DE482157C - Verfahren und Vorrichtung zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit katalytisch gespaltenen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur-Speisung von Brennkraftmaschinen mit katalytisch gespaltenen Kohlenwasserstoffen Zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit Kohlenwasserstoffen sind Verfahren bekannt, bei denen die Brennstoffe vor ihrem Verbrauch gegebenenfalls unter Beimengung von Wasserdampf mit der gesamten zur Verbrennung nötigen Luft einem Katalysator zugeführt werden, zu dem Zweck, sie durch Aufspaltung zu veredeln.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit katalytisch gespaltenen Kohlenwasserstoffen, und das Wesentliche besteht darin, daß nur ein Teil der gesamten Verbrennungsluft mit dem Brennstoff dem beheizten Katalysator zugeführt und der Rest als Zweitluft dem aufbereiteten Gemisch beigemischt wird. Dies hat den Vorteil, daß der katalytische Vorgang infolge des geringen Luftü:berschitsses im Brennstoff besonders günstig vor sich geht, und daß die zur Katalysierung notwendige Temperatur durch die zur Beheizung dienenden Auspuffgase mit ihrem begrenzten Wärmeinhalt oder durch eine andere Wärmequelle wegen der kleineren zu beheizenden Luftmenge leicht erreichbar ist. Auch wird der volumetrische Wirkungsgrad der- Bren:nkraftanaschine besser, da diese infolge der kalt zugeführten Zweitluft insgesamt eine dichtere Ladung erhält.
• Die Zuführung der Zweitluft geschieht zweckmäßig durch einen Luftzulaß, der in dar Gemischleitung zwischen Katalysator und Maschine vorgesehen und gegebenenfalls injektorartig ausgestaltet und durch einen Verdichter gespeist ist. Durch die injektorartige Wirkung des Zweitluftzulasses ist sowohl eine Erhöhung der Wixküng der Katalysatorvorrichtung als auch der Ladung der Maschine erreichbar.
• Zur Beheizung des Katalysators kann vorteilhafterweise auch eine elektrische Zusatz-oder Ersatzbeheizung vorgesehen werden, die eingeschaltet wird, wenn die Auspuffbeheizung versagt oder bei schweren Brennstoffen nicht genügt.
• Im weiteren Ausbau der Erfindung können in den Weg des Kohlenwasserstoff-Luft-Gemisches Filterkörper eingeschaltet sein, und zwar vor oder hinter dein Katalysator oder vorzugsweise zwischen zwei hintereina.ndergescbalteten Katalysierungskammern. Dadurch wird einerseits 'überschüssiger Brennstoff zurückgehalten und bei. Beheizung dieses Filters der Brennstoff und gegebenenfalls dem Filter zugeführtes Wasser besser verdampft, andererseits Verunreinigungen des Brennstoffes ausgeschieden.
• Das Verfahren und die Vorrichtung können nicht nur zur Veredelung flüssiger Brennstoffe, sondern auch im Anschluß an einen Gasgenerator zur Anreicherung des Generatorgases, und zwar nötigenfalls unter Zuhilfenahme einer Pumpe oder eines Injektors zum Fördern des Gemisches nach einer Sauggasmas,chine oder einem Brenner oder zur fabrikmäßigen Brennstoffzurichtung für sonstige Zwecke ,angewandt werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Katalysiervo-rrichtung. Es zeigen Abb. i und z zwei um 9o° gegeneinander versetzte Schnitte durch eine Katalysiei#vorrichtung nebst Vergaser, Abb.3 eine andere Ausführungsform, Abb. q. bis 9 verschiedene Ausführungsformen von Röhren, wie sie in der Katalysiervorrichtung verwendet werden können, Abb. i o und i i zwei um go°-gegeneinander versetzte Schnitte einer anderen Ausführungsform der Katalysiervorrichtung, Abb. 12, 13 und 1 ¢ weitere Ausführungsformen der Vorrichtung.
