DE3232938A1 - Verfahren und vorrichtung zur loesung von gas, insbesondere kohlendioxid in fluessigem brennstoff und dessen verteilung in verbrennungsluft in uebersaettigtem zustand - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur loesung von gas, insbesondere kohlendioxid in fluessigem brennstoff und dessen verteilung in verbrennungsluft in uebersaettigtem zustand

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DE3232938A1 DE19823232938 DE3232938A DE3232938A1 DE 3232938 A1 DE3232938 A1 DE 3232938A1 DE 19823232938 DE19823232938 DE 19823232938 DE 3232938 A DE3232938 A DE 3232938A DE 3232938 A1 DE3232938 A1 DE 3232938A1
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SCHMIDTKE, WOLFGANG, 4790 PADERBORN, DE
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Kohlensaeurewerke Cg Rommenhoeller GmbH
Kohlensaeurewerke C G Rommenhoeller 3490 Bad Driburg Herste GmbH
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Description

Dlpl.-lng.Dr.-lng. HEINZ NICKELS · Dlpl.-Phye. LORENZ HANEWINKEL
PATENTANWÄLTE
Straße JU, b-'löUU BXeIeTeId 1 Üieas. Az.; H. 32/60
Kohlensäurewerke C. G. Kommenhöller Gmbh Kummenhöiler otraiie J/d, D-34yO Bad Driburg-herste
Verfahren und Vorrichtung zur Lösung von Gas, insbesondere Kohlendioxid in flüssigem Brennstoff und dessen Verteilung in Verbrennungsluft im übersättigtem Zustand
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verteilung von flüssigem Brennstoff in Verbrennungsluft, der der Brennstoff über einen Vergaser oder Injektor zugemischt wird.
Eü ist bekannt, daß Flüssigkeiten, in denen Gase gelöat sind, bei einer plötzlichen Absenkung vom umgebenden Druck oder einer schnellen Temperaturerhöhung, bei denen der Zustand der Übersättigung wegen der geringeren Löslichkeit der Gase bei niedrigerem Druck oder höherer Temperatur auftritt, spontan das gelöste Gas freisetzen und dabei aufschäumen oder im Fall einer gleichzeitigen Versprühung sich in feine Tröpfchen zerteilen.
Andererseits ist es bekannt, flüssige Brennstoffe durch Versprühen und teilweise Verdampfung durch Erhitzen und Verwirbeln in Verbrennungsluft zu verteilen. Diese Vermischungsmaßnahmen greifen alle hinter dem sogenannten Vergaser oder den Injektordüsen oder Brennerdüsen ein, indem durch Wirbelzonen und besondere Gestaltung und Lage des Brenn- oder Explosionsraumes zur Zuführung des brennstoffe oder der Brennstoff-Luftmischung eine gleichmäßige und intensive Vermischung angestrebt wird. Alle diese Maßnahmen sind aber nicht ausreichend, um eine völlig gleichmäßige und sehr feine Brennstoffverteilung zu bewirken, weshalb entweder ein Teil des Brennstoffes unverbrannt oder gespalten als Kohlenmonoxid oder Kohlenstoff den Brennraum verläßt oder bei der Zufuhr eines Luftüberschußes dieser zur Bildung von Stichoxiden nutzlos verbraucht wird und schädliches Abgas abgegeben wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu offenbaren, durch die die Verteilung von Brennstoff in Verbrennungsluft wesentlich gleichmäßiger und feiner erfolgt, so daß die Nachteile der bekannten Verfahren verringert werden und eine bessere Verbrennung mit höherem Wirkungsgrad, weniger schädlichen Abgasen, zuverlässigerer Zündung und damit geringeren Startschwierigkeiten bei Motoren und geringerer Klopfneigung bei Motoren erreicht werden kann.
Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gegeben, daß in dem Brennstoff Gas, vorzugsweise Luft und/oder Kohlendioxid bei einem solchen Lösungsdruck/-temperaturzustand, bei dem eine höhere Löslichkeit des Gases als unter dem Mischdruck/- temperaturzustand der Verbrennungsluft bei der Zumischung gegeben ist, in einem solchen Mengenverhältnis gelöst wird, daß das Sättigungsmengenverhältnis bei dem Mischdruck/- temperaturzustand überschritten ist, und diese Lösung dem Vergaser bzw. Injektor zugeführt wirdo
Das Verfahren läßt sich sowohl für explosionsartige als für kontinuierliche Verbrennungssysterne anwenden. Je nach Anwendung sind unterschiedliche Gas-Brennstofflösungen besonders vorteilhaft einzusetzen.
