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Dieselöle Die Verwendung von Dieselölen für Verbrennungsmotoren, insbesondere
Flugzeugnintaren, hat in den letzten Jahren stark an Dedeutung gewonnen. Dabei hat
sich gezeigt, :Iaß die üblichen Dieselöle bei der Verwendung in schnellaufenden
Motoren nicht immer voll befriedigen. Da aus Sicherheitsgründen im allgemeinen Dieselerle
verwendet werden müssen. die keinen zu niedrigen Flammpunkt besitzen, andererseits
aber doch dafür gesorgt werden muß, daß die öle sich im Motor rasch genug entzünden,
muß man den Brennstoff verhältnismäßig hoch komprimieren. Dies bewirkt jedoch nicht
nur lästige Erschütterun-"reii während des Betriebes, sondern bedingt :such ein
verhältnismäßig hohes Gewicht des 1(>tors.
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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man schon versucht, die
Zündfähigkeit der 1 )ie-seli'Ple durch Zugabe bestimmter Stoffe zu erhöhen. So hat
man den Ölen z. B. nitrierteliohlenwasserstoffe, wieNitroto,ltiol, zugesetzt, ohne
jedoch dadurch eine genügende Erhöhung der Zündwilligkeit der Öle zu erreichen.
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Fine bessere Wirkung wurde erzielt, wenn man den Diesel(ilen niedrigsiedende
Alkylnitrate, z. B. Äthyl-, lsobutyl-, Amyl- oder Lsoli( xvlitittrat, zusetzte.
Durch diese Stoffe wird zwar die Zündwilligkeit der Dieselöle, wie die Cetenzahlen
zeigen, verbessert, sie sind jedoch verhältnismäßig kostspielig und haben vor allem
den -Nachteil, daß sie wenig beständig sind und während des Gebrauchs Zersetzungsprodukte
liefern, welche stark korrodierend wirken. Außerdem wird durch Zu-:atz schon kleiner
Mengen (z. B. i bis 5 °10) dieser niedrigsiedenden Nitrate zu Dieselölen deren Flammpunkt
stark erniedrigt, was wegen der damit verbundenen Feuergefahr den Verwendungsbereich
der öle stark einschränkt.
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Es wurde nun gefunden, daß man Dieselöle unter Vermeidung aller der
genannten Schwierigkeiten und Nachteile so verbessern kann,
daß
sie auch den höchsten Anforderungen. z. L. in Flugzeugnlotorcn, gelliigell. wenn
111a11 den crlen klein- Mengen (z. B. o,!,25 bis io °;'u) eines Allcvlnitrats zusetzt,
das mindestens 10, vorteilhaft bis 18 C-Atome im Molekül enthält.
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Der Zusatz solcher All;yltiitrate bewirkt eine wesentliche Erhöhung
der Zündwilligkeit. Diese Wirkung war überraschend. Es war ; zwar bekannt. (1a13
die niedrigsiedenden Alkyl-, nitrate die (e tenzahl von Dieselölen wesent-Mich erhöhen:
es war aber auch bekannt, daß die Wirkung <Mieser Alky-lnitrate mit zunehmender
hohlenstoffzahl abnimmt. Übertaschen@lerweise hat sich 1111n gezeigt, daß das I)ecvlnitrat
die Cetenzahl in st:irkerer Weise erhöht als z. B. das Heptyl- oder Oktylnitrat
und daß auch die höheren Nitrate mindestens die gleich gute Wirkung wie diese ausüben.
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! I)ie folgende Tabelle zeigt die Wirkung @ietIrigsiedendcr Alkvlnitrate
verglichen mit der Wirkung von Decv lnitrat:
| Erhöhung der Cetenzahl |
| Nitrat bei einem Zusatz von |
| 2 01o i Ü! o 4 oh |
| Ätli-,'liiitrat ..................... i7 21 27 |
| Isopropylnitrat.................. 18 21 z6 |
| ButvInltrat ..... . ...... .. . ... .. . 17 ;= |
| Sekundäres =lmvlnitrat . . . . . . . . . . 14 20
25 |
| Sekundäres Heptvlnitrat ......... 1d. 16 23 |
| Sekundäres 0ktylnitrat ... . . . ... . 1o 13
29 |
| Decylnitrat .... * . . . . . . . . . . . . . . . . Z8
21 32 |
Eine weitere, ebenfalls überraschende Wirkung der Alkvlnitrate mit in und mehr Kohlenstoffatonien
besteht darin, daß sie, wenn sie in den angegebenen -Mengen den Dieselölen zugesetzt
werden, deren Flammpunkt
nicht, wie das die niedrigsiedenden All:-Iiiitrate
tun, erniedrigen, im Gegenteil so-,gar' etwas erliölieti. So steigt z. E. der Flamm-Ininkt
eines Dieselöls bei Zusatz von 5 °/o Decvlnitrat von 152 auf 15(--)1, während er
bei Zusatz der gleichen Menge @tliylnitrat auf 86° :iaht.
