NL1013325C2 - Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas. - Google Patents

Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas. Download PDF

Info

Publication number
NL1013325C2
NL1013325C2 NL1013325A NL1013325A NL1013325C2 NL 1013325 C2 NL1013325 C2 NL 1013325C2 NL 1013325 A NL1013325 A NL 1013325A NL 1013325 A NL1013325 A NL 1013325A NL 1013325 C2 NL1013325 C2 NL 1013325C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
fuel
reaction chamber
guide
bodies
guide body
Prior art date
Application number
NL1013325A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Francis Hannon
Original Assignee
Air Propulsion Internat N V
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Propulsion Internat N V filed Critical Air Propulsion Internat N V
Priority to NL1013325A priority Critical patent/NL1013325C2/nl
Priority to NL1014261A priority patent/NL1014261C1/nl
Priority to NL1015798A priority patent/NL1015798C1/nl
Priority to PCT/NL2000/000752 priority patent/WO2001029393A1/en
Priority to AU13113/01A priority patent/AU1311301A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1013325C2 publication Critical patent/NL1013325C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M29/00Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture
    • F02M29/04Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture having screens, gratings, baffles or the like
    • F02M29/06Apparatus for re-atomising condensed fuel or homogenising fuel-air mixture having screens, gratings, baffles or the like generating whirling motion of mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/12Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
    • F02M31/125Fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16Other apparatus for heating fuel
    • F02M31/18Other apparatus for heating fuel to vaporise fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

-1-
Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas.
De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het thermisch en al dan niet katalytisch reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een verder te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas, die 5 voorzien is van een orgaan voor de aanvoer van een vernevelde brandstof of brandstof/lucht mengsel, een reactieka-mer al dan niet voorzien van één of meer katalysatoren, een uitgang van de reactiekamer naar een verbrandingsmotor, en warmtewisselaarmiddelen tussen de reactiekamer en de ver-10 brandingsgasafvoer van de verbrandingsmotor.
Een dergelijke inrichting is bekend uit US-A-3,828,736.
Deze bekende inrichting is bedoeld gebruikt te worden met een brandstof, bijvoorbeeld benzine, die vrij is van addi-15 tieven, zoals cyclische koolwaterstoffen en loodverbindin-gen, nodig voor het verkrijgen van een hoog octaangehalte. Daarnaast is deze bekende inrichting gecompliceerd in die zin dat aan een verneveld brandstof/lucht mengsel een afgemeten volume uitlaatgassen toegevoerd dient te worden 20 voordat het mengsel aan de reactiekamer toegevoerd kan worden, en dat alvorens het gereformeerde gas aan een verbrandingsmotor toegevoerd kan worden hier nog een afgemeten volume lucht aan toegevoerd dient te worden.
25 Het doel van de uitvinding is in een inrichting te voorzien die de genoemde nadelen niet kent, een relatief eenvoudige constructie heeft en die te gebruiken is met de meest gebruikelijke bij de pompstations te verkrijgen brandstoffen voor automobielen, derhalve brandstoffen met additie-3 0 ven.
Dienovereenkomstig wordt er volgens de uitvinding in voorzien dat de reactiekamer één of een aantal kamers omvat, waarbij op tenminste één lokatie in middelen voorzien is 35 voor het genereren van een vortex in tenminste een gedeelte 1013325 -2- van de brandstof of het brandstof/lucht mengsel.
Met het in een vortex brengen van het brandstof/lucht mengsel wordt een aantal voordelen verkregen. Allereerst 5 volgt het brandstof/lucht mengsel hierdoor een ten opzichte van de lengte van de kamer relatief lange weg, waarbij door de vortex een radiale verdeling van de verschillende kool-waterstofmoleculen ontstaat en met name de grotere, zwaardere te reformeren koolwaterstofmoleculen door de centripe-10 tale kracht tegen de wand van de reactiekamer aan gedwongen worden. Het voordeel hiervan is dat de warmte-overdracht van de kamerwand naar de koolwaterstofmoleculen ook in hoofdzaak plaatsvindt naar juist de te reformeren grotere koolwaterstofmoleculen.
15
Een verder voordeel is dat door het transport in een vortex van de grotere koolwaterstofmoleculen langs de wand van de reactiekamer, deze niet alleen door een thermisch proces en mogelijk ook de katalytische werking van de wand van de 20 reactiekamer gereformeerd kunnen worden, maar ook door mechanische werking. Niet alleen door de frictie van deze grotere koolwaterstofmoleculen langs de wand wordt een bijdrage aan het reformeren van deze moleculen geleverd maar ook door de tengevolge van de vortex daarbij gegene-25 reerde warmte.
