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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zum Zuführen eines
Katalysators in eine Flammzone einer Verbrennungsreaktion wie z.
B. eine Kraftstoffverbrennungskammer. Insbesondere umfassen Ausführungsbeispiele
der Erfindung einen Katalysatorbehälter, der Katalysator enthaltendes Aerosol,
Dampf oder Verteilungsgas erzeugt, und ein Katalysatortransportsystem,
um den Katalysator zur Flammzone zu transportieren. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zum Liefern von Katalysator zu einem
Lufteinlass für
einen Verbrennungsprozess.
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2. Stand der Technik
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Verteilungsgas,
Katalysatordämpfe
und Aerosole wurden auf dem Verbrennungsreaktionsfachgebiet verwendet,
um die Energieausgabe von Kraftstoffverbrennungssystemen zu erhöhen. In
herkömmlichen
Verteilungsgas-Zuführungssystemen wird
ein Vakuum über
einem Flüssigkeitsbecken
in einem Behälter
erzeugt, um zu bewirken, dass Atmosphärenluft in den Behälter an
einer Stelle unter der Oberfläche
der Flüssigkeit
gesaugt wird. Im Allgemeinen umfasst die Flüssigkeit in einem herkömmlichen
System eine Trägerflüssigkeit
mit einem Öl
oder einem anderen Katalysator, das/der auf dem Träger schwimmt,
oder in jüngerer
Zeit eine Katalysatorlösung
mit einem Basisträger
und einem löslichen
Katalysator. Das über
der Flüssigkeit
erzeugte Vakuum bewirkt, dass Blasen durch die Flüssigkeit
und in die Luft über
der Flüssigkeit
ansteigen, wobei ein Teil der Flüssigkeit
an der Oberfläche
der Blasen anhaftet. An einem gewissen Punkt über der Oberfläche der
Flüssigkeit
zerbersten die Blasen und ein Teil des Katalysators, der sich auf
der Oberfläche
der Blasen befand, bleibt in der Luft über der Flüssigkeit. Dieser Prozess wird üblicherweise
Durchblasen genannt und das resultierende Katalysator enthaltende
Gas wird "Verteilungsgas" genannt. Winzige
Teilchen des Katalysators werden dadurch in Verteilungsgasform durch
das Vakuum weggesaugt und in die Einlassluft eines Verbrennungssystems
geliefert, um die Verbrennungsreaktion zu bewirken.
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In
diesem Zusammenhang wird auf
US
5 592 903 verwiesen, das ein Dampfkatalysatorsystem zur Verbrennung
offenbart. Dieses System verwendet Wasserdampf als Katalysator für die Verbrennung. Dazu
wird ein Luftraum über
dem Wasser in einem Wasserbehälter
mit dem Lufteinlass einer Verbrennungsvorrichtung verbunden und
eine zweite Verbindung wird von unter der Wasseroberfläche im Behälter mit
einer Überdruckquelle
hergestellt. Zusätzlich zur
Verbindung mit der Verbrennungsvorrichtung wird der Luftraum im
Wasserbehälter
mit der Saugseite der Überdruckquelle
verbunden, so dass ein Teil der unter der Wasseroberfläche im Behälter gelieferten
Luft kontinuierlich durch die Überdruckquelle umläuft. Eine
nicht mischbare Überstandsflüssigkeitsschicht
wird über
dem Wasser als Barriere verwendet, um die erneute Absorption von
Feuchtigkeit, die aus dem Wasser gezogen wird, zu verhindern. Die
Verbindungen werden mit einer Größe hergestellt und/oder
Steuerventile werden verwendet, um die umlaufende Luft auf einem
wesentlich höheren Durchflusspegel
zu halten als die zur Verbrennungsvorrichtung weitergeleitete Luft.
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Eine
spezielle Begrenzung von herkömmlichen
Verteilungsgas-Katalysatorzuführungssystemen
besteht darin, dass die Katalysatorzuführungsrate des Systems entweder
fest ist oder zur Vakuumrate des Verbrennungssystems proportional
ist und nicht automatisch bei erhöhter Anforderung angereichert
werden kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkatalysator-Zuführungssystem
nach Anspruch 1, das einen Flüssigkatalysatorbehälter mit
einem Lufteinlass und einem Auslass; und einen Katalysatortransport
zum Transportieren von Katalysatorteilchen in einem Verteilungsgas
zu einer Flammzone eines Verbrennungsprozesses umfasst, wobei der
Katalysatortransport einen ersten Verteilungsgas-Transportweg umfasst,
der mit dem Behälterauslass
gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Verteilungsgas mit einer ersten
Rate zu transportieren; wobei der Katalysatortransport ferner einen
zweiten Verteilungsgas-Transportweg umfasst, der mit dem Behälterauslass
gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, Verteilungsgas mit einer zweiten
Rate in Reaktion auf eine Erhöhung
des Bedarfs für
Katalysator in der Flammzone zu transportieren, wobei der Katalysatortransport
dazu ausgelegt ist, die erste Transportrate des Verteilungsgases
durch den ersten Verteilungsgas-Transportweg im Wesentlichen aufrechtzuerhalten,
wenn der zweite Verteilungsgas-Transportweg Verteilungsgas mit der
zweiten Rate in Reaktion auf die Erhöhung des Bedarfs für Katalysator
in der Flammzone transportiert.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Liefern
von Katalysator zu einem Lufteinlass für einen Verbrennungsprozess,
wie in Anspruch 18 definiert.
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Ausführungsbeispiele
des Katalysatortransportsystems können eine Pumpe, Steuereinheiten, Alarme
und Sensoren zusätzlich
zu einem Anreicherungskreis umfassen. Pumpen können kontinuierlich sein oder
durch Steuereinheiten in Reaktion auf die Bedürfnisse des Verbrennungsprozesses
gesteuert werden. Der Anreicherungskreis kann auch kontinuierlich
sein, vorbestimmte Schwellen zum Liefern von zusätzlichem Katalysator zum System
aufweisen oder kann durch Steuereinheiten in Reaktion auf die Bedürfnisse
des Verbrennungsprozesses gesteuert werden. Alarme und Zeitsteuerschaltungen
können verwendet
werden, um Informationen hinsichtlich des Prozesses, des Systems
oder dem System zugeordneten Sensoren zu übermitteln. Ein entfernter
Indikator des Bedarfs, den Inhalt des Katalysatorbehälters oder
Komponenten dieser Verbindungen nachzufüllen, kann auch für das System
vorgesehen sein. Eine Schwingungsquelle kann durch Montieren des
Behälters
an einer Montageplatte in Zusammenhang mit der Schwingungsquelle
wie z. B. der Pumpe hinzugefügt
werden. Die Schwingung der Umgebung kann ebenso durch Montieren
des Behälters
in einer Konfiguration, die von der Umgebung gepuffert ist, wie
z. B. an gedämpften
Halterungen, gedämpft
werden.