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Ein weiterer Vorteil der Zugabe von höheren Alkylnitraten zu Dieselöl
besteht darin, daß diese Nitrate in Wasser weniger löslich sind als die niedrigsiedenden
und weniger leicht unter Bildung korrodierender Produkte hydrolytisch gespalten
werden.
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r Die Allcvlnitrate mit io und mehr Kohlenstofiatomen ini 1Malehiil
können zur Verbesserung von Dieselölen der verschiedensten Herkunft verwendet werden.
Vor allem kommen voll etwa 23o bis 350' siedende Fraktionen Voll Mineralölen in
Frage. Eine besonders holte Wirkung wird dann erzielt, wenn die Alkvlnitrate zti
einer von etwa 300 bis 350° -siedenden Gasölfraktion zugesetzt werden. Es
hat ,sich gezeigt, daß. diese Kohlenwasserstoff(, die in der Hauptsache aliphatischer
Natur sind, auf die höheren Alkvlnitrate besonders ansprechen. Die Cetenzahl solcher
Fraktionen fällt sich durch Zusatz von höheren Alkylnitraten auf nahezu ioo erhöhen.
Vorteilhaft ist es dabei. wenn der Siedebeginn der Fraktion etwas unter 300°, z.
B. bei 28o°, liegt, weil dadurch der Stockpunkt der Öle erniedrigt wird.
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Sollen die Dieselöle für weniger rasch laufende Motoren verwendet
werden. so kann man auch von anderen Ölen ausgehen, z. B. von I#Zrachl-,rodttl;teil
oder -solchen, die durch spaltende Behandlung von bittlininö sen asphalthaltigen
Stoffen gewonnen wurden und größere Mengen aromatische Kohlenwasserstoff( enthalten.
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Die zur Verbesserung von Dieselölen nach der vorliegenden rrfindung
in Frage kommenden Nitrate werden in bekannter Weise, z. B. durch Einwirkung von
Salpetersäure auf die entsprechenden Alkohole, hergestellt. Als Ausgangsstoffe dienen
dabei vor allem Paraffinkohlenwasserstoff( mit etwa 16 bis 36 Kohlenstoffatomen
im Molekül. Da diese als Nebenprodukte bei verschiedenen Verfahren, z. B. bei der
Gewinnung von tiefstockenden Schmierölen oder bei der Umsetzung zwischen Kohlenoxyd
und Wasserstoff, erhalten werden, bestehen für die Herstellung der höheren Alkylnitrate
keine wirtschaftlichen Schwierigkeiten. Als Ausgangsstoffe können auch tierische
und pflanzliche Öle oder Fette, z. 13. Spermöl oder Kokosnußöl, verwendet werden.
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Die Umwandlung von Paraffinen in Alkohole, die dann verestert werden
sollen, geschieht in der üblichen Weise durch Spaltung
und Oxydation.
Dabei entstehen infolge der Spaltung Alkohole mit etwa io bis 18 Kohlenstoffatomen
im Molekül. Falls niedrigere Alkohole sich gleichzeitig dabei bilden, werden diese
vor der Veresterung zweckmäßig entfernt.
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Die Wirkung der Alkylnitrate auf Dieselöle kann noch verbessert werden
durch Zusatz von Stoffen, welche die Viscosität der Ole erhöhen und den Stockpunkt
erniedrigen, z. B. von hochmolekularen aliphatischen Polymerisations- oder Kondensationsprodukten,
wie polymerisiertem Rüböl oder anderen durch Polymerisation gewonnenen trocknenden
Ölen. Diese Stoffe können auch mit Salpetersäure verestert «=erden, so daß sie gleichzeitig
die Eigenschaften der Alkylnitrate und der genannten Polymerisationsprodukte besitzen.
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Die Korrosionsgefahr ist bei Verwendung von Allcvlnitraten mit io
und mehr Kohlenstoffatomen im Molekül, wie schon erwähnt wurde, nur gering. Um sie
noch weiter zu vermindern, kann man noch tertiäre Alkylamine, zweckmäßig solche
mit io oder mehr Kohlenstoffatomen im :Molekül, z. B. Triamylamine, zusetzen.