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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Molekularreaktor für Brennstoffaufbereitung
und insbesondere eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Brennstoff
und Luft zur Einspritzung in einen internen Verbrennungsmotor.
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Stand der Technik
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Es
wird auf die gleichzeitig anhängige PCT-Anmeldung "BRENNSTOFF UND VERFAHREN
ZUR BRENNSTOFFHERSTELLUNG" verwiesen,
die von den Anmeldern am 16. April 1998 eingereicht wurde. In jener
Anmeldung sind das Verfahren und der Brennstoff beschrieben. Demnach
wird ein Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Brennstoffs
beschrieben, umfassend das Aussetzen eines gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffs
einem elektrischen Feld oder Plasma, um einen Brennstoff mit verbesserter
Brennbarkeit im Vergleich zu dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff herzustellen.
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Der
Stand der Technik, einschließlich US-Patent
3,266,783, Knight, das am 16. August 1966 erteilt wurde, und US-Patent
4,347,825, Suzuki et al., das am 7. September 1982 erteilt wurde, schlägt das Laden
des Luft- und Brennstoff-Gemischs
mit einer elektrischen Ladung vor. Im Falle von Knight sollen die
elektrostatisch geladenen Tröpfchen
in Submikrongröße zerfallen.
Die geladenen Partikel neigen dazu, einander abzustoßen und zerstreuen
sich gleichmäßig in dem
Gasvolumen. Außerdem
ist ein elektromagnetisches Feld erforderlich, um die Richtung und
Bewegung des Luft- und Brennstoff Gemischs in dem Vergaser zu regeln.
Suzuki et al. schlägt
das Laden von Tröpfchen
vor, um die Ansammlung von Brennstoff auf den Wänden des Leitungsrohres stromabwärts der
Brennstoffdüse
zu verhindern.
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Diese
beiden Beispiele benötigen
die Verwendung eines elektrischen Stroms, der für das Verfahren schädlich sein
kann, da er höchstwahrscheinlich
einen Lichtbogen erzeugt, was es insbesondere zu vermieden gilt.
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FR 2594491 , Fellus Victor,
beschreibt die Verbesserung der Brennstoffverbrennung, indem der Brennstoff
der Wirkung eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes unterzogen
wird.
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US-Patent
3749545, Velkoff, das am 31. Juli 1973 erteilt wurde, schlägt eine
Vorrichtung vor, wie in dem vorkennzeichnenden Teil des vorliegenden Anspruchs
1 definiert.
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Diese
Erfindung unternimmt den Versuch, einen leicht brennbaren Brennstoff
für motorbetriebene Fahrzeuge
bereitzustellen, der effizienter ist und niedrigere Abgasschadstoffwerte
aufweist als herkömmliche
Benzin- und Luft-Gemische.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Reaktor
zur Wiederaufbereitung von Brennstoff sowie ein gasförmiges,
sauerstoffhaltiges Fluid bereitzustellen, um eine vollständigere
Verbrennung des Brennstoffs in einem internen Verbrennungsmotor
zu erreichen und dessen Emissionen zu reduzieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Herstellung eines
leicht brennbaren Brennstoffes gemäß Anspruch 1 bereit.
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird ein gasförmiger
Kohlenwasserstoff-Brennstoff
einem elektrischen Feld oder Plasma, insbesondere einer elektrischen
lonisierungs-Potentialdifferenz, oder einer ultravioletten Strahlung,
Mikrowellenstrahlung oder einem Laser ausgesetzt.
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Das
Aussetzen kann in der Gegenwart eines gasförmigen Trägerfluids durchgeführt werden,
zum Beispiel ein sauerstoffhaltiges Fluid, wie beispielsweise Sauerstoff
und/oder Luft, oder ein Gemisch aus Sauerstoff und/oder Luft und
Dampf, oder gasförmiger
Wasserdampf. Andere gasförmige Trägerfluids beinhalten
Stickstoff und die inerten Gase, zum Beispiel Argon und Helium.
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Während nicht
gewünscht
wird, durch irgendeine bestimmte Theorie bezüglich des Mechanismus der Herstellung
von brennbaren Brennstoff gebunden zu sein, wird in einer Theorie
postuliert, dass die elektrische lonisierungs-Potentialdifferenz oder die Strahlung
den gasförmigen
Kohlenwasserstoff-Brennstoff
in einen hohen Energiezustand aktiviert; insbesondere wird gedacht,
dass die Kohlenwasserstoff-Moleküle
oder -Ione des Brennstoffs elektronisch in einen Zustand erregt
werden, in welchem sie reaktiver oder für eine Verbrennung empfänglicher
sind als der Kohlenwasserstoff-Brennstoff in dem nicht angeregten
Zustand.