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Die
vorangehenden und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der
speziellen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ersichtlich, wie in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine aufgeschnittene Ansicht eines Flüssigkatalysatorbehälters entlang
der Linie 1-1 von 4 betrachtet;
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2 ist
eine Draufsicht auf eine Lufteinlasskappe von unten;
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3 ist
eine Draufsicht auf eine Kammerkappe mit zwei Stutzen von unten;
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4 ist
eine Draufsicht auf den Behälter von 1;
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5 ist
eine Vorderansicht des Behälters von 1,
jedoch mit einer Kammerkappe mit einem Stutzen;
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Katalysatorzuführungssystems;
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7 ist
ein Systemdiagramm eines Katalysatorzuführungssystems mit einem Anreicherungskreis,
das für
einen Hubkolbenmotor konfiguriert ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Katalysatortransportsystems für ein Katalysatorzuführungssystem
mit einem Anreicherungskreis, das eine Katalysatorströmung unter
geringen Katalysatoranforderungsbedingungen darstellt; und
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9 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines Katalysatortransportsystems für ein Katalysatorzuführungssystem
mit einem Anreicherungskreis, das eine Katalysatorströmung unter
hohen Katalysatoranforderungsbedingungen darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
DER ERFINDUNG
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Wie
vorstehend erörtert,
betreffen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkatalysator-Zuführungssystem
für eine
Verbrennungsreaktion, wobei der Katalysator in Verteilungsgasform
zur Flammzone der Verbrennungsreaktion transportiert wird. Wie hierin
verwendet, bezieht sich "Flammzone" auf den Bereich,
in dem die Verbrennungsreaktion stattfindet. In Fällen, in
denen die Verbrennungsreaktion innerhalb einer Verbrennungskammer
wie z. B. innerhalb der Kolbenkammer eines Hubkolbenmotors eingeschlossen
ist, ist die Flammzone der Raum innerhalb der Verbrennungskammer. In
anderen Fällen,
in denen die Verbrennungsreaktion nicht innerhalb einer Verbrennungskammer
stattfinden, sondern statt dessen zur Umgebung offen ist, wie z.
B. bei vielen Anwendungen mit offener Flamme, ist die Flammzone
der Bereich, in dem die Verbrennung von irgendeinem Brennstoff stattfinden kann.
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1 stellt
einen Flüssigkatalysatorbehälter
2 zur
Verwendung in einem Katalysatorzuführungssystem der vorliegenden
Erfindung dar. In dem Katalysatorzuführungssystem, das in
1 gezeigt
ist, enthält
der Behälter
2 ein
Katalysatorgemisch
4. Beispiele von allgemeinen Trägerflüssigkeiten,
Katalysatoren und Katalysatorgemischen und eine Erläuterung
des allgemeinen Vorgangs der Überführung von Katalysatoren
in eine Aerosolform durch die Verwendung von Blasen ist im Allgemeinen
im
US-Patent Nrn. 4 295 816 ((20.
Okt. 1981) Robinson),
4 475 483 ((9.
Okt. 1984) Robinson) und
5 085
841 ((4. Feb. 1992) Robinson) offenbart. Im allgemeinen
Betrieb wird Luft durch einen Lufteinlass
8 durch ein im
Luftbereich
10 über
dem Katalysatorgemisch
4 gebildetes Vakuum in den Behälter
2 gesaugt.
Die in den Behälter
2 gesaugte
Luft steigt durch das Gemisch
4 in Form von Blasen an,
die innerhalb des Luftbereichs
10 über der Flüssigkeit zerbersten. Das Zerbersten der
Blasen setzt Katalysatorteilchen in den Luftbereich
10 frei
und ein Teil dieses Katalysators wird als Verteilungsgas, das Katalysatorteilchen
enthält, durch
das Vakuum aus der Oberseite des Behälters gesaugt. Eine weitere
Erörterung
dieses Vorgangs wird nachstehend mit Bezug auf
6–
9 erörtert.
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Der
Lufteinlass 8 des in 1 gezeigten Systems
umfasst einen Einlasskanal, der sich entlang einer Seite 12 des
Behälters 2 erstreckt
und nahe dem Boden 14 des Behälters 2 eintritt.
Der Einlasskanal umfasst einen vertikalen Teil und einen Teil, der
sich vom vertikalen Teil zum Boden des Behälters 2 abwinkelt.
Eine Lufteinlassöffnung 18 befindet
sich nahe dem Boden des Behälters 2 und
ist vom vertikalen Teil des Einlasskanals durch den abgewinkelten
Teil horizontal getrennt. Alternativ könnte sich der Lufteinlass 8 durch
das Zentrum des Behälters 2 erstrecken
oder vom Behälter 2 getrennt
sein. Obwohl die Lufteintrittsöffnung 16 in
den Behälter
an einer beliebigen Stelle am Behälter 2 ausgebildet
sein kann, ist es, da die Blasen, die durch das Gemisch 4 aufsteigen,
für die
Vorteile der Erfindung signifikant sind, vorteilhaft, die Lufteintrittsöffnung 16 nahe
dem Boden 14 des Behälters
anzuordnen. Wo auch immer der Lufteinlass 8 oder der Lufteintritt 16 angeordnet
sind, sollte die Öffnung 18 des
Lufteinlasses 8 über
dem Pegel der Flüssigkeit
innerhalb des Lufteinlasses 8 angeordnet werden. Die Flüssigkeitstiefe, durch
die sich die Blasen bewegen, um den Luftbereich 10 zu erreichen,
kann eine beliebige Tiefe sein, arbeitet jedoch gewöhnlich in
Tiefen von etwa 63,5 mm (2-1/2 Inch) oder tiefer besser und optimaler
zwischen etwa 88,9 mm (3-1/2 Inch) und etwa 101,6 mm (4 Inch). Obwohl
flachere Flüssigkeitstiefen
für spezielle
Anwendungen ausreichen können,
schafft eine Flüssigkeitstiefe
von etwa 63,5 mm (2-1/2 Inch) oder tiefer Zeit, damit sich Teilchen
in dem Gemisch an der Oberfläche
der Blasen anhaften, um den Katalysator zum Luftbereich 10 zu überführen. Je
tiefer die Flüssigkeit
ist, desto größer sind
die Blasen, die in das Gemisch freigesetzt werden. Das Volumen des
Behälters 2 legt
die Menge an Katalysatorgemisch 4 fest, das zur Verwendung
im Blasenbildungsprozess gelagert werden kann, was wiederum bestimmt,
wie viele Betriebsstunden der Blasenbildungsprozess verwendet werden
kann, bevor der Katalysator erschöpft ist. Das geeignete Behältervolumen
für eine gegebene
Anwendung variiert in Abhängigkeit
von der Anwendung und kann leicht durch einen üblichen Fachmann auf der Basis
der gewünschten
Betriebsdauer, Blasrate und Katalysatorgemischviskosität bestimmt
werden.
