WO2019161852A2 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, eine anordnung zur durchführung des verfahrens und eine vorrichtung zur erzeugung einer emulsion - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, eine anordnung zur durchführung des verfahrens und eine vorrichtung zur erzeugung einer emulsion Download PDF

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, an arrangement for carrying out the method for operating a
  • Internal combustion engine and an apparatus for producing an emulsion for example a fuel emulsion or a cream emulsion.
  • an emulsion is a finely divided mixture of two immiscible liquids without visible segregation.
  • one of the liquids also referred to as a liquid phase or only briefly referred to as a phase
  • small droplets which are distributed in the other liquid or phase.
  • the phase which forms the droplets is called the inner phase or the disperse phase, while the phase in which the droplets float is called the outer phase or continuous phase.
  • Emulsions of water and oil can be water-in-oil or oil-in-water emulsions, according to which of the liquids forms the disperse phase or continuous phase.
  • microemulsions are contrary to
  • Emulsions thermodynamically stable systems They have the advantage that they form spontaneously and require no energy expenditure, as is necessary in the preparation of emulsions for the breakdown of the internal phase.
  • surfactants are absolutely necessary. Only by using a very high level of surfactants of about 13% at about 8% water and above 20% surfactants at, for example, 24% water does the microemulsion remain stable even after prolonged storage, while normal emulsions tend to break, i. to the confluence of the individual components of the phases. In all these considerations must be taken into account that
  • Microemulsion structures are subject to a strong dynamics, which leads to constant formation and degradation processes of the structures.
  • the surfactant requirement for producing a temperature-invariable, storable microemulsion increases.
  • three layers form, namely a layer of fluid A, an intermediate layer comprising surfactants, fluid A droplets and fluid B droplets and a layer of fluid B.
  • the size of the intermediate layer is determined by the Amount of surfactants determined.
  • a disadvantage of microemulsions is that a high proportion of surfactants is required for storability. There is also a significant disadvantage in terms of cost, since surfactants are expensive.
  • Distinguishing criterion of micro- and macroemulsion is, inter alia, the
  • Macroemulsion is a white emulsion that is self-thickening. Furthermore, the
  • the CN1088473 A describes a multi-stage arrangement for the preparation of an emulsion, wherein successively the fluids stage a jet mixing stage, a turbulence stage and an ultrasonic and go through a magnetic stage and get into a storage tank. In addition, a circulation is provided.
  • EP 0 022 442 B1 discloses a device for the production of emulsions, wherein in a tube an insert, for example made of steel metal, is floated or metal chips are arranged, through which the fluids are pumped. Steel wool is not considered suitable.
  • DE 601 15 932 T2 discloses a mixer for producing an emulsion of discrete bars which have a triangular, curved, parallelogram-like, teardrop-shaped or elliptical cross-section and are arranged parallel and / or in a plane.
  • mixers include steel wool, but this is disadvantageous in that wires can break and run. It also exists
  • Steel wool has the problem that it has no fixed geometry and density, and thus the use leads to variations in the accuracy of the mixing process.
  • the CN 2202582 Y describes an emulsifier, ie a device for
  • the object of the invention is to provide a method for operating an internal combustion engine by means of an emulsion of two liquids and an arrangement for carrying out the method, which is reliable, simple and inexpensive.
  • the object is to provide a suitable, simple and reliable apparatus for producing the emulsion, wherein the emulsion has a high stability and in which at the same time the use of surfactants is reduced.
  • the emulsions produced by the device according to the invention are stable and milky. This is achieved even without the use of surfactants. This fits the generated
  • the term quantum emulsion was already used by the Max Planck Institute in 2006 in connection with immiscible liquids. According to carrying out the preparation of the emulsion or quantum emulsion, the term emulsifier is used as an alternative designation of the device.
  • emulsifier no or significantly less surfactants of about 1% based on the amount of water must be used, as in known microemulsions to achieve a comparatively long stability of the emulsion.
  • the emulsion produced by the inventive device can be like the
  • Quantum emulsions for example from diesel fuel and water, allow a drastic reduction of the nitrogen oxide emission and the particle emissions of the diesel engine, without adversely affecting further emissions or efficiency.
  • fuel is passed through at least one emulsifier with water to form an emulsion, wherein in the emulsifier the water and the fuel immiscible with water flow through at least one mixing stage and as often as possible and for so long are moved as possible and / or mixed with each other, that the emulsion is formed.
