-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten gasförmiger oder
flüssiger
Energieträger.
-
Aus
der
US 4,050,426 A ist
eine Treibstoff-Aufbereitungsvorrichtung für die Versorgung eines Motors
eines Kraftfahrzeuges bekannt, die in einer Zuführleitung des Treibstoffes
unmittelbar vor einem Treibstoffaufbereiter zur Bildung eines Verbrennungsgemisches
aus Treibstoff und Luft für
den Verbrennungsvorgang in Druckräumen der Verbrennungskraftmaschine
angeordnet ist. Die Treibstoff-Aufbereitungsvorriehtung
wird im Wesentlichen durch ein Doppelmantelrohr mit zwei konzentrisch angeordneten
Rohren gebildet, wobei ein Ringraum zwischen einem Innenrohr und
einem Außenrohr
einen in Längsrichtung
der Rohre verlaufenden Strömungskanal
für Kraftstoff
zwischen einem Kraftstoffeinlass und Kraftstoffauslass bildet. Im
gegenüber dem
Strömungskanal
druckdichten Innenrohr sind stabförmige Permanentmagnete angeordnet,
die in Richtung der Längsachse
eine Mehrzahl von aufeinander folgender magnetischer Bereiche mit
wechselnder Polarität
ausbilden.
-
Aus
der
EP 0 399 801 B1 ist
eine Aufbereitungsvorrichtung für
flüssige
Treibstoffe zum Erhöhen
der Energieausbeute bekannt, bei der in einer rohrförmigen Anordnung
Treibstoff von einem Magnetfeld von Permanentmagneten beaufschlagt
wird. Zusätzlich
sind in Strömungsrichtung
dem Magnetbereich nachgeordnet, vom Treibstoff umströmte Adaptiv-Elemente vorgegebener
Geometrie zur Erhöhung
der Oberfläche
aus einer Stofflegierung angeordnet.
-
Weiters
ist aus der WO 97/29279 A1 einer in eine Zuführleitung für einen flüssigen Energieträger angeordnete
rohrförmige,
den Energieträger
mit einer in Reihe hintereinander angeordneter Magnetfelder von
Permanentmagneten zu beaufschlagende Vorrichtung bekannt, wobei
die Anordnung der Magnete so gewählt
ist, dass aneinander liegende Pole gleiche Polarität aufweisen.
-
Aus
der WO 02/101 224 A1 ist eine elektromagnetische Vorrichtung zur
Polarisation von flüssigen
und/oder gasförmigen
Kraftstoffen bekannt, bei der in einer ersten Phase ein kontrolliertes
Erwärmen des
Kraftstoffes auf eine vorgegebene Temperatur zwischen 30°C und 65°C erfolgt
und zusätzlich
der Kraftstoff längs
eines elektromagnetischen Feldes mit konstanter Feldstärke geleitet
wird.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der hohe,
aber auch variable Durchflussleistungen bei einem Maximum an Polarisation
der Moleküle
eines Energieträgers
zum Erhöhen
der Energieausbeute erreicht werden und eine Reduktion umweltbelastender
Rückstände eintritt.
-
Diese
Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 wiedergegebenen
Merkmale erreicht.
-
Der überraschende
Vorteil ist, dass dadurch ein Beaufschlagen des Energieträgers durch
das wenigstens eine Magnetfeld eine Polarisierung des Energieträgers erreicht
wird, die zu einer Volumenerhöhung
bzw. Verringerung der Dichte führt,
wodurch eine höhere
Sauerstoffaufnahme bei der einer Verbrennung vorgelagerten Luftzufuhr
erreicht wird und damit der Verbrennungsvorgang vollständiger abläuft. Dies
führt zu
einer Steigerung des Wirkungsgrades bei gleichzeitiger Reduktion
des Schadstoffausstoßes.
-
Dies
wird erfindungsgemäß in einer
Ausführungsform
vor allem dadurch erreicht, dass die Magnete mit der Resonanzfrequenz
des zu behandelnden Energieträgers
belegt sind, so dass eine Erhöhung
insbesondere Verdopplung der Amplitude der Schwingungen der Moleküle des Energieträgers erfolgt.
