DE102016109639A1

DE102016109639A1 - Vorrichtung zur atomaren oder molekularen Umstrukturierung von Edukten

Info

Publication number: DE102016109639A1
Application number: DE102016109639.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Heion GmbH
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur atomaren oder molekularen Umstrukturierung eines ersten Edukts und wenigstens eines zweiten Edukts zur Bildung eines Produkts, mit einer Reaktionskammer, mit einer erste Zuleitung zur Zuführung des ersten Edukts in die Reaktionskammer, und mit einer zweiten Zuleitung zur Zuführung des zweiten Edukts in die Reaktionskammer, wobei in der Reaktionskammer die Edukte aufeinanderprallen und die kinetische Energie der Edukte wenigstens zum Teil für die atomare oder molekulare Umstrukturierung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur atomaren oder molekularen Umstrukturierung eines ersten Edukts und wenigstens eines zweiten Edukts zur Bildung eines Produkts.
Aus der WO 2013/156556 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer einphasigen stabilen Flüssigkeit bekannt, bei der als erstes Edukt Wasser und als zweites Edukt Diesel einer Mischkammer zugeführt werden. Danach wird in der Vorrichtung der WO 2013/156556 A1 der statische Druck der Mischung unter den Dampfdruck zumindest einer der Flüssigkeiten gebracht, wobei dann die einphasige stabile Flüssigkeit entstehen soll. Es besteht ein Bedarf an weiteren Vorrichtungen, durch die eine atomare oder molekulare Umwandlung in das Produkt in effizienter und reproduzierbarer Weise möglich ist.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine weitere Vorrichtung bereitzustellen, durch die ein erstes Edukt und wenigstens ein zweites Edukts durch atomare oder molekulare Umstrukturierung mit hohem Wirkungsgrad in ein Produkt umgewandelt werden kann.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ausführungsbeispiele der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Reaktionskammer umfasst, die mit einer ersten Zuleitung zur Zuführung des ersten Edukts und mit einer zweiten Zuleitung zur Zuführung des zweiten Edukts fluidtechnisch verbunden ist. Die Vorrichtung ist so ausgebildet, dass beide Edukte in der Reaktionskammer mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit aufeinanderprallen und die kinetische Energie der Edukte wenigstens zum Teil für die atomare oder molekulare Umstrukturierung verwendet wird. Vorzugsweise wird die kinetische Energie wenigstens zu 40, 60, 80 oder gar 90% für die atomare oder molekulare Umstrukturierung verwendet. Mit anderen Worten wird die kinetische Energie somit in chemische Energie umgewandelt.
Ein Strömungsquerschnitt der ersten Zuleitung kann größer sein als ein Strömungsquerschnitt der zweiten Zuleitung. Vorzugsweise wird dabei die Zuleitung mit dem kleineren Strömungsquerschnitt für die Zuführung des Edukts verwendet, welches eine größere Dichte gegenüber dem anderen Edukts aufweist. Die Dichte der Edukte muss aber nicht zwangsläufig unterschiedlich sein. Vorzugsweise ist eines der Edukte Wasser und das andere Edukt ein flüssiger Kohlenwasserstoff (zum Beispiel Methanol, Kerosin, Diesel). Das Produkt kann dann ein anderer Kohlenwasserstoff mit einer anderen chemischen Struktur sein.
Vorzugsweise weisen die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt auf. Es ist aber auch denkbar, dass der Strömungsquerschnitt von der Kreisform abweist, beispielsweise kann er ovalförmig oder mehreckig sein.
In einem Ausführungsbeispiel stehen sich erste Zuleitung und die zweite Zuleitung gegenüber und sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnet. Somit treffen die Edukte bei dieser Anordnung der Zuleitungen frontal in der Reaktionskammer aufeinander. Mit anderen Worten endet oder mündet die erste Zuleitung an einer Seite der Reaktionskammer, während die zweite Zuleitung an einer gegenüberliegenden Seite der Reaktionskammer endet oder mündet.