  • the emulsion formed is fed to the internal combustion engine and injected into at least one combustion chamber in a manner known per se, wherein a circulation of excess emulsion takes place.
  • a preheating of the emulsion takes place, whereby the viscosity of the emulsion is reduced, which promotes the injection into the internal combustion engine.
  • the circuit is continuously removed the required amount of emulsion and
  • the preheating is carried out with an arrangement for carrying out the method, wherein an emulsion preheating stage is present.
  • the emulsion preheating stage is arranged before, in or after the at least one emulsifier, ie a device for producing an emulsion.
  • Under an arrangement of the emulsion preheating stage after the emulsifier is also an arrangement of the emulsion preheating stage before the respective
  • Injection arrangement of the internal combustion engine understood.
  • a motor or CHP is understood.
  • the inventive device also referred to as an emulsifier for producing an emulsion, comprises a housing, tube or channel in which at least one mixing stage is present, in which magnetizable metal permanent chips on which acts at least one magnet and / or glass granules or mineral granules is arranged as a bed ,
  • the metal filings and the glass granules or the mineral granules can assume different shapes and cross sections, so that a ball, bundle, wound or ball formed therefrom or with metal filing chips and / or a bed formed therefrom offers a disordered and static structure which permitting intensive mixing of the fluids by passing the two inherently immiscible fluids or a mixture of the two immiscible fluids through the interstices of accumulation or disposition of the metaldefin chips and passing the at least one magnet as a primary magnet and / or through the interstices of the fluid Glass granules or mineral granules are passed.
  • the magnets may in this case be arranged in the housing, pipe or channel and on the metal end chips, ie of the two immiscible fluids or a mixture of the two immiscible fluids at least partially flow around, or outside of the housing, pipe or channel in the area the metal permanent chips are arranged.
  • the large number of possible paths, branches and sometimes narrow structures of the interspaces allow the two fluids or the mixture of the two fluids to be movable under droplet formation and mixed to form an emulsion.
  • metallic-magnetic impurities can be trapped from the emulsion. Even broken off components of the metal end chips can thus be intercepted and removed or removed from the circulation or from the further process.
  • the glass granules or mineral granules can also be arranged in tubes arranged in the housing in parallel. These may be arranged parallel and / or in series.
  • a mixing stage the two fluids or the mixture of the two fluids flow at high speed through at least one mixing stage, comprising at least one magnet as primary magnet and Metallendloss Georgne and / or comprising glass granules or mineral granules, which thus has a structure for mixing the fluids in the form of Obstacles, ramifications, merges, branches, changes of direction and / or constrictions as well as edges and / or flanks offers.
  • Turbulence resulting from stalling, by shear flows and / or by cavitation and the associated movement of each fluid or the two fluids or the mixture of the two fluids form droplets or the droplet size of already formed droplets further reduced and the droplets further mixed and thus the emulsion is formed as a quantum emulsion.
  • the emulsion Due to the fine droplet size in the micrometer range, the emulsion remains thermodynamically stable for at least half a year, or it does not separate out.
  • Liquids or is a fluid mixture for example, from fuel in the form of diesel or gasoline or, for example, cosmetically usable oils and water over one or more mixing stages, which are cascaded in more than one mixing step used in succession, homogenized, so it is an emulsion or quantum emulsion produced ,
  • the device according to the invention which comprises the mixing stage or mixing stages, is referred to as emulsifier.
  • the emulsifiers or the mixing stages can be individually independently of each other, parallel to each other or cascaded one after another. , Thus, the mixing stages can be combined in any way and any number. It can thus be one-stage, two-stage, three-stage or four-stage and beyond multi-stage emulsifiers.
  • the already stable emulsion is further stabilized. Furthermore, the formation and durability of the emulsion is favored. In addition, combustion is favored especially for fuels and soot and
  • the surfactant requirement is between 0.1 to 1% or else may be more than 5% to 20%.
  • the respective not mentioned intermediate values within the named ranges are included in each case.
  • the circulation of excess emulsion is conducted upstream of the at least one emulsifier or between two emulsifiers or into an emulsion tank. This ensures that the emulsion is constantly mixed again and at the same time new fuel and new water are included and mixed with the emulsion and adapted to the existing emulsion.
  • the fluid mixture can be pumped past the obstacles either once or several times in a cycle through a channel.
  • Quantum emulsion also flows through the mixing stage as needed and during production or in a circulation.
  • the circuit is continuously removed the required amount of emulsion and at the same time again added the same amount of fluid mixture by the
  • the glass granules or the mineral granules have a preferred
  • Grain size between 2 to 4 mm.