-
Vorteilhaft
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in einer Ausführungsform
auch, wenn wesentliche Abmessungen der Vorrichtung – wie Abstand
der Magnete voneinander, Länge
der Magnete und Länge
der Vorrichtung – der
Wellenlänge
(λ) der Resonanzfrequenz
des zu behandelnden Energieträgers
(Kraftstoff) oder ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen.
-
Möglich ist
dabei eine Ausbildung nach Anspruch 6, weil dadurch eine nach Steuerungsparametern
regelbare Magnetfeldausbildung erreicht wird.
-
Gemäß der im
Anspruch 7 beschriebenen, vorteilhaften Ausbildung wird eine Volumensabstimmung
des Strömungskanals
an die mit der Polarisierung des Energieträgers einhergehende Volumensvergrößerung erreicht.
-
Gemäß der im
Anspruch 8 beschriebenen, vorteilhaften Weiterbildung wird eine
hohe Magnetfelddichte erreicht.
-
Es
ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 9 vorteilhaft, wodurch
ein in Durchströmrichtung
gemessener Abstand der Spulen oder Permanentmagnete und damit des
von diesen erzeugten Magnetfeldes von einem Quotienten aus einer
vorgegebenen Durchflussgeschwindigkeit zur Resonanzfrequenz des
Energieträgers
ausbildbar ist, wodurch der Polarisierungseffekt gesteigert wird.
-
Vorteilhaft
sind Weiterbildungen nach den Ansprüchen 10 und 11, wodurch verschiedene
Ansteuerungsvarianten und Wirkungsweisen erreicht werden.
-
Die
vorteilhaften Ausbildungen nach den Ansprüchen 12 und 13 ermöglichen
eine permanente Regelung des Magnetfeldes über die Steuer- und Regeleinrichtung
zur Optimierung der Polarisierung.
-
Möglich ist
auch eine Ausbildung nach Anspruch 14, weil damit ein geringer Steuerungsaufwand
vorliegt und eine sehr kostengünstige
Aufbereitungsvorrichtung erreicht wird.
-
Es
ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 15 vorteilhaft, weil
damit die Magnetfeldschwingung an die Eigenschwingungsfrequenz des Energieträgers anpassbar
ist und damit ein hoher Polarisationseffekt bereits in den Abmessungen
gering gehaltener Vorrichtungen erreicht wird.
-
Vorteilhaft
ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 16, wodurch eine Anpassung
des Magnetfeldes an einen variierenden Verbrauch des Energieträgers, der
zu Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit
führt,
erreicht wird.
-
Gemäß der in
Anspruch 17 wiedergegebenen, vorteilhaften Ausbildung wird eine
Abstimmung auf etwaig wechselnde Energieträger erreicht.
-
Die
Ausbildung nach Anspruch 18 gewährleistet
eine sehr widerstandsfähige
und dauerhafte Spulenausbildung.
-
Vorteilhaft
ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 19, wodurch eine Beeinflussung
unmittelbar im Bereich der Aufbereitungsvorrichtung angeordneter,
magnetfeldempfindlicher Komponenten wirkungsvoll vermieden wird.
-
Vorteilhaft
ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 20, weil dadurch eine uneingeschränkte Wirkung
des Magnetfeldes auf den Energieträger erreicht wird.
-
Die
vorteilhafte Ausbildung, wie in Anspruch 21 beschrieben, gewährleistet
einen konstruktiv sehr einfachen Aufbau der Aufbereitungsvorrichtung.
-
Es
ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 22 vorteilhaft, um eine vollkommene
Magnetfeldabschirmung zu erreichen.
-
Vorteilhaft
ist aber eine Ausbildung nach Anspruch 23, wodurch eine optische Überwachung
des Polarisationszustandes der Energieträger, z.B. durch einen Eintrübungsfaktor,
erreicht wird.
-
Schließlich ist
es aber auch von Vorteil, den Polarisationszustand optisch-elektronisch
zu überwachen
und eine derartige Vorrichtung für
die Regelung der Felddichte des Magnetfeldes heranzuziehen, wodurch
eine automatisierte Regelung erreicht wird.
