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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie
von fluiden und/oder gasförmigen
Stoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie von
fluiden und/oder gasförmigen
Stoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen.
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Vorrichtung
der eingangs genannten Art sind bekannt. Hierbei wird der zu behandelnde
Stoff aufwendig in einer bestimmten Form bez. unter bestimmten Bedingungen,
sei zum Beispiel unter erhöhtem
Druck, unter erhöhter
Temperatur, durch Bestrahlen, in einer bestimmten Lösungsform
und/oder über
bestimmte Katalysatoren bzw. Kontakt mit bestimmten reaktiven Stoffen,
zur Reaktion gebracht. Dies ist zum Beispiel in
DE 10 237 704 beschrieben. Diese
Vorrichtungen und die damit verknüpften Verfahren zur Erzeugung
einer Aktivierungsenergie sind aufwendig und erfordern zudem häufig eine
bestimmte Vorbehandlung und/oder Nachbehandlung.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art bereitzustellen, die weniger aufwendig ist und ein entsprechend
wenig aufwendiges Verfahren zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie
ermögicht, Erfindungsgemäß wird die
gestellte Aufgabe dadurch gelöst,
dass eine Einrichtung zur Erzeugung elektrischer und magnetischer
Wechselfelder vorgesehen ist, die Einrichtung eine magnetische Lastspule
mit einer Wicklung und einem Spulenkern (4) sowie eine
Steuerung mit einer Steuerungsschaltung für die Lastspule aufweist, eine Durchleitungseinrichtung
zum Durchleiten des Stoffes durch die Lastspule vorgesehen ist,
der Spulenkern ein axiales Rohr zum axialen Durchleiten des Stoffes
durch die Lastspule in einer Durchleitungsrichtung aufweist und
das Rohr aus einem paramagnetischen Werkstoff gefertigt ist.
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Somit
wird der Spulenkern durch das axiale Rohr und den das axiale Rohr
durchströmende
Stoff gebildet. Dank der paramagnetischen Eigenschaften des Werkstoffes
des Röhrchens
kann der Stoff maximal von dem Magnetfeld der Lastspule durchflutet werden.
Somit kann eine entsprechend optimierte Wirkung des Magnetfeldes
auf den Stoff erzielt werden.
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Bei
vergleichenden Untersuchungen eines mittels dieser Vorrichtung behandelten
und eines unbehandelten Dieselkraftstoffs wurden spezifische Eigenschaftsänderungen
festgestellt. Diese äußerten sich
bei der Verbrennung eines entsprechenden Kraftstoff/Luft-Gemisches
in einem Dieselmotor allgemein in Form einer generellen Leistungssteigung des
Dieselmotors, von verbesserten Kalt- und Heißlaufeigenschaften des Dieselmotors,
einer verbesserten Elastizität
des Dieselmotors und einer verbesserten Ausnutzung bzw. einem erhöhtem Wirkungsgrad
in der Verbrennung des Kraftstoffes. Ferner kann eine Erhöhung einer
auf das Kraftstoffgewicht bezogenen, nutzbaren Wärmemenge festgestellt werden.
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Nähere Untersuchungen
des behandelten Dieselkraftstoffes ergaben eine Erniedrigung des Flammpunktes
um 0,5°C
sowie eine Teilverbrennung des Dieselkraftstoffes vor Erreichen
des erniedrigten Flammpunktes. Dies lässt den Schluss zu, dass sich mit
der Behandlung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung anteilig mehr
leichter und/oder eher entflammbare Bestandteile gebildet haben.
Zudem kann angenommen werden, dass durch die Behandlung mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
auch eine Isomerisation des Stoffes, d.h. eine Änderung seines strukturellen
Aufbaus ohne gleichzeitige Änderung seiner
chemischen Eigenschaften, auftreten kann, welche sich auf das Verbrennungsverhalten
des Stoffes auswirkt.
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Dieselkraftstoffe
weisen eine Reihe unterschiedlicher aliphatischer Kohlenwasserstoffe
auf. Es wurden eigene gaschromatische Untersuchungen mit einem unbehandelten
und einem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
behandelten Dieselkraftstoff gleicher Ausgangszusammensetzung wie
der unbehandelte Dieselkraftstoff durchgeführt, wobei eine übliche Abundance,
eine Häufigkeit
eines Stoffes, in Abhängigkeit
von einer zeitlich kontinuierlich erhöhten Analyseenergie aufgenommen
wurde. Hier ergab sich bei dem behandelten Dieselkraftstoff eine deutliche
Zunahme aller analysierter Kohlenwasserstoffe und insbesondere der
leichteren Kohlenwasserstoffe, wobei die leichteren Kohlenwasserstoffe allgemein
als leichter flüchtig
und entflammbar angenommen werden können.