  • other suitable granules with sharp or pronounced break edges are also suitable. In this case, however, to pay attention to the grain size, because too large grain sizes do not optimally ensure mixing and lead to small particle sizes to increased flow resistance.
  • the at least one mixing stage is divided into individual sections as mixing stage sections as a first, second or following mixing stage.
  • Device according to the invention can be added to the first mixing stage.
  • at least one further mixing stage is present before, after or in the at least one mixing stage as the first, second or subsequent mixing stage or between the individual sections as mixing stage sections. This will improve the
  • These further or further mixing stages are here as cascades that is, arranged in series with the one or more first mixing stages or with the individual sections as mixing stage sections.
  • the first, second, following and the further mixing stages as well as the mixing stage sections can be arranged within the device or within the housing, tube or channel in any desired parallel and / or in any order one after the other.
  • Fluid mixture and / or the emulsion can be pumped either once as needed or several times in a cycle through the mixing stage or mixing stages.
  • the circuit is continuously removed the required amount of emulsion and at the same time again added the same amount of fluid mixture by the starting fluids are added in an appropriate amount and as a corresponding mixture to the circuit and the mixing stages again.
  • the at least one further mixing stage comprises one or unordered
  • a bed for example, in a disordered Verwirbler
  • a granule for example, from a granule.
  • glass granules or other suitable granules having sharp or pronounced break edges are suitable.
  • the channel-like Verwirbler Weg can also be arranged in the housing inside parallel tubes arranged. These tubes may be connected together as a parallel arrangement and / or as a series arrangement so that different long and / or wide mixing stages or mixing stage sections are formed in order to favor the formation of the emulsion.
  • the channel-like Verwirbler founded has, for example, a helical or spiral course with two combined spirals or spiral channels in each case with opposite directions of rotation, similar to a right and a left hand thread, the respective courses of the spirals or spiral channels in the Intersections of the helical or spiral course is interrupted and thus the partial flows collide and / or are deflected and there is turbulence or turbulence.
  • the respective channel-like Verwirbler Design for example, as an obstacle, is stationary or locally movably arranged or housed within a housing or a pipe or a channel or in the tubes. The initiation of the channel-like
  • Verwirbler Design takes place, for example, from the outside and / or by the flow of the two fluids or the mixture of the two fluids and the emulsion as a quantum emulsion. This ensures that the channel-like Verwirbler Design relative to
  • swinging obstacles are arranged in the housing or pipe or channel or in the tubes.
  • the obstacles vibrate, for example, because they are elastic and are excited by the flow in the range of their natural frequency.
  • the obstacles create stalls and additional vibrations due to the vibration.
  • the fluids are mixed thoroughly and form an emulsion.
  • the elastic obstacles consist for example of metal wires and protrude into the fluid channel. Many such obstacles are arranged side by side as well as behind each other. For example, if the channel is rectangular, the elastic obstacles are either mounted on one side or on two opposite sides, with the elastic obstacles of the two sides overlapping or the ends of the elastic obstacles being spaced from one another.
  • a housing or a pipe or a channel as an obstacle as free-rotating rotors are arranged. Due to the rotating obstacles arise
  • the fluid mixture can be pumped past the obstacles either once or several times in a cycle through a channel.
  • the free-rotating rotors are arranged one behind the other in the flow direction.
  • the axis of rotation of the freely rotating rotors can be oriented perpendicular or parallel to the flow direction. The direction of rotation of the flow direction
  • rotors arranged one behind the other can be either the same or alternating. So come as a rotor propeller, impeller, paddle wheels, Savonius rotors into consideration. Rotors with different rotor shapes can also be combined.
  • free-rotating rotors for example, are arranged as stationary and locally movable channel-like turbulator structures within a housing or a pipe, a tube or a channel as an obstacle.
  • the rotating obstacles create turbulence and cavitation
  • Movements also occur within a channel-like swirling structure, if for example from the outside, ie from outside or from the tube, the housing, pipe or channel, for example by means of a motor or by means of an example
  • a cylindrical core with a channel pattern arranged thereon can be arranged as a swirling structure directly in the line, it being possible in this case for the core to be rotatably mounted.
  • the rotational movement can be achieved, for example, from the inside by the flow of the two fluids or the mixture of the two fluids or from the outside by means of a drive.
  • the housing, tube or channel come for a
  • the housing, tube or channel constrictions are further provided through which a fluid or both fluids are pressed individually or as a mixture.