-
Weitere
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
-
Die
Erfindung stellt ein Gerät
(Vorrichtung) zum Aufbereiten von Energieträgern (Kraftstoff) durch magnetische
Polarisierung zur Verfügung.
Das Gerät
bewirkt, dass die Kraftstoffmoleküle energetisch vorgespannt
und polarisiert werden, d.h. magnetisch in eine bestimmte Richtung
ausgerichtet werden. Durch diese Vorspannung und Ausrichtung erhöht sich
das Volumen bei gleichbleibender Masse, wodurch der Kraftstoff liquider
wird, also seine Dichte abnimmt. Er kann dadurch besser zerstäubt und
besser verbrannt werden. Das Gerät
erhöht
den Brennstoffwert der aufbereiteten Energieträger, wie z. B. Kraftstoffe.
-
Vorteilhaft
ist es, wenn die Magnete lotrecht zum Kraftstofffluss ausgerichtet
sind.
-
Ein
weiteres, in einer Ausführungsform
verwirklichtes Merkmal des Gerätes
ist die elektronische Überwachung
der Polarisierung. Da die Polarisierung des Energieträgers (Kraftstoffes)
von der Durchflussgeschwindigkeit abhängig ist, ist es vorteilhaft,
wenn die Polarisierung des Energieträgers mittels lasergesteuerter
Optoelektronik überwacht
und der Durchfluss durch ein stufenloses Ventil geregelt wird. Da die
Polarisierung von Flüssigkeiten
einen parabelähnlichen
Verlauf hat, ist es vorteilhaft, wenn die Polarisierung in drei
Wellen erfolgt. Bei dieser wellenartigen Polarisierung ist es vorteilhaft,
wenn der Abstand der Polarisierungsebenen der Wellenlänge λ oder einem
Vielfachen der Wellenlänge λ der Resonanzfrequenz
der zu polarisierenden Flüssigkeit
entspricht.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
arbeitet beispielsweise wie folgt:
Die Vorrichtung bewirkt
durch Magnetfelder eine Polarisierung des Kraftstoffes. Dadurch
wird mit Hilfe des Magnetismus eine Erhöhung des Brennwerts des Kraftstoffes
bewirkt. Das Ausmaß der
Magnetisierung wird beispielsweise optisch mit Hilfe der Lasertechnik
kontrolliert. Wird eine Flüssigkeit
(flüssiger Energieträger) polarisiert,
so wird die Flüssigkeit
trübe,
diese Eintrübung
kann messtechnisch erfasst werden. Da die Polarisierung der Moleküle des Energieträgers in
drei Wellen erfolgt und diese erheblich von der Durchflussgeschwindigkeit
abhängig
ist, ist es vorteilhaft, wenn die Durchflussgeschwindigkeit optoelektronisch überwacht
wird. Die Überwachung der
Durchflussgeschwindigkeit ist in zweierlei Hinsicht vorteilhaft.
Erstens, um die optimale Polarisierung des Energieträgers zu
erreichen und zweitens, um eine optimale Steigerung des Brennwerts
der Energieträgers
zu erreichen.
-
Wie
oben erklärt,
ist eine wellenartige Polarisierung optimal, wenn der Abstand der
Magnetisierungsebenen in Abhängigkeit
von der Durchflussgeschwindigkeit der Wellenlänge λ oder einem Vielfachen von λ der Eigenfrequenz
des Kraftstoffes ist. Durch das Einhalten der Resonanzfrequenz wird
im Energieträger
(Kraftstoff) eine energetische Vorspannung erzeugt, diese Vorspannung
bewirkt eine Erhöhung
des Brennwerts des Energieträgers.
Somit können
im optimalen Fall durch die verbesserte Verbrennung wesentlich weniger
Abgase und eine wesentliche Verringerung des Verbrauches erzielt
werden.