Van groot belang is de reinigende werking door frictie die het in een vortex gebrachte brandstof/lucht mengsel kan hebben op de wand of wanden van de reactiekamer. Hierdoor 30 wordt continue geheel dan wel tenminste gedeeltelijk de door de in de brandstof aanwezige additieven veroorzaakte aanslag verwijderd waardoor de katalytische werking van de wand van de reactiekamer of de daar apart op aangebrachte katalysator niet of slechts langzaam verminderd.
35
Nog een verder voordeel van deze gedwongen helicoïdale stroming is gelegen in de veel betere menging van de koolwaterstoffen met de tegelijk met de brandstof toegevoerde lucht, waardoor een verdere verbetering van de verbranding 1013325 -3- verkregen wordt.
In de meeste gevallen kan voor het verkrijgen van· een 5 voldoend grote warmte-overdracht volstaan worden met eenvoudige warmtewisselaarmiddelen tussen de afvoer van de verbrandingsgassen van de verbrandingsmotor en de reactie-kamer. De meest eenvoudige uitvoeringsvorm is het direkt op het begin van de uitlaat of het uitlaatspruitstuk klemmen 10 van de reactiekamer. De warmte-overdracht kan daarbij nog verbeterd worden door er in te voorzien dat het kontaktvlak tussen uitlaat en reactiekamer zo groot mogelijk is door bijvoorbeeld vormaanpassingen en geleidingsmiddelen en dat de reactiekamer vervaardigd is uit een materiaal met een 15 voldoend grote warmtegeleidingscoëfficïent. Voor het te gebruiken materiaal komen bijvoorbeeld aluminium of koper in aanmerking.
Volgens een eerste eenvoudige uitvoeringsvorm is er in 20 voorzien dat de reactiekamer in hoofdzaak uit twee of meer opeenvolgende buisdelen bestaat, waarbij opeenvolgende buisdelen onder een hoek op elkaar aansluiten. De opeenvolgende buisdelen sluiten daarbij zodanig op elkaar aan dat de hartlijnen van de buisdelen ten opzichte van elkaar ver-25 sprongen zijn, waarbij het stroomopwaartse buisdeel een overgang met het stroomafwaartse buisdeel heeft dat bij benadering een raakvlak met het stroomafwaartse buisdeel vormt.
30 Uitgaande van in doorsnede cirkelcilindrische buisdelen komt het brandstof/lucht mengsel in het stroomafwaartse buisdeel terecht direkt langs de binnenwand daarvan onder een rechte of een enigszins stompe hoek ten opzichte van de lengterichting van het buisdeel. Door deze constructie 35 wordt het aangezogen brandstof/lucht mengsel in een vortex gebracht.
In plaats van het op deze manier op elkaar aan laten sluiten van opeenvolgende buisdelen is het ook mogelijk om 1013325 -4- tussen de aanvoer en de reactiekamer een bij benadering cirkelcilindrische behuizing aan te brengen waar de aanvoer tangentiaal en de reactiekamer axiaal op aansluit, en waarbij in de behuizing schoepen aangebracht zijn. zodanig 5 dat de brandstof of het brandstof/luchtmengsel in een vortex de reactiekamer in gebracht wordt.
Volgens een verdere uitvoeringsvorm is er in voorzien dat in een reactiekamer of opeenvolgende kamers daarvan gelei-10 dingslichamen aangebracht zijn die tenminste een gedeelte van de brandstof of het brandstof/lucht mengsel in een vortex dwingen. Dergelijke geleidingslichamen hebben het voordeel dat het verkrijgen van een vortex in het mengsel niet afhankelijk is van abrupte buisovergangen of schoepen-15 systemen, waardoor een beter gecontroleerde stroming verkregen kan worden. Een belangrijk verder voordeel is dat hiermee het kontaktoppervlak van de reactiekamer met het brandstof/lucht mengsel aanzienlijk vergroot kan worden waardoor het reformeren van de brandstof sneller en volle-20 diger kan verlopen.
Verder kan door toepassing van geleidingslichamen de uitwendige vorm van de reactiekamer eenvoudiger zijn en laat deze zich dan ook weer makkelijker op de vorm van een 25 uitlaat of uitlaatspruitstuk aanpassen.
De geleidingslichamen kunnen uit eenvoudige op afstand van elkaar aangebrachte geleidingsschotten bestaan, echter bij voorkeur wordt er in voorzien dat het geleidingslichaam in 30 hoofdzaak een helicoïdaalvormig geleidingslichaam is of bestaat uit een aantal helicoidaalvormige geleidingslichamen die coaxiaal aangebracht zijn, waarbij de geleidingslichamen langs de buitenomtrek daarvan aansluiten op de wand van de kamer of kamers.
