DE2627413B2 - Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffes aus einem festen, stückigen Ausgangsbrennstoff zur Speisung von Kolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

ι >

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffes aus einem festen, stückigen Ausgangsbrennstoff zur Speisung von Kolbenbrennkraftmaschinen, der durch Wärmezufuhr verflüssigt ist.

In erster Linie soll dabei als fester Brennstoff sogenannte »solvent refined coal« dienen; darunter versteht man bekanntlich Kohle, die mit Hilfe von Lösungsmitteln von unerwünschten Verunreinigungen, insbesondere Asche und Schwefel, befreit und wieder verfestigt worden ist.

In der US-PS 2420325 werden ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine beschrieben und gezeigt, bei dem bei Umgebungstemperatur fester Brennstoff in einem einstufigen Verfahren durch die Abgase der Maschine verflüssigt, verdampft und überhitzt wird, ehe er - vermischt mit Luft - als zündfähiges Gasgemisch in die Zylinder der Maschine eingespeist und dort gezündet wird. Für Kolbenbrennkraftmaschinen, denen der Brennstoff durch Einspritzung in flüssiger Form zugeführt wird, sind weder das bekannte Verfahren noch die gezeigte Vorrichtung geeignet.

Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Anmeldung die Aufgabe zugrunde, für die Speisung von Kolbenbrennkraftmaschinen, ausgehend von festem Brennstoff, ein Verfahren zu entwickeln, durch welches diese Brennstoffe in eine einspritzbare Flüssigphase niedriger Viskosität übergeführt werden, wobei vermieden werden soll, daß eine Aufspaltung des Brennstoffes in flüssige und gasförmige Bestandteile während des Umwandlungsprozesses eintritt, und daß gas- oder dampfförmiger Brennstoff, dessen Entstehen nicht vollständig verhindert werden kann, in das Brennstoff-Einspritzsystem der Maschine gelangt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensstufen:

a) Trocknung des stückigen Brennstoffes in einem ersten Wärmetauscher bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des Ausgangsbrennstoffes liegenden Temperatur, mittels eines gasförmigen Wärmeträgers,

b) Schmelzen des getrockneten Brennstoffes durch weitere Wärmezufuhr in inerter Gasatmosphäre bei einem Druck, der mindestens annähernd dem Druck in der ersten Verfahrensstufe entspricht,

c) Erniedrigung der Viskosität der Schmelze bei erhöhtem Druckniveau und zusätzlicher Erhöhung der Prozeßtemperatur mittels weiterer Wärme-

zufuhr,

d) Einleiten der niedrigviskosen Schmelze in das Brennstoffeinspritzsystem der Kolbenbrennkraftmaschine unter mindestens annähernd den Zustandsbedingungen der Verfahrensstufe c).

Das dreistufige Verfahren ist dadurch bedingt, daß hinsichtlich des Druckes, der Temperaturen und der Gasatmosphäre, die in und über dem mit der Erfindung in eine einspritzbare Flüssigkeit verwandelten Brennstoff eingehalten werden müssen, während seiner Umwandlung in diese Flüssigkeit unterschiedliche Anforderungen gestellt werden. So ist es beispielsweise notwendig, bei der Enderhitzung, die in erster Linie eine Erniedrigung der Viskosität bewirken soll, einen Überdruck in und über dem Brennstoff aufrechtzuerhalten, um den aus der erhitzten Flüssigkeit ausdampfenden Anteil möglichst klein zu halten. Weiterhin ist für das Schmelzen der Brennstoffstücke zwar kein Überdruck, jedoch eine Schutzgasatmosphäre - in erster Linie ein Luftabschluß - erforderlich, um eine vorzeitige Oxidation des Brennstoffes zu verhindern, durch die eine irreversible Viskositätserhöhung des flüssigen Brennstoffes hervorgerufen wird. Die Trocknung der Brennstoffstücke schließlich kann ohne besondere Maßnahmen hinsichtlich der dort vorhandenen Atmosphäre erfolgen, so daß der Aufwand erheblich vermindert wird, wenn diese Trocknung nicht in einem Verfahrensschritt mit dem Schmelzen, sondern in einer vorhergehenden, eigenen Verfahrensstufe durchgeführt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung, in welcher mindestens ein Wärmetauscher für das Schmelzen des festen Brennstoffes vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trocknung des stückigen Brennstoffes ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist, der mit Mitteln für die Aufrechterhaltung einer trockenen und heißen Gasatmosphäre versehen ist, daß ferner eine durch ein Absperrorgan verschließbare Strömungsverbindung von dem ersten Wärmetauscher zu einem beheizten, an eine Inertgasquelle angeschlossenen Schmelzbehälter für das Schmelzen des getrockneten Brennstoffes führt, daß weiterhin auf den Schmelzbehälter eine Druckerhöhungseinrichtung und ein Erhitzer folgen für die Erniedrigung der Viskosität der Brennstoffschmelze bei erhöhtem Druck und zusätzlicher Erhöhung der Prozeßtemperatur, und daß schließlich eine Fördereinrichtung und je ein Leitungssystem für die Zuführung bzw. Rückführung des niedrigviskosen, einspritzbaren Brennstoffes zu bzw. von den Einspritzorganen der Kolbenbrennkraftmaschine vorhanden sind.