-
Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung an Hand der in den Zeichnungen gezeigten Beispiele.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung
geschnitten gemäß den Linien
I-I in 2;
-
2 die
Aufbereitungsvorrichtung geschnitten gemäß den Linien II-II in 1;
-
3 eine
andere Ausbildung der erfindungsgemäßen Aufbereitungsvorrichtung
im Schnitt;
-
4 schematisch
das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
5 eine
andere Ausführungsform
der Vorrichtung
-
6 eine
weitere Ausführungsform
der Vorrichtung und 7 in einem Diagramm ein Beispiel
für Magnetfelder
in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Einführend ist
festgehalten, dass gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw.
gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten
Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können.
Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B.
oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte
Figur bezogen und bei einer Lageänderung
sinngemäß auf die
neue Lage zu übertragen. Weiter
können
auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten
und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische
oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
-
Sämtliche
Angaben zu Wertebereichen in der Beschreibung sind so zu verstehen,
dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B.
ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend
von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h.
sämtliche
Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und
enden mit einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7 oder
3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
-
Die
gezeigten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten
der Aufbereitungsvorrichtung, wobei die Erfindung nicht auf die
dargestellten Ausführungsvarianten
derselben eingeschränkt
ist, sondern vielmehr auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten
untereinander möglich
sind und diese Variationsmöglichkeiten
aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche
Erfindung im Können
des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es
sind also auch sämtliche
denkbaren Ausführungsvarianten,
die durch Kombination einzelner Details der dargestellten und beschriebenen
Ausführungsvariante
möglich
sind, vom Schutzbereich mitumfasst.
-
Kraftstoffe,
bei welchen die Wirkungsgraderhöhung
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angewendet werden kann:
- a) Diesel
- b) Benzin
- c) Kerosin
- d) Erdgas
- e) Flüssiggas
- f) Propan
- g) Butan.
-
Die
Resonanzfrequenz ist eine (physikalische) Stoffeigenschaft von Kraftstoffen
(flüssig
oder gasförmig).
Beispielsweise beträgt
die Resonanzfrequenz für
Diesel
56 tera Hertz, λ =
32 nm
-
Die
zugehörige
Wellenlänge
(λ) ist
ebenfalls angegeben.
-
Wirkungsweise:
-
Die
Magnete sind mit der Resonanzfrequenz des jeweiligen Kraftstoffes
belegt, sodass eine Erhöhung
der Amplitude der mit der Eigenfrequenz schwingenden Moleküle des Energieträgers erfolgt.
-
Sämtliche
Abmessungen in dem das Magnetfeld erzeugenden Bauteil entsprechen
der Wellenlänge λ der Resonanzfrequenz
oder einem ganzzahligen Vielfachen der Wellenlänge λ der Resonanzfrequenz des jeweiligen
Kraftstoffs. Also alle Abstände,
Länge der
Magnete, Länge
des Teiles etc.
-
Einbaumöglichkeiten
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind:
-
a) Heizung:
-
I) Ölfeuerung:
-
Bei Ölfeuerung
wird die Vorrichtung zwischen Druckpumpe und Düsen-stock, also in die Druckleitung
eingebaut.
-
II) Gasheizung:
-
Bei
der Gasheizung mit Gebläsebrenner
wird die Vorrichtung zwischen Gasregelblock und Düse in die
Zuleitung eingebaut.
-
III) Gasheizung atmosphärisch:
-
Die
Vorrichtung wird möglichst
vor dem Gasaustritt an der Brennzelle montiert werden.
-
b) PKW:
-
Hier
wird die Vorrichtung zwischen Föderpumpe
bzw. Filter und Einspritzpumpe möglichst nahe
der Einspritzpumpe eingebaut.
-
c) LKW:
-
Bei
LKW bis zu zwei Liter Hubraum gilt die Einbaustelle von PKW. Über zwei
Liter Hubraum wird die Vorrichtung in die Einspritzleitung eingebaut.
-
d) Notstromaggregate:
-
- gilt dasselbe wie für
LKW.
-
e) Schiffe:
-
- gilt dasselbe wie für
LKW.
-
f) Flugzeuge:
-
Bei
Propellermaschinen wie bei PKW.
-
Bei
Düsentriebwerken
möglichst
nahe am Einspritzsystem.
-
g) Baumaschinen:
-
- gilt dasselbe wie für
LKW.
-
h) Traktore:
-
- gilt dasselbe wie für
LKW.
