DE4414488C1

DE4414488C1 - Emulgiergerät zum Emulgieren von Dieselkraftstoff und Wasser

Info

Publication number: DE4414488C1
Application number: DE4414488A
Authority: DE
Inventors: Ralph-Michael Dr Ing Schmidt; Georg Donauer; Erwin Dipl Ing Eichel
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2014-04-27

Description

Es ist bekannt, als Kraftstoff für Dieselbrennkraftmaschinen eine Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser zu verwenden. Es wird damit das Ziel verfolgt, den Stickoxid- und Rußanteil im Abgas der Brennkraftmaschinen möglichst niedrig zu halten.

Zur Erzeugung einer solchen Emulsion kann beispielsweise ein Emulgiergerät verwendet werden, wie es in der DE 41 37 179 A1 dargestellt ist. Das Emulgiergerät ist mit einer rotationssymmetrischen Wirbelkammer ausgebildet, die mit tangentialen Einlässen für Dieselkraftstoff und Emulsion verbunden ist. Die über den tangentialen Einlaß zugeführte Emulsion wird der Wirbelkammer laufend entnommen. Durch diese Rezirkulation von Emulsion wird die Größe und Verteilung der Wassertröpfchen im Dieselkraftstoff günstig beeinflußt. Aufgrund der tangentialen Einmündung der Einlaßkanäle für Dieselkraftstoff und rezirkulierter Emulsion kommt es in der Wirbelkammer zu einer kreisenden Wirbelströmung der in der Wirbelkammer anwesenden Flüssigkeitsmengen. In die Wirbelströmung wird mittels einer Wassereinspritzdüse in Richtung der Rotationsachse zerstäubtes Wasser eingespritzt. Die Emulsion wird über einen Auslaß, der der Wassereinspritzdüse gegenüberliegend angeordnet ist, mittels einer Pumpe entnommen, und den Einspritzleitungen der Brennkraftmaschine zugeführt, bzw. rezirkuliert.

In der DE 39 12 344 A1 ist die Wirbelkammer mit einem Ringkanal verbunden, in dem Dieselkraftstoff und rückgeführte Emulsion vorvermischt werden, bevor sie über mehrere tangentiale Einlaßschlitze in die Wirbelkammer eintreten. Die Wassereinspritzdüse liegt bevorzugt in der Richtung der Rotationsachse. Die Wassereinspritzdüse kann aber auch in einer Spritzrichtung im Winkel zur Achse der Wirbelströmung angeordnet sein. Anstatt das Wasser direkt in die Wirbelkammer einzuspritzen, kann das Wasser auch in den Ringkanal eingeleitet werden.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Emulgiergerät zu schaffen, das die Herstellung einer Emulsion von hervorragender Güte erlaubt.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch tangentiales Einspritzen von Wasser in einem scharfen, gebündelten Strahl in Richtung der in der Wirbelkammer kreisenden Wirbelströmung durch mehrere über dem Umfang der Wirbelkammer verteilte Wassereinspritzdüsen, wird eine intensive Durchmischung des Wassers mit der in der Wirbelkammer anwesenden Flüssigkeit bewirkt. Die mit hoher Geschwindigkeit in die Wirbelströmung eintretenden Wasserstrahlen platzen unter starker Verwirbelung auf. Zugleich wird durch die tangentiale Anordnung der Wassereinspritzdüsen eine Verstärkung der Wirbelströmung erzielt. Die Verwendung mehrerer verteilt angeordneter Wassereinspritzdüsen führt außerdem schon bei der Einspritzung zu einer günstigen Anfangsverteilung des Wassers. Es wird eine Emulsion erzielt, in der die Wassertröpfchen in sehr feiner Verteilung und Form im Dieselkraftstoff vorliegen. Die tangentiale Anordnung der Wassereinspritzdüsen ist auch von Vorteil im Hinblick auf den Bauraum. Zweckmäßig ist es, entsprechend Anspruch 2 zusätzlich zu den tangential einspritzenden Wassereinspritzdüsen eine in Richtung der Rotationsachse einspritzende Wassereinspritzdüse vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch das Emulgiergerät in Richtung der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinien II-II gesehen;