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Eine
andere Theorie ist, dass das Verfahren ein extrem fein geteiltes
Aerosol mit einer Partikelgröße erzeugt,
die viel kleiner ist als die, die mit einem normalen Vergaser oder
einem mit einer Brennstoffdüse
ausgestattetem System erzielt wird. Unter den Bildungsbedingungen
werden die Tröpfchenpartikel anfänglich in
einer stark elektrisch geladenen Bedingung gebildet. Dies ist eine
metastabile Bedingung, die sofort zu der Spaltung der stark geladenen
Tröpfchen
durch eine interne Coulomb-Abstoßung sowie zu der Bildung von
viel feiner geteilten Tröpfchen führt, die
jeweils einen Teil der Ladung tragen, die anfänglich von dem ursprünglichen
Tröpfchen
gehalten wurde. Diese Tröpfchen
der zweiten Generation können
dann schnell und in gleicher Weise weiterer Spaltung und Dispersion
und so weiter ausgesetzt werden, bis das Brennstoff-Luft-Gemisch
die Verbrennungskammern betritt und entflammt wird. Die gegenseitige
elektrostatische Abstoßung
zwischen diesen Brennstoffpartikeln hält sie davon ab, sich wieder
zu größeren Tröpfchen zu
verbinden. Des Weiteren betreten die Tröpfchen die Verbrennungskammern
relativ feiner geteilt als in einem normalen Vergaser oder einem
mit einer Brennstoffdüse
ausgestattetem System. Da sich die Verbrennung des Brennstoffs in
den Verbrennungskammern an der Oberfläche der Brennstoffpartikel
ereignet, hängt
ihre Geschwindigkeit daher von dem Oberflächenbereich ab. Die Verbrennung
bei hohen Motordrehzahlen ist nicht vollständig, bevor normalgroße Tröpfchen in dem
normalen Vergaser oder in mit einer Brennstoffdüse ausgestatteten Systemen
als Abgase ausgestoßen
werden, und daher ist die Vollständigkeit
der Verbrennung gefährdet,
wenn die Tröpfchengröße groß ist. Andererseits
stellt eine extrem fein geteilte Dispersion eine große Zunahme
in dem Oberflächenbereich
für eine
Verbrennung bereit und führt
zu einer viel vollständigeren
Verbrennung mit der daraus resultierenden Abnahme an Kohlenmonoxid
und unverbrannten Kohlenwasserstoff-Emissionen, die bei dieser Erfindung
beobachtet werden.
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Die
Anwesenheit der Ladung auf den Tröpfchen des Aerosols erhöht wahrscheinlich
die Leichtigkeit, mit der die Brennstoffdispersion verbrannt wird,
insbesondere wenn die Tröpfchen
negativ geladen sind, da die negativ geladenen Tröpfchen eine erhöhte Affinität für eine Sauerstoffanziehung
haben würden.
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Es
ist auch möglich,
aber nicht bestätigt, dass
diese angeregten oder geladenen Tröpfchen der Kohlenwasserstoff-Moleküle oder
-Ione an das gasförmige
Trägerfluid
gebunden werden können, insbesondere
wenn das Trägerfluid
ein sauerstoffhaltiges Fluid ist, beispielsweise durch Bilden eines
Addukts zwischen dem sauerstoffhaltigen Fluid und den geladenen
Tröpfchen.
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Bei
einem besonderen Verfahren innerhalb des oben genannten allgemeinen
Verfahrens wird ein gasförmiges,
sauerstoffhaltiges Fluid in eine Atmosphäre eines gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffs
eingeleitet, die unter Vakuum gehalten wird.
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Das
gasförmige,
sauerstoffhaltige Fluid ist geeigneterweise Sauerstoff und/oder
Luft, oder ein Gemisch aus Sauerstoff und/oder Luft und Dampf, oder
gasförmiger
Wasserdampf.
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Der
Kohlenwasserstoff-Brennstoff ist geeigneterweise Benzin, worunter
die verschiedene Sorten Benzintreibstoff zu verstehen sind; Kohlenwasserstoff-Brennstoff kann außerdem Dieselkraftstoff, Erdgas
oder Propan sein.