35
Volgens een nadere uitwerking is er daarbij verder in voorzien dat een gebied direkt om de hartlijn van het geleidingslichaam of de geleidingslichamen over tenminste een deel van de lengte van het geleidingslichaam een vrije 1013325 -5- doorgang biedt. De reeds aanwezige of de door reformeren verkregen kleinere koolwaterstofmoleculen komen door de radiale verdeling van de in grootte en daarmee in gewicht verschillende koolwaterstofmoleculen in de vortex in dit 5 centrale gebied terecht en kunnen dan makkelijk door de reactiekamer naar de uitgang en vervolgens naar de verbrandingsmotor gevoerd worden.
De helicoïdale geleidingslichamen kunnen in doorsnede 10 rechte vlakken hebben, die in meer of mindere mate kunnen hellen in stroomafwaartse richting teneinde het oppervlak verder te vergroten. Volgens een nadere uitvoeringsvorm is er echter in voorzien dat het geleidingslichaam of de geleidingslichamen in doorsnede langs de hartlijn gezien 15 een kromming hebben, waarbij de convexe zijde aan de stroomopwaartse kant is gelegen. Hierdoor ontstaat een extra werveling in de stroming en daardoor een betere menging van het brandstof/lucht mengsel en ook kan er een betere warmte-overdracht plaatsvinden.
20
De diameter van de helicoïdale geleidingslichamen kan over de gehele lengte gelijk blijven, het is evenwel ook mogelijk om de diameter van de reactiekamer tezamen met die van het geleidingslichaam toe of af te laten nemen. Bij het aan 25 het mengsel in de reactiekamer toevoeren van een medium, zoals bijvoorbeeld water, kan het gewenst of noodzakelijk zijn in stroomafwaartse richting de diameter toe te laten nemen. Toevoegen van water aan een brandstof/lucht mengsel is op zich bekend en dient om de benodigde hoeveelheid 30 brandstof voor een goede verbranding te verminderen en om de temperatuur in de verbrandingskamer bij een schraal mengsel laag te houden. Bovendien draagt de volumevergro-ting door omzetting in stoom bij aan het vermogen van de motor.
35
Doorgaans worden de helicoïdale geleidingslichamen vast met de wand van de reactiekamer verbonden teneinde een betere warmte-overdracht te krijgen. Dit is echter niet het geval bij een uitvoeringsvorm waarbij voorzien is in aandrij fmid- 1013325 -6- delen voor het aandrijven van één of meer van de helicoïda-le geleidingslichamen. Een dergelijke uitvoeringsvorm kan uitkomst bieden bij een systeem waarbij de onderdruk op momenten niet groot genoeg is of kan als al dan niet tijde-5 lijk injectie-systeem gebruikt worden.
Teneinde bij wisselende vraag toch steeds de onderdruk in de reactiekamer binnen een bepaald bereik te kunnen houden wordt er volgens een voorkeursuitvoeringsvorm in voorzien 10 dat de reactiekamer twee of meer parallel aangebrachte kamers omvat, waarbij voorzien is in middelen voor het kunnen afsluiten dan wel openen van tenminste één van de kamers. Dergelijke middelen kunnen bestaan uit aan te sturen kleppen, waarbij de aansturing afhankelijk is van te 15 meten proceswaarden. Een eenvoudiger uitwerking voorziet er in dat de middelen bestaan uit bij voorafbepaalde onderdruk opende klep of kleppen.
Naast of in plaats van een buisvormige reactiekamer met 20 daarin één of meer geleidingslichamen kan er ook in voorzien worden dat tenminste een deel van de reactiekamer bestaat uit een helicoïdaal gewonden buisdeel.
Tenslotte is er volgens de uitvinding nog in een uitvoe-25 ringsvorm voorzien waarbij de reactiekamer een bij benadering ronde of ovale kamer omvat met een tangentiaal daarop aansluitende aanvoer voor een mengsel van een brandstof en een zuurstof dragend gas en een radiaal daarop aansluitende afvoer. Bij deze uitvoeringsvorm komt het brandstof/lucht 30 mengsel langs de binnenzijde van de buitenwand van de reactiekamer in de reactiekamer terecht waarbij de langs die binnenzijde gereformeerde fractie van de koolwaterstoffen door de radiale verdeling door de centripetale kracht naar het midden van de reactiekamer verplaatst wordt en via 35 de daar gepositioneerde afvoer de reactiekamer kan verlaten.