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Die
Lufteintrittsöffnung 16 des
Systems von 1 ist derart angeordnet und
orientiert, dass die Blasen an die Oberfläche des Gemisches 4 ansteigen
können,
ohne mit irgendeiner festen Oberfläche in Kontakt zu kommen, nachdem
sie in das Gemisch freigesetzt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird dies durch Abwinkeln des Lufteinlasses 8 nahe dem
Boden 14 des Behälters 2,
so dass die Lufteintrittsöffnung 16 nicht
direkt zu einer vertikalen Wand 12 des Behälters 2 benachbart
ist, bewerkstelligt. In herkömmlichen
Behältern
zum Durchblasen von Katalysator ist der Lufteintritt entweder direkt
benachbart zu einer vertikalen Wand des Behälters oder am Boden eines Rohrs,
das vertikal in die Flüssigkeit
verlängert
ist, so dass das Rohr selbst oder ein am Rohr befestigter Schwimmer
eine vertikale feste Barriere für
die Blasen erzeugt. Das Ergebnis einer festen Barriere nahe den
aufsteigenden Blasen besteht darin, dass die Blasen eine Tendenz
haben, an die Barriere zu stoßen
oder an dieser zu haften. Wenn die Blasen mit der Barriere in Kontakt
kommen, wird ihre Aufstiegsgeschwindigkeit verlangsamt und die Konsistenz
der an der Blasenoberfläche
haftenden Flüssigkeit
wird beeinträchtigt,
was zu einer verringerten Blasenrate und weniger Katalysatorgemisch,
das in den Luftbereich 10 überführt wird, führt. Wenn die Blasen an der
Barriere anhaften, wird die Blasenrate verringert und anschließende Blasen
können
weiter behindert oder mit Blasen kombiniert werden, die an der Barriere
angehaftet sind. Dies führt
zu ungleichmäßigen Blasengrößen, einer
weniger wirksamen Katalysatorüberführung zum
Luftbereich 10 und einem weniger wirksamen System.
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Um
die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Blasen mit einer vertikalen
oder anderen festen Barriere innerhalb des Behälters 2 in Kontakt
kommen, ist in dem System von 1 der Lufteintritt 16 von
der Wand beabstandet. In dem in 1 gezeigten
System wurde der Lufteintritt 12,7 mm (ein halbes Inch) von der
vertikalen Wand 12 angeordnet und für eine Blasenrate von 2 bis
15 Blasen pro Sekunde, die sich durch etwa 63,5 mm (2-1/2 Inch)
bis etwa 101,6 mm (4 Inch) Flüssigkeit
bewegen, wurden die Blasen zur Oberfläche der Flüssigkeiten aufsteigen lassen, ohne
mit der vertikalen Wand 12 in Kontakt zu kommen. Andere
größere oder
kleinere Abstände
werden in Erwägung
gezogen, d. h. etwa 6,4 mm (1/4 Inch) oder mehr und es wird erwartet,
dass irgendein Grad der Trennung von der vertikalen Wand 12 oder
festen Barriere zu einer Verbesserung gegenüber herkömmlichen Systemen führt. Je
weiter die Eintrittsöffnung 16 von
der Wand weg angeordnet ist, desto größer sind die Blasen, die sich
an der Eintrittsöffnung 16 bilden,
aufgrund des größeren Flüssigkeitsgewichts
am Lufteinlass 8. Dies geschieht, da aufgrund des größeren Gewichts
der Flüssigkeit,
die durch das Vakuum verdrängt
werden muss, ein größerer Vakuumdruck
erforderlich ist, um Luft durch die Eintrittsöffnung 16 zu saugen.
Ein üblicher
Fachmann auf dem Gebiet von Verteilungsgas-Katalysatorzuführungssystemen
kann leicht einen gewünschten
Abstand von der Wand bestimmen, in dem eine gewünschte Blasengröße für eine spezielle
Anwendung gebildet wird, ohne dass die Blase mit einem festen Objekt
in Kontakt kommt, bevor sie die Oberfläche der Flüssigkeit erreicht.
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Ein
weiteres Problem, das bei herkömmlichen
Systemen erfahren wird, ist das Problem der Versickerung. Die Versickerung
kann auftreten, wenn der Luftbereich 10 des Behälters vielmehr
einen Überdruck
als den gewöhnlichen
Unterdruck, der durch ein Vakuum verursacht wird, umfasst. Dies
verursacht, dass das Katalysatorgemisch 4 nach oben in das
Lufteinlassrohr 8 gedrängt
wird. Wenn der Druck groß genug
ist, wird das Katalysatorgemisch 4 vom Behälter 2 in
die Außenumgebung
gedrängt.
Um gegen die Versickerung zu schützen,
umfasst das in 1 gezeigte System ein nicht-drosselndes
Fluidrückschlagventil
mit einem Schwimmanschlag 20 nahe der Öffnung 18 in den Lufteinlass 8 und
eine Dichtung 22 an einer Einlasskappe 24. 2 umfasst
eine Draufsicht auf die Einlasskappe 24 von unten. Die
Einlasskappe 24 umfasst auch eine Öffnung 26, die sich
innerhalb einer Öffnung
in der Dichtung 22 befindet, um zu ermöglichen, dass Luft in den Behälter gesaugt
wird. In herkömmlichen
Systemen werden Fluidrückschlagventile
nicht verwendet, da sie den Lufteinlass einschränken, was verursacht, dass
die Blasengröße des Prozesses
sich ändert
und einen größeren Vakuumdruck
erfordert. Für
das für das
vorliegende System konstruierte Fluidrückschlagventil ist die Öffnung 26 in
der Einlasskappe 24 groß genug, um mehr als das erforderliche
Volumen der Luftströmung,
die erforderlich ist, um die Blasen mit der gewünschten Rate zu liefern, zu
gestatten. Der für
die Luftströmung
um den Schwimmanschlag 20 und durch den Lufteinlasskanal 8 verfügbare Bereich
ist auch groß genug,
um die Strömung
von Luft nicht einzuschränken,
die im System erwartet werden würde.
Die Öffnung 26 in
der Einlasskappe 24 ist jedoch klein genug, dass sie durch
den Schwimmanschlag 20 in Verbindung mit der Dichtung 22 blockiert
werden kann, wenn eine Versickerung auftritt. Ein weiterer Vorteil
der Verwendung einer Einlasskappe 24 mit einer Öffnung 26,
der nicht von herkömmlichen
Systemen erfahren wurde, besteht darin, dass viel des Schmutzes,
der Asche und der anderen Fremdtrümmer, die häufig mit einem Verbrennungsprozess
oder mit der Umgebung, die herkömmliche
Verbrennungsprozesse umgibt, verbunden sind, am Eintritt in das
kleine Loch und am Vermischen mit dem Gemisch gehindert wird.