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Eigene
Versuche an Dieselmotoren älterer Bauart,
die dank ihres Aufbaus Einstellungen des Verbrennungsvorganges auf
einfachem Wege erlauben, zeigen, dass bei Verwendung des behandelten Dieselkraftstoffes
das erforderliche Kraftstoff/Luft-Gemisch magerer, d.h. Kraftstoff ärmer, eingestellt
werden muss, damit eine ordnungsgemäße Zündung dieses Gemisches erfolgen
kann. Dies lässt den
Schluss zu, dass für
die Verbrennung des behandelten Dieselkraftstoffes offensichtlich
ein erhöhtes Sauerstoffangebot
benötigt
wird, welches eine weitergehende bzw. vollständigere Verbrennung des Kraftstoffes
bewirkt. Somit verhält
sich eine Kraftstoff/Luft-Mischung mit dem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
behandelten Dieselkraftstoff in einem üblichen Mischungsverhältnis wie
eine zu fette und damit nicht ordnungsge mäß zündbare Kraftstoff/Luft-Mischung
mit einem unbehandelten Dieselkraftstoff.
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Eine
Schadstoffemissionsprüfung,
die in Form einer üblichen
AU-Prüfung durchgeführt wurde und
die die Emission von Rußpartikeln
erfasst, ergab bei dem behandelten Dieselkraftstoff einen verminderten
Ausstoß an
Rußpartikeln.
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Bei
einem Benzinkraftstoff können ähnlich wirksame
Verbesserungen in der Verbrennung und einer Erhöhung des Wirkungsgrades als
Folge einer Behandlung des Benzinkraftstoffes mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beobachtet werden.
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Üblicherweise
erfolgt der Zündungsbeginn
in einem Benzinmotor bevor der Koben seinen oberen Totpunkt erreicht
hat, damit die maximale Wirkung der Verbrennung mit dem oberen Totpunkt
einsetzt. Um einen „runderen" Lauf des Motors
zu erzielen, kann bei der Verwendung des behandelten Kraftstoffes
der Zündzeitpunkt
auf einen in dem Taktablauf des Motors späteren Zeitpunkt verschoben
werden, in dem der Kolben näher
an seinen oberen Totpunkt angelangt ist. Hierdurch kann die Verbrennungsenergie
besser ausgenutzt werden, indem sich die durch die Kraftstoffverbrennung
erzeugte Druckwelle verstärkt
in Richtung der Kolbenbewegung ausbreiten kann, d.h. indem die hierdurch
erzeugten Druckkräfte nicht
entgegen der Kolbenbewegung auf dem Wege zum oberen Totpunkt hin,
sondern in Bewegungsrichtung des Kolbens vom oberen Totpunkt weg
wirken können,
wodurch eine hierdurch erzielbare mechanische Umsetzung und Nutzung
der Verbrennungsenergie verbessert und damit die Motorleistung erhöht werden
kann. Da die Kräfte
verstärkt
in Bewegungsrichtung des Kolbens wirken, kann ferner hierdurch der
Motorverschleiß verringert
und damit die Standfestigkeit des Motors erhöht werden.
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Bei
einem Einspritzmotor kann man beobachten, dass bei Verwendung eines
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
behandelten Kraftstoffes die Einspritzmenge an Kraftstoff zur ordnungsgemä ßen Zündung minimiert
und/oder zusätzliche
Luft angesaugt werden muss.
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Zudem
kann registriert werden, dass ein Motor allgemein im Betrieb mit
dem behandelten Kraftstoff weniger heiß wird, d.h., dass der Motor
weniger Abwärme
oder Verlustwärme
erzeugt.
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Die
Ergebnisse lassen darauf schließen, dass
die Verbrennung des Kraftstoffes durch die zuvor erfolgte Behandlung
des Kraftstoffes mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei niedrigeren Temperaturen
und vollständiger
erfolgen kann. Die Versuchsergebnisse lassen insgesamt somit den Schluss
zu, dass der Stoff mit seinem Durchleiten durch das Rohr durch das
auf ihn einwirkende elektromagnetische bzw. elektrische und magnetische, hochfrequente
Wechselfeld soweit angeregt werden kann, dass er zumindest teilweise
eine spezifische Aktivierungsenergie aufnimmt. Durch den angeregten
Zustand des Stoffes wird die zu einer Reaktion erforderliche restliche
Aktivierungsenergie entsprechend geringer, sodass eine chemische
Reaktion entsprechend leichter stattfinden kann. Wie ferner u.a.