Daarbij is het verder mogelijk om nog een bij benadering evenwijdig aan de buitenwand verlopende binnenwand aan te 1013325 -7- brengen, die voorzien is van doorlaten naar een centraal deel van de reactiekamer. Deze extra wand dient als extra orgaan voor het overdragen van de warmte van de uitlaatgassen aan het brandstof/lucht mengsel en daarmee voor een 5 vollediger reformeren van de grotere koolwaterstofmolecu-len. In plaats van een aan de buitenwand evenwijdige binnenwand kan ook een spiraalsgewijs naar het midden of in de richting van het midden verlopende wand aangebracht worden.
10 Bij deze laatste uitvoeringsvorm zal de reactiekamer bijvoorbeeld met het bodemdeel daarvan op een uitlaatspruitstuk geklemd kunnen worden. De warmte wordt dan via het bodemdeel aan buitenwand en eventuele andere met het bodemdeel verbonden wanden doorgegeven.
15
Hoewel bekend is dat een aantal van de materialen die in aanmerking komen om de reactiekamer uit te vervaardigen een zekere katalytische werking kunnen hebben bij het reformeren van de grotere koolwaterstofmoleculen, zoals bijvoor-20 beeld ijzer, staal en koper, kan ook in meer specifieke katalysatoren voorzien worden. Dergelijke katalysatoren kunnen bijvoorbeeld in een laag op de wanden van de reactiekamer en/of van de geleidingswanden aangebracht worden. Een andere mogelijkheid is katalysatoren in poreuze dragers 25 op te nemen en deze dragers tegen wanddelen aan te brengen of in doorlaten op te nemen.
Het met de inrichting volgens de uitvinding verkregen opbreken van de grotere koolwaterstofmoleculen, die hetzij 30 minder dan wel niet te verbranden zijn in de verbrandings-kamer van een motor, in kleinere beter verbrandbare moleculen zorgt er voor dat in eenzelfde hoeveelheid mengsel van koolwaterstof en lucht na het reformeren een grotere hoeveelheid beter te verbranden kleinere koolwaterstofmolecu-35 len aanwezig zijn, waardoor in feite een "rijk" mengsel verkregen wordt. Hierdoor is het mogelijk om meer lucht aan het mengsel toe te voeren alvorens dat in de verbrandings-kamer terecht komt, zodat een verbranding in een normale verhouding kan plaatsvinden en er geen oververhitting kan 1013325 -8- optreden tengevolge van een "schraal" mengsel.
Derhalve kan er of een hoeveelheid lucht aan het mengsel toegevoerd worden, bijvoorbeeld via een onderdruk afhanke-5 lijk klepsysteem, of kan ook initieel een geringere hoeveelheid brandstof in het brandstof/lucht mengsel opgenomen worden, hetgeen in een zuiniger verbruik resulteert.
De uitvinding wordt in het navolgende verder toegelicht aan 10 de hand van het in de tekening gegeven voorbeeld, waarin: fig.1 schematisch een op een spruitstuk aangebrachte inrichting toont; fig.2 schematisch een uitvoeringsvorm toont met tangentiaal op elkaar aansluitende buisdelen; 15 fig.3A,B,C schematisch een tweetal uitvoeringsvormen van een geleidingslichaam tonen; fig.4 schematisch een verdere uitvoeringsvorm voor een geleidingslichaam toont; fig.5 schematisch een systeem met twee reactiekamers toont; 20 fig.6 schematisch een verdere uitvoeringsvorm van een reactiekamer toont, en fig.7 schematisch nog een verdere uitvoeringsvorm van een reactiekamer toont.
25 In fig.1 is met 1 een verbrandingsmotor aangegeven met een viertal cilinders 2,3,4,5 een inlaatspruitstuk 6 en een uitlaatspruitstuk 7 en een verdere uitlaatpijp 8. Met 9 is een bevestigingsplaat aangeduid voor het aanbrengen van een carburateur of een ander orgaan voor de toevoer van een 30 brandstof/lucht mengsel. Vanaf de bevestigingsplaat voert een buisdeel 10 het mengsel naar de eigenlijke reactiekamer 11 en van daar via een aansluitend buisdeel 12 naar het inlaatspruitstuk 6 en vervolgens de cilinders 2,3,4,5.
35 De eigenlijke reactiekamer 11 is in het gegeven voorbeeld van fig.1 verpakt in een hittebestendig omhulsel 13 waarbinnen een warmtegeleidend en vervormbaar medium aangebracht is. Een dergelijk warmtegeleidend medium kan bijvoorbeeld bestaan uit een warmtegeleidende pasta of alumi- 1013321 -9- nium of koperen deeltjes en/of plaatjes.
