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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.