Besonders geringe Verluste an Inertgas ergeben sich, wenn als gasförmiger Wärmeträger in der ersten Verfahrensstufe (Trocknung) und als inerte Gasatmosphäre der zweiten Verfahrensstufe (Schmelzen) Gase verwendet werden, die bei den in diesen Stufen vorhandenen Temperaturen mindestens annähernd gleiche Dichte haben, da in diesem Fall der Gasaustausch zwischen beiden Stufen nur durch Diffusionsvorgänge ohne zusätzliche Schwerkrafteinwirkungen erfolgt. Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, bei übereinander angeordneten Reaktionsgefäßen für beide Stufen diesen Gasaustausch dadurch zu vermindern, daß in der zweiten Stufe ein bei den während des Betriebs gegebenen Zuständen spezifisch schwereres Gas verwendet wird.

Während die Trocknung des Brennstoffes mittels eines gasförmigen Wanneträgers erfolgt, ist es zweck -

mäßig, für das Schmelzen und die Viskositätserniedrigung von einem Heizmedium, z. B'. einem synthetischen öl, durchströme Wärmetauscher zu verwenden. Weiterhin können dabei die Verbindung zwischen Schmelzbehälter und Erhitzer von einer, von einem der Heizmedien durchströmten ersten Thermostatummantelung und das an den Erhitzer anschließende Leitungssystem und die Einspritzorgane der Brennkraftmaschine von einer mit dem Leitungssystem konzentrischen zweiten Thermostatummantelung umschlossen sein, die von dem Heizmedium des Erhitzers durchsetzt ist. Auf diese Weise dienen die Heizmittel gleichzeitig als das Temperaturniveau haltende Strömungsmittel in den Ummantelungen.

Eine besonders vorteilhafte Steuerung des Druckes im Erhitzer für die Erzeugung der niedrigviskosen Brennstoff-Flüssigkeit läßt sich erreichen, wenn im Erhitzer eine Druckmembran vorgesehen ist, die einerseits durch den Druck des Brennstoffes im Erhitzer und andererseits durch ein geregeltes Druckgaspolster im Gleichgewicht gehalten ist; die Steuerung des Drucks über eine Membran als elastisches Element bringt dabei besonders beim Anfahren der Anlage Vorteile, die dabei wegen des fehlenden Dampfdruckes über der Brennstoff-Flüssigkeit im Erhitzer diese inkompressible Flüssigkeit direkt auf das elastische Steuerelement einwirkt. Der Druck des erwähnten Druckgaspolsters steuert bei dieser Anordnung das Ein- und Ausschalten der zwischen dem Schmelzbehälter und dem Erhitzer gelegenen Druckerhöhungseinrichtung. Die Druckmembran kann dabei durch eine selbsttätige Steuereinrichtung nach einer Auslenkung wieder in die Null-Lage zurückgeführt und so im entlasteten Zustand gehalten werden. In einem solchen System kann außerdem das Niveau des niedrigviskosen, flüssigen Brennstoffes im Erhitzer durch einen Niveauregler dadurch gesteuert werden, daß Brennstoffdampf nach außen abgeführt wird, wobei Urennstoffverluste vermieden werden können, wenn der verdampf te Brennstoff der Ansaugluft der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahrensschritte 1 und 2, während

Fig. 2 ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung der dritten Stufe wiedergibt.