So ist es beim Einsatz in Verbindung mit Unterdruckvergasern vorteilhaft, ein Gas hoher Löslichkeit, z. B. Kohlendioxid,in dem Benzin zu lösen.
Weiterhin ist es bei Verbrennung von schwer brennbaren Flüssigkeiten, z. B. Dieselöl oder Schweröl, insbesondere als Zündhilfe vorteilhaft, Wasserstoff zu verwenden.
Bei der Verbrennung von Brennstoffen mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt, z. B. Benzol, ist die Lösung von Sauerstoff vorteilhaft.
-A -
Der geringste versorgungstechnische Aufwand ist gegeben bei der Verwendung von Druckluft, die durch einen relativ kleinen Kompressor vor Ort erzeugt wird. Eine für den angestrebten Zweck ausreichende Luftmenge wird insbesondere dann gelöst, wenn der brennstoff unter einem Druck von mehreren Atmosphären gesättigt wird.
Ein Umschalt- oder Mischbetrieb mit verschiedenen Gasen, z. B. Kohlendioxid/zum Start oder bei niedriger Temperatur und Luft zum laufenden Betrieb ergibt eine vorteilhafte Kombination bezüglich technischer Wirkung und Ökonomie des Stoffeinsatzes. Auch kann bei erschwerten Betriebsbedingungen, bei denen Klopfneigung besteht, der Einsatz von Kohlendioxid relativ erhöht werden«
Die Vorrichtung zur Lösung des Gases ist eine geschlossene Einheit, die in einfacher Weise jeweils in die Brennstoffleitung eingefügt werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Steuerung der Vorrichtung auf Grund intern gewonnener Kriterien des Brennstoffdurphflueses und der erreiohten Sättigung.
Bei stark wechselndem Durchfluß, z. B, bei Motoren, wird für die Steuerung der Vorrichtung zur Sättigung zweckmäßig das bereits vorhandene Steuerkriterium der Brennstoffdosierer verwendet.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und die Einfügung in bekannte "Verbrennungsmotore und -anlagen ist in den Figuren 1 bis 7 dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine achematische Darstellung von einer Vorrichtung zur Lösung von Gasen im Brennstoff;
Fig. 2 zeigt einen alternativen Mischer zur Anlage Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen weiteren Mischer zur Anlage Fig. 1;
Figo k zeigt den Anschluß der Vorrichtung nach Fig. 1 an einen Dieselmotor;
Fig. 5 zeigt den Anschluß der Vorrichtung nach Fig. 1 an einen Einspritzermotor;
Fig. 6 zeigt den Anschluß der Vorrichtung nach Fig. 1 an einen Heizungsbrenner;
Fig» 7 zeigt den Anschluß der Vorrichtung nach Fig. 1 an ein Strahltriebwerk.
Die Vorrichtung zur Lösung von Gasen in Brennstoffen, die in Fig. 1 dargestellt ist, besteht aus einem Injektormischer 11, dessen Düse 12 über die Leitung der Brennstoff zugeführt wird. Die Düse 12 ist von einer Mischkammer 311 umgeben, in die das Gas, hier
- ic, -
Druckluft oder Kohlendioxid, über Leitung 31 zugeführt wird. An den Mischer 11 schließt sich ein senkrecht stehendes zylindrisches Rohr 15 an, in dem in einer Wirbelstrecke 163 sich die Gasblasen im Brennstoff auflösen. Das Rohr 15 ist zweckmäßig so dimensioniert, daß die Höhe h der Wirbelstrecke 15 3 etwa dem doppelten Druchmesser d entspricht und bei maximalem Brennstoffdu-rchsatz die Gasblasen .sich bei Erreichen des oberen Bereiches praktisch völlig gelöst haben. Ungelöstes Gas sammelt sich, in dem Mischdom 161 über dem oberen Ende des Rohres 15· Von dem Mischdom l6l nach unten erstreckt sich konzentrisch zum Rohr 15 ein Gehäuse 16, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß in der Abführstrecke 161 zwischen dem Gehäuse 16 und dem Rohr 15 die Sinkgeschwindigkeit des Brennstoffes bei maximalem Durchsatz kleiner ist als die Steiggeschwindigkeit der eventuell noch vorhandenen restlichen Gasblasen. Am unteren Ende des Gehäuses 16 ist die Brennstoffleitung 17 angeschlossen, die zu dem sogenannten Vergaser oder den Einspritzvorrichtungen führt.