Die Reaktionskammer kann rotationssymmetrisch, insbesondere zylinderförmig, konisch oder teilweise zylinderförmig und teilweise konisch ausgebildet sein.
Beispielsweise kann die Reaktionskammer als ein zylinderförmiges Rohrstück ausgebildet sein, das einen Innendurchmesser von 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise 0,4 bis 4 mm umfasst. Die Zylinderinnenwand kann dabei leicht bauchig ausgebildet sein, wobei ein Durchmesser der Umhüllenden dieser nach außen gewölbten Zylinderinnenwand um mindestens den Faktor 1,02 größer sein kann als der (Grund-)Durchmesser der Reaktionskammer. Der Faktor kann beispielsweise 1,05 bis 1,1 betragen.
Die Reaktionskammer kann zumindest zu der ersten Zuleitung oder der zweiten Zuleitung beweglich ausgebildet sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die Reaktionskammer zu der ersten Zuleitung und der zweiten Zuleitung beweglich ausgebildet.
Beispielsweise kann die Reaktionskammer in einem drehbar gelagerten Revolverzylinder ausgebildet sein, wobei in einer Arbeitsstellung des Revolverzylinders die erste Zuleitung und zweite Zuleitung fluidtechnisch mit der Reaktionskammer verbunden sind bzw. in die Reaktionskammer münden und wobei in einer Spülstellung die Reaktionskammer fluidtechnisch mit einer Entleerungsvorrichtung verbunden ist. In der Arbeitsstellung des Revolverzylinders werden die Edukte der Reaktionskammer zugeführt und die Umstrukturierung findet statt, bis die Reaktionskammer vollständig mit dem Produkt bzw. mit den Resten der Edukte gefüllt ist. Danach wird der Revolverzylinder gedreht, bis die Reaktionskammer fluidtechnisch mit der Entleerungsvorrichtung verbunden ist, die beispielsweise durch Luft die Reaktionskammer wieder freibläst. Danach kann der Revolverzylinder wieder in die Arbeitsstellung gedreht werden.
Der Revolverzylinder kann dabei an seinem Umfang eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Reaktionskammern aufweisen, sodass der Revolverzylinder immer nur um einen bestimmten Winkel gedreht werden muss, um die jeweilige Reaktionskammer mit den Zuleitungen zu verbinden. Das gleiche gilt sinngemäß für die Entleerungsvorrichtung.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Kanal vorgesehen sein, aus dem das Produkt aus der Reaktionskammer entweichen kann. In einem Ausführungsbeispiel weist der Kanal ein über die Kanallänge variablen Strömungsquerschnitt auf. Vorzugsweise steigt der Strömungsquerschnitt mit größer werden im Abstand von der Reaktionskammer an. Der Strömungsquerschnitt kann dabei linear oder nicht-linear mit der Kanallänge (gerechnet ab Reaktionskammer) ansteigen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Reaktionskammer einstückig an der zweiten oder ersten Zuleitung angeformt.
Anhand der in den Figuren dargestellten aus Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel;
2 eine Reaktionskammer des Ausführungsbeispiel der 1;
3 schematisch eine andere Anordnung von Strömungsrichtungen;
4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Revolverzylinder;
5 eine weitere Ansicht des Ausführungsbeispiel der 4;
6 ein Ausführungsbeispiel mit einer feststehenden Reaktionskammer; und
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit feststehenden Reaktionskammer.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird. Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste Zuleitung 10 und eine zweite Zuleitung 20, die eine gemeinsame Mittelachse 2 aufweisen. Die Zuleitungen 10, 20 können zum Beispiel Schläuche, Rohre oder Düsen sein. Zwischen den sich gegenüberstehenden Zuleitungen 10, 20 ist eine Reaktionskammer 30 angeordnet. Die Reaktionskammer 30 ist als zylinderförmiges Rohrstück mit einer leicht bauchigen Zylinderinnenwand 31 ausgebildet. In 2 ist zu erkennen, dass ein Durchmesser 32 einer Umhüllenden der Zylinderinnenwand 31 größer ist als ein Innendurchmesser 33 der Reaktionskammer 30 an deren stirnseitigen Enden 34. Der Durchmesser 32 kann 2% bis 20 oder 3% bis 10% größer sein als der Durchmesser 33. Der Durchmesser 33 kann 0,2 mm bis 5 cm betragen. Eine axiale Länge der Reaktionskammer 30 beträgt in einem Ausführungsbeispiel 1 mm bis 5 cm. Es können auch größere axialer Längen gewählt werden.