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Im
Standardbetrieb strömt
Luft durch die Öffnung 26 in
der Einlasskappe 24 in den Lufteinlass 8, um den
Schwimmanschlag 20 und dann durch den Lufteintritt 16 in
den Behälter 2.
Die Einlasskappe 24 umfasst Innengewinde 28, um
sie mit den Außengewinden 29 an
der Lufteinlassöffnung 18 in
Gewindeeingriff zu bringen. Wenn ein Überdruck innerhalb des Behälters 2 auftritt,
der verursacht, dass die Flüssigkeit
so hoch wie der Schwimmanschlag 20 ansteigt, schwimmt der
Anschlag 20. Wenn die Flüssigkeit bis zu einem Anschlagpegel
ansteigt, der hoch genug ist, um den Anschlag 20 zur Einlasskappe 24 schwimmen
zu lassen, wird der Anschlag 20 gegen die Einlassdichtung 22 gedrückt, um
eine Dichtung um die Einlasskappenöffnung 26 zu erzeugen,
wobei somit verhindert wird, dass die Flüssigkeit in die Außenumgebung
versickert. Der Schwimmanschlag 20 kann aus einem beliebigen
schwimmfähigen
Material gebildet sein, das in der Lage ist, eine flüssigkeitsdichte
Abdichtung mit einer Dichtung zu bilden, wie z. B. eine Kunststoffkugel,
und die Dichtung 22 kann aus einem elastischen oder anderen
Material gebildet sein, das in der Lage ist, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung
mit dem Schwimmanschlag 20 zu bilden, wie z. B. Schaum,
Silikon oder Kautschukmaterial. Anstelle des Schwimmanschlags 20 und
der Dichtung 22 ist eine beliebige Form von Rückschlagventil, um
das Entweichen von Flüssigkeit
zu verhindern, ausreichend, kann jedoch andere Konstruktionseinstellungen
erfordern, um irgendeine Drosselung der Luftströmung zu kompensieren. Andere
Formen von Fluidrückschlagventilen
sind auf dem Fachgebiet gut bekannt.
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Noch
ein weiteres Problem, das in herkömmlichen Katalysatorblassystemen
erfahren wird, ist der Effekt von Spritzen. Wenn die Blasen im Luftbereich 10 des
Behälters 2 zerbersten,
verteilt sich das Katalysatorgemisch an der Oberfläche der
Blasen in die Luft über
der Flüssigkeit
im Behälter 2.
Idealerweise würden
die zerberstenden Blasen nur kleine Moleküle gleichmäßig in die Luft als ein dünnes Verteilungsgas
verteilen, das dann in eine Brennzone einer Verbrennungsreaktion
gesaugt werden könnte.
Die zerberstenden Blasen spritzen jedoch leider häufig Mengen
an Flüssigkeit
in die Luft oder spritzen Moleküle, die
zu groß sind,
um in Verteilungsgasform suspendiert zu bleiben, wenn sie in die
Verbrennungsreaktion gesaugt werden. Das Katalysatorgemisch, das zur
Flammzone vielmehr in flüssiger
als in Verteilungsgasform geliefert wird, kann das Katalysatorgemisch
mit einer zu hohen Rate verbrauchen und ist daher unerwünscht. Herkömmliche
Verteilungsgas-Katalysatorverteilungssystem-Behälter umfassen einen Vakuumauslass
innerhalb des Luftbereichs 10 über der Flüssigkeit. Dies ermöglicht,
dass Flüssigkeit
direkt in die Öffnungen
für den
Vakuumauslass spritzt, und ermöglicht,
dass größere Flüssigkeitsmoleküle in den
Vakuumauslass gesaugt werden und in diesem kondensieren oder verbraucht werden.
Wenn der Behälter
eines herkömmlichen Systems
in einer Umgebung verwendet wird, in der eine starke Schwingung
oder ein starkes Schwappen des Gemisches innerhalb des Behälters wahrscheinlich
ist, wie z. B. für
die Verwendung bei einer Schwerkonstruktionsanlage, kommt außerdem das Katalysatorgemisch
in flüssiger
Form wahrscheinlich mit den Vakuumauslässen in direkten Kontakt und wird
in den Verbrennungsprozess gesaugt und in diesem verbraucht.
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Um
die Wirkungen des Spritzens von flüssigem Katalysator in den Vakuumauslass
oder die Kondensation in diesem zu verringern, umfasst das in 1 gezeigte
System eine Kammer 30 benachbart zu und in Verbindung mit
dem Behälter 2.
Die Kammer 30 umfasst einen Kammereinlass 32 mit
einer planaren Oberfläche,
die teilweise durch ihre Breite 34 definiert ist, die geringer
ist als die planare Oberfläche
parallel zur planaren Einlassoberfläche des breitesten Körpers der
Kammer, die teilweise durch ihre Breite 36 definiert ist.
Die Verwendung dieser Kammer 30 benachbart zum Behälter stellt
hauptsächlich
zwei Vorteile bereit. Durch Anordnen des Vakuumauslasses innerhalb
einer Kammer 30 separat vom Hauptkörper des Luftbereichs 10 über der Flüssigkeit
besteht erstens eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass Spritzer
von den Blasen direkt auf die Vakuumauslassöffnung auftreffen. Unter Verwendung
einer Kammer 30, durch die das Verteilungsgas strömen muss,
bevor es durch den Vakuumauslass strömt, ist zweitens die Geschwindigkeit, mit
der sich das Verteilungsgas durch den Kammereinlass 32 mit
einer kleineren Fläche
bewegt, schneller, als wenn sich das Verteilungsgas durch den Hauptkörper der
Kammer 30 mit einer größeren Fläche bewegt.
Ein Ergebnis dieser Geschwindigkeitsänderung besteht darin, dass
große
Flüssigkeitsmoleküle gewöhnlich aus
der Gasphase tropfen, an den Wänden
der Kammer 30 kondensieren und in den Behälter 2 zurücklaufen.
Die Verwendung einer Kammer 30 separat vom Hauptkörper des
Behälters
verringert auch signifikant die Wahrscheinlichkeit, dass eine starke
Schwingung oder starkes Schwappen des Katalysatorgemisches dazu
führt,
dass der Katalysator in flüssiger
Form zur Flammzone überführt wird,
da die relativ kleine Öffnung 32 in
die Kammer entlang der Wand des Behälters 2 dazu führt, dass die
Behälterwand
das meiste des Katalysators von der Kammer 30 und vom Vakuumauslass
ablenkt.
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Die
genaue Fläche
oder die genauen Abmessungen der Öffnung 32 in die Kammer 30 ist
nicht fest und kann eine beliebige Größe sein, die kleiner ist als
die Ebene der Kammer 30 mit der größten Fläche wie z. B. die Fläche eines
Querschnitts in der Ebene parallel zum Kammereinlass 32.