Die Übergänge von Fig. 1 zur Fig. 2 sind dabei in beiden Figuren als A-A bzw. B-B bezeichnet.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 fördert ein Förderband 1 kontinuierlich festen, stückigen Brennstoff 2 in einem Speicher oder Bunker 3, dessen trichterförmig ausgebildeter Boden durch eine Klappe 4 verschlossen wird und über einen Transportschacht 5 mit einem ersten Wärmetauscher 6 in Verbindung steht. Dieser ist auf einem zweiten Reaktionsgefäß oder Schme'zbehälter 27 angeordnet und dient als Reaktor für die Trocknung des stückigen Brennstoffes. Um diese Aufgabe erfüllen zu können, ist der Wärmetauscher 6 eines geschlossenen Strömungsweges für einen Gasstrom; dieser Strömungsweg führt, ausgehend vom Wärmetauscher 6, über den Schacht 5 in einen die Klappe 4 aufnehmenden Bodenraum 7 des Bunkers 3 und über ein Leitungsstück 8, vorbei an einem ersten Feuchtigkeitsmesser 10, zunächst in einen Kondensator 9, in dem das feuchte, in ihn eintretende Gas durch Abkühlung entfeuchtet wird. Zu diesem

Zweck hat der Kondensator 9 eine von einem Kühlmittel durchströmte Rohrschlange 11, in der der Kühlmitteldurchsatz durch ein Regelorgan 12 geregelt wird. Das Organ 12 empfängt seine Stellimpulse über eine Signalleitung 16 von einem zweiten Feuchtig- ^r> keitsmesser 13, der in einem in Strömungsrichtung des Gases auf den Kondensator 9 folgenden und zu einem Gebläse 14 führenden Leitungsstück 15 vorgesehen ist. Das Abfließen des Kondensats aus dem Kondensator 9 erfolgt über einen nur schematisch angedeute- ^l() ten Abfluß 17.

Vom Gebläse 14, das von einem Motor 18 angetrieben ist und für die Aufrechterhaltung des Gasstromes in dem Kreislauf sorgt, führt eine Leitung 19, in der ein Erhitzer 2ö angeordnet ist, zurück in den '"> Wärmetauscher 6. Der Gaserhitzer wird über eine Rohrschlange 21 von einer nicht dargestellten Wärmequelle mit einem Heizmedium versorgt, dessen Durchfluß durch die Schlange 21 mittels eines Regelorgans 22 in Abhängigkeit von der durch einen Fühler 23 erfaßten Temperatur des in das Reaktionsgefäß 6 eintretenden Gases geregelt wird. Das Trocknen der Brennstoffstücke erfolgt vorteilhafterweise mit Luft unter Atmosphärendruck bei einer Temperatur von etwa 100° C. r>

Die von dem ersten Feuchtigkeitsmesser 10 ausgehenden Signale gelangen über eine Signalleitung 25 auf ein Steuergerät 24, das - über eine Leitung 26 - bei Über- bzw. Unterschreiten bestimmter Grenzwerte der durch den Fühler 10 gemessenen Feuchtig- s<> keiten Ein- bzw. Ausschaltsignale an den Gebläsemotor 18 gibt.

Der Wärmetauscher 6 ist über eine Durchtrittsöffnung 28, durch die die getrockneten Brennstoffstücke 2 auf Grund der Schwerkraft fallen können, » mit dem Schmelzbehälter 27 verbunden, in dem die Stücke aufgeschmolzen und die Viskosität der Schmelze durch weitere Erhitzung erniedrigt wird.

Die Durchtrittsöffnung 28 ist durch ein ventilkörperartiges Absperrorgan 30 verschließbar; dieses ist über eine Spindel 31, in der ein mit einer Längsverzahnung 32 versehenes Zahnritzel 33 angeordnet ist, mit einem Servomotor 34 verbunden. Der Zu- und Abfluß eines Druckmittels in bzw. aus dem Servomotor 54 erfolgt über schematisch angedeutete Leitun- 4"> gen 35 und 36, in denen ein steuerbares Absperrorgan

37 vorhanden ist. Dieses wird über eine Signalleitung

38 von einem zweiten Steuergerät 39 gesteuert. Das Steuergerät 39 gibt ein zweites Ausgangssignal über eine zweite Signalleitung 40 an ein ebenfalls steuerba- to res Absperrorgan 41 in der Druckmittelleitung 42 eines zweiten Servomotors 44, der mit einer Druckentlastungsleitung 43 versehen ist. Dieser Servomotor 44 ist über ein Hebelsystem 45 mit der Klappe 4 verbunden und dient dem taktweisen öffnen und Schließen dieser Klappe.