Für die optimale Kontrolle der richtigen Dosierung der zugesetzten Gasmenge ist das Gehäuse 16 aus Glas oder zumindest teilweise aus Glas hergestellt.
Der Brennstoff wird aus dem Tank 1JO mit der Pumpe Hl über ein Filter 42 in bekannter Weise und unter Druck
durch eine Brennstoffleitung 17 gefördert.
Al
Zwischen dem Anschluß 171a, an den bei bekannten Motoren und Verbrennungsanlagen sich Anschluß 17ld (Fig. 4 bis 7) anschließt, ist die Vorrichtung mit Anschluß 171b und 171c eingesetzt, wobei in die Leitungen 17 und 13 zweckmäßig ein Rückschlagventil 44 eingebaut ist, damit der Druck im Gehäuse 16 stets erhalten bleibt, um den Sättigungszustand des Brennstoffes zu erhalten.
Das Kohlendioxid wird aus einer Druckflasche 20 über ein Reduzierventil 21 einer Mischleitung 26 zugeführt, und andererseits wird mit dem Kompressor 23 Druckluft in einen Vorratsbehälter 22 gefüllt und über ein Reduzierventil 25· ebenfalls der Mischleitung 26 zugeführt. Eine solche Druckluftanlage ist, z. B, bei Lastkraftwagen, bereits vorhanden» Wegen des relativ geringen Luftbedarfs genügt es für einen Personenkraftwagen, einen Vorratsbehälter jeweils beim Tanken mit einem Kompressor zu laden; oder es kann ein kleiner gesonderter Kompressor vorgesehen werden.
Zur Überwachung des Druckes in der Mischleitung 26 dient ein Manometer 27. Das Ventil 28 öffnet durch ein Betriebssignal die Mischleitung 26 zur Dosiervorrichtung 29, von der über das Rückschlagventil 30 die Leitung 31 zum Mischer 11 führt. Je nach Ausführung der genannten Bauteile können deren· Funktionen auch integriert in speziellen Bauelementen ausgeführt werden. So kann bei festem Schließen der Dosiervorrichtung 29 im betriebslosen Zustand ein separates Ventil 28 ententfallen. Weiterhin kann der Vorratsbehälter 22 ent-
-β -
fallen, wenn ein spezieller, immer mitlaufender Kompressor 23 vorgesehen ist. Sofern dieser steuerbar ist, kann dieser auch die Punktion des Dosierers 29 übernehmen.
Sofern ein konstanter Brennstoffstrom, wie z. B. bei Heizungsbrennern, benötigt wird, kann die Dosierungseinatellung einmalig geschehen, z. B. anhand der beobachteten Blasenauflösung vor Erreichen des Mischdomes 161. Die Beobachtung kann aber auch durch einen Druckmesser Jj6 oder einen Gasblasensensor, z, B. einen Schwimmkörper oder, wie gezeigt, eine Lichtschranke 50,51 erfolgen, was auch die Möglichkeit bietet, eine Regelung der Dosierung automatisch vorzunehmen.. Hierzu wird die Signalleitung 46l oder 511 einer Regelvorrichtung R zugeführt und deren Signal mit einem vorgegebenen Wert, der dem Vorhandensein von einem geringen Blasenstrom verglichen mit dem Blasenstrom am Ausgang des Mischers 11 entspricht, verglichen und von dem Differenzsignal, die Dosiervorrichtung 29 über Leitung angesteuert.
Es ist bei stark schwankendem Brennstoffverbrauch vorteilhaft, eine Rückleitung 47 von dem Mischdom l6l über eine weitere Dosiervorrichtung 45 zum Tank 40 vorzusehen. Diese Dosiervorrichtung 45 wird dann geöffnet, wenn eine relativ zum Normalbetrieb große Gasblase sich im Mischdom 161 gesammelt hat, was durch Vergleich des Signals der Lichtschranke 50,51 mit einem entsprechend hohem Vergleichswert automatisch regelnd über Leitung erfolgt.
