DE10046113A1 - Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion - Google Patents

Abstract

Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion in einem Verbraucherkreislauf, insbesondere für eine in einem Rezirkulationskreislauf als Verbraucher eingeschaltete Einspritzpumpe (1) einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer in den Verbraucherkreislauf zwischen einer zum Verbraucher führenden Vorlaufleitung (5) und einer vom Verbraucher zurückführenden Rücklaufleitung (6) eingeschalteten und mit einer Steuereinrichtung (20) verbundenen Mischvorrichtung (4), in die eine an eine Förderpumpe (15) angeschlossene Schwerölzuleitung (11) und eine an eine Wasserpumpe (18) angeschlossene Wasserzuleitung (12) münden, wobei in die Schwerölzuleitung (11) und in die Wasserzuleitung (12) eine Heizeinrichtung (14, 16) integriert ist, von der das Schweröl und das Wasser in Anpassung an eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion in einem Verbraucherkreislauf, insbesondere für eine in einem Rezirkulationskreislauf als Verbraucher eingeschaltete Einspritzpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine. Als Verbraucher kann auch stattdessen beispielsweise der Brennstoffverteiler einer Heizungsanlage vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist zur Erzeugung einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion mit einem ggf. variablen, aber vorbestimmten Mischungsverhältnis von Wasser zu Schweröl bestimmt.

Zum Mischen des Wassers und des Schweröls wird eine Mischvorrichtung verwendet, in die das Schweröl mithilfe einer Kraftstoffpumpe zugeführt wird und die eines oder mehrere gesteuerte Wassereinspritzventile enthält, von denen über eine Wasserpumpe zugeführtes Wasser in das zugeführte Schweröl in einer solchen Menge gesteuert eingespritzt wird, daß sich ein vorbestimmter Wasseranteil in der zusammengemischten Emulsion ergibt. Die zusammengemischte Emulsion wird über einen Emulsionskreislauf dem Verbraucher zugeführt. Die von dem Verbraucher nicht abgerufene Restemulsion wird über den Rücklaufzweig des Emulsionskreislaufes wieder zurück in die Mischvorrichtung gefördert. Das oder die Wassereinspritzventile können insbesondere intermittierend betrieben sein. Durch die Steuerung der Wassereinspritzventile oder eines zugeordneten Magnetventils, von dem der Zulauf zu den Einspritzventilen beherrscht ist, können die eingespritzte Wassermenge und damit der Wasseranteil der Emulsion in Abhängigkeit von Sollwerten geregelt werden.

Der Betrieb von Großdieselmotoren mit höherviskosen Schwerölen wird durch eine Reihe von Umständen erschwert. So ist eine Aufheizung des Schweröls auf bis zu 150°C erforderlich, um insbesondere die Einspritzung beim Verbraucher zu ermöglichen und eine ordnungsgemäße Verbrennung des Schweröls sicherzustellen. Hierfür wird beispielsweise in ein Mischrohr zugeführtes Schweröl von zurückgeführtem warmen Schweröl erwärmt und anschließend von einer in den Zulaufzweig des Verbraucherkreislaufes eingeschalteten Heizung, auf Betriebstemperatur erwärmt und dem Verbraucher zugeführt.

Für den Betrieb einer Mischvorrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion reicht jedoch die Temperatur von mittels zurückgeführter warmer Emulsion erwärmtem Schweröl nicht aus, um einen optimalen Mischvorgang zu erreichen, da die Viskosität des Schweröls für das Mischen mit Wasser noch immer zu hoch ist und keine gleichmäßig temperierte und für den Verbraucher aufbereitete Wasser-in-Schweröl-Emulsion sichergestellt ist.