Das Gerät 39 ist dabei beispielsweise so programmiert, daß die Taktlänge für das Öffnen der Organe 4 und 30 sowie der zeitliche Abstand, in dem ein öffnen des Organs 30 nach einem öffnen der Klappe 4 ver- bo zögert erfolgt - um ein Trocknen der über Klappe 4 dem Gefäß 6 zugeführten Teilmenge an Brennstoffstückchen zu ermöglichen — als feste konstante Größen vorgegeben sind, während die Takthäufigkeit oder -frequenz durch ein über eine Signalleitung 46 dem Gerät ein über eine Signalleitung 46 dem Gerät

39 zugeführtes Meßwertsignal bestimmt wird, das von einem Niveaumeßorgan 47, beispielsweise einem auf Ultraschallbasis arbeitenden Niveaumesser, ausgesandt wird, durch welches die Höhe des Niveaus 48 der Schmelze 29 im Behälter 27 gemessen wird.

Der Ablauf der vom Gerät 39 gesteuerten Opera tion erfolgt dabei beispielsweise so, daß bei Absinke des Niveaus 48 unter einen festgelegten Wert das Ge rät 39 zunächst einen Stellimpuls auf das Absperror gan 41 aufschaltet, durch welches dieses Organ geöff net wird, wodurch das Druckmittel über dem, in Ruhe- oder Schließstellung der Klappe 4 gezeigten, Kolben 53 des Servomotors 44 durch die Leitung 42 weggeführt wird. Das Gewicht des auf ihr lastenden Brennstoffes öffnet daraufhin diese Klappe 4 für ein vorgegebenes, festes Zeitintervall, wodurch der Kolben 53 des Servomotors 44 in seine obere Endlag, verschoben wird, und bei offener Klappe 4 eine be stimmte Brennstoffteilmenge durch den Schacht 5 i das Gefäß 6 fällt. Nach Ablauf des Zeitintervalls veranlassen weitere vom Gerät 39 über die Leitung 4C ausgesandte Stellsignale, daß die Oberseite des Kolbens 53 wiederum mit Druckmittel beaufschlagt wird der Kolben 53 sich nach unten verschiebt und di Klappe 4 schließt.

Nach einer weiteren vorgegebenen, jedoch gegebe nenfalls veränderbaren Zeitspanne, während der di in den Wärmetauscher 6 gelangte Teilmenge des stük kigen Brennstoffes 2 getrocknet wird, veranlaßt da; Steuergerät 39 über die Leitung 38 ein öffnen de; Ventils 37, wodurch die Unterseite des ebenfalls i der Ruhelage oder Schließstellung des Absperrorgan: 30 gezeigte Kolben 54 des Servomotors 34 entlaste wird. Auf Grund seines Eigengewichts sowie des Ge wichts des Absperrorgans 30 und des auf ihm lasten den Brennstoffes öffnet sich dadurch das Organ 3t für ebenfalls eine vorgegebene Zeitspanne, wodurcl die Teilmenge getrockneten Brennstoffes 2 in der Schmelzbehälter 27 fällt.

Die Verzahnung 32 des Ritzels 33 steht in Eingrif mit einem Zahnrad 49, das über eine Welle 50 um eine Schlupfkupplung 51 von einem während des Be triebs der Brennkraftmaschine dauernd laufende Elektromotor 52 angetrieben ist. Das Ubertragungs moment der Schlupfkupplung 51 ist dabei so festge legt, daß sie dem Zahnrad 49 und damit über das Rit zel 32 dem Absperrorgan 30 nur dann eiiv Drehbewegung erteüen kann, wenn das Absperrorgar 30 geöffnet ist. Bei geschlossenem Organ 30 sind di zwischen ihm und der Sitzfläche der öffnung 28 auf tretenden Reibungskräfte so groß, daß der Sekundär teil der Schlupfkupplung 51 stillsteht, so daß das ge schlossene Organ 30 keine Rotation in seinem Sit; ausführt. Diese geschilderte Drehmomentübertra gung mit Hilfe eines Schlupfes kann jedoch auch durcl ein auf Überströme des Motors 52 reagierende Überdrehmoment-Abschaltorgan ersetzt sein. Durcl die dem Organ 30 während des öffnens und Schlie Bens erteilte Rotation wird dieses Organ bei jeden Hub von auf ihm haftenden Brennstoffstückchen ge reinigt, so daß immer ein dichtes Schließen gewährlei stet ist. Die Wirkung besteht dabei zum einen im Weg schleudern der Stückchen infolge der Zentrifugalkraf und zum zweiten in einem erneuten Einschleifen de Organs 30 in seinen Sitz in der öffnung 28, wofü beide dabei aufeinander schleifenden Oberflächen mi hartem, verschleißarmem Material belegt sein kön nen.