aus der Erniedrigung der Flammtemperatur geschlossen werden kann,
kann durch die Behandlung von insbesondere aliphatischen Kohlenwasserstoffen
eine Isomerisation stattfinden, durch welche sich die physikalischen
Eigenschaften des betreffenden Kohlenwasserstoffes ändern können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
eignet sich zur Behandlung von echten und kolloidalen Lösungen gasförmiger,
fluider und fester Stoffe, ferner für insbesondere homogene Gemenge,
bei denen das Dispersionsmittel flüssig ist. Wenn auch die Vorrichtung
speziell in ihrer Anwendung auf Kohlenwasserstoffe und hier bevorzugt
für Kraftstoffe
wie Dieselkraftstoff, Benzin oder Heizöl für Feuerungsanlagen beschrieben
ist, so sind weitere Anwendungsmöglichkeiten
in der chemischen Industrie und in der Aufbereitung von Trinkwasser
oder anderen zur Nahrung bestimmter fluider Medien denkbar. Möglicherweise
können
durch die Behand lung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch explosive
und/oder toxische Stoffe entstehen.
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Als
Werkstoffe für
das Rohr kommen zunächst
beispielsweise Gummi, Kunststoffe und andere paramagnetische Werkstoffe
in Betracht. Um eine günstige
Eigenschaftskombination, wie ausreichende Festigkeit, Paramagnetismus
und chemische Reaktionsträgheit
oder Reaktionspassivität
gegenüber dem
zu behandelnden Stoff, zu erzielen, kann auch ein Verbundwerkstoff
eingesetzt werden.
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Der
Werkstoff sollte dem Rohr eine ausreichend hohe Festigkeit verleihen,
um dem Druck des das Rohr durchströmenden Fluids oder Gases standhalten
zu können.
Hierbei sollte das Rohr zugleich möglichst dünnwandig ausgelegt sein, um
einen möglichst
großen
Innenrohrquerschnitt und damit einen möglichst großen optionalen Volumenstrom
des Stoffes durch Rohr zu erzielen. Als möglicher Werkstoff kommt somit
bevorzugt ein Verbundwerkstoff mit eingelagerten, Festigkeit steigernden
Komponenten in Betracht.
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Zur
Steigerung der Wirkung sollte der Rohrwerkstoff zum Ladungsausgleich
bevorzugt elektrisch leitend ausgelegt sein. Daher wird ein Kohlenstofffaser
verstärkter
Kunststoff (CFK) bevorzugt, der zugleich den Vorzug einer hohen
Festigkeit aufweist. Der Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff hat ferner den
Vorteil, dass er vielen Stoffen gegenüber chemisch relativ unempfindlich
sowie säurefest
und alterungsbeständig
ist. Somit ist er gut zum Durchleiten von Kraftstoffen, wie Diesel
oder Benzin, geeignet. Wegen ihrer einfacheren Herstellung sollten
die Kohlenstofffasern bevorzugt axial im Rohr verlaufen.
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Die
an der Magnetspule anliegenden elektrischen und magnetischen Wechselfelder
können
eine Frequenz von 1 kHz bis 20 kHz, bevorzugt von 5 kHz bis 15 kHz
und idealerweise von 9 kHz bis 10 kHz aufweisen. Diese für die Auslegung
der Vorrichtung ge eignete Frequenz hat ferner den Vorteil, dass
sie für
wissenschaftliche, industrielle und medizinische Zwecke als „freie
Sendefrequenz" freigegeben
ist. Dennoch kann auch ein anderer Frequenzbereich in Betracht kommen,
der zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie und/oder Isomerisation
eines Stoffes durch das Magnetfeld geeignet ist. Hierbei sollten
zur Optimierung dieses Prozesses andere, weiter unten beschrieben
Parameter der Vorrichtung dem veränderten Frequenzbereich jeweils
angepasst sein.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist die Lastspule durch Kopplungskondensatoren
beidseitig von der übrigen
Steuerschaltung entkoppelt. Hierdurch erfolgt die Aufladung der
mit der Magnetspule verbundenen Seite der Kopplungskondensatoren durch
Influenz, d.h. die Magnetspule ist nicht unmittelbar mit der Spannungsquelle
verbunden.
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Vorzugsweise
werden die Kopplungskondensatoren mit Konstantstrom geladen. Hierdurch kann
eine nahezu sinusförmiger
Stromfluss ohne Spannungsspitzen erzielt werden. Hiermit können vorteilhaft
mögliche,
hierdurch induzierte Oberwellen an der Lastspule vermieden werden,
die zu Störungen
in einer die Vorrichtung umgebende Elektronik führen können. Die Vorrichtung bzw.
die Steuerung mit der Magnetspule kann zudem in einer magnetischen
Abschirmung angeordnet sein.