In fig.2 is een voorbeeld getoond met tangentiaal op elkaar aansluitende buisdelen 14,15,16,17,18, waarbij het buisdeel 5 14 verbonden is met de bevestigingsplaat 9 voor de carbura teur of vergelijkbaar orgaan en het buisdeel 19 met een bevestigingsflens voor de verbinding met het verder niet weergegeven inlaatspruitstuk.
10 De buisdelen zijn steeds ten opzichte van elkaar versprongen, waarbij het stroomopwaartse buisdeel steeds op ongeveer de helft van het volgende buisdeel aansluit en waarbij in een kromming of zoals hier een vlakke aanpassing 21 is voorzien. Door deze overgang die tangentiaal aansluit op 15 het volgende buisdeel wordt steeds opnieuw het brandstof /lucht mengsel in een vortex gebracht. De overgang •tussen de buisdelen 18,19 is precies tegengesteld aan de voorafgaande overgangen teneinde te voorkomen dat het mengsel in een vortex het inlaatspruitstuk ingaat en daar-20 door mogelijk een ongelijke verdeling van het mengsel over de cilinders zou kunnen ontstaan.
Verder is op het buisdeel 18 nog een inlaat 50 aangebracht waardoor extra lucht aan het gereformeerde mengsel toege-25 voerd kan worden. Deze inlaat 50 sluit eveneens tangentiaal op het buisdeel 18 aan en in de richting van de daar gegenereerde vortex, waardoor een betere menging met het mengsel verkregen kan worden. De inlaat kan verder voorzien zijn van een onderdruk afhankelijke klep.
30
Het effect van de op deze manier toegevoerde lucht is met name goed merkbaar bij de hogere toerentallen waarop de motor kan werken, bijvoorbeeld bij het rijden op de snelweg, waarbij de onderdruk van de motor het grootst is. Op 35 deze manier wordt meer kracht en een zuiniger verbruik gerealiseerd bij eenzelfde initiële hoeveelheid brandstof /lucht mengsel.
De inlaat 50 leent zich bijvoorbeeld ook nog voor het aan 1013325 -10- het mengsel toevoeren van een bepaalde hoeveelheid water of waterdamp.
Bij deze uitvoeringsvorm zal in ieder geval het buisdeel 16 5 op het uitlaatspruitstuk aangebracht worden, maar bij voorkeur worden met een goede warmtegeleidende omhulling de buisdelen 16,17 en ook delen van de buisdelen 15 en 18 thermisch met het uitlaatspruitstuk gekoppeld. De feitelijke reactiekamer breidt zich dan over een groot deel van de 10 gezamenlijke lengte van de buisdelen uit. De buisdelen zullen bij de meest gangbare constructiematerialen al enige katalytische werking hebben op het reformeren van de grotere koolwaterstofmoleculen. Het is echter evengoed mogelijk om een specifiek katalytisch materiaal aan de binnenzijde 15 op de buiswanden aan te brengen.
In fig.3A,B,C zijn een tweetal in een buisdeel te brengen geleidingslichamen 22,23 getoond. Het geleidingslichaam 22 is schroeflijnvormig gewonden en heeft ten opzichte van het 20 buisdeel waarin het aangebracht dient te worden een diameter zodanig dat de buitenomtrek tegen de binnenzijde van het buisdeel 25 komt te liggen, teneinde een goed thermisch kontakt daarmee te hebben.
25 Het geleidingsvlak 26 van het geleidingslichaam strekt zich in radiale richting uit van de buitenomtrek 24 tot op enige afstand van de middellijn 27, zodat rondom de middellijn 27 een vrije doorgaande ruimte blijft. Daarbij is het geleidingsvlak in radiale richting gekromd en wel zodanig dat 30 aan de stroomopwaartse zijde, pijl 28 geeft de stroomrichting aan, het geleidingsvlak convex is. Hierdoor kunnen de lichtere koolwaterstofmoleculen, die bij het reformeren ontstaan, sneller in het centrale, onderdruk deel van de geleiding 22,23 en de buis 25 terecht komen en vandaar 35 gelijk door naar inlaatspruitstuk en verbrandingsmotor.
In fig.3C is een vergelijkbaar geleidingslichaam 23 getoond waarvan het geleidingsvlak in radiale richting in doorsnede recht is met een helling naar de middellijn 30 die steeds 1013325 ! -lime t de stroom mee is.
In fig.4 is een buisdeel 31 getoond met een aantal coaxiale geleidingslichamen 32,33,34,35,36, die tezamen ook weer een 5 vrije centrale doorgang 37 bieden. Een dergelijke uitvoeringsvorm heeft het voordeel van een veel groter oppervlak en daardoor betere warmte-overdracht en katalytische werking.