Die Steuerung des Gasmengenstromes, abhängig vom Brennstoffdurchsatz, kann auch durch Vorgabe eines Dosiersignales auf den Eingangsleitungen 6Ob,64b der Regelvorrichtung R erfolgen, dem additiv das genannte Differenzsignal der Regelabweichung zugefügt wird, sofern eine Regelung zusätzlich vorgesehen ist.
Da das Durchlaufen der Wirbelstrecke I63 für die Gasblasen eine gewisse Zeit beansprucht, ist es erforderliche zur Vermeidung von Regelschwingungen eine angepaßte Verzögerung in der Regelvorrichtung für die Stellsignale vorzusehen.
Sofern ein sehr großer Brennstoffbedarf besteht, ist es aus Gründen der Bauhöhe zweckmäßig, mehrere Mischer mit Rohren 15 parallel in einem Gehäuse l6 unterzubringen oder statt der Injektordüse 12 andere Mischer vorzusehen.
In Fig. 2 ist eine alternative Ausführung des Mischers gezeigt, der mit einer Sinterkerze 314> durch deren Poren das Gas in feinen Blasen in die Mischkammer 312 eintritt, ausgerüstet ist. Der Sinterkörper könnte auch flächig am Boden des Rohres 15 vorgesehen werden, über dem seitlich der Brennstoff zutritt.
In Pig. 3 ist eine weitere alternative Ausführung des Mischers 112 gezeigt, der aus einem bekannten Statikmischer besteht, dessen Mischkammer 313 das Gas und der Brennstoff zugeführt wird.
-VQ-
Die Auswahl zwischen den verschiedenen Mischern 11, 111, 112 wird zweckmäßig entsprechend der Paarung des gewähl-' ten Gases und des Brennstoffes und deren Eigenschaften, insbesondere bezüglich einer Verschmutzung oder Verstopfung der Poren oder Düse, getroffen. Weiterhin ist die Mischfähigkeit bei eventuell auftretenden sehr unterschiedlichen Durchsätzen ein Auswahlkriterium.
Die Anschlüsse der Vorrichtungen nach Fig. 2 und 3 sind entsprechend denjenigen in Pig. I bezeichnet.
Die Lösung des Gases erfolgt im allgemeinen bei einem Druck zwischen zwei und 10 Atmosphären, wobei höhere Drücke bevorzugt sind. Sofern aber ein sogenannter Vergaser eines Vergasermotors der Vorrichtung nachgeschaltet ist, der nicht unter Überdruck stehen kann, so wird zur Sättigung ein gut lösliches Gas, ζ. B0 Kohlendioxid, gewählt. Es entsteht dann sowohl durch den Unterdruck beim sogenannten Vergasungsvorgang der Übersättigungszustand, der eine feinere Verteilung des Brennstoffes bewirkt, und bei einer anschließenden Erhitzung des Gemisches aus Brennstoff und Luft durch die Erwärmung durch die Zylinderwand tritt eine weitere Freisetzung von Gas und damit Aufspaltung der Tröpfchen auf«,
In Fig. 4 ist gezeigt, wie die Vorrichtung in einen Dieselmotor 63 eingesetzt ist. Es wird die bei etwa 10 Atmosphären gesättigte Lösung aus Dieselöl und Luft oder Kohlendioxid der Einspritzpumpe 60 zugeführt, von wo sie durch die Einspritzdüse 61 in den Brennraum 62 gelangt.
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Da die kombinierte Luft, die unter Umständen zusätzlich durch die Zylinderwände aufgeheizt ist, eine hohe Temperatur hat, ist\trotz des hohen Druckes die Löslichkeit des Gases überschritten, und es erfolgt eine feine Vernebelung der Lösung durch das austretende Gas, Hierdurch wird insbesondere die Kaltstarteigenschaft wesentlich verbessert, wobei sich deshalb beim Start die Sättigung mit dem gut löslichen Kohlendioxid empfiehlt» Bei warmem Motor genügt zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Verringerung der schädlichen Abgase und Rußbildung eine Sättigung mit Luft.
Abhängig von der Motortemperatur erfolgt zweckmäßig eine Umsteuerung der Ventile 21 und 25 für Kohlendioxid und Druckluft.
Pur die Dosierung des Gasstromes, d.h. die Steuerung der Dosiervorrichtung 29 wird über Signalleitung 60b von der Dosiersteuerungsleitung 60a der Einspritzpumpe 60 ein Steuersignal der Regelvorrichtung R oder dem Dosierer 29 direkt zugeführt.