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art angegeben und derart gestaltet, daß in der Einrichtung kein unannehmbarer Anstieg der Viskosität des Schweröls erfolgt, um effektiv und kostensparend eine für den Verbraucher optimal aufbereitete Wasser-in-Schweröl-Emulsion zu erhalten.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion in einem Verbraucherkreislauf, insbesondere für eine in einem Rezirkulationskreislauf als Verbraucher eingeschaltete Einspritzpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer in den Verbraucherkreislauf zwischen einer zum Verbraucher führenden Vorlaufleitung und einer vom Verbraucher zurückführenden Rücklaufleitung eingeschalteten und mit einer Steuereinrichtung verbundenen Mischvorrichtung, in die eine an eine Förderpumpe angeschlossene Schwerölzuleitung und eine an eine Wasserpumpe angeschlossene Wasserzuleitung münden, wobei in die Schwerölzuleitung und in die Wasserzuleitung eine Heizeinrichtung integriert ist, von der das Schweröl und das Wasser unter erhöhtem Druck in Anpassung an eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmbar sind.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird daher die Erzielung einer guten Wasser-in-Schweröl-Emulsion sichergestellt, die mit einer der vorbestimmten Betriebstemperatur für den Verbraucher weitgehend angepaßten Temperatur aufbereitet ist. Die Heizeinrichtung gewährleistet ein gesteuertes Aufheizen sowohl des Schweröls auch des Wassers, wobei ein Anstieg der Viskosität des Schweröls in der Mischvorrichtung innerhalb des Verbraucherkreislaufes durch Zumischung des Wassers und des Schweröls vermieden wird. Damit ist auch dafür gesorgt, daß der Durchmischungsvorgang für die Durchmischung von Schweröl und Wasser bei einer Viskosität des Schweröls stattfindet, die für eine feine Wasser-in-Schweröl-Emulsion günstig ist. Da das Erwärmen insbesondere des Wassers unter erhöhtem Druck erfolgt, der den Dampfdruck des Wassers bei der Aufheiztemperatur überschreitet, werden ein Ausgasen des Schweröls bzw. Dampfblasen des Wassers vermieden, welche zu Schäden für den Verbraucher führen und insbesondere den Einspritzvorgang mit einer Einspritzpumpe eines Dieselmotors erheblich beeinträchtigen können.

Die Heizeinrichtung kann bevorzugt außerhalb der Mischvorrichtung vorgesehen sein, d. h. bevor die Schwerölzuleitung und die Wasserzuleitung in die Mischvorrichtung münden. Dadurch wird gewährleistet, daß das zuzumischende Wasser und das von der Förderpumpe zugelieferte Schweröl vor der Zumischung derart erwärmt werden, daß ein optimaler Mischvorgang erfolgt und das Schweröl und das Wasser an die Betriebstemperatur angepaßt sind.

Die Heizeinrichtung kann aber auch in die Mischvorrichtung integriert sein, so daß die Mischvorrichtung kompakt ausgebildet ist und das Systemvolumen minimiert wird. Gleichfalls können durch die integrierte Heizeinrichtung die Wärmeverluste durch geringe Strömungswege für das Schweröl und das Wasser zur Mischvorrichtung gering gehalten werden.

Wenn die Wasserpumpe in Strömungsrichtung vor der Heizeinrichtung eingebaut ist, wird gewährleistet, daß sich vor der Heizeinrichtung ein erhöhter Druck aufbauen kann, der bei der Temperaturerhöhung des Wassers unerwünschte Dampfblasen vermeidet. Die Erwärmung des bereits unter erhöhtem Druck stehenden Wassers ermöglicht ein sicheres und definiertes Zuführen des Wassers zum Mischen mit Schweröl in der Mischvorrichtung.

Bevorzugt münden die Rücklaufleitung und die Schwerölzuleitung gesondert in die Mischvorrichtung. Hierbei entsteht keine Beeinträchtigung der Temperaturen der zurücklaufenden Emulsion und des frisch zugeführten Schweröls beim Erwärmen durch die Heizeinrichtung, so daß die zurücklaufende Emulsion und das zugeführte Schweröl genau gesteuert und definiert zugeführt werden.

Die mit der Mischvorrichtung verbundene Steuereinrichtung kann an einen zwischen der Mischvorrichtung und dem Verbraucher eingeschalteten Temperatursensor und an die Heizeinrichtung unter gemeinsamer oder separater Steuerung der Temperatur des Schweröls und des Wassers angeschlossen sein. Das Signal des Temperatursensors wird als Rückführgröße des Regelkreises genutzt. Hierbei kann die Temperatur der Wasser-in-Schweröl- Emulsion genau gemessen werden und die Temperaturen des Schweröls und des Wassers können vorzugsweise separat unter Berücksichtigung des jeweiligen Temperaturkoeffizienten genau gesteuert werden, um die gewünschte Anpassung an die vorbestimmte Betriebstemperatur zu erreichen. Die zugeführte Wärmemenge ist bei dem einzuspritzenden Wasser und dem zuzuführenden Schweröl im Vergleich zu der Wärmemenge der in die Mischvorrichtung zurückgeführten Restemulsion größer, um eine ausreichend hohe Wärmebilanz beim Mischvorgang zu erreichen.