  • fine-pored structures are used, through which the at least one fluid is pressed, which forms small droplets on exiting the fine-pored structure.
  • these droplets can be poured into a passing fluid, which is the outer phase or continuous phase, thus initiating and forming the emulsion.
  • the fluids can be pressed individually, separately or already as a mixture through the fine-pored and / or fine-meshed structures, so that upon exiting the fine-pored structure, the small droplets of both fluids and
  • permeable membranes for example, permeable membranes, fine sieves, compressed powders or shavings, sintered powder, steel wool or organic wool, open-pore foam or sponge and / or open-pored metal casting are suitable as fine-pored or fine-meshed structures.
  • the fine-pored structure can also be realized as a thin plate with micropores or as a filter.
  • a mixture of the fluids is forced through very narrow gaps. Due to the high shear flow, the mixture is homogenized, so that there is a fine emulsion after the gap.
  • the fluid mixture can be pumped once or several times, then at least partially as an emulsion in a circuit through the gap.
  • the respective cross-section of the supply line goes either continuously or abruptly into a thin one
  • the gap is either straight and has in the flow direction an increasing, decreasing or constant length or it is a circular ring with increasing or decreasing or constant diameter in the flow direction.
  • tubular, rod-shaped, plate-shaped, sieve-like or brush-like Verwirbler Modellen come into question, which are used alone or in combination.
  • the obstacles create turbulence and cavitation stalls.
  • the obstacles are rod-shaped and pass through the fluid channel.
  • Staggered rods are parallel to each other and / or skewed.
  • the rod-shaped obstacles can be installed slightly inclined in the flow direction.
  • obstacles can be installed side by side as well as behind one another in parallel or alternately at an angle.
  • rod cut across such as circular, rectangular, diamond-shaped or semi-circular cross sections and cross sections of a flow profile of a triangle. In asymmetric rod cross cut these are rectified or arranged alternately.
  • the housing, tube or channel and the respective channel-like Verwirbler Vietnamese and the walls are advantageously shaped in cross section to interact with the channel-like Verwirbler Quilt also
  • a plurality of wall arrangements for forming channels with frequent changes of direction with corners and turns with a direction reversal of, for example, 180 degrees are present in the tube, the housing, tube or channel as a channel-like swirling structure. Due to these frequent changes in direction, there are constant, partly overlapping turbulences and cavitations. At each corner there is a stall with turbulence and cavitation. Thus, the two fluids are finely mixed until they form an emulsion.
  • edges of the wall assemblies are shaped differently to create the optimal conditions for turbulence.
  • the edges are either unworked, chamfered on one or both sides or provided with an edge plate.
  • the edge in the longitudinal direction for example, curved straight or concave or the edge forms a round hole.
  • the channel-like swirling structure comprises, for example, a channel pattern in the form of grooves in a surface which is defined by a plurality of branches,
  • Merges, branches and / or direction changes and edges and / or flanks has.
  • the surface is at least partially covered, so that the two fluids or the mixture of the two fluids is forced to pass through the channel pattern or to flow through it. The liquid flow bounces on the
  • the respective channel patterns are, for example, in an angular or round housing, tube, channel or tube of the channel-like swirling structure of the other
  • a cross-section adapted, for example, flat or planar channel pattern is arranged in the respective housing, tube or channel and, for example, connected in parallel or in series as a cascade.
  • the inner wall of the tube, housing, tube or channel covers the surface of the individual or the outer
  • Channel pattern off and only the cross section of the channel pattern provides a space for passing the fluids or emulsion.
  • the mixing stage of a device as a channel-like swirling structure can, for example, be accommodated in a corona manner in a tube or conduit.
  • the channel pattern is present on the kernmantel.
  • the surface is covered by the inner wall of the tube or pipe.
  • the mutual mixing of the fluids is promoted by an alignment of the atoms (electron spin).
  • the at least one magnet is enclosed at least partially by the metal-end chips and / or arranged on the inner wall of the housing, pipe or channel, the influence of the magnet on the entire arrangement of the magnet increases Metal dandelion chips in the mixing stage. In addition, any dissolved or broken Metallendloss fondne be intercepted or retained.
  • the at least one magnet and the metal permanent chips are alternately arranged alternately in the flow direction, so that in the mixing stage one or more magnets are followed by an area with metal permanent chips followed by one or more magnets and so on.
  • more than one magnet for example, they are arranged transversely to the flow direction in a plane, for example at a uniform spacing within the plane.