-
i) Selbstfahrende Arbeitsmaschinen:
-
- gilt dasselbe wie für
LKW.
-
In
den in 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 für die Polarisation
eines flüssigen
oder gasförmigen
Energieträgers,
insbesondere eines fossilen oder pflanzlichen Kraft- oder Brennstoffes,
direkt in einem Leitungsverlauf einer Förderleitung, z.B. Rohrleitung,
Schlauchleitung etc., mittels eines Magnetfeldes – gemäß dargestellter
Feldlinien – einer Magnetanordnung 3 gezeigt.
Die Aufbereitungsvorrichtung 1 wird durch ein rohrförmiges Mantelelement 4 gebildet,
an dem an entgegengesetzten Endbereichen, beispielsweise über eine
Gewindeverbindung 5 lösbar,
napfförmige
Deckscheiben 6 befestigt sind, die mit konzentrisch zu
einer Längsmittelachse 7 angeordneten,
eine Einströmöffnung 8 und
eine Ausströmöffnung 9 bildenden
Bohrungen 10 versehen sind. Bevorzugt ist die Bohrung 10 umfassend
ein Rohransatz 11 mit einem Außengewinde 12 als
Verbindungsmittel 13 zum Anschluss der Förderleitung 3 z.B.
mit einer Überwurfmutter
vorgesehen.
-
Das
Mantelelement 4 und die Deckscheiben 6 mit dem
Rohransatz 11 sind bevorzugt aus einem, ein Magnetfeld,
welches zur Polarisation des die Aufbereitungsvorrichtung 1 in
einem Leitungselement 14, das einen Strömungskanal 15 bildet,
durchströmenden
Energieträgers 3 besteht,
nicht abschirmendem Material, z.B. einer Aluminium – oder anderer Nicht-Eisenlegierung – gebildet.
In einem vom Mantelelement 4 und den Deckscheiben 6 umgrenzten, vorzugsweise
zylindrischen Innenraum 16 ist zur Ausbildung des Magnetfeldes
zumindest eine, mit elektrischer Energie aus einer Energiequelle 17 anspeisbare
Spule 18 angeordnet, die durch einen flanschrohrförmigen Wicklungsträger 19 und
einer diesen umgebenden Wicklung 20 aus einem elektrischen
Leiter, bevorzugt Cu-Draht 21, eingebettet in einer Isolationsmasse 22,
beispielsweise Kunststoff, gebildet ist.
-
Der
Wicklungsträger 19 ist
bevorzugt ebenfalls aus einem elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere
Kunststoff, gebildet und begrenzt mit einer zylindrischen Innenfläche 23,
mit einem Innendurchmesser 24 den Strömungskanal 15. Der
Innendurchmesser 24 und damit ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 15 ist
größer als
ein Durchmesser 25 der Bohrungen 10 und damit
größer als ein
Strömungsquerschnitt
mit Einströmöffnung 8 und Ausströmöffnung 9.
-
Der
Wicklungsträger 19 der
Spule 18 wird damit unmittelbar vom Energieträger 2 durchströmt, wodurch
eine sehr effiziente Einwirkung des von der Spule 18 bei
Anspeisung mit elektrischem Strom wirkenden Magnetfeldes auf den
Energieträger 2 und damit
auf die Polarisierung der Moleküle
des Energieträgers 2.
-
Der
vergrößerte Strömungsquerschnitt
des Strömungskanals 15 gegenüber dem
Strömungsquerschnitt
der Einströmöffnung 8 und
Ausströmöffnung 9 bewirkt
eine Reduzierung der Fließgeschwindigkeit
des Energieträgers 2 im
Bereich des Magnetfeldes der Spule 18, wodurch zusätzlich eine
Verstärkung
der Wirkung des Magnetfeldes erreicht wird bzw. die Aufbereitungsvorrichtung 1 für größere Durchsatzleistungen,
d.h. höheren
Verbrauch des Energieträgers,
z.B. für
Großmotoren,
Brenner größerer Heizungsanlagen,
etc. auslegbar ist.
