DE102004023233A1 - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung und Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung - Google Patents
Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung und Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung Download PDFInfo
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Abstract
Zur verbesserten Handhabung des Problems der Asphaltene (dichte Kohlenstoffpartikel, die in Kraftstofflagerbehältern und in Kraftstoffhandhabungssystemen Schlamm bilden), schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung vor, bei welchem eine Kupplung bereitgestellt wird, die ein Antriebselement mit einem ersten magnetischen Element und ein angetriebenes Element mit einem zweiten magnetischen Element aufweist, wobei das Antriebselement magnetisch mit dem angetriebenen Element durch das erste und das zweite magnetische Element verbunden ist, wobei ferner ein Kraftstoffhomogenisator bereitgestellt wird, der einen Stator und einen Rotor aufweist, der drehbar in Bezug auf den Stator befestigt ist, wobei der Rotor des Homogenisators drehbar mit dem angetriebenen Element der Kupplung verbunden ist, wobei Kraftstoff für den Homogenisator und Drehenergie für das Antriebselement bereitgestellt werden, wobei die Drehenergie des Antriebselementes das erste magnetische Element dreht und wobei das magnetische Element Drehenergie auf das zweite magnetische Element überträgt und den Rotor des Homogenisators dreht.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Kraftstoffaufbereitung, insbesondere zur Steigerung der Homogenität von Kraftstoff, Kraftstoffgemischen und Kraftstoff-Wasser-Gemischen.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Herkömmliche Kraftstoffhomogenisatoren sind dafür ausgelegt, Asphaltene abzuscheren und sie mit schwerem Heizöl zu vermischen. Asphaltene sind dichte Kohlenstoffpartikel, welche Schlamm in Kraftstofflagerbehältern und in Kraftstoffhandhabungssystemen bilden. Asphaltene verstopfen Kraftstofffilter und erfordern eine spezielle Entsorgung. Am Verbrennungsende eines Systems führen Asphaltene zu unvollständiger Verbrennung von Kraftstoff.
- Herkömmliche Kraftstoffhomogenisatoren schließen mechanische Dichtungen ein und weisen auch Temperatur- und Druckbetriebsgrenzwerte auf. Wenn die Betriebsgrenzwerte überschritten werden oder wenn ein Kraftstoffhomogenisator nicht ordnungsgemäß gewartet wird, kann heißer Kraftstoff an der mechanischen Dichtung vorbei austreten. Der Kraftstoff kann Wellenlager und andere Bestandteile beschädigen und die Umwelt gefährden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst eine Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung einen Kraftstoffhomogenisator und eine Kupplung. Es kann ein Motor bereitgestellt werden, um Drehenergie für die Kupplung bereitzustellen. Der Kraftstoffhomogenisator umfasst einen Stator, einen Rotor, der drehbar in Bezug auf den Stator angebracht ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt besteht, einen Einlass in Fluidverbindung mit dem Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Spalt. Die Kupplung umfasst einen Antriebsrotor mit einem ersten magnetischen Element, einen angetriebenen Rotor mit einem zweiten magnetischen Element und eine Welle, die drehbar um ihre Längsachse befestigt ist, wobei die Welle drehbar mit dem Rotor des Homogenisators und dem angetriebenen Rotor der Kupplung verbunden ist. Wenn Drehenergie für die Kupplung bereitgestellt wird, überträgt das erste magnetische Element Drehbewegung des Antriebsrotors auf das zweite magnetische Element, wodurch der angetriebene Rotor gedreht wird.
- Gemäß der ersten Ausführungsform können die magnetischen Elemente so angeordnet werden, daß sie nicht mit Kraftstoff, der die magnetischen Elemente angreifen und in ihren Eigenschaften verschlechtern kann, in Kontakt treten.
- Ferner kann gemäß der ersten Ausführungsform Kraftstoff über dem angetriebenen Rotor zirkulieren, um Bestandteile der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung zu kühlen und zu schmieren. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung kann vorteilhafterweise auch bei höheren Temperaturen betrieben werden als herkömmliche Vorrichtungen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung.
- KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftsystems mit Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung. -
2 zeigt eine Schnittansicht einer Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Aufriss. -
3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von2 . - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Gemäß allgemeiner Praxis sind die verschiedenen Elemente der Erfindung in der Zeichnung nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. Abmessungen verschiedener Elemente können vergrößert oder verkleinert sein, um die Ausführungsformen der Erfindung deutlicher darzustellen. In den Figuren benennen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente benennen.
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Antriebssystems1000 , bei dem Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen100 verwendet werden können, um Kraftstoff im System1000 aufzubereiten. Das Antriebssystem1000 kann zum Beispiel ein Antriebssystem für ein Seeschiff sein. - Das Kraftsystem
1000 kann einen Hauptmotor200 und Hilfsmotoren210 ,220 umfassen. Schweres Heizöl wird in einem Servicebehälter230 für schweres Heizöl gelagert und Dieselöl in einem Servicebehälter232 für Dieselöl. Das schwere Heizöl und das Dieselöl werden gemischt und Versorgungspumpen236 zugeführt. Die Versorgungspumpen236 fördern den Kraftstoff zu Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen100 . - Nach der Aufbereitung in den Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen
100 kann der Kraftstoff den jeweiligen Motoren200 ,210 ,220 durch Zirkulationspumpen238 zugeführt werden. Der Kraftstoff kann auch durch Filter240 gefiltert werden. - Von einem Setzbehälter
250 für schweres Heizöl kann schweres Heizöl durch einen Reiniger252 zu einem Servicebehälter230 für schweres Heizöl gelangen. Eine Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 kann mit dem Reiniger252 in Serie geschaltet sein, um Kraftstoff vom Absetzbehälter250 für schweres Heizöl aufzubereiten. Eine Schlammreduktionsschleife264 kann ebenfalls eingeschlossen sein, in der Kraftstoff in einem Aufbereiter100 aufbereitet und zum Absatzbehälter250 für schweres Heizöl rückgeführt wird. Dieselöl kann dem Dieselöl-Servicebehälter232 von einem Marinedieselöl-(MDO)-Lagerbehälter260 zugeführt werden, nachdem es durch einen Reiniger262 gegangen ist. - Ein Altölverbrennungssystem
270 kann im System1000 enthalten sein, um Altöl zu entsorgen. Das Altöl kann zum Beispiel durch Verbrennen in einem Hilfskessel oder einem (hier nicht dargestellten) Verbrenner entsorgt werden. Abfall aus den Reinigern252 ,262 kann ebenfalls mittels des Altölverbrennungssystems270 entsorgt werden. - Das System
1000 schließt Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen100 zur Aufbereitung verschiedener Kraftstoffe, Kraftstoffgemische und Kraftstoff-Wasser-Gemische ein. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 wird detaillierter in2 und3 dargestellt. -
2 ist eine Schnittansicht der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 im Aufriss.3 ist eine Schnittansicht der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 entlang der Linie 3-3 in2 . Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 umfasst eine Kupplung300 , einen Kraftstoffhomogenisator400 und einen Motor500 . Der Kraftstoffhomogenisator400 nimmt Kraftstoff, ein Kraftstoffgemisch oder ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch an einem Einlass402 auf und gibt aufbereiteten Kraftstoff an einem Auslass404 aus. Der eingehende Kraftstoff kann aus einem einzigen Kraftstofftyp oder aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren Kraftstoffen, einem Gemisch aus Kraftstoff und Wasser oder einem dieser Stoffe in Kombination mit Kraftstoffzusatzstoffen bestehen. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung können der eingehende Kraftstoff und/oder die eingehenden Kraftstoffgemische allgemein als „Kraftstoff" bezeichnet werden. Der Begriff „Kraftstoff" wird auch in dem Sinne verwendet, dass der Kraftstoff ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch sein und andere Zusatzstoffe enthalten kann. - Der Motor
500 stellt die Drehenergie bereit, um den Homogenisator400 zu betreiben. Der Motor500 ist drehbar mit dem Homogenisator400 durch die Kupplung300 verbunden. Die Kupplung300 ist durch eine Welle302 mit dem Motor500 verbunden. Die Verbindung der Welle302 mit dem Motor500 kann üblicher Art sein und ist daher hier nicht weiter dargestellt. - Der Homogenisator
400 umfasst ein Gehäuse401 und einen konischen Rotor410 , der konzentrisch und drehbar innerhalb eines konischen Stators420 befestigt ist. Eingehender Kraftstoff tritt in den Einlass402 in der durch die Pfeile angezeigten Richtung ein und geht durch einen Rotor/Stator-Spalt-Einlass424 hindurch. In einer Ausführungsform kann der Rotor/Stator-Spalt-Einlass424 eine Breite aufweisen, die – gemessen in einer Richtung, die zur Mittellinie des Homogenisators400 senkrecht verläuft – 3 mm beträgt. Andere Spalteinlassbreiten können ebenfalls in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden. Der Rotor410 und der Stator420 weisen unterschiedliche Verjüngungen auf, was zu einem fortschreitend enger werdenden Spalt418 zwischen dem Rotor410 und dem Stator420 führt. - Wie durch die Pfeile in
2 gezeigt, gelangt der Kraftstoff in den fortschreitend enger werdenden Spalt418 zwischen dem Rotor410 und dem Stator420 und tritt durch einen Rotor-/Stator-Spalt-Auslass426 aus. Der Rotor/Stator-Spalt-Auslass426 kann – entlang einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittellinie des Homogenisators400 verläuft – eine einstellbare Breite aufweisen, wobei die Breite sich z.B. zwischen ungefähr 0,15 bis 0,3 mm bewegen kann. Andere Breiten können in Abhängigkeit von der für den aufbereiteten Kraftstoff gewünschten Homogenität und von den Kraftstoffarten, die aufbereitet werden, verwendet werden. - Während der Kraftstoff in den enger werdenden Spalt
418 wandert, werden Asphaltene im Kraftstoff zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Rotors410 und des Stators420 abgeschert. Der Homogenisator400 dient auch dazu, verschiedene Kraftstoffarten zu mischen, welche den eingehenden Kraftstoff ausmachen, falls mehrere Kraftstoffarten im eingehenden Kraftstoff vorhanden sind. Wasser und/oder Zusatzstoffe, sofern vorhanden, werden auch innerhalb des Kraftstoffes gemischt. Der Homogenitätsgrad im eingehenden Kraftstoff wird damit durch den Homogenisator400 erhöht. - Die Kupplung
300 überträgt Drehenergie vom Motorr zum Homogenisator400 . Die Kupplung300 ist magnetisch und stellt mehrere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Kupplungsvorrichtungen bereit. Die Kupplung300 wird unten detailliert beschrieben. - Die Kupplung
300 umfasst ein Lagergehäuse304 und einen Lagerträger306 . Die Kupplung300 kann einen Träger307 zum Befestigen der Kupplung300 an einer Außenfläche, wie einer Deckplatte im Fall von Marineanwendungen, einschließen. Das Lagergehäuse304 ist mit dem Homogenisator400 durch mehrere Bolzen308 verbunden, die um den Umfang des Lagergehäuses304 herum angeordnet sind. Nur ein Bolzen308 ist in2 dargestellt. Das Lagergehäuse304 ist mit dem Lagerträger306 durch Bolzen309 verbunden, die um den Umfang des Lagerträgers306 angeordnet sind, wobei hier nur ein Bolzen309 dargestellt ist. - In der Kupplung
