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Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung der- Abgase von mit Sauerstoff
gespeisten Verbrennungsmotoren in U-Booten Es ist bereits Bongeschlagen worden,
Verbrennungsmotore für U-Boote mit Sauerstoff aus Flaschen zu speisen und die Albgase
aufzuspeichern. Die Aufspeicherung der Abgase im U-Boot ist aber praktisch nicht
durch, führbar, da die=hierdurch bedingte Gewichtszunahme den Vorteil, ohne elektrische
Kräfte auszukommen, wieder aufhebt.
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Es ist auch nicht mehr neu, aus den Abgasen von mit Sauerstoff
gespeisten Verbrennungsmotoren in U-Booten die Kohlensäure mit Hilfe von Druckwasser
zu binden und den Rest der Abgase mit dem Sauerstoff dem Motor wieder zuzuführen.
Für die Lösung der Kohlensäure kommt nur Seewasser, also stark salzhaltiges Wasser,
in 'Betracht. Da die Aufnahmefähigkeit dieses Wassers für Kohlensäure auch bei Anwendung
von Druck nicht sehr groß ist, sind zur Förderung der Kohlensäure verhältnismäßig
große Wassermengen und somit auch schwere Pumpen nötig. Der Raum des Bootes wird
hierdurch stärk beschränkt und ein großer Teil der Motorenleistung für die Förderung
des Wassers beansprucht.
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Auch der bekanntgewordene Vorschlag, zum Beseitigen der Kohlensäure
Laugen zu verwenden, ist undurchführbar; denn es ist eine Unmöglichkeit, einen solchen
Vorrat an Lauge mitzunehmen, wie er zum Binden der insbesondere bei ausgedehnter
Unterwasserfahrt erzeugten großen Kohle3säuremengen erforderlich wäre.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet nun an Stelle von wäßrigen
Lösungen von. Natrium-, Kalium- oder Calciumhydroxyd Ammoniak, das ein niedrw@es
Molekulargewicht hat und in Flaschen komprimiert, also nicht in Wasser gelöst, mitgeführt
wird.
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Die Verwendung von Ammoniak hat außerdem noch folgende Vorteile: An
der Natrium-(Kalium-) Carbonat- bzw. Bicarbonatbildung sind zwei Molekülarten, nämlich
NaOH -(KOH) und C02, beteiligt, an der Ammoniumbicarbonatbldung drei
:\-lolekül.arten,
nämlich NH3, C O@ und H@ O. Die Elemente des Wassers sind der Natrium-und Kaliumverbindung
bereits durch das technische Herstellungsverfahren angelagert, während bei der Ammoniumbicarb:o,iiatb@i;1-dung
das Wasser sich erst im Motorzvlinder durch Verbrennung des Kohlenwasserstoffs (Treiböl)
mit dem mitgeführten Sauerstoff bildet.
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Nach dem heutigen Stand der technischen Verfahren läßt sich für bootsmäßige
Verhältnisse die Natrium- und KaliumbicarbGnatstLife nicht eIrnhalten, aus Gründen
der Betriebssicherheit müßte vielmehr das neutrale Carbonat dargestellt werden,
während umgekehrt Ainmoniumbicarbonat innerhalb eines leicht einzuhaltenden Temperaturbereiches
vollkommen beständig ist und das netitralieAm#m,o,niumcarbonat sich sofort in das
Carbamat umlagert. Demnach sind zur Bindung von i Mol CO. (= 44
g) notwendig : 17 g NH3 oder 8o- NaOH oder i i 2 g K O H.
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Weitere 'Nachteile für die Verwendung von Ätznatron und Ätzkali ergeben
sich im praktischen Gebrauch. Die Anwendung in Form des festen Körpers scheidet
von vornherein wegen der Unmöglichkeit aus, einen gleichmäßigen- schnellen und quantitativen
Umsatz zwischen dem festen Körper und dem gasförmigen Reaktionsteilnehmer zu erzielen.
In Betracht kommen lediglich wäßrege Alkalilaugen, die Gewichtsbilanz verschiebt
sich also noch mehr zuungunsten von i\Ta O H und K O H, da NH3 als solches angewandt
werden kann. Die Mitnahme von festem Ätzalkali und Auflösungen an Bord bringt beim
Einsatz der Boote im Salzwasser der Ozeane beträchtliche Schwierigkeiten. Der Vorgang
dauert längere "Zeit, so daß die Boote nicht sofort tauchklar sind. Ferner enthält
.das Salzwasser neben Natriumchlori.d bedeutende Mengen Magnesium- und Calcitimsalze,
die beim Zumischen des Wassers als lästiger, schlammiger Niederschlag ausfallen.
Weiter entsteht beim Auflösen von Ätzkali in Wasser eine starke Hitze, die im Boot
nur schwierig abgeführt werden kann. Deshalb müßte ein beträchtlicher Vorrat .bereits
fertiger Lauge an Bord mitgeführt werden.