  • the position of the magnetic fields is spatially static or dynamic.
  • the magnetic field strength can be fixed as needed, ie set statically or as needed, dynamically adapt.
  • a homogeneous or an alternating magnetic field can be generated depending on the arrangement and control of the electromagnet.
  • the magnets can be arranged with respect to the polarity so that, for example, each poles of the same name are aligned with each other.
  • the poles of the magnets for example, aligned so that the same name poles face each other. This is for permanent magnets and electromagnets
  • the magnets rotate inside or outside of the housing, the pipe or the channel, while the iron core, formed by the Metallendloss Georgne inside the housing, pipe or channel remains static.
  • the direction of rotation of, for example, magnetic rings can be rectified or opposite. So it is also envisaged that, as needed, the individual magnets rotate in place.
  • the magnets are advantageously realized by means of permanent magnets or electromagnets.
  • the inner surfaces of the further mixing stage are provided with a surface structure which causes turbulence, by which the formation of the emulsion is promoted.
  • the position of the bed or the position of the channel-like Verwirbler Vietnamese is set within the mixing stage and / or further mixing stage in the flow direction by means of metal permanent chips, thereby avoiding that parts of the glass granules or mineral granules get into the circulation. In addition, this also favors an additional mixing of the fluids and thus the formation of the emulsion.
  • the position of the glass granules or the mineral granules can be determined by means of a fixing or a cutting disc or also by means of metal permanent chips.
  • the disordered vortex structure preferably comprises
  • Metal end-use chips which thus provide a disordered and static structure for mixing the fluids in the form of obstacles, ramifications, merges, branches, changes of direction and / or constrictions as well as edges and / or flanks.
  • the emulsifier On the input side of the emulsifier there is a pump, which pumps the two fluids or their mixture into the mixing phase. In addition, it is also provided as needed, that a pump is present on the output side of the emulsifier, which sucks the emulsion from the respective mixing phase.
  • the emulsifier comprises the pump integrally. If there is more than one mixing stage or if the mixing stages are divided into
  • Emulsifier in sections the pump can also be between these mixing stages or
  • the emulsifier may inject an emulsion of fuel, water and other components into the combustion chamber of an engine, engine or heater. Because the emulsion is thermodynamically stable, it can also be filled into a tank where it is stored until use. The tank can be part of the internal combustion engine or independent of it.
  • emulsifier can be further creams of oils, water and more
  • 1a is a sectional view through an emulsifier with two mixing stage sections and further parallel mixing stages with a bed
  • Fig. Lb is the sectional view with a mixing stage with glass granules and with
  • FIG. 2a shows a sectional view through an emulsifier with two mixing stage sections and further parallel mixing stages with a channel-like swirling structure
  • FIG. 2 b is a sectional view through an emulsifier with three cascaded mixing stages with glass granules and with metal filings and magnets, FIG.
  • FIG. 3 shows the sectional view through an emulsifier with a mixing stage with a plurality of mixing stage sections
  • 4a is a sectional view through an emulsifier with further mixing stages before a mixing stage
  • 4b is a sectional view through an emulsifier with further mixing stages after a mixing stage
  • 4c is a sectional view through an emulsifier with further mixing stages between two mixing stage
  • FIG. 5 is a sectional view through a magnet arrangement in a housing of an emulsifier
  • FIG. 6 is a sectional view through a separating disk for a milk stage in a housing of an emulsifier
  • FIGS. 10 to 22 show various designs for a channel-like swirling structure
  • FIGS. 23 and 24 show a sectional view through an internal surface with different surface structures.
  • Fig. La shows an emulsifier erfmdungswashe apparatus for producing an emulsion, wherein in a housing 1 as a tube 1, two mixing stages 2 are present, each comprising magnetizable metal permanent chips 3 and two or more magnets 4 as primary magnets 6, through which two Immiscible fluids or a mixture of two immiscible fluids are passable through the metal-end-chips 3 and can be conducted past the magnets 4 and the two fluids or the mixture of the two fluids are moved and mixed with droplet formation.
  • the a housing 1 as a tube 1
  • two mixing stages 2 each comprising magnetizable metal permanent chips 3 and two or more magnets 4 as primary magnets 6, through which two Immiscible fluids or a mixture of two immiscible fluids are passable through the metal-end-chips
  • Metallendlosspäne 3 are applied to the magnet 4.
  • the magnets 4 are also on the
  • Inner wall 5 of the housing 1 arranged adjacent.