In bevorzugter Weise ist die Steuereinrichtung an einen zwischen der Mischvorrichtung und dem Verbraucher eingeschalteten, den Wasseranteil der ihn passierenden Emulsion messenden Sensor und an ein in die Wasserzuleitung an der Mündung zur Mischvorrichtung eingeschaltetes Wassereinspritz­ ventil unter Steuerung der Wassereinspritzmenge angeschlossen. Unter Regelung des Wasseranteils in der dem Verbraucher zugeführten Emulsion wird der Wasseranteil der Emulsion in dem Verbraucherkreislauf zwischen der Mischvorrichtung und dem Verbraucher, und zwar vorzugsweise unmittelbar in der Vorlaufleitung zum Verbraucher, kontinuierlich oder intermittierend gemessen und die vorbestimmte Menge des dem Schweröl in der Mischvorrichtung zugemischten Wassers in Abhängigkeit von dem zwischen der Mischvorrichtung und dem Verbraucher gemessenen Ist-Wertes des Wasseranteils geregelt. Hierbei wird das Ist-Mischungsverhältnis in der Emulsion gemessen und dieser Ist-Meßwert in der Steuereinrichtung mit einem Sollwert des Wasseranteils verglichen und je nachdem, ob eine Abweichung des Ist-Wertes vom Sollwert festgestellt wird, wird die Wasserzufuhr zu dem oder den Wassereinspritzventilen mehr oder weniger gedrosselt oder verstärkt, so daß sich schnell das Soll-Mischungsverhältnis einstellt. Dies ist unabhängig von der zugeführten Schwerölmenge oder der zurückgeführten Emulsionsmenge. Der jeweilige Sollwert kann fest vorgegeben sein oder z. B. in Abhängigkeit von der Motordrehzahl variabel sein. Auch ist es möglich, andere Sollwertkennlinien zu verwenden, die beispielsweise den jeweiligen Sollwert in Abhängigkeit von zusätzlichen Regelgrößen, wie den Lastzuständen der Brennkraftmaschine oder der Zusammensetzung des Abgases angeben.

Als zusätzliches Rückführsignal für den Regelkreis können somit auch externe Meßwerte genutzt werden. So kann die Steuereinrichtung beispielsweise an einen NO_x-Sensor angeschlossen sein, der seinerseits im Abgassystem eines Dieselmotors positioniert ist. Über den gemessenen NO_x-Wert kann auf die Mischung der Wasser-in-Schweröl-Emulsion eingewirkt werden, d. h. der Wasseranteil entsprechend gesteuert werden.

Ferner kann die Wasserzuleitung zur Mischvorrichtung über die Steuereinrichtung abschaltbar sein. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Sollwert des Wasseranteils auf Null eingeregelt wird, so daß dann mit reinem Schweröl gefahren werden kann. Ein solcher Fall könnte zum Beispiel beim Kaltstart eines Großdieselmotors eintreten. Für das Abschalten der Wasserzufuhr kann ein gesondertes steuerbares Ventil in der Wasserzuleitung vorgesehen sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist in die Vorlauf­ leitung zwischen der Mischvorrichtung und dem Verbraucher eine Emulsions-Heizeinrichtung integriert, von der die Wasser-in- Schweröl-Emulsion auf die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmbar ist. Eine solche Emulsions-Heizeinrichtung erwärmt lediglich die bereits an die vorbestimmte Betriebstemperatur angepaßte Emulsion aus der Mischvorrichtung auf Betriebs­ temperatur, so daß auch eventuelle Temperaturschwankungen beim Aufheizen des Schweröls oder des Wassers oder in der fertig gemischten Emulsion ausgeglichen werden können und die Emulsion mit genau definierter Betriebstemperatur an den Verbraucher abgegeben werden kann. Da die Temperatur der in der Mischvorrichtung erzeugten Emulsion bereits an die Betriebstemperatur angepaßt ist, kann die Emulsion- Heizeinrichtung als Heizung für den normalen Heizbedarf ausgelegt sein.