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Für wäßrige Alkalilaugen wären zusätzliche Förden-, Einspritz- und
Filtereinrichtungen notwendig, dagegen wird Ammoniak durch eigenen Druck gefördert.
Ein gewisser Teil der überschüssigen Motorenabwärme kann außerdem zum _#Inwärmen
-des Ainmoniakbehälters benutzt werden, um die entzogene Verdampfungswärine auszugleichen.
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Beim fortlaufenden oder gelegentlichen Herausschaffen der Natrium-
und Kaliumcarbonatlösung wird in dem umgebenden Meerwasser eine Trübung durch Magnesium-und
Calciumcarbo,niatfällung lie rvorgerufen, was bei durchsichtigem Wasser zur Entdekkung
des Bootes führen kann. Ammoniumbicarbonatlöstung wirkt auf Meerwasser eicht ein-Auf
.der anderen Seite ist die Frage des Behältergewichts nicht von entscheidender Bedeutung.
Schon bei Verwendung einer handelsüblichen a3-kg-Ammoniakflasche statt einer io-kg-Flasche
verbessert sich das Verhältnis Inhalt : Tatlast von i : 2,5 auf i : i,8.
Großbehälter sind noch wesentlich günstiger. Da verflüssigtes Ammoniak einen vergleichsweise
niedrigen Dampfdruck aufweist, ist nur ein gesetzlicher Prüfdruck von 3o Atin. vorgeschrieben,
so daß für ortsfeste Anlagen im Boot Leichtstahl- oder Leiclitinetallbehälter (die
bis zti _#o bis 6o Atni. zugelassen sind) verwendet werden können.
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Über Wasser arbeitet der Motor in der üblichen Weise, indem die Verbrennungsluft
aus der Atmosphäre angesaugt wird und die Abgase wieder in die Luft abströmen.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung in einer Ausführungsforen
im folgenden näher erläutert: Das aus dein Zvlinder i kommende Abgas geht durch
den COlabscheider a und kommt in den Absatlgebehälter 3. Im wesentlichen bestehen
die .i#bgase aus Sauerstoff, Kohlensäure, Kohlenmonoxyd und Wasserdampf. Vom Absaugebehälter
geht ein Teil der Abgase über den Kühler 4, in den ein Filter eingebaut ist, und
kommt aus dem Kühler mit der zuin Wiederansaugen günstigsten Temperatur in den Mischer
3. In diesen Mischer strömt gleichzeitig entsprechend dosiert (natürlich werden
vor dein -Mischer auch die Abgase dosiert) Sauerstoff aus dem mitgeführten Sauerstoffbehälter.
Dein Mischer wird außerdem noch aus dein Behälter ii der doch urverbrannte und freie
Sauerstoff, der aus den Abgasen zurückgewonnen wird, zugeführt. Der übrige Teil
der Abgase, die nicht zur Wiederverbrennung verwendet werden, kommt aus dem _-#Usaugebehälter
3 in den Erhitzer 6. Pier werden die Abgase auf die Reaktionstemperatur erwärmt
und alsdann in den Reaktionsbehälter;, in dem die Abgase mit dem An.moniak gemischt
werden, geführt. Gleichzeitig strömt in diesen Behälter aus dem Vorratsraum 8 die
zur Bindung der Kohlensäure nötige Menge Ammoniak. Bei wasserstoffarmen Treibstoffen
wird in diese Kammer eine entsprechende Menge Wasserdampf eingeführt. Die sich hier
nun abspielende L msetzung entspricht der folgenden Gleichung: N H3 +
CO, + H.0 = (N H,) H # CO3. Bei der angewandten Temperatur
sublimiert das gebildete Aminoniulnbicarbonat und gelangt
mit dem
überschüssigen Sauerstoff in die Auflösungsvorrichtung 9. Durch :diesen Behälter
wird nun mittels,der Pumpe io Wasser gepumpt und die Salzlösung in den Behälter
ii geleitet. Dort werden die flüssigen und gasförmigen Bestandteile geschieden,
die Flüssigkeit über die Pumpe 12 mit Rückschlagventil 13 nach außen gedrückt, während
das Gas, bestehend aus Sauerstoff und vielleicht aus geringen Mengen nicht umgesetzter
Kohlensäure, das unter Umständen die Hauptmenge des Kohlenmonoxyds enthält, wieder
in den Mischer 5 zurückgeführt wird.
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Die Gaszufuhr zum Mischer 5 Lind die Brennstoffzufuhr können mechanisch
so gekoppelt werden, .daß sie bei gemeinsamer Betätigung das gewünschte Mischungsverhältnis
mit Sicherheit ergeben. Dies ist aber nur bei an Kohlenmonoxyd armen Abgasen möglich.