm Ue. The fuel injection lasts over the path s: r and at about <B> 3 </B> atm Ue over the path s2.
In the diagram of FIG. 4, which relates to the case of the injection of liquid fuel, this begins at a certain controllable piston position during the compression valve by opening the fuel valve, during the end of the injection again is not determined by the valve, but by the increasing compression pressure in cooperation with the pressure vessel made controllable for this purpose.
Point a denotes the beginning of the injection, while the end point, depending on whether the tank pressure is equal to pl, p-2 or ps, can be different between b and e Injection duration is correspondingly equal to si, <I> s2 or s3 </I>.
The ignition takes place near top dead center by a spark plug or the like at point <B> d. </B> The start of injection during the compression stroke is particularly suitable for two-stroke machines.
This type of regulation enables an extremely fine metering of the fuel within the broadest limits without expensive aids such as metering fuel pumps or metering valves, which is of great economic value, especially in multi-cylinder machines.
Auel-i is available for a relatively long time for mixture formation in high-speed machines. The condensation of the oil mist in the suction line, which is so damaging in known mixed-compressed Sellweröl machines, is avoided. Since purging and charging only takes place with clean air, economic efficiency is guaranteed even with high outputs. <B> C </B>