Die Flussrichtung eines ersten Edukts, dass durch die erste Zuleitung 10 in die Reaktionskammer 30 gelangt, ist mit einem Pfeil 3 gekennzeichnet. Eine Flussrichtung oder Strömungsrichtung eines zweiten Edukts, das durch die zweite Zuleitung 20 in die Reaktion, 30 gelangt, ist mit 4 gekennzeichnet. In der Reaktionskammer 30 prallen die beiden Edukte aufeinander, wobei die kinetische Energie zur atomaren oder molekularen Umstrukturierung der beiden Edukte verwendet wird. Die kinetische Energie der mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit in die Reaktionskammer strömenden Edukte wird somit in chemische Energie umgewandelt.
3 zeigt schematisch, dass die Flussrichtungen 3, 4 sich nicht nur um 180° gegenüberstehen können, sondern auch einen Winkel 5 einschließen können, der von 180° abweicht. Beispielsweise kann der Winkel 5 90° bis 170° betragen.
Die 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Reaktionskammer 30 in einem drehbaren Bauteil ausgebildet ist. Das drehbare Bauteil ist in dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 als Revolverzylinder ausgebildet, der mit 50 bezeichnet wird. In dem Revolverzylinder 50 sind eine Vielzahl von am Umfang nebeneinander angeordneten Reaktionskammern 30 ausgebildet. Durch Drehung um eine Revolverachse 51 lässt sich eine der Reaktionskammern 30, die in der in 4 gezeigten Stellung zwischen der ersten Zuleitung 10 und der zweiten Zuleitung 20 angeordnet und somit fluidtechnisch mit diesen Zuleitungen 10, 20 verbunden ist, in eine Position drehen, wo sie fluidtechnisch mit einer Entleerungsvorrichtung 60 verbunden ist. Somit können die Edukte der Reaktionskammer 30 zugeführt werden, bis Letztgenannte vollständig gefüllt ist. Durch Drehung kann dann die gefüllte Reaktionskammer der Entleerungsvorrichtung 60 zugeführt werden, die beispielsweise durch Luft das Produkt bzw. ein Gemisch aus Produkt und den nicht umgewandelten Edukten aus der gefüllten Reaktionskammer bläst. Die derart entleerte Reaktionskammer kann dann durch weitere Drehung wieder den Zuleitungen 10, 20 zugeführt werden. Es versteht sich, dass aufgrund der Vielzahl der am Umfang angeordneten Reaktionskammern der Revolverzylinder im Betrieb der Vorrichtung immer nur um einige Winkelgrad gedreht werden muss, um den Zuleitungen 10, 20 eine neu, entleerte Reaktionskammer zuzuführen.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Reaktionskammer 30 einstückig an der ersten Zuleitung 10 angeformt ist. Ein Durchmesser der zylinderförmigen Reaktionskammer 30 entspricht dabei dem Innendurchmesser der ersten Zuleitung 10. Die auch hier auf einer gemeinsamen Mittelachse 2 liegenden Zuleitungen 10, 20 weisen einen kleinen Abstand A auf, der beispielsweise 0,2 bis 5 mm betragen kann. Die zweite Zuleitung 20 weist einen positiven Konus 21 auf, während die erste Zuleitung 10 einen negativen Konus 11 aufweist. Durch den Abstand A und die beiden Koni 11, 21 entsteht ein sich nach außen öffnender, ringförmiger Kanal 6 zwischen den Zuleitungen 10, 20, wobei durch diesen Kanal 6 das Produkt aus der Reaktionskammer 30 entweichen kann. Eine Winkeldifferenz zwischen dem Neigungswinkel des Konus 21 und dem Neigungswinkel des Konus 11 ist mit 7 gekennzeichnet. Die Winkeldifferenz kann Werte zwischen 1° und 10° annehmen. Wie der 6 zu entnehmen ist, steigt mit zunehmendem Abstand zur Reaktionskammer 30 der Strömungsquerschnitt des Kanals 6 an.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer Reaktionskammer 30, die einstückig mit der ersten Zuleitung 10 ausgebildet ist. Wie auch im Ausführungsbeispiel der 6 ist ein Innendurchmesser 12 der ersten Zuleitung 10 größer als ein Innendurchmesser 22 der zweiten Zuleitung 20. Eine Differenz der Innendurchmesser 12, 22 kann 0,1 bis 5 mm betragen. Im Ausführungsbeispiel der 7 ist ebenfalls ein Abstand A eingezeichnet, durch den der Kanal 6 zum Entweichen des Produkts aus der Reaktionskammer 30 gegeben ist. Der Strömungsquerschnitt des Kanals 6 wird nach außen hin größer.