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Zweckmäßigerweise
wird die Atmosphäre des
gasförmigen
Kohlenwasserstoff-Brennstoffs durch
Verdampfen eines flüssigen
Kohlenwasserstoff-Brennstoffs, zum Beispiel Benzin, unter Vakuum oder
einem leichten Druck in einer Kammer gebildet. Die Verwendung eines
Vakuums vereinfacht die Bildung der gasförmigen Atmosphäre aus dem
flüssigen
Kohlenwasserstoff-Brennstoff. Zweckmäßigerweise entspricht das Vakuum
einem negativen Druck von 3 bis 28 (7,62 cm bis 71,12 cm), bevorzugt
10 bis 28 Inch (25,4 cm bis 71,12 cm) Quecksilber. Wird die Verdampfung
bei einem leichten Druck durchgeführt, beträgt dieser geeigneterweise 15
bis 16 psi (1,0206 atm bis 1,08864 atm), und die Atmosphäre wird
bei einer Temperatur relativ zu dem Druck bis zu dem Brennstoff-Flammpunkt,
diesen aber nicht überschreitend,
gebildet. Die Versuchstemperatur kann bis zu dem Flammpunkt des
Kohlenwasserstoff-Brennstoffs,
aber nicht darüber
hinaus erhöht werden,
oder es kann sich eine Explosion des Brennstoffs ereignen, was zu
einem Personenschaden bei dem Experimentator führt.
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Geeigneterweise
wird die Verdampfung bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, die
zweckmäßigerweise
250° F bis
450° F (121° C bis 232 °C), insbesondere
350° F bis
410° F (177° C bis 210° C), beträgt. Der
Druck, der sich von einem Vakuum über ein Teilvakuum bis zu einem
leichten Überdruck
erstreckt, kann als 0–16
psi (1,08864 atm) betrachtet werden.
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Das
gasförmige,
sauerstoffhaltige Fluid wird zweckmäßigerweise kontinuierlich in
die heiße
Atmosphäre
in der Kammer eingeleitet, und der gebildete brennbare Brennstoff
wird kontinuierlich aus der Kammer abgezogen und zu den Zylindern
eines internen Verbrennungsmotors geleitet, bevorzugt innerhalb
von 5 Minuten nach seiner Bildung, und bevorzugter innerhalb von
Millisekunden nach seiner Bildung.
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Das
elektrische lonisierungspotential, das in der Atmosphäre des Kohlenwasserstoff-Brennstoffs, die
das sauerstoffhaltige Fluid enthält,
errichtet ist, beträgt
geeigneterweise 200–8000
Volt, gewöhnlicher
600–5000
Volt. Dies wird durch ein Paar von einander beabstandeter Elektroden
erreicht, die so angeordnet sind, dass sie innerhalb der oben genannten
Atmosphäre
sind. Der Elektrodenabstand ist dergestalt, dass jeder Stromdurchgang
resultierend aus der Potentialdifferenz, die durch die Elektroden
angelegt ist, minimal ist, typischerweise mit der Größenordnung
von 0,2 bis 0,8 Mikroampere. Ein Durchschnitt von 0,5 Mikroampere
wurde in dem hier beschriebenen Versuchsaufbau gemessen. Es sollte beachtet
werden, dass Elektrodenbereich und -konfiguration den Stromdurchgang
beeinträchtigen.
Es darf kein Lichtbogen zwischen Elektroden oder gegen irgendeinen
Teil des Aufbaus auftreten.
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Bei
Reaktoren, die zur Durchführung
der Erfindung verwendet werden, wird eine Elektrode in dem Reaktor
angeordnet und die andere Elektrode kann durch die Reaktorwand definiert
werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
wird der Kohlenwasserstoff-Brennstoff aus einer Sprühdüse in eine
Kammer gesprüht,
und das sauerstoffhaltige Fluid wird getrennt in die Kammer eingeleitet,
und eine Potentialdifferenz wird zwischen der Sprühdüse und einer
Kammerwand errichtet, insbesondere um negativ geladene Brennstoff-Tröpfchen zu
erzeugen. In dieser Ausführungsform
wirkt die Sprühdüse als eine
Elektrode.