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Es
wird eine Ausbildung der Vorrichtung besonders bevorzugt, in der
Lastspule und Kopplungskondensatoren so ausgelegt sind, dass sie
in Resonanz arbeiten. Bekanntlich heben sich im Resonanzfall induktive
und kapazitive Blindwiderstände
gegenseitig auf. Hierdurch kann bei einer hohen Anzahl von Windungen
in der Lastspule und bei einer Frequenz im unteren kHz-Bereich,
d.h. besonders bevorzugt in einem Bereich von 9 bis 10 kHz, ein
Stromfluss ermöglicht
werden, bei dem sich die Lastspule nicht wesentlich erwärmt. Ausschlaggebend
hierfür
ist zudem die Betriebsspannung an der Lastspule, die zwischen 5
Volt und 30 Volt, bevorzugt zwischen 10 Volt und 20 Volt und idealerweise
zwischen 13 Volt und 15 Volt beträgt. Dies entspricht üblichen
Spannungen in einem Auto, die, insbesondere im Umgang mit entzündlichen
Stoffen, wie Kraftstoffen, ungefährlich
im Gebrauch sind.
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Die
Spule sollte vorzugsweise eine Windungszahl von größer 1000
aufweisen, um dadurch über
eine entsprechend hohe Wicklungskapazität zu verfügen. Durch die hohe Windungszahl
kann eine entsprechend hohe Durchflutung, die sich aus dem Produkt
von Strom und Windungszahl ergibt, erzielt werden. Weist die Lastspule
eine erhöhte
Windungszahl auf, so ist, im Vergleich zu einer Spule mit einer geringeren
Windungszahl, zur Erzielung einer bestimmten Durchflutung ein entsprechend
geringerer Strom notwendig. Um eine hohe Durchflutung zu erreichen,
kann der Strom infolge der vorgesehenen erhöhten Windungszahl der Lastspule
gering ausgelegt werden, sodass ein Heißwerden der Lastspule ohne weitere
zusätzliche
Kühlung
vermieden werden kann.
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Weist
die Lastspule mehr als 1000 Windungen, bevorzugt mehr als 5000,
idealerweise mehr als 10000 Windungen auf, so besitzt sie eine beachtliche Wicklungskapazität von mehreren
Mikrofarad, die zusammen mit der Induktivität und dem Wirkwiderstand der
Spule einen Parallelschwingkreis bildet. Im Resonanzfall kann nun
in der Induktivität
und in der Kapazität
ein Vielfaches des dem Kreise zufließenden Stromes auftreten. Bei
der hier angegebenen Mindestwindungszahl von 1000 Windungen ist
ein Optimum in Hinsicht auf eine maximale Durchflutung bei geringem
Stromfluss möglich.
Es soll jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass bei anderen Auslegungen
der elektrischen und/oder geometrischen Größen der Vorrichtung die Anzahl
der Windungen geringer oder wesentlich größer als 1000 sein kann. Die
Wicklungskapazität
der Lastspule sollte 1 μF
bis 6 μF
betragen. Zweckmäßigerweise
weist die Lastspule eine hohlzylindrische Form auf. Ferner kann
sie bevorzugt aus Kupferdraht gewickelt sein.
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Um
eine möglichst
hohe magnetische Durchflutung in dem Spulenkern und damit eine optimale Wirkung
des Magnetfeldes zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Wicklung
unmittelbar auf dem Rohr aufgebracht ist. Zweckmäßigerweise sind zur seitlichen
Begrenzung der Wicklung entsprechende Ringscheiben seitlich auf
das Rohr aufgeschoben und auf dem Rohr fixiert, d.h. bevorzugt mit
dem Rohr verklebt.
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In
einer Weiterbildung der Vorrichtung weist die Einrichtung einen
Influenzgenerator mit beabstandeten Lamellen auf, zwischen denen
der Stoff mit Hilfe der Durchleitungseinrichtung durchführbar ist.
Die Lamellen des Influenzgenerators sind hierbei bevorzugt elektrisch
miteinander verbunden und bilden somit ein „Mehrfachelektroskop" mit einem elektrischen
Feld, durch das gleichnamige elektrische Ladungsträger abgestoßen und
ungleichnamige angezogen werden. Das elektrische Feld kann auch
bei Nichtleitern zu Influenzerscheinungen führen. Hierbei können durch
das elektrische Feld positive und negative Ionen innerhalb der Nichtleiter
verschoben werden, so dass die ursprünglich neutralen Moleküle zu Dipolen
werden können.