Durch Variation des Abstandes A, der Innendurchmesser 12, 22 sowie der Ausbildung der Reaktionskammer 30, die in 7 einen konischen Teil 35 aufweist, sowie durch die Variation der Drücke bzw. der Geschwindigkeiten, mit denen die Edukte der Reaktionskammer 30 zugeführt werden, lässt sich die Reaktion steuern und somit der Ertrag des Produkts und die Qualität des Produkts beeinflussen.
Je nach Einstellung der oben genannten Parameter bilden sich beim Betrieb der Vorrichtung bestimmte Schallwellen aus, deren Frequenzspektrum aufgezeichnet werden kann. Dieses Frequenzspektrum steht in einem bestimmten Verhältnis zu dem Produkt, welches sich aus der atomaren oder molekularen Umstrukturierung der Edukte ergibt. Das Frequenzspektrum kann somit zur Steuerung oder Regelung der chemischen Reaktion eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich durch eine Variation der einzelnen Drücke, mit denen die Edukte in die Reaktionskammer geschossen werden, die chemische Struktur des Produkts beeinflussen. Da such dadurch auch das Frequenzspektrum ändert, kann bei bekannter Abhängigkeit zwischen dem Frequenzspektrum und dem erzielbarem Produkt auf Basis des Frequenzspektrums der Prozess durch Variation der obigen Parameter gesteuert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/156556 A1 [0002, 0002]

Claims

Vorrichtung zur atomaren oder molekularen Umstrukturierung eines ersten Edukts und wenigstens eines zweiten Edukts zur Bildung eines Produkts, mit einer Reaktionskammer, mit einer ersten Zuleitung zur Zuführung des ersten Edukts in die Reaktionskammer, und mit einer zweiten Zuleitung zur Zuführung des zweiten Edukts in die Reaktionskammer, wobei in der Reaktionskammer die Edukte aufeinanderprallen und die kinetische Energie der Edukte wenigstens zum Teil für die atomare oder molekulare Umstrukturierung verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der ersten Zuleitung größer ist als ein Durchmesser der zweiten Zuleitung.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung sich gegenüberstehen und auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer rotationssymmetrisch, insbesondere zylinderförmig, konisch oder teilweise zylinderförmig und teilweise konisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer zumindest zu der ersten Zuleitung oder der zweiten Zuleitung beweglich ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer in einem drehbar gelagerten Revolverzylinder ausgebildet ist, wobei in einer Arbeitsstellung des Revolverzylinders die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung fluidtechnisch mit der Reaktionskammer verbunden sind und in einer Spülstellung die Reaktionskammer fluidtechnisch mit einer Entleerungsvorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal vorgesehen ist, aus dem das Produkt aus der Reaktionskammer gelangen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal einen über die Kanallänge variablen Öffnungsquerschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionskammer einstückig an der zweiten Zuleitung oder der ersten Zuleitung angeformt ist.