-
Nach
einer bevorzugten Ausbildung wird die Anspeisung der Spule 18 mit
elektrischer Energie aus der Energiequelle 17 über eine
Steuer- und Regeleinrichtung 26 geführt. An dieser Steuer- und
Regeleinrichtung 26 kann nach einer bevorzugten Ausbildung
ein Signalgeber 27 einer Messeinrichtung 28 für die Durchflussgeschwindigkeit
des Energieträgers 2 über eine
Signalleitung 29 angeschlossen sein.
-
Das
Magnetfeld wird über
ein im Innenraum 16 der Aufbereitungsvorrichtung 1,
insbesondere im Nahebereich der Spule 18 angeordnetes Feldmessmittel 30 einer
Hall-Generatorschaltung 31 gemessen,
die ebenfalls über
eine Signalleitung 32 mit der Steuer- und Regeleinrichtung 26 leitungsverbunden oder
die in der Steuer- und Regeleinrichtung 26 integriert angeordnet
ist.
-
Die
Messdaten über
das Magnetfeld wie gegebenenfalls der Durchflussgeschwindigkeit
bilden Regelparameter für
eine Regelung der Anspeisung der Spule 18 mit Energie in
Form eines Gleichstromes oder eines gepulsten Geichstromes mit variierbarer
Spannung und/oder Stromstärke,
wodurch der Polarisierungseffekt maßgeblich für die Reduzierung der Dichte
des Energieträgers 2 und
damit maßgeblich
für eine
wesentliche Erhöhung
der Energieausbeute bei der Energienutzung, die durch eine verbesserte
Sauerstoffanreicherung des Energieträgers und damit vollständiger Verbrennung
erreicht wird. Gleichermaßen
wird aber dadurch auch der Schadstoffausstoß, insbesondere der Ausstoß von Stickoxyd
und Schwefeloxyd, die bei der Verbrennung eines fossilen Energieträgers anfallen,
wesentlich reduziert.
-
In
der 3 ist eine andere Ausbildung der Vorrichtung 1 für das Aufbereiten
eines flüssigen
Energieträgers 2 durch
Polarisation gezeigt.
-
Die
Vorrichtung 1 weist das zylindrische Mantelrohr 4 auf,
an dem die die Einströmöffnung 8 und
die Ausströmöffnung 9 aufweisenden
Deckscheiben 6 befestigt sind. Im Innenraum 16 eines
mit den zuvor genannten Bauteilen gebildeten Gehäuses 33 ist die Magnetanordnung 3,
beispielsweise drei der Spulen 18, mit jeweils dem Wicklungsträger 19 und der
in der Isolationsmasse 22 eingebetteten Wicklung 20 aus
dem Cu-Draht in Strömungsrichtung
des Energieträgers
hintereinander angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten
Spulen 18 eine aus elektrisch nicht leitendem Material
bestehende Distanzscheibe 34 zur Bildung eines Abstandes 35 zwischen
den Spulen 18 vorgesehen ist. Die Spulen 18 werden über das
Steuer- und Regelgerät 26 aus der
Energiequelle 17 mit elektrischer Energie über Verbindungsleitungen 26 angespeist.
-
Schaltungsmäßig ist
es sowohl möglich,
die Spulen 18 in einer seriellen oder parallelen Anschaltung
zu betreiben. Eine parallele Anschaltung ermöglicht bevorzugt jede der Spulen 18 zur
Ausbildung einer jeweils unterschiedlichen Feldstärke des
gebildeten Magnetfeldes – gemäß gezeigter
Feldlinien – oder
mit einer unterschiedlichen Frequenz des gepulsten Gleichstromes
anzuspeisen.
-
Wie
bereits in den vorhergehenden Figuren beschrieben, ist weiters im
Innenraum 16 des Gehäuses 33 das
mit der Steuer- und Regeleinrichtung 26 mit integriert
angeordneter Hall-Generatorschaltungen 31 leitungsverbunden
ist das Feldmessmittel 30 – ein Halbleiterelement – angeordnet.