Der Influenzgenerator kann mit einer Wechselspannung beaufschlagt
werden. Die Wechselspannung kann bevorzugt in Frequenz und/oder
Scheitelspannungshöhe
gleich der der Lastspule sein. Bevorzugt können Lastspule und Influenzgenerator
elektrisch miteinander verbunden sein.
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Die
Lamellen des Influenzgenerators können zweckmäßiger senkrecht zur Längsachse
des Rohres angeordnet sein. Zweckmäßigerweise können die
Lamellen als kreisförmige
Scheiben mit einer mittigen, axialen Öffnung für die Anordnung des Rohres ausgebildet
sein.
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Die
Durchleitungseinrichtung kann Strömungsleitbauteile zur Leitung
der Stoffströmung,
bevorzugt aus Kunststoff, aufweisen, mittels derer der Stoff auf
einem vorbestimmten Strömungsweg
führbar
ist. Hierbei können
die Strömungsleitbauteile
anstell bar angeordnet sein, so dass zum Beispiel durch Verschieben
und/oder Veränderung
in einer Winkelanstellung der Strömungsleitbauteile ein von den Strömungsleitbauteilen
zumindest teilweise begrenzter Strömungsraum auf einen spezifischen
Stoff und/oder auf einen bestimmten Stoffvolumenfluss eingestellt
werden kann. Ferner können
die Strömungsleitbauteile
eine eventuell unerwünschte
Verwirbelung und/oder Blasenbildung vermeiden. Um nach Durchleitung
des Stoffes durch die Lastspule ein radial nach Außen gerichtetes
Wegströmen
des Stoffes zu erzielen, kann die in Durchleitungsrichtung hintere
Stirnseite des Rohres verschlossen sein und können seitliche Öffnungen
zum Austritt des Fluids aus dem Rohr im Endabschnitt des Rohres
vorgesehen sein. Durch die Durchleitungsleitbauteile kann der Stoff
so gegen die Lamellen geleitet werden, dass er eine in Strömungsrichtung
vordere Lamelle in einem spitzen Winkel oder im wesentlichen senkrecht
anströmt.
Die Lamellen können
sich bevorzugt über
die radiale Breite des Strömungsweges
erstrecken. Die Durchleitungseinrichtung kann bevorzugt eine radiale äußere Begrenzung
des Influenzgenerators aufweisen, durch die verhindert werden soll, dass
der Stoff beim Durchleiten zwischen den beabstandeten Lamellen den
Zwischenraum zwischen Lamellen radial nach außen verlässt, wobei die Begrenzung elektrisch
von den Lamellen isoliert sein muss. Die Begrenzung kann auch durch
einen Gehäuseabschnitt
gebildet werden.
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Zur
Durchführung
des Stoffes zwischen den beabstandeten Lamellen kann in jeder der
Lamellen mindestens ein axialer Durchgang vorgesehen sein. Hierzu
soll der Stoff zwischen den beabstandeten Lamellen bevorzugt so
zwangsgeführt
werden, dass er die größeren Seitenflächen der
Lamellen möglichst umfassend überstreicht
und somit senkrecht zum elektrischen Feld zwischen den Lamellen
strömt.
Die Durchgänge
zweier benachbarter Lamellen können beispielsweise
bevorzugt radial voneinander beabstandet sein. Der Abstand kann
hierbei mindestens gleich dem Radius der Lamellen sein. Es kann
auch eine Lamelle einen Durchgang, der radial innen angeordnet ist,
und ihre benachbarte Lamelle zwei Durchgänge aufweisen, die radial außen und
bezüglich
der mittigen Öffnung
für das
Röhrchen
gegenüberliegend
angeordnet sind.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann der Influenzgenerator koaxial zum Rohr und zueinander angeordnete
Lamellen aufweisen, deren größeren Seitenflächen einzelne
Zylindermäntel
bilden und zwischen denen der Stoff in axialer Richtung strömt.
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In
einer bevorzugten, da zweckmäßigen Weiterbildung
der Vorrichtung sind Lastspule und Influenzgenerator in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet.
Das Gehäuse
kann einen Eingang und einen Ausgang für Zu- bzw. Ausleitung des Stoffes sowie
elektrische Durchführungen
für Einrichtung, d.h.
für die
elektrische Versorgung und Steuerung des Influenzgenerators und
der Lastspule, aufweisen. Der Eingang und/oder der Ausgang für den Stoff kann
mit einem Hahn, einer Klappe, insbesondere Drosselklappe, oder dergleichen
zum Regeln des Stoffflusses versehen sein. Zudem kann eine Steuerung
zur Steuerung des Stoffvolumenstromes durch die Vorrichtung vorgesehen
sein.