Im Falle der Anordnung einer Emulsions-Heizeinrichtung kann eine Viskositäts-Steuereinrichtung an einen zwischen der Emulsions-Heizeinrichtung und dem Verbraucher eingeschalteten Viskositätssensor und an die Emulsions-Heizeinrichtung und/oder die Heizeinrichtung unter Steuerung der Temperatur und daher der Viskosität der Wasser-in-Schweröl-Emulsion angeschlossen sein. Dadurch kann ein Signal des Viskositätssensors als Rückführgröße des Regelkreises genutzt werden, wobei über die Emulsions-Heizeinrichtung und/oder die Heizeinrichtung in die Viskosität der Emulsion bei deren Erzeugung in der Mischvorrichtung eingegriffen werden kann.

Heizeinrichtungen im Schwerölzulauf zu dem Verbraucher, von denen die Schweröltemperatur in Abhängigkeit von der Schwerölviskosität gesteuert wird, sind in Verbraucherkreisläufen vorliegender Art, jedoch ohne eingeschaltete Mischvorrichtung, an sich bekannt. In solchen an sich bekannten Verbraucherkreisläufen ist im allgemeinen ein Mischrohr zum Vorwärmen des zugeführten Schweröls mithilfe des warmen Rücklaufstroms von dem Verbraucher vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein solches Mischrohr durch die Mischvorrichtung ersetzt oder funktionslos sein, da gemäß der Erfindung durch Einleiten auch des warmen Rücklaufstroms in die Mischvorrichtung nicht nur der Wärmeinhalt des Rücklaufstroms, sondern auch die Wärmezufuhr in das Schweröl durch die Heizeinrichtung in der Schwerölzuleitung zum adäquaten Vorwärmen des Schweröl/Wasser-Gemisches beiträgt. Durch die Erfindung kann die Vorwärmtemperatur der erzeugten Wasser-in-Schweröl-Emulsion gegenüber der Vorwärmtemperatur des Schweröls bei an sich bekannten Anlagen, die mit dem Mischrohr arbeiten, sogar gesteigert sein, so daß die im Verbraucherkreislauf stromab der Mischvorrichtung eingeschaltete Emulsions-Heizeinrichtung entsprechend leistungsschwächer dimensioniert sein kann.

Insbesondere bei bereits vorhandenen Anlagen, die erfindungsgemäß nachgerüstet werden und ein Mischrohr enthalten, können in die Schwerölzuleitung Umschaltventile zum Zuschalten der Mischvorrichtung eingeschaltet sein, so daß mithilfe der Umschaltventile das Mischrohr vom zugeführten Schwerölstrom umgangen werden kann. In diesem Falle können die Umschaltventile die Strömung des Schweröls in Richtung zur Heizeinrichtung freigeben und die Strömung des Schweröls in Richtung zum Mischrohr sperren. Hierdurch kann die Anlage nach Bedarf auch weiterhin über das Mischrohr gefahren werden, ohne das Schweröl gesondert in die Mischvorrichtung zu führen.

Wenn eine selektive Zuschaltung der Mischvorrichtung erreicht werden soll, können zwischen dem Mischrohr und der Mischvorrichtung einerseits und in der von der Mischvorrichtung wegführenden Vorlaufleitung andererseits Bypassventile eingeschaltet sein, welche über einen die Mischvorrichtung umgehenden Bypass miteinander verbunden sind. Im Falle der Zuschaltung der Mischvorrichtung sind die Umschaltventile geöffnet und die Bypassventile sind geschlossen, so daß das zugeführte Schweröl die Heizung und die Mischvorrichtung durchströmt. Soll jedoch die Mischvorrichtung abgeschaltet sein, können die Bypassventile geöffnet werden, so daß das zugeführte Schweröl unter Umgehung der Mischvorrichtung direkt zum Verbraucher gelangt und das Mischrohr weiterhin zur Vorwärmung des zugeführten Schweröls mithilfe des warmen Rücklaufstroms vom Verbraucher dient.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mischvorrichtung, die Heizeinrichtung, die Wasserpumpe, ein dieser vorgeschaltetes Wasserfilter, ein diesem nachgeschaltetes Druckregelventil, der den Wasseranteil der ihn passierenden Emulsion messende Sensor und die Steuereinrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die Verbindungsanschlüsse zur Schwerölzuleitung, zur Wasserzuleitung, zu der Vorlaufleitung und zu der Rücklaufleitung aufweist und dadurch als Einheit in den Verbraucherkreislauf eingebaut ist. Eine solche Baueinheit kann einfach und unkompliziert an eine bestehende Schwerölzuführanlage installiert werden, da die Baueinheit mit den entsprechenden Verbindungsanschlüssen versehen ist und somit bereits an das vorhandene System angepaßt ist. Hierdurch werden eine Minimierung des Systemvolumens und damit eine Verbesserung des Regelverhaltens erreicht. Die Baueinheit kann somit auch als Zulieferteil für die Endmontage der Anlage dienen.