Die Energie für das Aufschmelzen und ein Erhitze 1 des Brennstoffes auf etwa 300° C wird dem Behalte

27 über ein Heizmittel, z. B. ein synthetisches Hochtemperaturöl, zugeführt, das von einer nicht gezeigten Wärmequelle durch eine Leitung 55 über ein Regelorgan 56 Heizrohren 57 zufließt. Das Heizmittel gelangt in Strömungsrichtung hinter den Heizrohren 57 in eine Leitung 58, die es einer Thermostatummantelung 59 zuführt, die die zwischen dem Behälter 27 und einem Enderhitzer 60 gelegene Verbindungsleitung 61 und eine in ihr vorhandene Druckerhöhungseinrichtung oder Pumpe 62 umgibt. Aus dieser Um- ^w mantelung 59 strömt das Heizmittel über eine Leitung 63 (Fig. 2) zu der nicht gezeigten Wärmequelle zurück.

Über die Verbindungsleitung 61 wird der im Behälter 27 zu einer pumpbaren Flüssigkeit relativ hoher < > Viskosität aufgeschmolzene Brennstoff dem Enderhitzer 60 zugeleitet, wobei die Thermostatummantelung 59 dazu dient, Wärmeverluste und damit eine Abkühlung der Brennstoff-Flüssigkeit auf diesem Weg zu verhindern, durch welche Abkühlung die Pumpbarkeit der Flüssigkeit möglicherweise beeinträchtigt oder aufgehoben werden könnte.

Die Steuerung der Energiezufuhr zum Behälter 27 mit Hilfe des Regelorgans 56 erfolgt in Abhängigkeit von der Temperatur der Schmelze im Behälter 27; für die Messung dieser Temperatur ist ein Temperaturfühler 64 vorgesehen, der über eine Signalleitung 65 mit dem Regelorgan 56 verbunden ist.

Wie bereits geschildert, ist für das Aufschmelzen des Brennstoffes eine chemisch inerte Atmosphäre im Behälter 27 erforderlich, für die als Inertgas bevorzugt Kohlendioxid (CO₂) verwendet wird. Zu ihrer Überwachung ist im Behälter 27 ein Gas-Sensor 66 vorgesehen, durch den entweder der CO₂- oder der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre im Behälter 27 gemessen ü wird. Bei Unter- bzw. - je nachdem, auf welche Gasart der Sensor 66 anspricht — Überschreitung eines festgelegten Sollgrenzwertes, veranlaßt der Sensor 66 über eine Signalleitung 67 das öffnen eines Absperrorgans 68, wodurch eine Leitung 69 aus einer nicht dargestellten Inertgasquelle, beispielsweise einer Druckgasquelle, Inertgas in den Behälter 27 einspeist und das Unter- oder Überschreiten des Grenzwertes kompensiert wird.

Die Pumpe 62 hat die Aufgabe, die für die dritte Verfahrensstufe aus den geschilderten Gründen notwendige Druckerhöhung des als pumpbare Flüssigkeit vorliegenden Brennstoffes zu bewirken. Sie wird angetrieben von einem Motor 70, der über ein Steuergerät 71 von einem Kontaktmanometer 72 (Fig. 2) über dessen Kontakte 72a ein- und ausgeschaltet wird, wobei das Kontaktmanometer 72 über die Signalverbindung 73 mit dem Steuergerät 71 verbunden ist.