  • the further mixing stage 9 comprises a bed 11 comprising glass granules or a mineral granulate, for example split or other minerals with sharp or pronounced break edges and a grain size between 2 to 4 mm.
  • the further mixing stage 9 can also comprise a channel-like swirling structure (2).
  • cutting discs 13 in the form of sieves or filter-like mats are preferably arranged, which prevent the spreading of the fill 11 into the metal permanent chips 3 or the mixing of these with one another.
  • cutting discs 13 in the form of sieves or filter-like mats are preferably arranged, which prevent the spreading of the fill 11 into the metal permanent chips 3 or the mixing of these with one another.
  • the cutting wheel 13 can also be dispensed with the cutting wheel 13.
  • the grain size of the bed 11 is too
  • Fig. Lb shows another embodiment of an emulsifier as erfmdungswashe apparatus for producing an emulsion, wherein in a housing 1 as a tube 1, a mixing stage 2 is present, which glass granules 11 or a mineral granules 11 comprises, by which two per se immiscible fluids or a mixture of two immiscible fluids are conductive and the two fluids or the mixture of the two fluids are moved with droplet formation and mixed.
  • the glass granules 11 or the mineral granules 11 preferably has a particle size between 2 to 4 mm.
  • the glass granules or mineral granules, for example split or other minerals, preferably have sharp or pronounced break edges.
  • a further mixing stage 9 is present. This further mixing stages 9 has a disordered
  • Verwirbler Concept 3 in the form of Metallendloss Georgnen 3.
  • Fig. Lc shows a further embodiment of an emulsifier as inventive device for producing an emulsion, wherein in a housing 1 as a tube 1, a mixing stage 2 is present, which glass granules 11 or a mineral granules 11 comprises, by which two immiscible fluids or a mixture of two immiscible fluids are conductive and the two fluids or the mixture of the two fluids are moved with droplet formation and mixed.
  • the glass granules 11 or the mineral granules 11 preferably has a particle size between 2 to 4 mm.
  • the glass granules or mineral granules, for example split or other minerals, preferably have sharp or pronounced break edges.
  • a further mixing stage 9 is present.
  • These further mixing stages 9 have a disordered Verwirbler Weg 3 in the form of Metallendloss Georgnen 3.
  • the Metallendloss Georgne 3 are applied to the magnet 4, which are arranged on the inner wall 5 of the housing 1.
  • separating discs 13 are preferably arranged in the form of sieves or filter-like mats, which prevent the distribution of the bed 11 into the metal permanent chips 3 or the mixing of these with each other.
  • Cutting disc 13 can be dispensed with special filter arrangements. Here, however, the grain size of the bed 11 is taken into account.
  • FIG. 2 a shows an emulsifier as a device according to the invention, wherein two mixing stages 2 are present in a housing 1 as tube 1, which respectively comprise magnetizable metal permanent chips 3 and two or more magnets 4 as primary magnets 6.
  • the magnets 4 are in this case surrounded by the magnetizable Metallendloss Georgnen 3.
  • the two inherently immiscible fluids or a mixture of two immiscible fluids are passable through the metal continuous filings 3 and to the
  • the further mixing stage 9 comprises channel-like Verwirbler Modell 12 which are arranged in inner parallel tubes arranged with a respective parallel flow direction 6 in the housing 1.
  • the channel-like swirler structure 12 comprises
  • the inner surfaces 10 of the further mixing stage 9, in particular of the channel-like swirling structure 12, comprise a surface structure 21 in the form of recesses with a quadrangular, triangular or concave cross section, as shown in FIGS. 23 and 24, which promote mixing.
  • cutting discs 13 can be arranged in the form of sieves or filter-like mats, which prevent the distribution of sections of the metal permanent chips 3 channel-like Verwirbler Vietnamese 12.
  • the cutting discs also ensure a directional or orderly
  • FIG. 2b A further embodiment of an emulsifier as a device according to the invention for producing an emulsion is shown in FIG. 2b. Notwithstanding Figure 2a, the magnets 4 are surrounded in Figure 2b as the primary magnet 6 in the upper mixing stage section 8 only partially of the magnetizable Metallendloss Georgnen 3.
  • the further mixing stages 9 comprise channel-like Verwirbler Modellen 12 in the inner parallel tubes 25 in the housing first are arranged between blades 13. The flow direction 6 is rectified in the tubes 25 with the channel-like Verwirbler Designen 12 and opposite in the areas or sections therebetween.