Die gezeigte Anordnung von drei der Spulen 18 ist keinesfalls
einschränkend
zu betrachten, da selbstverständlich
die Anzahl der verwendeten Spulen 18 zwischen einer und
mehr als drei Spulen variieren kann und damit auch abgestimmt sein
kann auf eine für
eine optimierte Polarisation des Energieträgers 2 entsprechend
eines vorgegebenen Bedarfes auch abhängig sein kann von einer dadurch
erforderlichen Gesamtlänge 37 der
Aufbereitungsvorrichtung 1.
-
Die
Distanzscheiben 34 sind mit einer zur Längsmittelachse 7 konzentrischen
Bohrung 38 versehen, welche dem Innendurchmesser 24 des
flanschrohrförmigen
Wicklungsträgers 19 entspricht,
wodurch der Strömungskanal 15 unterbrechungsfrei ausgebildet
ist.
-
Durch
eine durch die Mehrzahl der Spulen 18 bewirkte Aufteilung
und damit Ausbildung mehrerer voneinander unabhängiger Magnetfelder kann in Verbindung
mit einer einzeln gesteuerten Anspeisung der Spulen 18 jedes
einzelne Magnetfeld unabhängig
gesteuert werden, bzw. die Feldstärke insgesamt verstärkt werden,
wodurch ein hoher Polarisationseffekt des Energieträgers erreicht
wird.
-
In
der 3 ist noch eine weitere Möglichkeit für eine Kontrolle des Polarisationszustandes
des Energieträgers 2 nach
dem Durchströmen
der Vorrichtung 1 gezeigt. Dazu sind beispielsweise im
Bereich der Ausströmöffnung 9,
insbesondere im Rohransatz 11 quer zur Strömungsrichtung
gegenüberliegend,
strömungs-
und druckdichte Sichtöffnungen 40 vorgesehen.
Damit ist über
die durch die Polarisation bewirkte Trübung des Energieträgers der
Zustand zu überwachen.
Wie weiter gezeigt, ist es vorteilhaft auch möglich, eine optisch-elektronische
Messvorrichtung 41 zur Ermittlung eines Trübungsfaktors
an den Sichtöffnungen 40 anzuordnen,
die mit der Steuer- und Regeleinrichtung 26 leitungsverbunden
ist, und über
Signale der Messvorrichtung 41 Regelfunktionen in der Steuer-
und Regeleinrichtung 26 zur Regelung der Felddichte des
Magnetfeldes initiiert werden, wodurch ein automatisierter Betrieb
der Aufbereitungsvorrichtung 1 erreicht wird.
-
Das
Grundprinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in 4 gezeigt. Die Linien 61 geben die Polarisierung
eines Oktanmoleküls
im Magnetfeld wieder. Magnete 62 mit Eisenkern 63,
Nordpol 68 sowie Südpol 69 erzeugen
ein Magnetfeld 67. Die Richtung 64 der Kraft (Dreifingerregel)
steht normal zur Strömungsrichtung 65 des
Kraftstoffes (Oktan).
-
5 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit Permanentmagneten 73. Die Vorrichtung weist ein Außenrohr 70 (Hülse), einen
Kern 71 und in diesem eingesetzte Magnete 73 auf.
Im Kern 71 ist ein Kanal 74 vorgesehen, durch
den der zu behandelnde Energieträger
(Brennstoff, Kraftstoff) strömt. Über Gewinde 75 kann
die Vorrichtung in eine Kraftstoffleitung eingebaut werden.
-
Bei
der Ausführungsform
von 6 besteht der gezeigte Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
der das Magnetfeld erzeugt, aus der Hülse 70, in der der
Kern 71 mit den Magneten 73, die in Ausnehmungen 76 eingesetzt
sind, angesetzt ist. Über Endkappen 77 mit
Innengewinden 75 kann der Teil in eine Kraftstoffleitung
integriert werden. Zum Abdichten sind Dichtringe 78 vorgesehen.