10 In fig.5 is een uitvoeringsvorm van de inrichting getoond met een van carburateur of vergelijkbaar orgaan afkomend buisdeel 10', een reactiekamer bestaande uit buisdelen 38,39 met respectievelijke geleidingslichamen 40,41, en een op de buisdelen 38,39 aansluitend verder buisdeel 12' 15 waardoor het brandstof/lucht mengsel via inlaatspruitstuk aan de verbrandingsmotor toegevoerd kan worden.
De buisdelen 38, 39 zijn parallel aangebracht waarbij één van de buisdelen met behulp van aan één of beide uiteinden 20 aangebrachte kleppen 42,43 afgesloten kan worden. De kleppen zijn zodanig uitgevoerd of zodanig geschakeld dat bij een grotere vraag en daarmee een grotere onderdruk de kleppen openen en door beide buisdelen 38,39 het benodigde brandstof/lucht mengsel gevoerd kan worden. Bij kleinere 25 vraag is de drukval over beide buisdelen 38,39 niet groot genoeg om de gewenste vortex te kunnen genereren, zodat dan met één buisdeel volstaan kan worden.
De meest eenvoudige uitvoeringsvorm van de kleppen is een 30 drukafhankelijke mechanische klep, waar geen enkele besturing van buitenaf voor nodig is. Een dergelijke klep 43 heeft bijvoorbeeld een klepzitting 51 waar flexibele klep-delen 52,53,54 op bevestigd zijn met bevestigingen 55,56, 57. De klepdelen 52,53,54, die bijvoorbeeld van bladmetaal 35 gemaakt zijn, worden bij een voldoende grote onderdruk geopend waarbij de klepdelen een tangentiële overgang met het aansluitende buisdeel vormen. De klep kan verder nog voorzien zijn van een elektromagneet 58 waarmee de klepdelen ook bij een anders voldoende grote onderdruk gesloten 1013325 -12- en gesloten gehouden kunnen worden.
In fig.6 is een verdere uitvoeringsvorm van een reactieka-mer 44 getoond, die in hoofdzaak bestaat uit een helicol-5 daal gewonden buisdeel tussen het met de carburateur of j vergelijkbaar orgaan verbonden buisdeel 10'' en het met het j inlaatspruitstuk verbonden buisdeel 12''. Binnen de reac-tiekamer kan dan ook weer een verder helicoïdaal gelei-dingslichaam aangebracht zijn. Met deze uitvoeringsvorm kan 10 over korte afstand een relatief lange reactiekamer verwezenlijkt worden, die daardoor in zijn geheel boven op het uitlaatspruitstuk aangebracht kan worden.
In fig.7 tenslotte is een uitvoeringsvorm getoond die in 15 hoofdzaak uit een cilindrische kamer 45 bestaat met een bij benadering tangentiële toevoer 10''' en een axiale afvoer 12'''. In de kamer 45 is een cilindrische mantel 46 aangebracht, die voorzien is van openingen 47 waardoor de lichtere fractie naar het centrale deel 48 en aansluitend naar 20 de afvoer 12''' kan stromen. Bij deze uitvoeringsvorm zal voor een goede werking bij voorkeur zowel aan de binnenkant van de buitenwand 49 als ook aan de buitenzijde van de mantel 46 katalysatoren aangebracht worden.
1013325

Claims (23)

1. Inrichting voor het thermisch en al dan niet katalytisch reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof- in een of een verder te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas, die voorzien is van een aanvoer van een verne-5 velde brandstof of brandstof/lucht mengsel, een reactieka-mer al dan niet voorzien van één of meer katalysatoren, een uitgang van de reactiekamer naar een verbrandingsmotor en warmtewisselaarmiddelen tussen de reactiekamer en de ver-brandingsgasafvoer van de verbrandingsmotor, met het ken-10 merk, dat de reactiekamer één of een aantal kamers omvat, waarbij op tenminste één lokatie in middelen voorzien is voor het genereren van een vortex in tenminste een gedeelte van de brandstof of het brandstof/lucht mengsel.
2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reactiekamer in hoofdzaak uit twee of meer opeenvolgende buisdelen bestaat, waarbij opeenvolgende buisdelen onder een hoek op elkaar aansluiten.
3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de opeenvolgende buisdelen zodanig op elkaar aansluiten dat de hartlijnen van de buisdelen ten opzichte van elkaar versprongen zijn, waarbij het stroomopwaartse buisdeel een overgang met het stroomafwaartse buisdeel heeft dat bij 25 benadering een raakvlak met het stroomafwaartse buisdeel vormt.
4. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de reactiekamer twee of meer parallel aangebrachte kamers 30 omvat, waarbij voorzien is in middelen voor het kunnen afsluiten dan wel openen van tenminste één van de kamers.
5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de middelen bestaan uit bij voorafbepaalde onderdruk opende 35 klep of kleppen.
6. Inrichting volgens één of meer van de conclusie 1-5, met 1013325 -14- het kenmerk, dat de aanvoer voor de brandstof of brandstof /luchtmengsel tangentiaal aansluit op de reactiekamer.
7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 5 tussen de aanvoer en de reactiekamer een bij benadering cirkelcilindrische behuizing aangebracht is waar de aanvoer tangentiaal en de reactiekamer axiaal op aansluit, en waarbij in de behuizing schoepen aangebracht zijn zodanig dat de brandstof of het brandstof/luchtmengsel in een 10 vortex de reactiekamer in gebracht wordt.
8. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-7, met het kenmerk, dat in een reactiekamer of de samenstellende kamers daarvan geleidingslichamen aangebracht zijn 15 die tenminste een gedeelte van de brandstof of het brandstof/lucht mengsel in een vortex brengen.
9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het geleidingslichaam in hoofdzaak een helicoïdaalvormig gelei- 20 dingslichaam is of bestaat uit een aantal helicoïdaalvormi-ge geleidingslichamen die coaxiaal aangebracht zijn.
10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat een gebied direkt om de hartlijn van het geleidingslichaam 25 of de geleidingslichamen over tenminste een deel van de lengte van het geleidingslichaam een vrije doorgang biedt.
11. Inrichting volgens conclusies 9-10, met het kenmerk, dat het geleidingslichaam of de geleidingslichamen in 30 doorsnede langs de hartlijn gezien een kromming hebben, waarbij de convexe zijde aan de stroomopwaartse kant is gelegen.
12. Inrichting volgens conclusies 9-10, met het kenmerk, 35 dat het geleidingslichaam of de geleidingslichamen gezien in een richting van een raakpunt van een geleidingslichaam met een kamerwand naar de hartlijn in stroomafwaartse richting hellen. 1013325 -15-
13. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 9-12, met het kenmerk, dat de straal van het helicoïdale gelei -dingslichaam of lichamen in stroomafwaarste richting toeneemt . 5
14. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 8-13, met het kenmerk, dat het geleidingslichaam of de gelei-dingslichamen langs de buitenomtrek daarvan aansluiten op de wand van de reactiekamer. 10
15. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 9-13, met het kenmerk, dat voorzien is in aandrijfmiddelen voor het aandrijven van één of meer van de helicoïdale gelei-dingslichamen.
16. Inrichting volgens conclusies 2-7, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de reactiekamer bestaat uit een helicoïdaal gewonden buisdeel.
17. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de reactiekamer een bij benadering ronde of ovale kamer omvat met een tangentiaal daarop aansluitende aanvoer voor een mengsel van een brandstof en een zuurstof dragend gas en een radiaal daarop aansluitende 25 afvoer.
18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat bij benadering evenwijdig aan de buitenwand een binnenwand met doorlaten naar een centraal deel van de kamer aange- 30 bracht is.
19. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-18, met het kenmerk, dat op de wanden van de reactiekamer en/of de geleidingslichamen materiaal aangebracht is dat als 35 katalysator kan werken bij het reformeren van koolwaterstoffen.
20. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-19, met het kenmerk, dat in of op de wanden van de reactiekamer 1013325 -16- poreuze lichamen aangebracht zijn, waarbij de poreuze lichamen als drager functioneren voor één of meer katalysatoren.
21. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-20, met het kenmerk, dat één of meer van de samenstellende delen van de reactiekamer vervaardigd zijn uit een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt van groter gelijk aan 200 W/(m.K). 10
22. Inrichting volgens één of meer van de conclusies 1-20, met het kenmerk, dat in middelen voorzien is voor het in de inrichting kunnen brengen van een te doseren hoeveelheid per tijdseenheid van een vloeibaar of in dampfase verkerend 15 medium.
23. Inrichting volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat het medium water is. 1013325
NL1013325A 1999-10-18 1999-10-18 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas. NL1013325C2 (nl)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1013325A NL1013325C2 (nl) 1999-10-18 1999-10-18 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas.
NL1014261A NL1014261C1 (nl) 1999-10-18 2000-02-02 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof.
NL1015798A NL1015798C1 (nl) 1999-10-18 2000-07-25 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstof houdende brandstoffen en het vergassen daarvan.