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In
der bevorzugten Ausführungsform,
in welcher Luft als das gasförmige,
sauerstoffhaltige Fluid verwendet wird, werden die Luft und der
gasförmige Kohlenwasserstoff-Brennstoff
geeigneterweise in einem Volumenverhältnis von Luft zu dem gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff
von 10 zu 30:1, bevorzugt 12 zu 17:1, verwendet.
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Der
brennbare Brennstoff kann direkt zu den Zylindern eines internen
Verbrennungsmotors gespeist werden. Es wird kein Vergaser, Choke
oder Einspritzsystem verwendet. Ein Kondensat des brennbaren Brennstoffs
kann ebenfalls gebildet werden, indem dass der Brennstoff Kondensationsbedingungen,
wie zum Beispiel durch Abkühlen,
unterzogen wird.
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Der
brennbare Brennstoff in gasförmiger Form
erfordert keine Langzeitstabilität,
da er normalerweise wie benötigt
gebildet wird und kontinuierlich verbrannt wird, während er
hergestellt wird, gewöhnlich
innerhalb ein paar Millisekunden. Nach ungefähr 10 Minuten wandelt sich
der gasförmige
brennbare Brennstoff wieder in eine Flüssigkeit um.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nachdem
somit die Art der Erfindung allgemein beschrieben wurde, wird nun
auf die beigefügten
Zeichnungen verwiesen, die mittels bildlicher Darstellung eine bevorzugte
Ausführungsform
davon zeigen, und bei denen
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1 ein
vertikaler Querschnitt entlang einer Querebene einer Ausführungsform
der Vorrichtung ist;
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2 ein
vertikaler Querschnitt davon ist;
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3 ein
horizontaler Querschnitt entlang Linie 3-3 von 1 ist;
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4a eine
Darstellung ist, die ein Detail der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4b eine
Darstellung ist, die eine weitere Ausführungsform eines in 4a gezeigten
Details ist;
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5 eine
Darstellung ist, die ein weiteres Detail der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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6 eine Darstellung ist, die noch ein weiteres
Detail der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
Darstellung ist, die ein weiteres Detail der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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8 eine
fragmentarische Draufsicht eines Details der vorliegenden Erfindung
ist;
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9 eine
schematische Darstellung eines Reaktoraufbaus ist, die eine weitere
Ausführungsform
des Reaktors der vorliegenden Erfindung enthält;
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10 eine
schematische Darstellung eines Reaktoraufbaus ist, die eine weitere
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält;
und
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11 eine
schematische Darstellung eines Reaktoraufbaus ist, die eine weitere
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung enthält.
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Verfahren
zur Ausführung
der Erfindung
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Nun
auf die Zeichnungen und insbesondere 1 bis 3 Bezug
nehmend, wird ein Reaktor 10 mit einem Gehäuse 12 mit
Abschlusskappen 14, 16 sowie einer zylindrischen
Kernreaktorkammer 18 gezeigt. In dieser zylindrischen Kammer 18 gibt
es eine Reaktionszone 20. Von einem Ende des Gehäuses 12 und
der Länge
nach in die Kernkammer 18 ist eine Brennstoffdüse 22 mit
einem Mikronfilter 24 gerichtet und mit einer Düsenkupplung 26 mit
einer Brennstoffleitung 28, die aus einem Behälter 30 kommt,
und einer Hochdruckpumpe 32 gekoppelt.
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Sich
von einer entgegengesetzten Längsrichtung
zu dem Gehäuse 12 erstreckend
ist ein Lufteinlass 34. Die Luft wird durch den Luftfilter 36 gefiltert
und wird in die Reaktorzone 20 direkt gegenüber einer
Brennstoffdüse 22 injiziert.
Ein Paar Kupferelektroden 38 und 40 sind mit Viton-Isolierung 42 aus dem
Gehäuse 12 des
Reaktors 10 isoliert. Die Elektroden 38 und 40 sind
identisch geladen und sind in diesem Beispiel beide negativ.
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Die
Viton-Isolierung 42 sowie die Elektroden 38 und 40 sind
durch die Zuleitungen mit Stromversorgung 43, die in 4 gezeigt wird, gekoppelt. Alternativ
kann Strom durch eine variable Stromversorgung bereitgestellt werden,
die zwischen –1.000
und –10.000
Volt Gleichstrom zu den Elektroden liefern kann.
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Ein
Kondensator und Wärmetauscher 46 ist in
dem Boden der Kammer 18 bereitgestellt, während Ableitungen 48 flüssigen,
in dem Boden des Reaktors kondensierten Brennstoff zu einem Umlaufbrennstoffbehälter 50 leiten.