300 ist ein Antriebsrotor310 magnetisch mit einem angetriebenen Rotor330 verbunden. Der Antriebsrotor310 nimmt Drehenergie von dem Motor500 auf und überträgt die Drehenergie über die magnetische Kupplung auf den angetriebenen Rotor330 . Der Antriebsrotor310 ist mit der Welle302 verbunden, welche wiederum mit dem Motor500 verbunden ist. Die Welle302 ist durch ein Lager312 in dem Lagerträger306 gestützt, und der Antriebsrotor310 ist durch ein Lager316 in dem Lagerträger306 gestützt. Die Lager312 ,316 können zum Beispiel Kugellager sein. - Der angetriebene Rotor
330 schließt eine Welle332 , ein, die mit dem Rotor410 des Homogenisators400 verbunden ist. Die Welle332 kann mit dem Rotor410 zum Beispiel über einen Bolzen440 verbunden sein, der eine Keilnut442 aufweist. Ein Keil wird in die Keilnut442 eingefügt, um zu gewährleisten, dass sich die Welle332 und der Rotor410 gemeinsam drehen. Der Rotor410 dreht sich daher mit dem angetriebenen Rotor330 der Kupplung300 . - Die magnetische Kupplung wird durch die Wechselwirkung der magnetischen Felder von einem äußeren magnetischen Element
336 und einem inneren magnetischen Element338 hergestellt. Das äußere magnetische Element336 ist mit dem Antriebsrotor310 verbunden und das innere magnetische Element338 mit dem angetriebenen Rotor330 . Die magnetischen Elemente336 ,338 können aus Dauermagneten bestehen, die als Ring befestigt sind. Der Ring des inneren magnetischen Elements338 kann aus einer Magnetbank360 und der Ring des äußeren magnetischen Elements336 aus einer Magnetbank362 bestehen. Jedes der magnetischen Elemente336 ,338 kann vorzugsweise die Form von zwei getrennten Magnetringen aufweisen. Die Form und Anordnung der magnetischen Elemente336 ,338 werden unten detaillierter unter Bezugnahme auf3 besprochen. Die magnetischen Elemente336 ,338 schaffen eine multipolare magnetische Kupplung, welche Drehenergie des Antriebsmotors310 durch eine Einschließungshülle340 der Kupplung300 überträgt. - Die Einschließungshülle
340 ist innerhalb des Antriebsrotors310 angeordnet. Die Einschließungshülle340 ist stationär mit dem Lagergehäuse304 verbunden und dreht sich nicht mit dem angetriebenen Rotor330 . Die Einschließungshülle340 kann mit dem Lagergehäuse304 über eine Dichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, die zwischen der Einschließungshülle340 und dem Lagergehäuse304 angeordnet ist, um ein abgedichtetes Gehäuse oder eine abgedichtete Kammer innerhalb der Einschließungshülle340 zu bilden. Die Einschließungshülle340 kann aus Materialien wie zum Beispiel Keramik und rostfreiem Stahl hergestellt werden. - Kraftstoff kann innerhalb der Einschließungshülle
340 zirkulieren. Der Kraftstoff kann in die Einschließungshülle340 eintreten, indem er sich über dem Umfang einer Auslassscheibe444 des Homogenisators400 bewegt. Kraftstoff, der innerhalb der Einschließungshülle340 zirkuliert, kühlt und schmiert die Bestandteile innerhalb der Einschließungshülle340 . Zum Beispiel kann die Welle332 in Gleitlagern350 befestigt sein, welche durch den zirkulierenden Kraftstoff geschmiert und gekühlt werden. Ungeteilte Ringlager sind herkömmlichen Lagern gegenüber, welche ein größeres Volumen innerhalb der Kupplung300 beanspruchen würden, vorzuziehen. Die ungeteilten Ringlager können aus Materialien wie zum Beispiel Carbidstahl hergestellt werden. - Das innere magnetische Element