Bei einem in dem System bereits vorhandenen Mischrohr zum Vorwärmen des zugeführten Schweröls mithilfe des warmen Rücklaufstromes von dem Verbraucher kann die Baueinheit weiter die Umschaltventile aufweisen. Dadurch kann das System mit dem Mischrohr und der Mischvorrichtung derart betrieben werden, daß durch die Heizeinrichtung erwärmtes Schweröl zugeführt wird oder nicht. Das heißt, daß in dem einen Falle neben dem von der warmen Restemulsion erwärmten Schweröl aus dem Mischrohr zusätzliches durch die Heizeinrichtung erwärmtes Schweröl zusammen mit vorgewärmtem Wasser oder auch ohne Wasser in die Mischvorrichtung eingeführt wird, und anderenfalls das von der warmen Restemulsion erwärmte Schweröl aus dem Mischrohr zusammen mit vorgewärmtem Wasser in die Mischvorrichtung eingeführt wird.

Wenn die Baueinheit weiter den Bypass sowie die Bypassventile aufweist, kann das System mit vorhandenem Mischrohr auch unter Umgehung der Mischvorrichtung betrieben werden. Das heißt, daß das Schweröl lediglich von der warmen Restemulsion erwärmt und über den Bypass und die Vorlaufleitung dem Verbraucher zugeführt wird. Dadurch kann zum Beispiel unterschiedlichen Betriebszuständen des Verbrauchers Rechnung getragen werden.