Das Gehäuse 12 beinhaltet
eine chromgehärtete,
nitronbehandelte Außenhaut,
die eine Isolierung aus keramischer Wolle umschließt. Ein
Heizelement 52 kann in der Kammer bereitgestellt werden,
bzw. ein Heizmantel, der das Kammergehäuse 12 umgibt und
mittels Befestigungselemente 54 angebracht ist. Bei dem
vorliegenden Beispiel wird die Temperatur in Kammer 18 bei
250° F (121,2° C) gehalten.
Positive Zuleitung 56 und negative Zuleitung 58 sind über ein
Thermostat 60 mit dem Heizelement 52 gekoppelt.
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Wie
man in 1 und 2 sieht, verbinden Rohrleitungen 62, 64 die
primäre
Reaktionskammer 18 mit der sekundären Reaktionskammer 66,
wie noch beschrieben werden wird.
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Die
Kammerzone 20 wird mittels eines Vakuums, das von dem internen
Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) über einen Vakuumauslass 65 erzeugt wird,
unter Unterdruck gehalten.
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Eine
Stromversorgung 43 ist in 4a dargestellt
und ist mit den Zuleitungen 39 und 41 in 2 gekoppelt.
Die Stromversorgung, wie in 4a gezeigt,
kann bis zu –900
Volt Gleichstrom erzeugen. In einem Beispiel ist der in 4b gezeigte Spannungsvervierfacher
in dem Stromkreis von 4a ersetzt worden. Der Vervierfacher
erhöhte
die Ausgangsspannung auf –1.980
Volt Gleichstrom.
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Im
Betrieb, wenn der Zündschalter 68 betätigt wird,
wird Brennstoff aus dem Behälter 30 mittels einer
Pumpe 32 zu der Sprühdüse 22,
die in die Reaktorzone 20 gerichtet ist, weitergeleitet.
Gleichzeitig wird Luft durch den Lufteinlass 34 eingelassen,
um den gesprühten
oder zerstäubten
Brennstoff in der Reaktorzone 20 zu konfrontieren. Die
negativen Elektronen werden mittels der Elektroden 38 und 40 aus
der Reaktorzone 20 entfernt, um ein neues Brennstoffgemisch
zu erzeugen. Das Brennstoff-Luft-Verhältnis kann zwischen 14:1 und
30:1, aber bevorzugter 14,7:1, betragen.
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Das
Gemisch wird durch Leitungsrohre 62, 64 an die
sekundäre
Kammer 66 abgegeben.
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Nicht
der ganze Brennstoff wird in dieser Kammer eine Reaktion eingegangen
haben, und dieser Brennstoff wird durch den Kondensator 46 zu
einer Flüssigkeit
kondensiert und durch Ableitungen 48 in einen Umlaufbrennstoffbehälter 50 weitergeleitet.
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Behälter 50 ist
mit einer Pegelregeleinrichtung versehen, die einen Flüssigstabilisatorbereich 70 beinhaltet,
so dass der Brennstoffpegel in dem Behälter mittels Infrarot-Pegelindikatoren 72 und 74 genauer
bestimmt werden kann. Der Infrarotdetektor 72 bestimmt
den oberen Pegel in dem Behälter 50, während der
Detektor 74 den unteren Pegel bestimmt.
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Der
obere Pegeldetektor 72 ist mit einem torgesteuerten Leveltrol-System 76,
wie in 5 gezeigt, gekoppelt. In diesem Fall ist der obere
Pegeldetektor 72 mittels einer Zuleitung 78a mit
einem Terminal S1 in dem Schaubild verbunden. Der untere Pegeldetektor 79a ist
ebenfalls mit dem torgesteuerten Leveltrol-System 76 über eine Zuleitung 78b zu dem
Terminal S2 verbunden.
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Wie
man anhand des Schaubilds erkennt, müssen Terminal S2 und Detektor 74 Flüssigkeit
in dem Behälter
ermitteln, damit der Stromkreis aktiv ist. Wenn die Flüssigkeit
die Höhe
des Detektors 72 erreicht, wird die Flüssigkeit abgelassen. Der Behälter 50 beinhaltet
eine Ableitung mit einem Ventil und ein von einer Brennstoffkühlvorrichtung 11 umgebenes Leitungsrohr.