  • Verwirbler Modellen 12 are offset from one another and distributed only one side in one of the respective cutting disc 13 and extend within the further mixing stage 9 is not over the entire length, so that a number of tubes 25 with the channel-like Verwirbler Designen 12 in the one separating disc 13 and another Number of tubes 25 are arranged with the channel-like Verwirbler Modellen 12 in the other cutting disc 13 and laterally overlap. This results in a reversal in the direction of the fluids, the fluid mixture and / or the emulsion at the free ends of the channel-like turbulizer structures 12.
  • the staggered arrangement of the channel-like Verwirbler Designen 12 extends the path through the further mixing stage 9, so that the fluids are mixed more intensively.
  • the channel-like Verwirbler Design 12 thus also includes
  • a bed 11 is also provided (not shown).
  • Fig. 2c shows an embodiment of an emulsifier as erfmdungswashe apparatus for producing an emulsion, wherein in a housing 1 as a tube 1, a mixing stage 2 is present, which differs from the figures 1 and 2, the glass granules 11 or the mineral granules 11 in the Housing 1 inside parallel tubes 25 between blades 13 includes.
  • the flow direction 6 is rectified in the tubes 25 with the glass granules 11 or the mineral granules 11 and in the areas or the glass granules 11 or the mineral granules 11 are offset from one another and distributed only one side in one of the respective cutting disc 13 and extend within the mixing stage 2 not over its entire length, so that a number of the tubes 25 with the glass granules 11 or the mineral granules 11 in the one cutting disc 13 and another number of tubes 25 with the glass granules 11 or the mineral granules 11 in the other Cutting disc 13 are arranged and overlap laterally.
  • Recesses with a quadrangular, triangular or concave cross-section, as shown in Figures 23 and 24, is provided.
  • the further mixing stage 9 comprises a channel-like Verwirbler Design 12, as shown in Figures 10 to 22.
  • FIG. 5 shows a section through a region of the housing 1 or the mixing stage 2 with the magnets 4.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an emulsifier as a device according to the invention, in which a mixing stage 2 comprises four mixing stage sections 8, which are formed by metal permanent chips 3 and magnets 4 as primary magnets 6. Everyone who Mixing stage sections 8 is in the flow direction 6 by magnets 4 and
  • Additional magnets 7 are additionally present as secondary magnets 7.
  • the poles of the magnets 4 and the other magnets 7 as secondary magnets 7 are in this case aligned with the magnets 4 of the adjacent mixing stage sections 8 so that the same poles face each other.
  • FIG. 5 shows a section through a region of the housing 1 or the mixing stage 2 with the magnets 4.
  • each axially concentrically arranged inlet pipe 23 and outlet pipe 24 are arranged with through holes in the axial and radial directions, which in the housing 1 as a pipe. 1 in the mixing stage 2 open into the metal dippers 3 or from these
  • FIG. 4a shows a further embodiment of an emulsifier as the invention
  • the mixing stage 2 comprises two mixing stage sections 8, which are formed by metal permanent chips 3 and magnets 4, wherein a mixing stage section 8 arranged in the axial direction by magnets 4 and between the magnets 4
  • Metal permanent chips 3 is formed, wherein the adjacent poles of the magnets 4 of the two subsequent in the axial direction of the mixing stage sections 8 are unequal names and at the end of the further mixing stage 9 secondary magnets 7 are arranged.
  • the further mixing stage 9 comprises a set in a meandering tube 25 by metal continuous filings 3 beds 11 and a channel-like Verwirbler mecanic 12. Nach dem
  • FIG. 4b shows a further embodiment of an emulsifier as the invention
  • a further mixing stage 9 is arranged.
  • the mixing stage 2 comprises a glass granulate 11 or mineral granules 11 fixed in a meander-shaped tube 25 by metal-continuous chips 3.
  • the further mixing stage 9 comprises as a disordered one
  • Verwirbler Quilt 3 Metallendloss Georgne 3 and magnets 4 wherein in the axial direction between the magnets 4 metal permanent chips 3 are arranged, the adjacent poles of the immediately adjacent magnets 4 are unequal names and at the end of the further mixing stage 9 secondary magnets 7 are arranged. After passing through the mixing stage 2, the fluids, the fluid mixture or the emulsion enter the further mixing stage 9.
  • FIG. 4c shows a further embodiment of an emulsifier as the invention
  • Apparatus for producing an emulsion wherein after a mixing stage 2 a series of further mixing stages 9 is arranged.