Das - in der Zeichnung in der Position »außer Betrieb« wiedergegebene - Kontaktmariometer 72 ist über eine Leitung 74 beaufschlagt mit dem Druck eines Druckgaspolsters, das in einem Raum 76 des Erhitzers 60 auf einer Seite einer Druckmembran 75 lastet, die ihrerseits in den Enderhitzer 60 eingespannt ist; auf ihrer anderen Seite wird sie von dem im Raum 77 des Erhitzers 60 herrschenden Druck im Gleichgewicht gehalten. Die Membran 75 hat dabei die Aufgabe, eine druckabhängige Volumenelastizität im Raum 77 während Betriebszuständen zu ermöglichen und zu gewährleisten, während denen—wie über mehr oder weniger lange Zeiten nach der Inbetriebsetzung der Vorrichtung - der Raum 77 vollständig mit flüssigem Brennstoff gefüllt ist.

Erst durch das unvermeidliche Ausdampfen des flüssigen Brennstoffes und durch die Entgasung des von dem Einspritzsystem der Brennkraftmaschine zurückfließenden überschüssigen Brennstoffes baut sich dabei im Laufe der Zeit im Raum 77 ein dampf- und gasgefülltes Volumen auf, wobei dann ein Flüssigkeitsspiegel gebildet wird, wie ihn die den Gleichgewichtszustand zeigende Fig. 2 wiedergibt.

Wie noch beschrieben wird, sind Maßnahmen getroffen, durch die eine Auslenkung der Membran 75 praktisch verhindert wird; auf diese Weise ist der Druck des Gaspolsters ein Maß für den im Gasraum 77 des Erhitzers 60 herrschenden Druck, so daß das Ein- und Ausschalten der Pumpe 62 in Abhängigkeit von diesem Druck erfolgt.

Der Enderhitzer 60 der dritten Verfahrensstufe, der die Aufgabe hat, durch eine Temperaturerhöhung auf etwa 400° C die hochviskose Brennstoff-Flüssigkeit der zweiten Stufe in eine einspritzbare Flüssigkeit niedriger Viskosität zu transportieren, wird durchsetzt von einem zweiten Heizmittel - ebenfalls ein synthetisches Hochtemperaturöl --, das über eine Leitung 78 und ein Regelorgan 79 Heizrohren 80 von einer wiederum nicht gezeigten Heizquelle zufließt. Aus den Rohren 80 gelangt dieses Heizmittel zunächst in eine Thermostatummantelung 81, in die der Erhitzer 60 vollständig eingebettet ist; aus dem Erhitzermantel 81 heraus durchsetzt das zweite Heizmittel eine weitere Thermostatummantelung 82. Diese umschließt vollständig und konzentrisch ein Leitungssystem 84, 85 für die Zu- und Rückführung des Brennstoffes zu und von den Einspritzpumpen und -düsen der Brennkraftmaschine, um diesen Brennstoff auf seinem Weg vom Enderhitzer 60 bis zu den nicht gezeigten Einspritzdüsen isotherm mindestens annähernd auf dem im Erhitzer 60 erreichten Temperaturniveau zu halten und so eine Beeinträchtigung der Einspritzfähigkeit durch Abkühlung zu vermeiden.

Das ummantelte Leitungssystem umfaßt dabei neben den eigentlichen Brennstoffleitungen 84 für den Vorlauf und 85 für den Rücklauf eine von einem Motor 87 angetriebene Fördereinrichtung 86 für den Durchlauf des jeweiligen Brennstoffes durch die Einspritzpumpen und die Entgasungsgefäße 60 resp. 95. Nach seinem Durchfluß durch das Leitungssystem 82 fließt das Heizmittel zur Wiederaufheizung zurück in die nicht gezeigte Heizquelle (Leitung 83).

Umschaltorgane 88 verbinden in der gezeigten Stellung I das nicht näher dargestellte Brennstoffeinspritzsystem der Brennkraftmaschine mit einem Spülbrennstoffsystem, mit dessen Hilfe vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine das Einspritzsystem mit einem Spülbrennstoff, z. B. Gasöl, der auch bei Umgebungstemperatur noch relativ niedrigviskos ist, durchsetzt wird, wobei der bei Umgebungstemperatur feste Brennstoff verdrängt wird. In dem Spülbrennstoffkreislauf verbindet eine Leitung 89 einen nicht dargestellten Behälter für diesen Brennstoff mit einer Pumpe 91, die, angetrieben vom Motor 90, die Aufgabe hat, den Spülbrennstoff auf den im Erhitzer 60 und dem daran anschließenden Leitungssystem 84 herrschenden Druck zu bringen. Das so unter Druck gesetzte Spülöl wird dann von der in der Leitung 84 gelegenen Pumpe 86 über eine Leitung 92 angesaugt und über eines der Umschaltorgane 88 in der Leitung 84 gefördert, die zu den Einspritzpumpen führt. Wie der während des Betriebs benutzte Brennstoff fließt der Spülbrennstoff in den Leitungen 85 von den Ein-

spritzpumpen zurück und wird im zweiten Umschaltorgan 88 aus diesen in eine eigene Rückführleitung 93 geleitet, die über eine Entgasungseinrichtung 95 an die Vorlaufleitung 92 des Spülbrennstoffs angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der von der Pumpe 86 aufrechterhaltene Kreislauf für den Spülbrennstoff geschlossen.