• Die Vorrichtung nach Abb. i und a --besteht aus einem Kasten A, durch den Rohre B geführt sind. Kasten und Rohre bestehen aus geeignetem katalysierenden Metall bzw. einer Legierung. Vor und hinter den Rohren B sinddurch Zwischenwände Kammern G abgeteilt, die mit .aufsaugenden Stoffen oder mit Metallfeilspänen oder katalysierenden Stoffen oder einer geeigneten Mischung aus diesen Stoffen gefüllt sind. Die Stoffe werden durch Metallsiebe in ihrer Lage gehalten, so daß sie nicht durch die Saugwirkung des Motors mitgerissen werden. Der Kasten ist mit einem Gasluftzulaßstutzen D, in dein der -Vergaser F eingebaut ist, und mit'-einem Ablaßstutzen F versehen. Er ;kann außerdem mit einem Wasser- oder Wasserdampfzulaßrohr H versehen sein, durch das je nach der Art des zu veredelnden Brennstoffes geeignete Mengen Wasser zugeführt werden, das nach Verdampfung unter der Einwirkung des Katalysators Wasserstoff zur Bildung von Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff zur Bildung von Kohlenoxyden ,abgibt. Der Kasten A ist von einem Kasten C umschlossen, der mit Zu- und Ablaßstutzen für die Auspuffgase des Motors versehen ist, und in dem die den Kasten A durchdringenden Rohre B münden. Die Auspuffgase durchstreichen also den Kasten C und Rohre B und heizen somit allseitig den Kasten -4 und die darin .enthaltenen Filterkörper und Katalysatorstoffe und die katalysierenden Wände des Kastens und der Rohre. Das Gas-Luft-Gemisch streicht vom StutzenD aus durch den ersten mit der Filtermasse angefüllten Raume, umspült dann die Rohre B, wobei. :es unter der Katalysatorwirkung vergast und in leichtere Kohlenwasserstoffe und Kohlenoxyde zersetzt wird, und tritt dann durch den zweiten Raum G, in welchem ihm gegebenenfalls geeignete Mengen Wasserdampf zur weiteren Veredelung zugefügt werden, und durch den StutzenF in die Gemischleitung, die erfindungsgemäß mit einem Zweitluftzulaßstutzen ausgerüstet ist.
• Nach Abb. 3 sind die Katalysatorrohre derart angeordnet, daß.dasGas-Luft-Gemischvom Zulaßstutzen D über Zuführungs- oder Filterkammern durch sie hindurchstreicht und zum AuslaßstutzenF gelangt, während dieAuspuffgase die Katalysatorrohre von außen umspülen.
• Die in den Abb. q. bis 9 dargestellten Rohrformen zeigen Verengungen und Erweiterungen der Rohre, die zur Erzeugung einer Durchwirbelung der sie durchstreichenden Gase und somit zur Verbesserung der Wärmeübertragung dienen, und ferner Vergrößerungen der Oberfläche der Rohre durch Fältelung der Wandurigen oder aufgesetzte Rippen, die ebenfalls der Verbesserung des Wärmeübergangs dienen.
• Nach Abb. i o und l i besteht die Katalvsiervorrichtung aus einer einzigen Kammer, die innen und außen der Einwirkung der Auspuffgase ausgesetzt ist. Diese Kammer wird ebenso wie die Kammer rr der Abb. i mit aufsaugenden, katalysierenden oder mit Metallfeilspä:nen. vermischten Stoffen oder mit Metallfeilspänen allein gefüllt und gegebenenfalls durch Metallsiebe abgeschlossen. Die Kammer ist unten mit Stutzen I und J versehen, durch die Brennstoffe, gegebenenfalls zusammenmit Wasser und Luft, zugeführt werden. An dem oberen Teile der Kammer ist ein Gemischauslaßstutzen F angeschlossen, in dem ein injektorartig ausgebildeter und gegebenenfalls einstellbarer Luftzulaßstutz,en I( zur Zuführung der Zweitluft mündet. Durch Regelung der Zweitluft kann di.e Saugwirkung im Stutzen F und damit die Durchtrittsmenge des Gases durch den Katalysator geregelt werden. Die Katalysatorkammer wird zweckmäßigerweise durch Auseinandernehmbarkeit des Apparates oder Handlöcher zugänglich ausgestaltet.