Wenn das Ventil offen ist, durch den von dem Stromkreis in dem torgesteuerten
Leveltrol-System 76 bestimmten Schalter, wird Brennstoff
mittels der Rückförderpumpe
(nicht gezeigt) zu dem Behälter 30 weitergeleitet.
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Die
Details der Terminale S1 und S2 auf dem torgesteuerten Leveltrol-System 76 werden
in 7 gezeigt. Wie man in 7 erkennt,
können
die Flüssigkeitspegelsensoren
S1 und S2 von Honeywell hergestellt sein und sind eine herkömmliche
Ausführung,
wie in dem Schaubild gezeigt.
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6 zeigt ein Detail eines Relaistreibers, der
auf den torgesteuerten Regelmodulen verwendet wird, wobei beide
in dem Leveltrol-System 76 sind.
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Der
sekundäre
Reaktor 66 beinhaltet ein zylindrisches Gehäuse 80.
Der Abfluss des primären Reaktors 12 über die
Leitungsrohre 62, 64 wird durch einen Wirbel 82 in
den sekundären
Reaktor 66 weitergeleitet. Negative Elektroden 84 und 86 sind
in dem sekundären
Reaktor 66 angeordnet, um negative Elektronen aus dem gasförmigen Brennstoff
in dem sekundären
Reaktor 66 zu entfernen. Die Reaktorkammer 81 wird
ebenfalls bei einer erhöhten
Temperatur und bei einem Unterdruck gehalten. In einem Beispiel
wurde beobachtet, dass die Temperatur 135° F (57,2° C) beträgt.
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Ein
Dampferzeuger 88 injiziert Dampf in den sekundären Reaktor 66,
um eine sekundäre
Reaktion mit der Brennstoff-Luft-Mischung zu fördern. Mit dem Dampferzeuger 88 ist
eine Hochdruckpumpe 89 und ein Regler 90 gekoppelt.
Die Hochdruckpumpe 89 pumpt destilliertes Wasser aus dem
destillierten Wasserbehälter 92.
Ein Rückschlagventil 94 ist
mit dem Behälter 92 verbunden.
Ein Hochdruck-Magnetventil 96 erlaubt destilliertem Wasser
in den Dampferzeuger 88, wie von dem elektronischen Einspritzsystem
bestimmt, einzufließen.
Methylhydrat kann in dem Behälter 92 benötigt werden,
um ein Einfrieren zu verhindern, wenn die Umgebungstemperatur unterhalb
des Gefrierpunkts liegt.
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Ein
Adaptersockel 98 wird für
den Einlaufverteiler bereitgestellt und trägt die Umlaufbrennstoffkammer 50.
Eine Öffnung 99 in
dem Adaptersockel 98 wird in 8 sowie
in 1 dargestellt.
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Der
Abfluss aus der sekundären
Reaktionskammer 66 wird in einen internen Verbrennungsmotorverteiler
weitergeleitet, um in die Verbrennungskammern des Motors gesaugt
zu werden. Das Aktuatorsystem (nicht gezeigt) bestimmt das Öffnen und Schließen der
Drosselklappe und das Ingangsetzen der Reaktionskammern, um den
Brennstoff herzustellen.
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9 bis 11 zeigen
verschiedene Ausführungsformen
des primären
Reaktors, wie in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung PCT/CA98/00367
beschrieben, die am 16. April 1998 eingereicht wurde.
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Auf 9 Bezug
nehmend, umfasst Reaktoraufbau 100 einen Reaktor 102.
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Reaktor 102 umfasst
ein Gehäuse 110,
und ein Brennstoffzuführrohr 112,
das in einer Sprühdüse 114 endet,
ist in einer elektrisch isolierenden Hülse 116 in einer Öffnung 118 in
dem Gehäuse 110 angebracht.
Reaktor 102 beinhaltet eine Lufteinlassöffnung 120 und eine
Brennstoffauslassöffnung 122.
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Ein
Heizelement 124 umgibt Gehäuse 110, und eine
Spannungsquelle 126 ist zwischen einer Wand 128 des
Gehäuses 110 und
Rohr 112 gekoppelt, so dass Rohr 112 und Wand 128 von
einander beabstandete Elektroden bilden, durch die eine kontinuierliche
lonisierungs-Gleichstrompotentialdifferenz errichtet wird.
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Ein
Vakuummeter 130 überwacht
das Vakuum in dem Gehäuse 110,
und ein thermoelektrisches Messinstrument 132 überwacht
die Temperatur des Reaktors 102, die durch Heizelement 124 festgelegt wird.