Für das
in 1 gezeigte System ist der Durchmesser 34 des runden
Einlasses 32 der Kammer 15,9 mm (5/8 Inch), obwohl größere Durchmesser
in Erwägung
gezogen werden, und der breiteste Durchmesser 36 der runden
Kammer 30 ist 38,1 mm (1,5 Inch), obwohl größere Durchmesser
in Erwägung
gezogen werden. Es wurde festgestellt, dass kleinere Einlassdurchmesser bis
auf 6,4 mm (1/4 Inch) gut arbeiten, aber den Prozess der Füllung des
Behälters 2 mit
Flüssigkeit
verlangsamen. Es sollte einem üblichen
Fachmann klar sein, dass, wenn der Kammereinlass 32 im
Wesentlichen dieselbe Größe hätte wie
oder kleiner wäre
als ein Flüssigkeitstropfen,
der Zweck der Kammer beim Leiten von Verteilungsgas zum Vakuumauslass
vereitelt werden würde,
wenn kondensierte Flüssigkeit von
der Kammer 30 beginnen würde, in den Behälter 2 zurück zu tropfen.
Größere Öffnungen
und Kammern können
alternativ verwendet werden.
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Es
wurde festgestellt, dass eine geringfügige und im Wesentlichen kontinuierliche
Schwingung, die auf den Behälter 2 aufgebracht
wird, den Verbrauch der Basisflüssigkeit
verringert und hilft, die Oberflächenspannung
der Flüssigkeit
zu durchbrechen, was zu einer besseren Katalysatorüberführung zum
Luftbereich 10 des Behälters 2 und
zu einer besseren Fraktionierung der Blasen mit einer konsistenten Rate
führt.
Um diese Schwingung zu bewerkstelligen, kann der Behälter 2 oder
in Systemen, in denen ein Zuführungssystemgehäuse verwendet
wird, das Gehäuse
am Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs oder an einem schwingenden Motor
angebracht werden, wenn es die Anwendung erlaubt. Wenn die Schwingung
zu übermäßig ist,
wie es sich z. B. ergeben würde,
wenn der Behälter
direkt am Motorblock eines Dieselkraftstoffmotors montiert wäre, wird
die Blasenfraktionierung zu sehr unterbrochen und die Katalysatorüberführung ist
weniger konsistent oder kann völlig
gestoppt werden. Folglich sollten die Frequenz und Amplitude der
Schwingung, obwohl sie nicht kritisch sind, den Behälter nicht
bis zu einem Punkt in Schwingung versetzen, an dem ein übermäßiges Schwappen
oder Spritzen des Katalysatorgemisches innerhalb des Behälters verursacht
wird, wegen des erhöhten
Risikos, dass das Katalysatorgemisch in flüssiger Form aus dem Behälter gesaugt
wird. Für die
Verwendung eines Katalysatorbehälters
in Umgebungen mit extremer Schwingung kann der Behälter an
einer Montageplatte montiert werden, die dann mit der Umgebung gekoppelt
wird, und die Montageplatte kann von der Schwingung der Umgebung
durch Dämpfungsfedern,
Gummiisolatoren oder andere schwingungsbeständige Elemente, die auf dem Fachgebiet
bekannt sind, gepuffert werden. In einem speziellen Ausführungsbeispiel
werden der Behälter 2 und
ein Katalysatortransportsystem (in 6 und 7 gezeigt)
mit einer gemeinsamen Montageplatte gekoppelt und in einem Gehäuse eingeschlossen. Die
Montageplatte wird vom Gehäuse
gepuffert, um die Schwingungen zu verringern, die durch die Umgebung
verursacht werden können,
in der das Gehäuse
angeordnet ist.
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In
Anwendungen, in denen eine Schwingungsquelle, wie z. B. ein Hubkolbenmotor,
nicht zur Verfügung
steht, kann ein separater Vibrator mit dem Behälter 2, mit einer
gemeinsamen Montageplatte mit dem Behälter oder mit einem Zuführungssystemgehäuse gekoppelt
werden, um die Schwingung vorzusehen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die separate Schwingungsquelle die Vakuumpumpe, die
verwendet wird, um das Katalysatorverteilungsgas zur Flammzone zu
transportieren. Durch Koppeln der Vakuumpumpe und des Behälters mit
einer gemeinsamen Montageplatte sehen die Schwingungen der Vakuumpumpe
die geringfügigen
und im Wesentlichen kontinuierlichen Schwingungen für den Behälter vor.
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Eine
abnehmbare Kammerkappe 40 mit Innengewinden 42 und
zwei Vakuumrohr-Verbindungselementen
oder -Stutzen 44 ist im System von 1 gezeigt. 3 umfasst
eine Draufsicht auf die Kammerkappe 40 von unten. Die Vakuumrohrstutzen 44 sind
herkömmliche
Stutzen zum Befestigen von Rohren mit Öffnungen, die sich durch diese
erstrecken, um zu ermöglichen,
dass Verteilungsgas durch eine Vakuumquelle durch die Kammerkappe 40 gesaugt wird.
An der Innenseite der Kammerkappe 40 erstrecken sich die
Stutzen unter der Oberfläche
des Inneren der Kappe 40, um die Gelegenheit weiter zu
verringern, dass ein Gemisch, das an der Kappe kondensiert ist oder
dort gespritzt oder geschwappt ist, in den Vakuumauslass zur Flammzone
in flüssiger Form
gesaugt wird. Wenn die Kammerkappe 40 durch Verschrauben
auf der Kammeröffnung 46 mit Außengewinden 48 festgezogen
wird, wird eine luftdichte Abdichtung gebildet, um die Erzeugung
eines Vakuums innerhalb der Kammer 30 und des Luftbereichs 10 zu
ermöglichen.
Aufhängeöffnungen 50 sind
an einem Verstärkungsträger 52 angeordnet,
um zu ermöglichen,
dass die Behältereinheit 2 zur
Verwendung nach Bedarf aufgehängt
wird. Eine Dichtung 43 kann auch zwischen dem Deckel und
einer oberen Leiste der Kammeröffnung 46 enthalten
sein, um beim Aufrechterhalten einer luftdichten Abdichtung zu unterstützen.