PCT/NL2000/000752 WO2001029393A1 (en) 1999-10-18 2000-10-18 Device for reforming hydrocarbon-containing fuels and gasifying them
AU13113/01A AU1311301A (en) 1999-10-18 2000-10-18 Device for reforming hydrocarbon-containing fuels and gasifying them

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1013325A NL1013325C2 (nl) 1999-10-18 1999-10-18 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas.
NL1013325 1999-10-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1013325C2 true NL1013325C2 (nl) 2001-04-19

Family

ID=19770076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1013325A NL1013325C2 (nl) 1999-10-18 1999-10-18 Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL1013325C2 (nl)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1809438A (en) * 1927-07-07 1931-06-09 Francis F Chase Vaporizer
DE1526694A1 (de) * 1965-01-12 1970-01-22 Kopa Richard Dusan Stroemungserzeuger fuer eine zusammengesetzte zyklonische Stroemung,insbesondere fuer Vergaser von Brennkraftmaschinen
US3866585A (en) * 1970-10-19 1975-02-18 Richard D Kopa High energy fuel atomization and a dual carburetion embodying same
EP0051364A2 (en) * 1980-10-24 1982-05-12 Frank Graeme Benson Walker Fuel/air mixing using swirl chamber
US4478198A (en) * 1982-04-30 1984-10-23 Bruhn Larry C Fuel treating apparatus for internal combustion engines
US5882514A (en) * 1996-08-22 1999-03-16 Fletcher; Charles J. Apparatus for magnetically treating fluids

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1809438A (en) * 1927-07-07 1931-06-09 Francis F Chase Vaporizer
DE1526694A1 (de) * 1965-01-12 1970-01-22 Kopa Richard Dusan Stroemungserzeuger fuer eine zusammengesetzte zyklonische Stroemung,insbesondere fuer Vergaser von Brennkraftmaschinen
US3866585A (en) * 1970-10-19 1975-02-18 Richard D Kopa High energy fuel atomization and a dual carburetion embodying same
EP0051364A2 (en) * 1980-10-24 1982-05-12 Frank Graeme Benson Walker Fuel/air mixing using swirl chamber
US4478198A (en) * 1982-04-30 1984-10-23 Bruhn Larry C Fuel treating apparatus for internal combustion engines
US5882514A (en) * 1996-08-22 1999-03-16 Fletcher; Charles J. Apparatus for magnetically treating fluids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5285640A (en) Integrated post-engine emissions heater, catalytic converter and muffler
JP4519173B2 (ja) 内燃機関の排気ガス導管内に液体媒体を供給するための装置
US3066755A (en) Muffler with spiral partition
EP2388451A1 (en) Internal combustion engine exhaust cleaning device
US4036180A (en) Fuel reforming system for an internal combustion engine
KR20140050092A (ko) 탄화수소 희박 질소산화물 촉매를 갖는 배기 처리 시스템
JPH11510872A (ja) 自動車の排気ガス内の炭化水素を減少するための触媒体
US4213433A (en) Liquid fuel to gas converter for engines
US20110067387A1 (en) Thermally Efficient Exhaust Treatment System for an Internal Combustion Engine
CN101506480A (zh) 用于氮氧化物还原的柴油燃料的连续重整
KR20080089605A (ko) 파티클 필터 장치
US20070051095A1 (en) Exhaust-gas heat exchanger, in particular exhaust-gas cooler for exhaust gas recirculation in motor vehicles
EP0787246B1 (en) Catalytic exhaust gas purifier and catalytic method of purifying exhaust gas
US4475484A (en) Exhaust manifold for an internal combustion engine, apparatus for the catalytic transformation of fuel and improved internal combustion engine
US4323043A (en) Liquid fuel preheating means
US9556025B2 (en) Catalyst-containing reactor system with helically wound tubular assemblies
US5766559A (en) Exhaust gas management apparatus and method
NL1013325C2 (nl) Inrichting voor het reformeren van koolwaterstoffen van een brandstof in een of een te vormen mengsel van een brandstof en zuurstof dragend gas.
US4338906A (en) Fuel charge preheater
US20050120708A1 (en) Motor vehicle equipped with a diesel propulison engine
US6698193B2 (en) Exhaust gas cleaning system for an internal combustion engine, for a motor vehicle
JP4794594B2 (ja) ディーゼルエンジンの排気装置
WO2001029393A1 (en) Device for reforming hydrocarbon-containing fuels and gasifying them
US6305493B1 (en) Exhaust system for internal combustion engines
EP1576261A1 (en) Housing arranged in an exhaust gas system for a combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20040501