-
7 zeigt
in einem Diagramm die Anordnung der Magnetfelder in einer erfindungsgemäßen Anordnung,
wobei im Ausführungsbeispiel
drei Magnetfelder 82 ausgebildet sind. In dem Diagramm
ist die magnetische Flussdichte (y-Achse) gegen den Drehwinkel (x-Achse)
aufgetragen, wobei die Strömungsrichtung
des zu behandelnden Energieträgers durch
den Pfeil 80 (z-Achse) symbolisiert ist. Die Abstände der
Magnetfelder 82 voneinander sind so gewählt, dass unter Berücksichtigung
der (vorgegebenen) Strömungsgeschwindigkeit
des Energieträgers die
Moleküle
des Energieträgers
einen Schwingungs-Impuls erhalten, der sie zu Schwingungen anregt,
bzw. die bereits vorhandenen Schwingungen (mit der Eigenfrequenz)
verstärkt,
sodass die Amplitude der Schwingungen der Moleküle (diese schwingen mit ihrer
Eigenfrequenz) größer wird.
Die Abstände
der Magnetfelder voneinander entsprechen also einem ganzzahligen
Vielfachen der Wellenlänge
der Schwingungen der Moleküle
bezogen auf die Strömungsgeschwindigkeit
des Energieträgers
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
So werden wegen der Resonanz zwischen den Magnetfeldern einerseits
und den Schwingungen der Moleküle
des Energieträgers
anderseits diese zur verstärkten
Schwingung (Erhöhung
der Amplitude) angeregt, sodass sich der weiter oben geschilderte
Effekt bei der Behandlung des Energieträgers in einem erfindungsgemäßen Gerät ergibt.
-
Zusammenfassend
kann ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Die Erfindung beschreibt
eine Aufbereitungsvorrichtung 1 für einen flüssigen oder gasförmigen Energieträger 2,
insbesondere fossilen oder pflanzlichen Brenn- oder Kraftstoff,
mit einem einen Strömungskanal 15 zwischen
einer Einströmöffnung 8 und
einer Ausströmöffnung 9 bildenden
Leitungselement 14 für den
Energieträger 2 und
mit einem, das Leitungselement 14 in einem Abstand umfassenden
Mantelelement 4. Das Leitungselement 14 umgebend
ist eine Magnetanordnung 3 vorgesehen, die durch zumindest
eine, mit elektrischer Energie aus einer Energiequelle 17 anspeisbaren
Spule 18 gebildet ist und ein rohrförmiger Wicklungsträger 19 der
Spule 18 oder Permanentmagnete das Leitungselement 14 ausbildet.
-
- 1
- Aufbereitungsvorrichtung
- 2
- Energieträger
- 3
- Magnetanordnung
- 4
- Mantelelement
- 5
- Gewindeverbindung
- 6
- Deckscheibe
- 7
- Längsmittelachse
- 8
- Einströmöffnung
- 9
- Ausströmöffnung
- 10
- Bohrung
- 11
- Rohransatz
- 12
- Außengewinde
- 13
- Verbindungsmittel
- 14
- Leitungselement
- 15
- Strömungskanal
- 16
- Innenraum
- 17
- Energiequelle
- 18
- Spule
- 19
- Wicklungsträger
- 20
- Wickelung
- 21
- Cu-Draht
- 22
- Isolationsmasse
- 23
- Innenfläche
- 24
- Innendurchmesser
- 25
- Durchmesser
- 26
- Steuer-
und Regeleinrichtung
- 27
- Signalgeber
- 28
- Messeinrichtung
- 29
- Signalleitung
- 30
- Feldmessmittel
- 31
- Hall-Generatorschaltung
- 32
- Signalleitung
- 33
- Gehäuse
- 34
- Distanzscheibe
- 35
- Abstand
- 36
- Verbindungsleitung
- 37
- Gesamtlänge
- 38
- Bohrung
- 39
-
- 40
- Sichtöffnung
- 41
- Messvorrichtung
- 61
- Polarisierungsdichte
- 62
- Magnete
- 63
- Eisenkern
- 64
- Kraftrichtung
- 65
- Strömungsrichtung
- 67
- Magnetfeld
- 68
- Nordpol
- 69
- Südpol
- 70
- Außenrohr
- 71
- Kern
- 73
- Permanentmagnet
- 74
- Kanal
- 75
- Gewinde
- 76
- Aussparung
- 77
- Endkappe
- 78
- Dichtring
- 80
- Strömungsrichtung
- 82
- Magnetfeld