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4 ist
eine Draufsicht auf einen Behälter 2 für einen
flüssigen
Katalysator wie z. B. den in 1 gezeigten,
wobei die Lufteinlasskappe 24 und die Kammerkappe 40 entfernt
sind. Der Verstärkungsträger 52 erstreckt
sich ungefähr
entlang der Mitte des Behälters 2 und
sieht eine strukturelle Abstützung
für die
Lufteinlassöffnung 18 und
die Kammer 30 vor. Die Oberseiten von Verstärkungseinkerbungen 54 (5)
sind auch dargestellt. Wie in 5 gezeigt, kann
sich die Einkerbung 54 diagonal über den Behälter 2 oder in irgendeiner
anderen Orientierung erstrecken und stellt eine zusätzliche
Abstützung
für die
Form des Körpers
am Behälterkörper bereit,
der zusammenfällt,
wenn ein Vakuum im Luftbereich 10 des Behältervolumens
erzeugt wird. Durch Anordnen der Einkerbung 54 in verschiedenen
Orientierungen über
den Behälterkörper wie
z. B. diagonal, wie in 5 gezeigt, kann die Einkerbung
auch verwendet werden, um bei der Befestigung des Behälters 2 an einem
Behälter
oder einer anderen Struktur durch einen Riemen zu unterstützen, wie
z. B. an der Batterie eines Autos mit dem Batterieriemen. Jeder
Stil, die Orientierung und die Abmessungen eines Autobatterieriemens
sind jedoch einzigartig. Die genauen Abmessungen und die genaue
Orientierung, die für
einen speziellen Batterieriemen erforderlich sind, können durch
einen üblichen
Fachmann leicht bestimmt werden.
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Ein
empfohlener Füllbereich 56 ist
auf der Seite des Behälters 2 gezeigt.
Wie die Verstärkungseinkerbung
kann der Füllbereich
eingekerbt sein, um eine zusätzliche
strukturelle Abstützung
für die
Wände des
Behälters
vorzusehen. Für
den in 5 gezeigten Behälter 2 wird eine Kammerkappe 40 mit nur
einem einzigen Stutzen 44 verwendet.
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Der
Behälter 2,
die Kammer 30, der Träger 52,
der Lufteinlass 8 und die Kappen 24 und 40 können aus
irgendeinem flüssigkeitsdichten
Material gebildet sein, das nicht für eine Verschlechterung durch das
darin zu tragende Katalysatorgemisch anfällig ist. Viele Kunststoffe
oder Kautschuke reichen für diesen
Zweck aus, da sie von den sauren Gemischen, die häufig als
Katalysatorgemische verwendet werden, unbeeinträchtigt sind. Wenn ein Kunststoff oder
Kautschuk für
die Komponenten des Behälters verwendet
wird, kann der Behälter
beispielsweise durch Spritzgießen
oder Pressformen der Materialien in die geeigneten Formen und Größen ausgebildet werden.
Die Prozesse zum Formen und Ausbilden von Kunststoffen sind auf
dem Fachgebiet gut bekannt und es wird angenommen, dass ein üblicher Fachmann
das hierin beschriebene System in Anbetracht des üblicherweise
für einen
Fachmann verfügbaren
Wissens und der Beschreibung hierin ausbilden kann.
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6 stellt
die Verwendung des Flüssigkatalysatorbehälters 2 in
einem Verbrennungsreaktionssystem dar. Ein Katalysatortransportsystem 60 leitet das
Verteilungsgas, das die Katalysatorteilchen enthält, vom Behälter 2 zur Flammzone 62 einer
Verbrennungsreaktion weiter. Das Katalysatortransportsystem 60 kann
komplexere Vakuumelemente, Steuereinheiten, Durchflussdrosseln und/oder Öffnungen umfassen,
um die Menge an Verteilungsgas, das in die Flammzone 62 eintritt,
zu unterstützen
und zu regeln. Als spezielles Beispiel kann in einem herkömmlichen
Ottokraftstoff(Benzin-)Motor ein Rohr 64 direkt am Einlasskrümmer, am
Vergaser oder an der Drosselplatte befestigt sein. Es ist auf dem
Fachgebiet gut bekannt, dass 305 bis 381 mm (12–15 Inch) Hg Vakuumdruck durch
die Wirkung der Kolben in einem Benzinmotor im Leerlauf erzeugt
wird. Dieser Vakuumdruck ist mehr als ausreichend, um eine wirksame Menge
an Katalysatoraerosol durch ein Rohr 64, das am Behälter 2 befestigt
ist, in die Kolbenkammern zu saugen, die im Verbrennungsprozess
als Flammzonen 62 arbeiten.
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Es
sollte für
Fachleute selbstverständlich sein,
dass der Katalysatorbehälter 2 und
der Katalysatortransport 60 eine Vielzahl von Behältern 2 und jeweils
zugeordnete Katalysatortransporte 60 umfassen können, die
jeweils Katalysatorteilchen in eine Flammzone einspeisen. In einem
speziellen Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das eine Vielzahl von Behältern 2 und jeweiligen
Katalysatortransporten 60 verwendet, können die Komponenten des Katalysatorgemisches,
die gewöhnlich
innerhalb eines einzelnen Katalysatorbehälters 2 enthalten
sind, getrennt und separat oder in geeigneten Kombinationen aus verschiedenen
der Vielzahl von Behältern 2 ausgegeben
werden. Folglich können
die Teilchen eines Katalysatorgemisches, beispielsweise Platin,
Rhenium und Rhodium, jeweils aus ihrem eigenen Katalysatorbehälter 2 durch
ihren eigenen Katalysatortransport 60 an eine gemeinsame
Flammzone 62 durch Durchblasen, Direkteinspritzung, Pumpen,
Aerosol unter Druck oder irgendein anderes bekanntes Verfahren ausgegeben
werden. Alternativ oder zusätzlich
können
die Katalysatorteilchen eines einzelnen oder von mehreren Katalysatorbehältern 2 in eine
Vielzahl von zugehörigen
oder gesonderten Flammzonen ausgegeben werden, wie z. B. die vielen
Brennkammern eines Hubkolbenmotors. Übliche Fachleute werden verstehen,
dass geeignete Steuereinheiten leicht konfiguriert werden können, um
die Zeitsteuerung, den Druck, das Volumen und die Zuführung der
jeweiligen Katalysatorteilchen zu ausgewählten Flammzonen zu koordinieren.
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Die
Forschung hat darauf hingewiesen, dass, nachdem die Katalysatorteilchen
für eine
Zeit zu einer Flammzone geliefert und dann gestoppt wurden, die
Vorteile der Katalysatorteilchen immer noch innerhalb der Flammzone
erfahren werden. Daher wird in Erwägung gezogen, dass in speziellen
Ausführungsbeispielen
der Erfindung unter Verwendung einer geeignet konfigurierten Steuereinheit
der Katalysatortransport 60 selektiv im Zyklus ein- und
ausgeschaltet werden kann, um Katalysatorteilchen für eine Zeit
zu einer Flammzone zu liefern und dann keine Katalysatorteilchen
für eine
separate Zeit zu liefern. Die Verwendung von geeignet konfigurierten Steuereinheiten
für andere
Zwecke wird nachstehend genauer erörtert.