Eine in einem bestehenden Rezirkulationskreislauf vorgesehene Umwälzpumpe kann in die Mischvorrichtung integriert sein. Hierdurch wird eine weitere Reduzierung des Schwerölvolumens und des Anlagenaufwandes erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Rezirkulations­ kreislaufes für eine Einspritzpumpe eines Dieselmotors mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wasserin-Schweröl- Emulsion nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Rezirkulations­ kreislaufes für eine Einspritzpumpe eines Dieselmotors mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl- Emulsion nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Rezirkulations­ kreislaufes für eine Einspritzpumpe eines Dieselmotors mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl- Emulsion nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Rezirkulations­ kreislaufes für eine Einspritzpumpe eines Dieselmotors mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl- Emulsion nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist ein Rezirkulationskreislauf für eine Einspritzpumpe 1 eines Dieselmotors 2 eine Einrichtung 3 zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion mit einer Mischvorrichtung 4 auf, welche zwischen einer zur Einspritzpumpe 1 des Dieselmotors 2 führenden Vorlaufleitung 5 und einer von der Einspritzpumpe 1 zurückführenden Rücklaufleitung 6 eingeschaltet ist. Zwischen der Mischvorrichtung 4 und der Einspritzpumpe 1 sind in die Vorlaufleitung 5 der Reihe nach eine Umwälzpumpe 7, eine Emulsions-Heizeinrichtung 8, eine Viskositäts-Steuereinrichtung 9, die an einen zwischen der Emulsions-Heizeinrichtung 8 und der Einspritzpumpe 1 eingeschalteten, nicht gezeigten Viskositätssensor und an die Emulsions-Heizeinrichtung 8 angeschlossen ist, und ein Emulsionsfilter 10 eingeschaltet. In die Mischvorrichtung 4 münden eine Schwerölzuleitung 11 und ein an eine Wasserzuleitung 12 angeschlossenes Wassereinspritzventil 13. Die Schwerölzuleitung 11 ist über eine erste Heizeinrichtung 14 an eine außerhalb der Einrichtung 3 angeordnete Förderpumpe 15 angeschlossen. Die Wasserzuleitung 12 ist über eine zweite Heizeinrichtung 16 und einem dieser vorgeschalteten Wasserfilter 17 an eine Wasserpumpe 18 angeschlossen. An der Mischvorrichtung 4 ist eine Kreiselpumpe 19 angeordnet, mittels welcher das zugeführte Schweröl und Wasser zu einer Emulsion vermischt werden. Die Einrichtung 3 weist ferner eine Steuereinrichtung 20 auf, mittels welcher die Zuführung von Wasser an die Mischvorrichtung 4 steuerbar sowie die Menge des der Mischvorrichtung 4 zugeführten Wassers zum Einstellen des Mischungsverhältnisses Schweröl zu Wasser gemäß einem vorbestimmten, ggf. variablen Mischungsverhältnis regelbar ist. Somit stellt die Steuereinrichtung 20 auch eine Regeleinrichtung dar. An die Steuereinrichtung 20 ist eine in die Vorlaufleitung 5 nach der Kreiselpumpe 19 eingeschalteter Sensor 21 angeschlossen, mittels dessen der Wasseranteil in der Emulsion meßbar und in Form eines Frequenzsignals der Steuereinrichtung 20 zuführbar ist. Die Steuereinrichtung 20 ist ferner an das Wassereinspritzventil 13 angeschlossen, welches mittels der Steuereinrichtung 20 auf Basis der dieser zugeführten Frequenzsignale, d. h. auf Basis des Wasseranteils in der Emulsion, zum Öffnen und Schließen der Wasserzuleitung 12 durch Zuführung elektrischer Signale betätigbar ist. Beim Betrieb vergleicht die Steuereinrichtung 20 einen von dem Sensor 21 gemessenen Ist-Wert des Wasseranteils in der Emulsion mit einem vorgegebenen Soll-Wert des erforderlichen Wasseranteils, wobei das Wassereinspritzventil 19 dann von der Steuereinrichtung 20 in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Soll-Wert und dem Ist-Wert gesteuert geöffnet oder geschlossen wird, um in der Mischvorrichtung 4 ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis von Wasser zu Schweröl zu erzielen. Die Steuereinrichtung 20 ist ferner an ein in die Wasserzuleitung 12 vor der Wasserpumpe 18 eingeschaltetes Absperrventil 22 angeschlossen, wodurch die Wasserzufuhr bei Bedarf unterbrochen werden kann. Ferner ist in die Wasserzuleitung 12 ein Druckregelventil 23 eingeschaltet, mit dem der von der Förderpumpe 18 erzeugte Druck geregelt werden kann.