338 ist im angetriebenen Rotor330 eingeschlossen und von Kraftstoff, der in der Kupplung300 fließt, isoliert. Das äußere magnetische Element336 ist ebenfalls von Kontakt mit Kraftstoff isoliert, da der Kraftstoff nicht in den Raum zwischen der Einschließungshülle340 und dem Antriebsrotor310 eindringt. - Im Betrieb dreht der Motor
500 die Welle, welche den Antriebsrotor310 dreht. Das äußere magnetische Element336 ist magnetisch mit dem inneren magnetischen Element338 verbunden und bringt dadurch den angetriebenen Rotor330 dazu, sich zu drehen. Die Welle332 ist drehbar mit dem angetriebenen Rotor330 verbunden und dreht sich mit den angetriebenen Rotor330 . Der Rotor410 des Homogenisators400 ist mit der Welle332 verbunden und dreht sich in derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Welle332 . Wenn Kraftstoff in den Einlass402 des Homogenisators400 eindringt, wird er in den Rotor/Stator-Einlass-Spalt424 gezogen, und Partikelstoffe wie Asphaltene werden zunehmend gemahlen und durch Scherkräfte in dem enger werdenden Spalt418 gemischt. Der Homogenisierungsgrad des Kraftstoffes steigt auch an, wenn Asphaltene in den Flüssigkraftstoff untergemischt und wenn unterschiedliche Kraftstoffarten, Wasser und Zusatzstoffe (falls vorhanden) miteinander vermischt werden. - Der Kraftstoff läuft durch den Rotor/Stator-Spalt-Auslass
426 und tritt durch den Auslass404 aus dem Homogenisator400 aus. Wünschenswerte Asphaltengrößen nach der Aufbereitung sollten einen Durchmesser von weniger als ungefähr 5 Mikron aufweisen. Der Auslass404 kann mit einer Kraftstoffleitung verbunden sein, welche den aufbereiteten Kraftstoff zum Beispiel an einen Motor weiterleiten kann. - Während des Betriebs der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung
100 kann Kraftstoff vorteilhafterweise kontinuierlich durch das Innere der Einschließungshülle340 zirkuliert werden. Der Kraftstoff dient dazu, die Bestandteile innerhalb der Einschließungshülle340 zu kühlen und zu schmieren. Wasser kann dem Kraftstoff vor dem Durchführen des Kraftstoffes durch die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 hinzugefügt werden. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 erstellt danach eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion, die – wenn sie in einen Dieselmotor eingespritzt wird – zu reduzierten Stickstoffoxidemissionen (NOx) führt. -
3 ist eine Schnittansicht der Kupplung300 entlang der Linie 3-3 in2 . Wie in3 dargestellt, umfasst das innere magnetische Element338 einen Ring der Magnete360 in dem angetriebenen Rotor330 . Unter Bezugnahme auf2 kann das innere magnetische Element338 zwei solcher Ringe einschließen. Die zwei Ringe können in koaxialer Ausrichtung in einer Ende-zu-Ende-Weise angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann der äußere magnetische Ring336 zwei koaxial ausgerichtete Ringe des Magneten362 umfassen. - Gemäß obiger Ausführungsform sind die Magnete
360 des inneren magnetischen Elementes338 innerhalb des angetriebenen Rotors330 eingeschlossen und die Magnete362 des Antriebsrotors310 sind zum Raum zwischen der Einschließungshülle340 und dem Antriebsrotor310 , der frei von Kraftstoff ist, offen. Die magnetischen Elemente336 ,338 sind daher von Kontakt mit Kraftstoff isoliert, der die Magnete360 ,362 beschädigen oder verschlechtern kann. Vorzugsweise ist die Einschließungshülle340 innerhalb des Antriebsrotors310 befestigt, so dass der Raum dazwischen hermetisch abgedichtet ist. - Ferner zirkuliert gemäß obiger Ausführungsform Kraftstoff innerhalb der Einschließungshülle