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Um
eine möglichst
kompakte Bauweise zu erzielen, können
Lastspule und Influenzgenerator auf einer gemeinsamen Längsachse
in dem Gehäuse angeordnet
sein, wobei das Rohr in Längsachse durch
Lastspule und Influenzgenerator geführt ist. Hierbei ist vorgesehen,
dass die Lamellen des Influenzgenerators bevorzugt senkrecht zum
Rohr verlaufen. Hierdurch wird der Stoff zwar innerhalb des Rohres
durch den Influenzgenerator geführt,
ohne jedoch über
die größeren Seitenflächen der
Lamellen zu strömen.
Bevorzugt ist der Influenzgenerator in Durchleitungsrichtung des
Stoffes durch das Rohr vor der Lastspule angeordnet, so dass der
Stoff mit Durchströmen
des Influenzgenerators innerhalb des Rohres bereits einer bestimmten
Ladungstrennung unterworfen sein kann, die die anschließende, zumindest
teilweise Erzeugung der Aktivierungsenergie in der Lastspule unterstützten kann.
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Zur
möglichst
umfassenden Ausnutzung des Magnetfeldes und um eine möglichst
kompakte Bauweise der Vorrichtung zu erzielen, kann bevorzugt vorgesehen
sein, dass der Stoff nach Verlassen des Kohlenstofffaser verstärkten Rohres
entgegen seiner Durchleitungsrichtung in dem Rohr außen an der Lastspule
vorbei zum Influenzgenerator hingeführt werden kann. Hierdurch
kann der Stoff zusätzlich durch
axial und/oder radial nach außen
wirkenden Kräften
des Magnetfeldes beaufschlagt werden, wodurch eine Weiterbehandlung
des Stoffes erfolgen kann.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie
von fluiden und/oder gasförmigen
Stoffen dadurch gelöst,
dass der Stoff durch eine magnetische Lastspule mit einem Magnetkern
durchgeleitet wird, dass die magnetische Lastspule ein magnetisches
und elektrisches bzw. ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt und
dass der Stoff beim Durchleiten durch die Lastspule zumindest einen
Teil des Magnetkernes bildet.
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In
einer Weiterführung
des Verfahrens mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einer der zuvor geschriebenen
Ausführungsformen
mit der Lastspule und mit einem einen Spulenkern der Lastspule begrenzenden
Rohr zu axialen Durchleiten des Stoffes durch die Lastspule können folgende
Verfahrensschritte auftreten:
- – Bereitstellung
der Vorrichtung,
- – Einleiten
des Stoffes in die Vorrichtung,
- – Durchleiten
des Stoffes durch das Rohr der Lastspule unter gleichzeitiger Beaufschlagung der
Lastspule mit einem bestimmten elektrischen und magnetischen Wechselfeld
und gleichzeitiges Hervorrufen einer Erzeugung einer Aktivierungsenergie
des Stoffes und
- – Ausleiten
des Stoffes aus der Vorrichtung.
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Der
Stoff kann nach Durchleiten durch die Lastspule entgegen der Durchleitungsrichtung
in dem Rohr an der Außenseite
der Lastspule so vorbeiführbar
sein, dass er möglichst
umfassend und nahe der Außenseite
die Außenflächen der
Lastspule überstreicht.
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Ist,
wie in einigen Ausführungsformen
bereits zuvor beschrieben, zusätzlich
zu der Lastspule ein Influenzgenerator mit Lamellen vorgesehen,
so kann der Stoff nach Durchleitung durch die Lastspule durch den
Influenzgenerator und hierbei zwischen den Lamellen so zwangsgeführt werden,
dass er zumindest überwiegend über die
größeren Oberflächen der
Lamellen des Influenzgenerators strömt.
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Hierzu
kann vorgesehen sein, dass der Stoff nach Durchleiten durch die
Lastspule entgegen der Durchleitungsrichtung in der Lastspule außen an der Lastspule
vorbei zu dem Influenzgenerator hin geführt wird.
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In
einer Weiterbildung des Verfahrens kann der Stoff nach dem Einleiten
in die Vorrichtung axial durch das Rohr zuerst durch den Influenzgenerator und
dann durch die Lastspule geleitet werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele mit einer zugehörigen Zeichnung
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen in stark schematisierter und vereinfachender
Darstellung einen Längsschnitt
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1 einer
erste Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie,
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2 einer
zweiten Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie und
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3 einer
dritten Ausführungsform
der Vorrichtung zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie.