Der Betrieb der Einrichtung 3 zur Erzeugung einer Wasser-in- Schweröl-Emulsion erfolgt wie nachfolgend erläutert. Die Förderpumpe 15 fördert frisches Schweröl über die erste Heizeinrichtung 14 zu der Mischvorrichtung 4 hin. Dabei wird das zugeführte Schweröl in der Heizeinrichtung 14 in Anpassung an eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt. Gleichfalls fördert die Wasserpumpe 18 frisches Wasser über das Wasserfilter 17 und die zweite Heizeinrichtung 16 zu dem in die Mischvorrichtung 4 mündenden Wassereinspritzventil 13 hin. Hierbei wird das mittels der Wasserpumpe 18 zugeführte und unter erhöhtem Druck stehende Wasser in der Heizeinrichtung 16 ebenfalls in Anpassung an die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt und mittels des Wassereinspritzventils 13 in die Mischvorrichtung 4 derart eingespritzt, daß unter Verwendung der Kreiselpumpe 19 durch Mischen des erwärmten und unter erhöhtem Druck stehenden Wassers mit dem erwärmten Schweröl und der über die Rücklaufleitung 6 zugeführten warmen Restemulsion eine Wasser-in-Schweröl-Emulsion erzeugt wird. Der Wasseranteil in der Emulsion wird wie oben beschrieben mittels des Sensors 21 gemessen und durch die Steuereinrichtung 20 dementsprechend am Wassereinspritzventil 13 gesteuert, während der Druck des Wassers von dem Druckregelventil 23 gesteuert wird. Die gleichmäßig temperierte und für die Einspritzpumpe 1 des Dieselmotors 2 aufbereitete Wasser-in-Schweröl-Emulsion wird über die Umwälzpumpe 7 der Emulsion-Heizeinrichtung 8 zugeführt, in welcher die bereits vorgewärmte Wasser-in- Schweröl-Emulsion auf die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt wird. Die Temperatur und daher die Viskosität der Wasser-in-Schweröl-Emulsion wird mittels des Viskositätssensors gemessen und von der Viskositäts-Steuereinrichtung 9 auf einen vorbestimmten Wert gesteuert. Die nunmehr hinsichtlich das Wasseranteils und der Viskosität des Schweröls genau aufbereitete Wasser-in-Schweröl-Emulsion wird dann über den Emulsionsfilter 10 der Einspritzpumpe 1 des Dieselmotors 2 zugeführt. Die für den Verbrennungsvorgang nicht benötigte und daher verbleibende Restemulsion wird über die Rücklaufleitung 6 der Mischvorrichtung 4 wieder zurückgeführt.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in die Rücklaufleitung 6 und die Schwerölzuleitung 11 außerhalb der Einrichtung 3 ein Mischrohr 24 eingeschaltet. Die Schwerölzuleitung 11 innerhalb der Einrichtung 3 ist vor der ersten Heizeinrichtung 14 über ein Umschaltventil 25 und Schwerölanschlußleitungen 26 an die Schwerölzuleitung 11 außerhalb der Einrichtung 3 angeschlossen. Das Umschaltventil 25 ist an die Steuereinrichtung 20 angeschlossen. Ferner sind innerhalb der Einrichtung 3 zwischen dem Mischrohr 24 und der Mischvorrichtung 4 einerseits und in der von der Mischvorrichtung 4 wegführenden Vorlaufleitung 5 andererseits Bypassventile 27 eingeschaltet, welche über einen Bypass 28 miteinander verbunden sind, wobei die Bypassventile 27 an die Steuereinrichtung 20 angeschlossen sind.

Der Rezirkulationskreislauf gemäß der zweiten Ausführungsform kann in zwei Betriebsarten betrieben werden. Bei der ersten Betriebsart wird durch die Steuereinrichtung 20 das Umschaltventil 25 in Strömungsrichtung zur ersten Heizeinrichtung 14 geöffnet, während die Bypassventile 27 in Strömungsrichtung zur und von der Mischvorrichtung 4 geöffnet werden. Dadurch wird das Mischrohr 24 zusammen mit der Einrichtung 3 zur Erzeugung einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion betrieben. Bei der zweiten Betriebsart wird durch die Steuereinrichtung 20 das Umschaltventil 25 in Strömungsrichtung zum Mischrohr 24 geöffnet, während die Bypassventile 27 in Strömungsrichtung zum und vom Bypass 28 unter Umgehung der Mischvorrichtung 4 geöffnet werden. Dadurch wird lediglich das Mischrohr 24 ohne Zuschaltung der Einrichtung 3 betrieben.

Die Einrichtung 3 zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl- Emulsion kann als separate Baueinheit ausgebildet sein, die an den Rezirkulationskreislauf anschließbar ist. Dadurch können bestehende Anlagen mit einem Mischrohr 24 mit einer solchen Baueinheit einfach und unkompliziert nachgerüstet werden.

Fig. 3 zeigt einen Rezirkulationskreislauf nach einer dritten Ausführungsform. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, daß die an der Mischvorrichtung 4 angeordnete Kreiselpumpe in die Mischvorrichtung 4 integriert ist. Dadurch kann das Systemvolumen verringert werden, so daß die Einrichtung 3 als Baueinheit mit entsprechend geringeren Einbaumaßen hergestellt werden kann.

In Fig. 4 ist ein Rezirkulationskreislauf nach einer vierten Ausführungsform dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß die Viskositäts-Steuereinrichtung 9 sowohl an die Emulsions- Heizeinrichtung 8 als auch an die erste und die zweite Heizeinrichtung 14 und 16 angeschlossen ist. Hierbei kann neben der Steuerung der Temperatur an der Emulsions-Heizeinrichtung 8 auch die Temperatur an den beiden Heizeinrichtungen 14 und 16 zum Erwärmen des der Mischvorrichtung 4 zugeführten Schweröls und Wassers gesteuert werden, um die Viskosität der Emulsion bereits vor und auch nach der Emulsions-Heizeinrichtung 8 an die Betriebstemperatur anzupassen.