In Pig. 5 ist ein Einspritzmotor 67 gezeigt, dessen Kraftstoffmengenteiler 64 die gesättigte Lösung zugeführt wird, von der sie zur Einspritzdüse 65 geleitet wird. Da die gleichzeitig angesaugte Verbrennungsluft einen erheblich niedrigeren Druck als die Lösung hat, erfolgt ^ine spontane Zerstäubung der Lösung durch das frei werdende Gas, was sowohl die Verbrennung als die Kaltstarteigenschaften verbessert. Das Mischungsverhältnis von Brennstoff und Verbrennungsluft kann deshalb
auf einen noch geringeren Luftüberschuß als bei bekannten Motoren dieser Art eingestellt werden, was zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades und Verringerung der Schadstoffemission führte
Sofex-n Kohlendioxid im Brennstoff gelöst wird, ist die Klopffestigkeit der Lösung gegenüber dem reinen Brennstoff erhöht. Dies ist ein zusätzlicher vorteilhafter Effekt.
Das Steuersignal für* die Dosiervorrichtung 29 geschieht durch das Steuersignal des Kraftstoffmengenteilers; das über Leitung 64b von Leitung 64a abgenommen wirdo
In Fig. 6 ist ein Haizungsbrenner gezeigt, in dessen Brennstoffleitung vor dem gesteuerten Ventil 70 die Vorrichtung zur Lösung von Gas angeordnet ist. Sobald die unter Druck stehende Lösung aus der Brennerdüse 71 in die Verbrennungsluft eintritt, wird der Brennstoff durch das frei werdende Gas fein zerteilt und mit dem Luftstrom vermischt. Dieser Effekt wird noch durch die Rückstrahlung aus der Flammzone 73 in die Mischzone 731 verstärkt, da durch die Erwärmung weiteres Gas freigesetzt wird, das die Tröpfchen nochmals trennt.
Da die Flamme durch die feine Verteilung des Brennstoffes praktisch rußfrei brennt, entsteht keine Rußabla^erung an dem nachgeschalteten Wärmetauscher, wodurcn der Wirkungsgrad der Heizanlage zusätzlich verbessert ist gegenüber bekannten Heizanlagen.
Das Verfahren ist sowohl für Heizöl als auch Schweröl als auch für eine Brennstoff-Schadstoffmischung gut geeignet. Zur zusätzlichen Verbesserung der Zündfähigkeit der Lösung kann auch ein brennbares Gas, z„ B. Wasserstoff, Erdgas oder Propangas im Brennstoff gelöst werden.
Da der Brennstoffstrom konstant ist, ist die Dosierung der Gasmenge fest eingestellt, was zu einer sehr einfachen Vorrichtung führte
Fig. 7 zeigt ein Strahltriebwerk 83, in dessen Brennstoffiiuleitung die Vorrichtung zur Lösung von Gas eingefügt ist. Da der Vertiorgungsdruck der Düsen 81 relativ hoch ist, kann eine große Menge Gas im Brennstoff gelöst werden und eine wesentliche Verbesserung der Verteilung des Brennstoffes während der Verweilzeit in der Mischzone 81 erreicht werden. Hierzu trägt zusätzlich die Strahlungswärme, die aus der Flammzone 82 in die Mischzone 8l tritt,bei, die eine nochmalige Aufteilung der Brennstofftröpfchen durch Freisetzung von Gas bewirkt. Eine praktisch rußfreie Verbrennung und eine Erhöhung des Wirkungsgrades wird dadurch erreicht.
Zur Sättigung des Brennstoffes eignet sich insbesondere Kohlendioxid wegen seiner hohen Löslichkeit als auch ein brennbares Gas wegen seiner guten Zündfähigkeit, die ein Aussetzen des Triebwerkes weitgehend verhinderte
IO
Zur Dosierung des Gasstromes wird auch bei dieser Anordnung ein Steuersignal von dem Brennstoffdosierer der Regelvorrichtung R zugeführt. Bei der Verwendung von brennbaren Gasen oder Gasen mit hohem Sauerstoffanteil müssen die bekannten sicherheitstechnischen Konstruktionsmaßnahmen berücksichtigt werden. In diesen Fällen wird die Wirbelstrecke I63 zweckmäßig so groß dimensioniert, daß eine Abführung von Gas über eine Dosiervorrichtung 4^ entfällt.