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In
den 1 bis 3 werden Längsschnittdarstellungen dreier
Ausführungsformen
einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie von
fluiden und/oder gasförmigen
Stoffen S, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, gezeigt. Hierbei sind
sämtliche,
nicht erfindungsrelevanten Bauteile der Vorrichtung 1 in
der Zeichnung fortgelassen. Zur leichteren Verdeutlichung des der
Erfindung zugrunde liegende Prinzips sind die Figuren zudem in schematisierter
und vereinfachender Form dargestellt.
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Die
Vorrichtung 1 ist mit einer Einrichtung 2 zur
Erzeugung elektrischer und magnetischer bzw. elektromagnetischer
Wechselfelder versehen. Die Einrichtung 2 weist eine magnetische
Lastspule 3 mit einem Spulenkern 4 und einer hier
nicht dargestellten Steuerung für
die Lastspule 3 auf. Ferner ist eine Durchleitungseinrichtung 5 zum
Durchleiten des Stoffes S durch die Lastspule 3 vorgesehen.
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Die
Durchleitungseinrichtung 5 weist ein axiales Rohr 6 zum
axialen Durchleiten des Stoffes S durch die Lastspule 3 in
einer Durchleitungsrichtung d auf. Das Rohr 6 ist koaxial
zur Lastspule angeordnet, wobei das axiale Rohr 6 eine
radiale äußere Mantelfläche des
Spulenkernes 4 bildet. Das Rohr 6 ist aus einem
elektrisch leitfähigen,
paramagnetischen Werkstoff, hier aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff
(CFK), gefertigt. Dabei bilden das Rohr 6 und der das Rohr 6 durchströmende Stoff
S den Spulenkern 4. Hierdurch wird der das Rohr durchströmende Stoff
S einer optimalen Durchflutung des durch die Lastspule 3 erzeugten
Wechselmagnetfeldes ausgesetzt.
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Der
Stofffluss durch die Vorrichtung 1 ist durch Richtungspfeile
angedeutet, wobei die Durchleitungsrichtung d den Stofffluss durch
das Rohr 6 angibt. Der Stoff S wird in der Zeichnung durch
einzelne kleine Kreisflächen
symbolisiert, wobei jedoch die Darstellung der Kreisflächen keinen
Rückschluss
auf Dichte, Verteilung, Raumerfüllung,
oder dergleichen zulassen sollen.
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In
der in 1 gezeigten, sehr unaufwendigen Ausführungsform
der Vorrichtung 1 wird der Stoff S zu seiner Behandlung
lediglich durch das Rohr 6 axial durch die Lastspule 3 durchgeleitet.
Somit muss zur Installation der Vorrichtung das Rohr 6 mit
der umliegenden Lastspule 3 beispielsweise in einen vorhandenen
Leitungsabschnitt eingebaut und elektrisch angeschlossenen werden.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten beiden Ausführungsformen
der Vorrichtung 1 sind mit einem zusätzlichen Gehäuse 8 mit
einem Eingang 9 und einem Ausgang 10 für den Stoff
S sowie mit elektrischen Durchleitungen 11 für die Einrichtung 2 versehen,
die in dem Gehäuse 8 angeordnet
ist. Um einen störungsfreien
und gleichmäßigen Stofffluss
zu gewährleisten,
sind hier zudem Strömungsleitbauteile 7 vorgesehen,
die in den 2 und 3 jedoch nur
beispielhaft und schematisch an wenigen Stellen, wie an der Ausströmseite des
Rohres 6 an der Gehäuseunterseite,
wiedergegeben sind.
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In
den hier vorgestellten Ausführungsformen der
Vorrichtung 1 ist die Lastspule 3 über die
Durchleitungen 11 mit einer hier nicht dargestellten elektrischen
Schaltung verbunden. Hierzu ist die Lastspule 3 über nicht
dargestellte Kopplungskondensatoren gegenüber einer nicht gezeigten Wechselspannungsquelle
abgekoppelt. Die Aufladung der Kondensatoren erfolgt über Konstantstrom,
sodass die Aufladung der mit der Lastspule 3 verbundene
Seite der Kopplungskondensatoren über Influenz erfolgt. Hierdurch
wird ein nahezu sinusförmiger
Spannungsverlauf ohne Spannungsspitzen erzielt, die ansonsten zu
unerwünschten
Funkstörungen
führen
können und
damit eventuell eine entsprechende Abschirmung erfordern würden.