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Um
die Menge an durch das Rohr
64 gesaugtem Verteilungsgas
zu begrenzen, kann eine Drossel (siehe
7) verwendet
werden. Geeignete Drosseln sind in der Fluidströmungsindustrie allgemein erhältlich und
können
von Coors Technologies in Golden, CO, erworben werden. Um eine Blasenrate
von ungefähr
3–5 Blasen
pro Sekunden in einem Benzinmotor unter Verwendung eines Katalysatorgemisches,
wie z. B. jenem, das im
US-Patent
4 475 483 , Robinson, offenbart ist, zu erhalten, kann eine Keramikdrossel
mit 0,23 mm (0,009 Inch) verwendet werden. Eine Drossel wird leitungsintern
mit dem Katalysatortransportrohr
64 angeordnet und umfasst eine
kleine Öffnung
durch ihre Mittelachse, um die Verteilungsgasströmung durch die Drossel zu drosseln.
Wenn eine andere Blasenrate erwünscht
ist oder ein anderer Vakuumdruck verwendet wird, kann eine andere
Drosselgröße von einem üblichen
Fachmann in Abhängigkeit
von der spezielle Anwendung und den Bedürfnissen des Verbrennungssystems
berechnet werden.
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7 stellt
eine komplexere Version eines Katalysatortransportsystems 60 dar,
das bei einem Dieselkraftstoffmotor verwendet wird. Wie auf dem Fachgebiet
gut bekannt ist, erzeugen Dieselkraftstoffmotoren fast keinen Vakuumdruck
innerhalb des Motors. Folglich beinhalten Ausführungsbeispiele des vorliegenden
Katalysatorzuführungssystems
zur Verwendung mit einem Dieselkraftstoffmotor ein komplexeres Katalysatortransportsystem 60,
das einen Anreicherungskreis umfasst, um eine zusätzliche
Katalysatoranreicherung vorzusehen, wenn der Motor mit hoher Last
arbeitet. Dieselkraftstoffmotoren umfassen auch einen sehr breiten
Bereich von Kraftstoffanforderungen von der Leerlaufdrehzahl bis
zur vollen Last. Somit ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein variabler oder Bedarfsanreicherungskreis als Teil
des Katalysatorsystems 60 enthalten.
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In
dem Ausführungsbeispiel
des Katalysatorzuführungssystems,
das in 7 gezeigt ist, wird eine Kammerkappe 40 mit
zwei Stutzen verwendet. Ein erstes Rohr 70 ist mit einem
ersten Stutzen der Kammerkappe 40 gekoppelt und erstreckt
sich zu einer Vakuumpumpe 72. Die Vakuumpumpe 72 ist
einer Steuereinheit 74 zugeordnet. Das erste Rohr 70 umfasst
eine Drossel 76. Verteilungsgas im ersten Rohr 70 wird
durch die Drossel 76 und das erste Rohr 70 in
die Vakuumpumpe 72 transportiert und wird dann in das Verbindungsrohr 78 und
dann in den Einlasskrümmer 82 durch
das Katalysatorrohr 80 gepumpt, das die Katalysatortransportwege
des ersten Rohrs 70 und eines zweiten Rohrs 84 verbindet.
Das zweite Rohr 84 ist mit einem zweiten Stutzen der Kammerkappe 40 gekoppelt
und erstreckt sich durch eine Drossel 86 und ein Einweg-Rückschlagventil 87, bevor
es mit einem Übergang 88 gekoppelt
ist. Das Einweg-Rückschlagventil 87 blockiert
irgendein Verteilungsgas vom Transport durch das zweite Rohr 84, bis
ein minimaler Vakuumdruck im Katalysatorrohr 80 erfahren
wird.
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Unter
Bedingungen mit hoher Last für
einen Dieselmotor wird eine große
Menge an Luft durch den Einlasskrümmer in den Motor gesaugt und
zusätzliches
Katalysatorverteilungsgas ist erforderlich, um die Vorteile des
Katalysatorzuführungssystems im
Verbrennungsprozess aufrechtzuerhalten. Durch Versehen eines zweiten
Rohrs 84 mit einem Rückschlagventil 87 wird
zusätzliches
Katalysatorverteilungsgas nicht durch das zweite Rohr gesaugt, wenn nicht
und bis der Motor Luft durch den Ansaugkrümmer ausreichend schnell saugt,
um einen Schwellenvakuumeffekt im Katalysatorrohr 80 zu
erzeugen. Die Menge an zusätzlichem
gesaugten Verteilungsgas ist proportional zur Menge an Vakuumdruck
bis zu einem maximalen Vakuumdruck in Abhängigkeit von der Größe der Öffnung oder
Mündung
der Drossel 86. In dieser Weise wird nur die Menge an erforderlichem
zusätzlichen
Katalysator zum Verbrennungsprozess geliefert, aber eine maximale
Grenze wird für das
System durch die Drosseln festgelegt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel
der Erfindung für
einen Dieselkraftstoffmotor erzeugt die Vakuumpumpe 72 ungefähr 127–152 mm
(5–6 Inch)
Hg Vakuumdruck, die Drosseln 76 und 86 sind Keramikdrosseln und
weisen Öffnungen
mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,381 mm (0,015 Inch) und etwa
0,508 mm (0,020 Inch) auf und das Rückschlagventil 87 ist ein
Entenschnabel-Rückschlagventil
mit einem Spaltdruck von ungefähr
25,4 mm (1 Inch) H2O Vakuumdruck oder mehr
(von Apollo Pumps, Erving CA, vertrieben). Dasselbe System könnte auch
für ein Verbrennungssystem
mit offener Flamme verwendet werden, bei dem eine Pumpe Verteilungsgas
zur offenen Flammzone liefert. Wie aus der Erörterung hierin klar ist, können die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung leicht an die Verbrennung aller Kraftstoffe
auf Kohlenstoffbasis ungeachtet des verwendeten Verbrennungsprozesses
angepasst werden.
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8 und 9 stellen
ein spezielles Ausführungsbeispiel
des Katalysatortransportsystems dar, um seinen Betrieb deutlicher
zu beschreiben, wenn eine Vakuumpumpe 72 und ein Bedarfsanreicherungskreis
verwendet wird, wie z. B. jener, der bei einem Dieselkraftstoffmotor
oder einer anderen Anwendung mit unzureichendem Vakuumdruck oder
variablen Katalysatoranforderungen verwendet wird. 8 stellt
ein Beispiel mit geringer Last dar und 9 stellt
ein Beispiel mit hoher Last dar, bei dem eine Anreicherung hinzugefügt ist.