340 , um die darin angeordneten Bestandteile zu kühlen und zu schmieren. Die Gleitlager350 werden durch den Kraftstoff geschmiert, wodurch ein reibungsloser und wartungsfreier Betrieb der Kupplung300 gewährleistet wird. - Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung
100 kann mit sehr hohen Temperaturen betrieben werden. Zum Beispiel kann die Aufbereitungsvorrichtung100 mit Kraftstofftemperaturen von bis zu ungefähr 400°C betrieben werden. Im Gegensatz dazu liegt bei herkömmlichen Kraftstoffhomogenisatoren der maximale Wert der Kraftstofftemperatur für einen sicheren Betrieb im Bereich von ungefähr 150 bis 180°C. - Der Motor
500 kann zum Beispiel ein Elektromotor sein. Ein geeigneter Elektromotor wird von ATB Motorentechnik GmbH in Nordenham, Deutschland, hergestellt, weist die Bezeichnung IM B 35 auf und wird unter der Teilenummer DE 160M-4 verkauft. Andere Motoren, wie jene, die von der SIEMENS Aktiengesellschaft AG Automations- und Antriebsgruppe in Erlangen, Deutschland, erzeugt werden, können ebenfalls verwendet werden. Ein geeigneter Motortyp wird unter der generellen Bezeichnung „Käfigläufermotor" verkauft. Der Motor500 , und infolgedessen der Homogenisator400 , können in einer großen Bandbreite von Drehgeschwindigkeiten betrieben werden. Zum Beispiel können bei der Aufbereitung von schwerem Heizöl für Marineanwendungen Drehgeschwindigkeiten im Bereich von ungefähr 1000 bis 3000 Umdrehungen/Minute verwendet werden. Der Motor500 kann aber so ausgewählt werden, dass er eine geeignete Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Art des aufzubereitenden Kraftstoffs und in Abhängigkeit von der für den aufbereiteten Kraftstoff vorgesehenen Verwendung aufweist. Der Motor500 kann abnehmbar an der Welle302 (2 ) der Kupplung300 befestigt sein und als ein getrenntes Element zusammengebaut werden. - Gemäß den in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Ausführungsformen kann der Homogenisator
400 die Funktionen des Scherens und/oder Schleifens von Partikelstoff innerhalb von Kraftstoff ausführen. Der Homogenisator400 kann auch verschiedene Kraftstofftypen, Wasser und Zusatzstoffe mischen. Der Begriff „Homogenisator" deutet jedoch nicht darauf hin, dass Kraftstoff, der im Homogenisator400 aufbereitet wird, einen gänzlich einheitlichen oder homogenen Zustand aufweisen muss. Der Begriff „Homogenisator" impliziert, dass ein Kraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch, der bzw. das in den Homogenisator eintritt, nach der Aufbereitung im Homogenisator400 einen höheren Homogenitätsgrad aufweisen wird. - Das oben beschriebene Antriebssystem
1000 ist zwar als Schiffstriebwerk beschrieben, die oben beschriebenen Ausführungsformen der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 können jedoch auch andere Anwendungen haben. Zum Beispiel kann die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung100 in einer Einrichtung verwendet werden, die elektrischen Strom erzeugt. - Die vorangehende Beschreibung der Erfindung ist eine Darstellung und Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus zeigt und beschreibt die Offenbarung nur ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, wobei jedoch zu verstehen ist, dass die Erfindung in verschiedenen anderen Kombinationen, Modifizierungen und Umgebungen verwendet werden und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, so wie hierin zum Ausdruck gebracht, in Übereinstimmung mit den oben genannten Lehren und/oder im Rahmen der Fertigkeit oder des Wissens der relevanten Technik geändert oder modifiziert werden kann.
- Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen ferner dazu, die besten bekannten Formen zur Umsetzung der Erfindung zu erläutern und andere Fachleute zu befähigen, die Erfindung in diesen oder anderen Ausführungsformen und mit den durch die speziellen Anwendungen oder Verwendungen der Erfindung erforderlichen verschiedenen Modifikationen zu verwenden. Infolgedessen dient die Beschreibung nicht der Beschränkung der Erfindung auf die hierin offenbarte Form. Ferner gilt, dass die beiliegenden Ansprüche so ausgelegt werden können, dass sie alternative Ausführungsformen einschließen, die nicht ausdrücklich in der detaillierten Beschreibung definiert werden
Claims (27)
- Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ), umfassend – einen Kraftstoffhomogenisator (400 ), – einen Motor (500 ), und – eine magnetische Kupplung (300 ) zum Übertragen von Drehenergie von dem Motor (500 ) zum Kraftstoffhomogenisator (400 ). - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 1, wobei die magnetische Kupplung (300 ) folgendes umfasst: – einen Antriebsrotor (310 ) und – einen angetriebenen Rotor (330 ). - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 2, wobei die magnetische Kupplung (300 ) folgendes umfasst: eine Einschließungshülle (340 ), die zwischen einem ersten magnetischen Kupplungsmittel (336 ) des Antriebsrotors (310 ) und einem zweiten magnetischen Kupplungsmittel (338 ) des angetriebenen Rotors (330 ) angeordnet ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die magnetische Kupplung (300 ) Folgendes umfasst: eine Welle (332 ), die drehbar mit dem angetriebenen Rotor (330 ) und dem Kraftstoffhomogenisator (400 ) verbunden ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 3 oder 4, wobei: Kraftstoff aus dem Kraftstoffhomogenisator (400 ) in ein Inneres der Einschließungshülle (340 ) eindringen kann, aber von einem Äußeren der Einschließungshülle (340 ) isoliert ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Kraftstoffhomogenisator (400 ) Folgendes umfasst: ein erstes magnetisches Element (336 ) auf dem Antriebsrotor (310 ); und ein zweites magnetisches Element (338 ) auf dem angetriebenen Rotor (330 ). - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffhomogenisator (400 ) Folgendes umfasst: einen Stator (420 ); einen Rotor (410 ), der drehbar in Bezug auf den Stator (420 ) befestigt ist, wobei ein Spalt (418 ) zwischen dem Rotor (410 ) und dem Stator (420 ) besteht; einen Einlass (402 ) in Fluidverbindung mit dem Spalt (418 ) zwischen dem Rotor (410 ) und dem Stator (420 ); und einen Auslass (426 ) in Fluidverbindung mit dem Spalt (418 ) zwischen dem Rotor (410 ) und dem Stator (420 ); und wobei die magnetische Kupplung (300 ) Folgendes umfasst: einen Antriebsrotor (310 ) mit einem ersten magnetischen Element (336 ); einen angetriebenen Rotor (330 ) mit einem zweiten magnetischen Element (338 ); und eine Welle (332 ), die drehbar um ihre Längsachse befestigt ist, wobei die Welle (332 ) drehbar mit dem Rotor (410 ) des Homogenisators (400 ) und dem angetriebenen Rotor (330 ) verbunden ist, wobei das erste magnetische Element (336 ) Drehbewegung des Antriebsrotors (310 ) auf das zweite magnetische Element (338 ) überträgt, wodurch der angetriebene Rotor (330 ) gedreht wird. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 7, umfassend: eine Einschließungshülle (340 ), die mindestens teilweise den angetriebenen Rotor (330 ) umschließt, wobei sich der Spalt (418 ) zwischen der Einschließungshülle (340 ) und dem Antriebsrotor (310 ) befindet. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 8, wobei das erste magnetische Element (336 ) dem Spalt (418 ) zwischen der Einschließungshülle (340 ) und dem Antriebsrotor (310 ) ausgesetzt ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Einschließungshülle (340 ) zwischen dem ersten magnetischen Element (336 ) und dem zweiten magnetischen Element (338 ) angeordnet ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Spalt zwischen der Einschließungshülle (340 ) und dem Antriebsrotor (310 ) zumindestens teilweise durch die Einschließungshülle (340 ) und den Antriebsrotor (310 ) hermetisch abgedichtet ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei: sich ein Inneres der Einschließungshülle (340 ) mit dem Spalt (418 ) zwischen dem Rotor (410 ) und dem Stator (420 ) des Kraftstoffhomogenisators (400 ) in Fluidverbindung befindet; und Kraftstoff vom Homogenisator (400 ) in die Einschließungshülle (340 ) fließen kann, wenn sich die Welle (332 ) dreht. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 7, wobei der Antriebsrotor (310 ) drehbar innerhalb eines Lagerträgers (306 ) befestigt ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Welle (332 ) in mindestens einem ungeteilten Ringlager (250 ) befestigt ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das erste magnetische Element (336 ) mindestens einen Magnetring (362 ) umfasst, der auf dem Antriebsrotor (330 ) angebracht ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 15, wobei: das zweite magnetische Element (338 ) mindestens einen Magnetring (360 ) umfasst, der auf dem angetriebenen Rotor (330 ) angebracht ist; und das zweite magnetische Element (338 ) konzentrisch mit dem ersten magnetischen Element (336 ) angeordnet ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei: der Spalt (418 ) zwischen dem Rotor (410 ) und dem Stator (420 ) einen Einlassabschnitt (424 ) und einen Auslassabschnitt (426 ) aufweist; und die Größe des Spalts (418 ) vom Einlassabschnitt (424 ) zum Auslassabschnitt (426 ) hin abnimmt. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach einem der Ansprüche 7 bis Anspruch 12, umfassend: einen Motor (500 ), wobei der Motor (500 ) mit der Welle (332 ) verbunden ist und Drehenergie für die Welle (332 ) bereitstellt, wodurch der Rotor (410 ) des Homogenisators (400 ) gedreht wird. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 18, wobei der Motor (500 ) mit einer Drehgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 1000 bis 3000 Umdrehungen/Minute betrieben werden kann. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ), die Folgendes umfasst: – Mittel zum Steigern der Kraftstoffhomogenität; – Mittel zum Bereitstellen von Drehenergie; und – eine Kupplung zum Übertragen der Drehenergie von dem Mittel zum Bereitstellen der Übertragungsenergie auf das Mittel zum Steigern der Kraftstoffhomogenität, wobei die Kupplung Folgendes umfasst: – Antriebsmittel mit ersten magnetischen Kupplungsmitteln; und – angetriebene Mittel mit zweiten magnetischen Kupplungsmitteln, wobei die angetriebenen Mittel mit den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität verbunden sind. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 20, wobei die Kupplung Folgendes umfasst: eine Einschließungshülle, die zwischen dem ersten magnetischen Kupplungsmittel und dem zweiten magnetischen Kupplungsmittel angeordnet ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 21, wobei die Kupplung Folgendes umfasst: eine Welle, die drehbar mit den angetriebenen Mitteln und den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität verbunden ist. - Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (
100 ) nach Anspruch 21, wobei: Kraftstoff aus den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität in ein Inneres der Einschließungshülle eindringen kann, aber von einem Äußeren der Einschließungshülle isoliert ist - Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung, umfassend: – Bereitstellen einer Kupplung, die ein Antriebselement mit einem ersten magnetischen Element und ein angetriebenes Element mit einem zweiten magnetischen Element aufweist, wobei das Antriebselement magnetisch mit dem angetriebenen Element durch das erste und das zweite magnetische Element verbunden ist; – Bereitstellen eines Kraftstoffhomogenisators, der einen Stator und einen Rotor aufweist, der drehbar in Bezug auf den Stator befestigt ist, wobei der Rotor des Homogenisators drehbar mit dem angetriebenen Element der Kupplung verbunden ist; – Bereitstellen von Kraftstoff für den Homogenisator; und Bereitstellen von Drehenergie für das Antriebselement, wobei die Drehenergie das Antriebselement und das erste magnetische Element dreht, wobei das erste magnetische Element Drehenergie auf das zweite magnetische Element überträgt und den Rotor des Homogenisators dreht.
- Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen von Kraftstoff Folgendes umfasst: Bereitstellen mehrerer Kraftstoffarten für den Homogenisator.
- Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen von Kraftstoff Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Gemischs aus Kraftstoff und Wasser für den Homogenisator.
- Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen einer Kupplung Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Einschließungshülle, die zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element angeordnet ist.
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