Vor der Entgasungseinrichtung, die aus einem mit Schikanen und Umlenkungen 96 versehenen Behälter 95 mit einer aus einem Gasraum abzweigenden, von einem Schwimmerventil 97 gegen die Atmosphäre verschließbaren Abblasleitung 94 besteht, zweigt aus der Leitung 93 eine Überdruckentlastungsleitung 98 ab, in der ein Entlastungsventil 99 vorgesehen ist; diese Entlastungsleitung führt überschüssigen Spülbrennstoff zurück in einen nicht dargestellten Behälter, falls der Druck im Leitungssystem 85 und 93 den öffnungsdruck des Entlastungsorgans 99 übersteigt.

In einer Speiseleitung 100 des Elektromotors 90 ist ein von einem Hebelsystem 101 gleichzeitig mit den Umschaltorganen 88 betätigter Schalter 102 vorgesehen, durch den die Energiezufuhr zu dem Motor 90 nur geschlossen wird, wenn die Organe 88 sich in ihrer Stellung I befinden, also eine Spülung des Leistungssystems 84,85 erforderlich ist. In der Betriebsstellung II der Umschaltorgane 88, in der das Einspritzsystem der Brennkraftmaschine mit Brennstoff aus dem Enderhitzer 60 versorgt wird, ist der Schalter 102 geöffnet, so daß der Motor 90 und damit die Pumpe 91 während des Betriebs der Brennkraftmaschine nicht laufen.

Im Enderhitzer 60 ist weiterhin ein, beispielsweise ebenfalls auf Ultraschallbasis arbeitender Niveaumesser 103 für die Messung und Regelung des Flüssigkeitsniveaus - und damit der Gas- und Dampfmenge - in dem Erhitzer 60 vorgesehen, Die Meßwerte dieses Niveaumessers 103 gelangen auf dem Signalweg 103a auf ein Absperrorgan 104, das in einer Leitung 105 vorgesehen ist, die aus dem Dampfraum 77 des Enderhitzers 60 zur Ansaugleitung für die Verbrennungsluft führt. Die durch diese Leitung 105 auf Grund der geschilderten Regelung weggeführte relativ geringe Menge dampf- oder gasförmige Brennstoff, der vorzugsweise aus Kohlenwasserstoffen besteht, kann damit in bekannter Weise ebenfalls in der Brennkraftmaschine verbrannt werden.

^r> Das Druckgaspolster im Raum 76 wird über eine Leitung 106 aufrechterhalten, in der eine selbständige Hubbegrenzungseinrichtung 107 für die Membran 75 vorgesehen ist, so daß diese - wie erwähnt - praktisch immer in ihrer Null-Lage verharrt, und auf diese

ι« Weise der von dieser Einrichtung 107 gesteuerte Druck des Gaspolsters im Raum 76 ein Maß für den Druck im Raum 77 ist; deshalb kann der Druck im Raum 76 auch über die Leitung 74 als Steuergröße für das Manometer 72 und damit für das Ein- und

ij Ausschalten der Pumpe 62 dienen.

Die Hubbegrenzungseinrichtung 107 für die Membran 75 besteht aus zwei in ihrer Öffnungsrichtung einander entgegengesetzten, durch Federn 108, 109 belasteten Ventile 110,111, wobei aus dem sich da-

2(i zwischen befindlichen Raum, der ständig in Verbindung mit dem Raum 76 steht, die Leitung 74 abzweigt. Die beweglichen Ventilkörper 110,111 tragen auf ihren von den Federn 108, 109 abgewandten Seiten je einen Stößel 112,113; zwischen beiden Stößeln 112,

2) 113 ist ein mit der Membran 75 verbundener und daher beweglicher Bügel 114 angeordnet.