Die optimale Ausgestaltung der Anordnungen nach der Erfindung in den gezeigten und weiteren ähnlichen Anwendungsfällen kann durch geeignete Kombination der gezeigten Einzelheiten oder auch durch fachmännische Auswahl geeigneter Paarungen von Brennstoff und Gas erfolgen. Die dargestellten Vorrichtungen zur Lösung von Gas im Brennstoff können durch andere Äquivalente ersetzt werden, soweit sie den Anforderungen des Verfahrens gemäße Lösungen liefern.
Die Signale zur Steuerung der Dosierung des Gasstromes und die entsprechende Regelvorrichtung können elektronisch, mechanir-sch,pneumatisch usw. ausgestaltet sein, je nach den gegebenen Dosiervorrichtungen für den Brennstoff. So werden zweckmäßig die Zeitimpulse, die der Einspritzsteuerung dienen, auch für die Steuerung der Dosiervorrichtung bei Verwendung eines elektromagnetisch steuerbaren Ventils benutzt. In einer anderen Ausgestaltung mit einer Einspritzpumpenverstellung durch Verdrehen einer Welle wirkt diese Drehung direkt oder über eine Nocke auf eine mechanisch wirkende Dosiervorrichtung ein. Nach einer weiteren Ausgestaltung wird die Drehung durch einen Sensor, z. B. ein Potentiometer, in ein elektrisches Signal umgesetzt und einer elektronischen Steuer- oder Regelvorrichtung zugeführt.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Verteilung von flüssigem Brennstoff in Verbrennungsluft, der der Brennstoff über einen Vergaser oder Injektor zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brennstoff Gas, vorzugsweise Luft und/oder Kohlendioxid bei einem solchen Lösungsdruck/ -temperaturzustand, bei dem eine höhere Löslichkeit des Gases als unter dem Mischdruck/ -temperaturzustand der Verbrennungsluft bei der Zumischung gegeben ist, in einem solchen Mengenverhältnis gelöst wird, daß das Sättigungsmengenverhältnis bei dem Mischdruck/-ternperaturzustand überschritten ist, und diese Lösung dem Vergaser bzw. Injektor zugeführt wird,,
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Lösungs/-temperatUrzustand völlig mit dem Gas gesättigt wird.
    3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösungsdruck mehrere Atmosphären über dem Mischdruck liegt und die Lösungs- und Mischtemperatur annähernd gleich sind oder die Mischtemperatur über der Lösungstemperatur liegt.
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungstemperatur der Umgebungstemperatur entspricht und die Mischtemperatur vorzugsweise durch Zufuhr von Verbrennungswärme in Form von Strahlung der Verbrennungszone oder der Wandung der Brennkammer darüber liegt und der Lösungs- und Mischdruck annähernd gleich Normaldruck sind oder der Mischdruck geringer als der Normaldruck ist«
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff und das Gas laufend in dem bestimmten Mengenverhältnis oder dem Lösungsvermögen entsprechend dosiert einem vorzugsweise vertikal angeordneten Mischer (11,111,112) mit vorzugsweise darüberliegender Wirbelstrecke (163) mit einem darüber liegendem Mischdom (l6l) zugeführt wird, und von diesem in einer vorzugsweise nach unten gerichteten Abführstrecke (164) abgeleitet wird und von dort dem Vergaser bzw. Injektor (61,65,71*81) zugeführt wird, wobei aie Wirbelstrecke (I63) so bemessen ist, daß sich der Strom der Gasblasen vor Erreichen des Mischdomes (I6I) weitgehend aufgelöst hat, und wobei die Abführstrecke (164) im Querschnitt so bemessen ist, daß die Sinkgeschwindigkeit des Brennstoffes geringer ist, als die Steiggeschwindigkeit von Gasblasen«,
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas leicht löslich (Kohlendioxid)", leicht brennbar (Wasserstoff und/oder oxidierend (Sauerstoff) ist.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff Methanol, Alkohol, Benzin, Benzol, Heizöl, Dieselöl, Schweröl oder ein Brennstoff-Schadstoffgemisch ist.