Claims (17)

1. Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl- Emulsion in einem Verbraucherkreislauf, insbesondere für eine in einem Rezirkulationskreislauf als Verbraucher eingeschaltete Einspritzpumpe (1) einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer in den Verbraucherkreislauf zwischen einer zum Verbraucher führenden Vorlaufleitung (5) und einer vom Verbraucher zurückführenden Rücklaufleitung (6) eingeschalteten und mit einer Steuereinrichtung (20) verbundenen Mischvorrichtung (4), in die eine an eine Förderpumpe (15) angeschlossene Schwerölzuleitung (11) und eine an eine Wasserpumpe (18) angeschlossene Wasserzuleitung (12) münden, wobei in die Schwerölzuleitung (11) und in die Wasserzuleitung (12) eine Heizeinrichtung (14, 16) integriert ist, von der das Schweröl und das Wasser in Anpassung an eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (14, 16) außerhalb der Mischvorrichtung (4) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heizeinrichtung (14, 16) in die Mischvorrichtung (4) integriert ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wasserpumpe (18) in Strömungsrichtung vor der Heizeinrichtung (16) eingebaut ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rücklaufleitung (6) und die Schwerölzuleitung (11) gesondert in die Mischvorrichtung (4) münden.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinrichtung (20) an einen zwischen der Mischvorrichtung (4) und dem Verbraucher eingeschalteten Temperatursensor und an die Heizeinrichtung (14, 16) unter gemeinsamer oder separater Steuerung der Temperatur des Schweröls und des Wassers angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung (20) an einen zwischen der Mischvorrichtung (4) und dem Verbraucher eingeschalteten, den Wasseranteil der ihn passierenden Emulsion messenden Sensor (21) und an ein in die Wasserzuleitung (12) an der Mündung zur Mischvorrichtung (4) eingeschaltetes Wassereinspritzventil (13) unter Steuerung der Wassereinspritzmenge angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung (20) an einen NO_x-Sensor angeschlossen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wasserzuleitung (12) zur Mischvorrichtung (4) über die Steuereinrichtung (20) abschaltbar ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in die Vorlaufleitung (5) zwischen der Mischvorrichtung (4) und dem Verbraucher eine Emulsions-Heizeinrichtung (8) integriert ist, von der die Wasser-in-Schweröl-Emulsion auf die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Viskositäts- Steuereinrichtung (9) an einen zwischen der Emulsions- Heizeinrichtung (8) und dem Verbraucher eingeschalteten Viskositätssensor und an die Emulsions-Heizeinrichtung (8) und/oder die Heizeinrichtung (14, 16) unter Steuerung der Temperatur und daher der Viskosität der Wasser-in-Schweröl- Emulsion angeschlossen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in die Rücklaufleitung (6) und die Schwerölzuleitung (11) ein Mischrohr (24) und in die Schwerölzuleitung (11) gesteuerte Umschaltventile (25, 27) zum Zuschalten der Mischvorrichtung (4) unter Umgehung des Mischrohres eingeschaltet sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, wobei zwischen dem Mischrohr (24) und der Mischvorrichtung (4) einerseits und in der von der Mischvorrichtung (4) wegführenden Vorlaufleitung (5) andererseits Bypassventile (27) eingeschaltet sind, welche über einen die Mischvorrichtung (4) umgehenden Bypass (28) miteinander verbunden sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Mischvorrichtung (4), die Heizeinrichtung (14, 16), die Wasserpumpe (18), ein dieser vorgeschaltetes Wasserfilter (17), ein diesem nachgeschaltetes Druckregelventil (23), der den Wasseranteil der ihn passierenden Emulsion messende Sensor (21) und die Steuereinrichtung (20) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, die Verbindungsanschlüsse zur Schwerölzuleitung (11), zur Wasserzuleitung (12), zu der Vorlaufleitung (5) und zu der Rücklaufleitung (6) aufweist und dadurch als Einheit in den Verbraucherkreislauf eingebaut ist.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 12 und 14, wobei die Baueinheit weiter die Umschaltventile (25, 27) aufweist.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 und 15, wobei die Baueinheit weiter den Bypass (28) sowie die Bypassventile (27) aufweist.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei in die Mischvorrichtung (4) eine Umwälzpumpe (7) integriert ist.