• Nach Abb. ia besteht die Katalysatorkammer A' aus .einem unteren Teil a, der Rohre B enthält, durch den die Auspuffgase streichen, und der aufsaugende metallische oder nichtmetallische Stoffe enthält. Dem Teil a wird durch den Behälter L durch ein Verbindungsrohr Brennstoff zugeführt, der die Kammer ,4 bis höchstens zur Höhe a füllt. Durch Behälter N nebst Verbindungsrohr kann ferner eine geeignete Menge Wasser bzw. Alkohol oder Alkohol in Mischung mit Wasser zugeführt werden.
• Im Teila verdampft der Brennstoff und zersetzt sich zum Teil unter der Wirkung der Wärme und sammelt sich in Form von mehr oder weniger feuchten Dämpfen in der von der Kammera durch FilterkörperN(Querwände, Metallgewebe u. dgl.) abgetrennten Kammer .b an.
• Vom Teil b gelangen die Kohlenwasserstoffdämpfe und Dämpfe der verschiedenen Gemische gegebenenfalls nach Hinzufügung einer geeigneten Luftmenge in den ebenfalls durch Siebe o. dgl. abgeteilten Katalysatorraum c, der mit katalysierend wirkenden Heizrohren versehen und mit sonstigen Katalysatorstoffen gefüllt ist. An diesen Raum c ist der GemIschauslaßstutzen D, der wiederum mit einer zweckmäßigerweise einstellbaren Düse K zur Zuführung von Zweitluft versehen ist, angeschlossen.
• Diese Vorrichtung kann vorteilhaft auch zur Anreicherung von Sauggas dienen, das beispielsweise in Gasgeneratoren erzeugt ist. Der erste Teil a kann auch unmittelbar zur Vergasung von Kohle und Erzeugung von Sauggas und die oberen Teile b und c zur Anreicherung dieses Gases ausgebildet werden.
• Bei der in den Abb. 13 und i q. dargestellten Ausführungsform streichen die Kohlenwasserstoffdämpfe übler katalysierende Stoffe, die nach Abb. 13 elektrisch oder nach Abb. i q. durch heiße Gase, die die Rohre B' durchströmen, geheizt werden.
• Statt der Katalysatorrohre können in allen Fällen auch Metallgewebe, Drähte, Kugeln, Platteen o. dgl. verwendet werden, insbesondere auch flachgedrückte, aus katalysierend wirkenden Stoffen bestehende Rohre, die gegebenenfalls mit weiteren katalysierenden oder aufsaugenden Steffen gefüllt und von Auspuffgasen durchspült werden. Alle diese Vorrichtungen können. auch unmittelbar innerhalb eines Zylinders bzw. Ventilstutzens eines Motors angeordnet werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Speisung von Brennkraftmaschnen mit katalytisch gespaltenen Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß nur :ein Teil der gesamten Verbrennungsluft mit dem Brennstoff dem beheizten Katalysator zugeführt und der Rest als Zweitluft dem aufbereiteten Gemisch beigemischt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Arbeit im Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Katalysator in seine zur Maschine führende Gemischleitung ein Zusatzluftzulaß mündet, gegebenenfalls mit Speisung durch :einen Verdichter und in injektorartiger Ausgestaltung.
3. 3. Vorrichtung nach =Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Zusatz- oder Ersatzbeheizung der Katalysatoren vorgesehen ist. q..
4. Vorrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysierungsräum:e am Anfang und Ende in Sammelkammern zusammengefaßt und auch diese durch Auspuffgasheizräume umschlossen sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg des Kohlemvasserstoff-Luft-Gemisches Filterkörper eingeschaltet sind, vorzugsweise zwischen zwei hintereinandergeschalteten Katalysierungskammern.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie an eine Sauggasmaschine zur Anreicherung des Generatorgases angeschaltet ist, und zwar nötigenfalls unter Zuhilfenahme einer Pumpe oder eines Injektors zum Fördern des Gemisches.