Das Ventil 110 öffnet und sperrt die Zufuhr von Druckgas aus der Leitung 106 in den Gasraum 76, wobei - bei einer Auslenkung der Membran infolge

ίο zu geringen Druckes im Raum 76 — der Bügel 114 gegen die Stößel 112 stößt und das Ventil 110 gegen die Kraft der Feder 108 öffnet. Herrscht im Raum 76 ein zu hoher Druck, so versucht die Membran 75 nach unten auszuweichen. Dabei drückt der Bügel 114

r, nunmehr über den Stößel 113 auf das Ventil 111, wodurch eine Abblasleitung 115 für das Druckgas freigegeben wird, das vorzugsweise durch Luft gebildet wird. Durch das Abblasen einer Teilmenge der Druckluft wird in diesem Fall die Membran 75 wieder in ihre Null-Lage zurückgebracht, wodurch - wie geschildert - das Druckgaspolster als Maß und Steuergröße für den Druck im Enderhitzer 60 dienen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffes aus einem festen, stückigen Ausgangsbrennstoff zur Speisung von Kolbenbrennkraftmaschinen, der durch Wärmezufuhr verflüssigt ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensstufen:

a) Trocknung des stückigen Brennstoffs in einem ersten Wärmetauscher bei einer unterhalb des Schmelzpunktes des Ausgangsbrennstoffes liegenden Temperatur, mittels eines gasförmigen Wärmeträgers,

b) Schmelzen des getrockneten Brennstoffes durch eine weitere Wärmezufuhr in inerter Gasatmosphäre bei einem Druck, der mindestens annähernd dem Druck in der ersten Verfah?ensstufe entspricht,

c) Erniedrigung der Viskosität der Schmelze bei erhöhtem Druckniveau und zusätzlicher Erhöhung der Prozeßtemperatur mittels weiterer Wärmezufuhr,

d) Einleiten der niedrigviskosen Schmelze in das Brennstoffeinspritzsystem der Kolbenbrennkraftmaschine unter mindestens annähernd den Zustandsbedingungen der Verfahrensstufe c).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiger Wärmeträger in der ersten Verfahrensstufe (Trocknung) und als inerte Gasatmosphäre in der zweiten Verfahrensstufe (Schmelzen) Gase verwendet werden, die bei den in diesen Stufen vorhandenen Temperaturen mindestens annähernd gleiche Dichte haben.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, in welcher Vorrichtung mindestens ein Wärmetauscher für das Schmelzen des festen Brennstoffes vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Trocknung des stückigen Brennstoffs ein erster Wärmetauscher (6) vorgesehen ist, der mit Mitteln (9,20) für die Aufrechterhaltung einer trockenen und heißen Gasatmosphäre versehen ist, daß ferner eine durch ein Absperrorgan (30) verschließbare Strömungsverbindung (28) von dem ersten Wärmetauscher (6) zu einem beheizten, an eine Inertgasquelle angeschlossenen Schmelzbehälter (27) für das Schmelzen des getrockneten Brennstoffes führt, daß weiterhin auf den Schmelzbehälter (27) eine Druckerhöhungseinrichtung (62) und ein Erhitzer (60) folgen für die Erniedrigung der Viskosität der Brennstoffschmelze bei erhöhtem Druck und zusätzlicher Erhöhung der Prozeßtemperatur, und daß schließlich eine Fördereinrichtung (86) und je ein Leitungssystem (84, 85) für die Zuführung bzw. Rückführung des niedrigviskosen, einspritzbaren Brennstoffes zu bzw. von den Einspritzorganen der Kolbenbrennkraftmaschine vorhanden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Erhitzer (60) eine Druckmembran (75) vorgesehen ist, die einerseits durch den Druck des Brennstoffs im Erhitzer (60) und andererseits durch ein geregeltes Druckgaspolster im Gleichgewicht gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmembran (75) durch eine selbsttätige Steuereinrichtung (107) praktisch

in ihrer Null-Lage festgehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck in dem Erhitzer (60) durch einen Niveauregler (103) für das Niveau des niedrigviskosen Brennstoffes dadurch gesteuert ist, daß Brennstoffdampf nach außen abgeführt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgaspolster das Ein- und Ausschalten der zwischen dem Schmelzbehälter (27) und dem Erhitzer (60) gelegenen Druckerhöhungseinrichtung (62) steuert.