Unter Bedingungen mit geringer Last saugt eine Vakuumpumpe 72 Verteilungsgas,
das Katalysatorteilchen enthält, durch
ein erstes Rohr 70 und eine Drossel 76 und schiebt
das Fluid durch das Verbindungsrohr 78 zum Katalysatorrohr 80 und
zur Flammzone. Dieser Strömungsweg
ist in 8 durch die gestreiften Rohre angegeben. Unter
Bedingungen mit hoher Last, unter denen ein zusätzliches Vakuum innerhalb des
Katalysatorrohrs 80 in dem Ausmaß erzeugt wird, in dem der
Vakuumdruck eine vorbestimmten Spaltdruckschwelle des Rückschlagventils 87 übersteigt,
wird zusätzliches
Verteilungsgas vom Behälter
durch das zweite Rohr 84 und die Drossel 86, durch
das Rückschlagventil 87,
den Übergang 88,
das Katalysatorrohr 80 und zur Flammzone gesaugt. Wie bei
anderen Ausführungsbeispielen
der Erfindung können
die Drosseln weggelassen werden, falls erwünscht. Wie nachstehend weiter
beschrieben, kann die Vakuumpumpe 72 wahlweise variabel
gemacht sein und durch die Steuereinheit 74 gesteuert werden,
um eine Anreicherung der Verbrennungsreaktion bei Bedarf vorzusehen.
Ferner kann ein variables Rückschlagventil 87 verwendet
werden, um Einstellungen auf den Punkt zu ermöglichen, an dem der Anreicherungskreis
aktiviert wird, oder um zu ermöglichen, dass
eine Steuerschaltung aktiv die Anreicherung in Reaktion auf die
speziellen oder sich ändernden
Bedürfnisse
des Verbrennungsprozesses aktiv einstellt.
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8 und 9 geben
auch eine Leiterplatte der Steuereinheit 74 an. Für eine Anwendung
der Erfindung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug wird die Steuereinheit 74 mit
dem Zündsystem
des Fahrzeugs gekoppelt, so dass das Katalysatorsystem nur aktiv
ist, wenn das Fahrzeug läuft.
In anderen Anwendungen kann die Steuereinheit 74 mit einem beliebigen
Zündsystem
gekoppelt werden, welches auch immer den Verbrennungsreaktionsprozess
aktiviert, so dass Verteilungsgas nicht zur Flammzone gepumpt wird,
wenn nicht ein Verbrennungsprozess in der Flammzone geschieht. In
einer speziellen Anwendung der Steuereinheit 74 umfasst
die Steuereinheit eine Takt- und Zeitgeberschaltung, um den Betrieb
des Katalysatorzuführungssystems
zu verfolgen und aufzuzeichnen. In einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel
der Steuereinheit 74 umfasst die Steuereinheit 74 ferner
einen Alarm, um anzugeben, wenn eine vorbestimmte Schwellenbetriebszeit erreicht
wurde. Die Verfolgung und Aufzeichnung des Betriebs des Zuführungssystems
kann einem Eigentümer
oder einer Regierungsentität
ermöglichen,
Daten hinsichtlich der Verwendung des Katalysatorzuführungssystems
zu sammeln.
-
Ein
Alarm kann verwendet werden, um anzugeben, wenn der Katalysator
nachgefüllt
werden muss oder wenn eine andere Wartung am System durchgeführt werden
muss. Der Alarm kann in Form einer visuellen Anzeige wie z. B. einer
Leuchtdiode (LED), eines hörbaren
Tons, eines digitalen oder analogen Signals oder irgendeiner anderen
messbaren Anzeige, dass eine Schwelle erreicht wurde, vorliegen.
Der Alarm kann in Form eines entfernten Indikators, wie beispielsweise
unter Verwendung eines Hochfrequenz-(HF) oder anderen Signals, vorliegen, um
den Alarm zu einem entfernten Empfänger oder über eine direkte Verdrahtung
zu einem entfernten Ort wie z. B. einer Anzeige innerhalb der Kabine
eines Fahrzeugs oder einem Bedienfeld für den Verbrennungsprozess zu übertragen.
Anspruchsvollere Steuereinheiten 74, die zusätzliche
Informationen wie z. B. Katalysatorpegel, Verteilungsgasvolumendurchfluss,
Kraftstoffwirkungsgrad und dergleichen verfolgen, können auch
verwendet und konfiguriert werden, um zu einem entfernten Empfänger und/oder
einer Anzeige zu übertragen.
Die Steuereinheit 74 kann auch selektiv die Vakuumpumpe 72 auf
der Basis von vorbestimmten Kriterien wie z. B. Motorlast und dergleichen
aktivieren und deaktivieren oder die Geschwindigkeit der Vakuumpumpe 72 auf
der Basis von ähnlichen
Kriterien steuern. Leistungs- und Massedrähte 94 sind enthalten,
um eine geeignete Leistungsversorgung für die Vakuumpumpe 72 und
die Steuereinheit 74 bereitzustellen.
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Obwohl
Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Allgemeinen unter Verwendung des vorliegenden Zuführungssystems
mit Benzin- und Dieselmotoren beschrieben wurden, sollte es selbstverständlich sein,
dass die Verwendung von Verteilungsgas, um Katalysator zu einer
Flammzone zu tragen, auch in Anwendungen für andere Kraftstoffe wie z.
B. alternative Kraftstoffe und für
andere Arten von Verbrennungsprozessen nützlich ist. Es wird beispielsweise in
Erwägung
gezogen, dass das vorliegende Zuführungssystem unter Verwendung der
hierin beschriebenen Prinzipien von einem üblichen Fachmann leicht auf
Verbrennungsprozesse angewendet werden kann, die für Abfallverbrennungsöfen, Öfen, Siedekessel,
Abfallverbrennungsöfen,
Turbinenmotoren und Anwendungen mit offener Flamme verwendet werden,
wobei der Verbrennungsprozess nicht direkt für die Arbeit verwendet wird.
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Wie üblichen
Fachleuten durch die hierin bereitgestellte Erläuterung klar sein sollte, können die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um Verteilungsgas,
das Katalysatorteilchen enthält,
zu erzeugen und zu irgendeinem Kraftstoffverbrennungsprozess zu
liefern, und sind nicht auf die hierin erörterten speziellen Anwendungen
begrenzt. Die hierin dargelegten Ausführungsbeispiele und Beispiele
wurden dargestellt, um die vorliegende Erfindung und ihre praktische
Anwendung am besten zu erläutern
und dadurch Fachleuten zu ermöglichen,
die Erfindung durchzuführen und
zu verwenden. Es wird beispielsweise in Erwägung gezogen, dass zusätzlich dazu,
dass er in eine Flammzone einer Verbrennungsreaktion gesaugt wird,
der Katalysator direkt in eine Flammzone oder einen Lufteinlass
in eine Flammzone eingespritzt werden kann, indem das Verteilungsgas
mit Druck beaufschlagt wird und es als Aerosol unter Verwendung
einer Pumpe eingespritzt wird, die selektiv durch eine geeignet
konfigurierte Steuereinheit gesteuert wird.