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Der
durch das Rohr 6 durchfließende Stoff S wird über die
Lastspule 3 mit einem magnetischen und elektrischen Wechselfeld
von ca. 9 kHz beaufschlagt. Der Spannungsabfall an der Lastspule 3 liegt in
dem Bereich von 13 V–15
V und somit in einem für ein Kraftfahrzeug üblichen
Spannungsbereich. Mit seinem Durchleiten durch das Rohr 6 wird
der Stoff S durch das auf ihn einwirkende elektromagnetische bzw.
elektrische und magnetische, hochfrequente Wechselfeld soweit angeregt,
dass er zumindest zum Teil eine Stoff spezifische Aktivierungsenergie
aufnimmt.
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Der
Ausgang 10 des Gehäuses 8 ist
wie der Eingang 9 in einem oberen Bereich des Gehäuses 8 angeordnet.
Der Stoff S wird mit seiner Ausleitung aus dem Rohr 6 an
der Außenseite
der Lastspule 3 zum Ausgang 10 hin geleitet. Hierbei
durchläuft
er hier nicht näher
gekennzeichnete Streumagnetfelder, die seitlich und stirnseitig
aus der Lastspule 3 austreten, wodurch er weiterhin beaufschlagt
wird und seine Behandlung damit weitergeführt werden kann.
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Die
Lastspule 3 weist eine hier nicht explizit dargestellte
Wicklung mit mehr als 3000 Kupferdrahtwindungen auf, wodurch, um
eine hohe Durchflutung im Spulenkern 4 zu erzielen, ein
verhältnismäßig geringer
Strom notwendig ist. Somit kann eine Erwärmung der Windung durch einen
zu hohen Strom vermieden werden. Hierbei wird eine hohe Wicklungskapazität von 4 μF bis 6 μF erzielt.
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Abweichend
von den beiden in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform
weist die dritte, in 3 gezeigte Ausführungsform
der Vorrichtung 1 zusätzlich
einen Influenzgenerator 12 mit voneinander beabstandeten
Lamellen 13 auf, zwischen denen der Stoff S durchführbar ist.
Lastspule 3 und Influenzgenerator 12 sind auf
einer gemeinsamen Längsachse
im Gehäuse 8 angeordnet,
wobei das Rohr 6 in der Mittelachse durch Lastspule 3 und
Influenzgenerator 12 geführt ist. Die Lamellen sind
aus einem rostfreien Stahl, hier einem üblichen Chrom-Nickel-Stahl, gefertigt.
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Der
Influenzgenerator 12 weist eine zylindrische Form auf und
wird durch das Gehäuse 8 seitlich begrenzt,
wobei eine hier nicht dargestellte Isolierung zwischen Gehäuse 8 und
Influenzgenerator 12 vorgesehen ist. Die Lamellen 13 weisen
jeweils einen axialen Durchgang 14 zum Durchgang des Stoffes
S auf. Hierbei sind die Durchgänge 14 zweier
benachbarter Lamellen 13 radial voneinander beabstandet. Der
Abstand ist hierbei größer als
der Radius der Lamellen 13. Durch diese Anordnung des Influenzgenerators 13 in
dem Gehäuse 8 und
der Anordnung der Durchgänge 14 in
den Lamellen 13 wird der Stoff S, der von unten her gegen
den Influenzgenerator 12 geleitet wird, zwischen die Lamellen
zwangsgeführt. Hierdurch überstreicht
der Stoff S eine möglichst
große
Oberfläche
der Lamellen 13 und durchläuft senkrecht ein im Influenzgenerator
induziertes elektrisches Wechselfeld. Hierdurch wird eine vom Stoff
abhängige
Ladungstrennung des Stoffes S durch Influenz erzielt. Durch die
Kraftwirkung des elektrischen Wechselfeldes, das in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls
wie das Wechselfeld der Lastspule 3 9 kHz bis 10 kHz beträgt, werden
die Atome und/oder Moleküle
des Stoffes S periodisch polarisiert, welches zu einer molekularen
Verformung, ferner zur Erzeugung einer Aktivierungsenergie und einer
Isomerisation des durchgeleiteten Stoffes S führen kann.
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- 11
- Vorrichtung
- 2
- Einrichtung
- 3
- Lastspule
- 4
- Spulenkern
- 5
- Durchleitungseinrichtung
- 6
- Rohr
- 7
- Strömungsleitbauteil
- 8
- Gehäuse
- 9
- Eingang
- 10
- Ausgang
- 11
- Durchleitung
- 12
- Influenzgenerator
- 13
- Lamelle
- 14
- Durchgang
- S
- Stoff
- d
- Durchleitungsrichtung