Fig. 2 Eine Querschnittsansicht des Emulgiergeräts in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinien I-I gesehen.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Emulgiergerät 1 ist mit einer rotationssymmetrischen Wirbelkammer 2 ausgebildet, die aus mehreren miteinander verschraubten Gehäuseteilen gebildet wird. Auf dem Umfang der Wirbelkammer 2 sind in das Gehäuse des Emulgiergeräts 1 Wassereinspritzdüsen 3 eingesetzt, die tangential in die Wirbelkammer 2 einspritzend angeordnet sind. Eine weitere Wassereinspritzdüse 8 ist in Richtung der Rotationsachse 7 einspritzend angeordnet. Ebenfalls tangential münden in die Wirbelkammer 7 ein Kraftstoffeinlaßkanal 4 und ein Rücklaufkanal 5 ein, über die Dieselkraftstoff bzw. rezirkulierte Emulsion zugeführt wird. Die über den Rücklaufkanal 5 einströmende Emulsion und der über den Kraftstoffeinlaßkanal 4 einströmende Kraftstoff, der von einer nicht dargestellten Pumpe gefördert wird, verursachen in der Wirbelkammer eine kreisende Wirbelströmung der dort anwesenden Flüssigkeit. Das in Richtung der Wirbelströmung an mehreren Stellen am Umfang der Wirbelkammer in scharfem Strahl eingespritzte Wasser bewirkt eine intensive Durchmischung des Wassers mit der in der Wirbelkammer anwesenden Flüssigkeit. Die mit hoher Geschwindigkeit in die Wirbelströmung eintretenden Wasserstrahlen platzen unter starker Verwirbelung auf. Zugleich wird durch die Wasserstrahlen, deren Austrittsgeschwindigkeit wesentlich höher ist, als die Strömungsgeschwindigkeit der Wirbelströmung, die Wirbelströmung verstärkt. Dies und die Verwendung mehrerer auf dem Umfang der Wirbelkammer verteilter Wassereinspritzdüsen führt zu einer besonders feinen Verteilung der Wassertröpfchen im Dieselkraftstoff. Die Qualität der Emulsion läßt sich noch verbessern, wenn zusätzlich durch eine Wassereinspritzdüse 8 Wasser auch in Richtung der Rotationsachse 7 eingespritzt wird. Die Emulsion wird über einen Auslaß 9 aus der Wirbelkammer 2 entnommen, die über eine sich verjüngende Öffnung 6 mit der Saugkammer einer nicht dargestellten Pumpe, beispielsweise einer Zahnradpumpe, verbunden ist. Die am Auslaß 9 entnommene Emulsion wird über nicht dargestellte Einspritzleitungen einer ebenfalls nicht dargestellten Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine zugeführt. Ein Teil der entnommenen Emulsion gelangt über eine Rückführleitung und den damit verbundenen Rücklaufkanal 5 zurück in die Wirbelkammer 2.

Claims

1. Emulgiergerät zum Emulgieren von Dieselkraftstoff und Wasser, mit einer rotationssymmetrischen Wirbelkammer mit tangentialen Einlässen zum Einführen von Dieselkraftstoff und aus der Wirbelkammer laufend entnommener Emulsion in Strömungsrichtung einer in der Wirbelkammer kreisenden Wirbelströmung, sowie mit wenigstens einer in die Wirbelströmung einspritzenden Wassereinspritzdüse, wobei für Entnahme und Rückförderung von Emulsion eine mit einem Auslaß und dem entsprechenden Einlaß der Wirbelkammer in Leitungsverbindung stehende Pumpe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere tangential, in Strömungsrichtung der in der Wirbelkammer kreisenden Wirbelströmung in scharf gebündeltem Strahl einspritzende Wassereinspritzdüsen (3) vorgesehen sind.

2. Emulgiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den tangential einspritzenden Wassereinspritzdüsen (3) eine in Richtung der Rotationsachse (7) einspritzende Wassereinspritzdüse (8) vorgesehen ist.