    8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (11) ein Injektormischer ist, dem der Brennstoff vorzugsweise über eine vertikale Düse (12) und das Gas einer darumliegenden Mischkammer (311) zugeführt wird oder ein Sinterkerzenmischer (111) ist, bei dem das Gas einer Seite einer gesinterten, porösen Trennschicht, vorzugsweise dem Inneren eines zylindrischen Sinterkörpers (311O* und der Brennstoff der auf der anderen Seite der Trennschicht befindlichen Mischkammer (312) zugeführt wird oder ein Statikmischer (112) ist, dessen Mischkammer (313) das Gas und der Brennstoff zugeführt werden.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Stromrichtung hinter dem Mischer (11, 111,112) ein vorzugsweise zylindrisches Rohr (15),
    ciaa die Wirbelstrecke (163) enthält, angeordnet ist, das vorzugsweise die doppelte Höhe (h) im Verhältnis zu seinem Durchmesser (d) besitzt, und daß vorzugsweise konzentrisch zum Rohr (15) ein zylindrisches Gehäuse (16), vorzugsweise aus Glas, als Abführstrecke (164) angeordnet ist, an dessen unterem Abschnitt (162) eine Brennstoffableitung (17) angeschlossen ist,
    10, Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse mehrere Mischer (11, 111,112) und Rohre (15) nebeneinander angeordnet sind 0
    11, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff von einem Tank (40) über ein Filter (42) und ein Rückschlagventil (44) dem Mischer (11,111,112) zugeführt wird, wobei die Pumpe (4l) den Lösungsdruck liefert,
    12, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas aus einer Druckflasche (20) über ein Reduzierventil (21) und/oder von einem Kompressor (23) über ein Rückschlagventil (24) und ein Reduzierventil (25), ggf, einer Mischleitung (26), und über eine Dosiervorrichtung (29) dem Mischer (11,111,112) zugeführt wird,
    13, Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (29) mit einer
    Regelvorrichtung (R) verbunden ist, die eingangsseitig mit einem Druckmesser (46) oder Gasblasensensor, z. B. Schwimmkörper oder vorzugsweise einem Photosensor (51) einer Lichtschranke (50,51) verbunden ist, die die Stärke des Stromes der Gasblasen im Mischdom (I6I) des Gehäuses (l6) signalisiert, und die Regelvorrichtung (R) die Dosiervorrichtung (29) in der Weise steuert, daß das Signal der Lichtschranke (50,51) verglichen wird mit einem Vergleichswert, der dem Signal von einem vorgegebenen relativ niedrigen Gasblasenstrom verglichen zum Gasblasenstrom am Ausgang des Mischers (11) entspricht, und das so entstehende Differenzsignal als Steuergröße dient.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß am Mischdom (I6I) des Gehäuses (16) eine Brennstoffrückleitung (47) zum Tank (40) mit einer Dosiervorrichtung (45) angeordnet ist, die von der Regelvorrichtung (R) aufgesteuert wird, wenn der Gasblasensensor das Vorhandensein einer großen Gasblase im Abschnitt (161) durch ein entsprechend relativ hohes Ausgangssignal signalisiert.
    15. Verbrennungsmotor zur Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt (171a-171d) der Brennstoffleitung (17) zwischen der Pumpe (41) und
    - bei einem Vergasermotor - dem Vergaser oder
    - bei einem Einspritzmotor - dem Kraftstoffmengenteiler (64) oder
    - bei einem Dieselmotor - der Einspritzpumpe (60)
    Gas im Brennstoff gelöst wird.
    16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Steuergrößen (6Oa,64a), die den Kraftstoffdosiervorrichtungen wie Vergaser, Einspritzpumpe (60) oder Kraftstoffmengenteiler (64) zugeführt werden, als Steuergrößen (60b,64b) der Dosiervorrichtung (29) oder der Regelvorrichtung (R) zugeführt wird.
    17. Heiz- und Verbrennungsvorrichtung zur Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt (171a-171d) der Brennstoffleitung (17) zwischen der Pumpe (41) und der Brennerdüse (71) Gas im Brennstoff gelöst wird.
    18. Strahltriebwerk zur Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 141 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt (171a-171d) der Brennstoffleitung (17) zwischen der Pumpe (41) und der Triebwerksdüse (Öl) Gas in Brennstoff gelöst wird.
DE3232938A 1982-09-04 1982-09-04 Verfahren und Vorrichtung zur Lösung von Gas, insbesondere Kohlendioxid in flüssigem Brennstoff und dessen Verteilung in Verbrennungsluft in übersättigtem Zustand Expired DE3232938C2 (de)

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