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Zuleitung 134 führt Luft
oder Sauerstoff dem Gehäuse 110 zu,
wobei die Durchflussmenge durch ein Dosierventil 136 geregelt
wird.
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Brennstoffzuführung 104 aus
einem Brennstoffbehälter
(nicht gezeigt) ist mit Brennstoffzuführrohr 112 verbunden.
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Ausgangsbrennstoffleitung 106 ist
mit einem sekundären
Reaktor, wie in 1 bis 3 gezeigt, verbunden.
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Reaktor 102 beinhaltet
ferner eine Ableitung 160 zu einem Umlaufbehälter, wie
beispielsweise bei 50 in 1 und 2 gezeigt.
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Weiter
auf 10 Bezug nehmend, wird ein Aufbau 200 mit
einem Reaktor 202 gezeigt.
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Reaktor 202 weist
ein Gehäuse 210 und
eine Sprühdüse 214 an
dem Ende eines Zuführrohrs 212 in
einer Endwand 264 des Gehäuses 210 auf. Eine Elektrode 266 ist
in einer elektrisch isolierenden Hülse 268 angebracht,
die sich durch eine Wand 228 erstreckt. Andere Komponenten
der Anordnung 200, die jenen der Anordnung 100 in 9 entsprechen, haben
dieselben um 100 erhöhte
Kennganzzahlen. In diesem Fall wird eine kontinuierliche lonisierungs-Gleichstrompotentialdifferenz
durch Spannungsquelle 226 zwischen Elektrode 266 und
Wand 228 errichtet.
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Weiter
auf 11 Bezug nehmend, wird ein Aufbau 300 mit
einem Reaktor 302 gezeigt.
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Reaktor 302 weist
ein Gehäuse 310 und
eine Sprühdüse 314 an
dem Ende eines Zuführrohrs 312 in
einer Endwand 364 des Gehäuses 310 auf. Ein lang
gestreckter Metallstab 366 erstreckt sich in dem Gehäuse 310 und
ist in einer elektrisch isolierenden Hülse 368 in Wand 328 des
Gehäuses 310 angebracht.
Ein inneres Ende 370 des Stabs 366 weist ein Abstandsverhältnis zu
Sprühdüse 314 auf,
so dass Brennstoff, der aus Sprühdüse 314 in
das Gehäuse 310 gesprüht wird,
um Stab 366 herum strömt.
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Spannungsquelle 326 ist
zwischen Stab 366 und Gehäusewand 328 gekoppelt.
In diesem Fall wird eine kontinuierliche lonisierungs-Gleichstrompotentialdifferenz
durch Spannungsquelle 326 zwischen Stab 366 und
Wand 328 errichtet. Andere Komponenten der Anordnung 300,
die jenen der Anordnung 100 in 9 entsprechen,
haben dieselben um 200 erhöhte Kennganzzahlen.
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Im
Betrieb der Reaktoranordnung 100 mit Reaktor 102, 202 oder 302,
wird Brennstoff aus einem Brennstoffbehälter zu Brennstoffzuführrohr 112, 212 oder 312 gepumpt,
und der Brennstoff wird als ein Sprühnebel aus Sprühdüse 114, 214 oder 314 in das
Innere des Gehäuses 110, 210 oder 310 abgegeben.
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Eine
Hochspannungs-Gleichstrompotentialdifferenz von typischerweise ungefähr 3.000
Volt wird durch Spannungsquelle 126, 226 oder 326 festgelegt,
und Heizelement 124, 224 oder 324 legt
eine erhöhte
Temperatur von typischerweise ungefähr 400° F (204° C) in dem Gehäuse 110, 210 oder 310 fest.
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Luft
wird aus Leitung 134 in Gehäuse 110, 210 oder 310 eingeleitet.
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Die
Hochvolt-Potentialdifferenz und erhöhte Temperatur erzeugen eine
feine Dispersion geladener Brennstofftröpfchen in Gehäuse 110, 210 oder 310,
welche geladene Brennstofftröpfchen
zusammen mit der durch Leitung 134 eingeleitete Luft durch die
Vakuumpumpe 158 des Motors 108 über Brennstoff-Auslassöffnung 122, 222 oder 322 und
den sekundären
Reaktor (nicht gezeigt) aus Gehäuse 110, 210 oder 310 gepumpt
werden.