  • the further mixing stages 9 are arranged in mutually parallel tubes 25, which are connected by meandering tubular arcs 27 at the respective ends, so that the individual further mixing stages 9 successively an elongated in the flow direction 6 course respectively as further mixing stages 9 or as a common further mixing stage. 9 form.
  • a mixing stage 2 is arranged with Metallendloss journalnen 3 and 4 acting on these magnets.
  • the further mixing stages 9 each comprise a channel-like swirling structure 12. This channel-like swirling structure 12 has a channel-like swirling structure 12
  • FIG. 7 shows the schematic block diagram of an inventive arrangement for carrying out a method for operating an internal combustion engine 14, wherein fuel 17 with water 18 to form an emulsion by in concrete
  • Embodiment two emulsifiers 1 can be conducted, wherein in the emulsifiers 1, at least one mixing stage 2 and, if necessary, at least one further mixing stage 9 are present and the water 18 optionally with surfactants 19 and the water with 18 not miscible fuel 17 as outside of the emulsifier 1 Mixture through the mixing stages 2,
  • a pump 15 is further provided, which promote the fuel 17, the water 18, the surfactants 18 and the possibly already formed emulsion from the first emulsifier 1 to the second emulsifier 1.
  • an emulsion preheating stage 22 is additionally present in FIG. 8, the emulsion preheating stage 22 being arranged in front of the two emulsifiers 1, namely before the internal combustion engine 14 or after the pump 15.
  • FIG. 9 shows the schematic block diagram of an arrangement according to the invention for carrying out a method for operating an internal combustion engine 14, wherein water 18, optionally with surfactants 19 and fuel 17, are conducted separately into a first emulsifier 1 described above.
  • the pump 15 After the first emulsifier 1, the fluids, the fluid mixture or the already formed emulsion pass through the pump 15 into a second emulsifier 1 described above and from there into an emulsion tank 20. From the emulsion tank 20 is by means of another pump 15, the emulsion over a
  • Emulsion preheating stage 22 of the internal combustion engine 14 available.
  • the also present circulation 16 allows the conveying of the excess emulsion in the
  • Emulsion tank 20 after which the emulsion again for the supply of
  • the surfactants 19 may be provided in a surfactant tank 19 and, if necessary, introduced into a tank for the water 18, as shown in FIG. 7, or into a supply line for the water 18, as shown in FIG.
  • surfactants can also be a water-surfactant mixture, for example, with a share of 1% surfactants in a tank for the water-surfactant mixture Provide and remove as needed. This would be, for example, with the invention
  • FIG 9 Arrangement according to FIG 9 can be implemented.
  • fuel 17 will be conducted with water 18 to form an emulsion through at least one emulsifier 1, wherein in the emulsifier 1 the water 18 and the fuel 18 immiscible with water 18 will pass through at least one mixing stage 2, 9 flow and as often as possible and as long as possible moved and / or mixed with each other.
  • the emulsion formed is supplied to the internal combustion engine 14, which may be for example a motor or CHP, and injected into at least one combustion chamber in a known per se, with a circulation 16 excess emulsion takes place, before supplying and / or injecting the emulsion preheating the emulsion takes place.
  • the water 18 is based on the weight or volume of the water 18 between 0.1 and 20%, preferably between 1% and 5%.
  • Figures 10 to 22 show different designs for a channel-like Verwirbler Weg 12. These are arranged depending on the design in cross-sectionally round or square tubes 25, tubes 1, channels 1 or housings 1 and form the respective further mixing stage 9 or parts or Bestanteil the respective further mixing stage. 9
  • a labyrinth-like or meander-like channel-like swirling structure 12 is provided, which causes multiple changes of direction of the fluids, of the fluid mixture or of the emulsion, in particular in one plane, and thus promotes mixing.
  • FIG. 11 shows a helical course in one direction of rotation as a channel-like swirling structure 12, which favors the mixing of the fluids, of the fluid mixture or of the emulsion.
  • the mixing is favored by the helical course in two
  • a right- and a left-hand thread is executed and the channel-like Verwirbler Weg 12 is interrupted in the region of the intersections of the helical course and thus the partial flows collide and there is turbulence or turbulence.
  • the channel-like Verwirbler Weg 12 of Figure 12 shows a combined arrangement of a meandering and helical course with a continuous direction and rotation change.
  • Figure 13 is a simplified labyrinthine or meandering channel-like
  • a mixture of the fluids flows through a housing 1, tube 1 or channel 1 or tube 25 in which a plurality of sharp 180 degree corners are arranged. At each corner there is a stall with turbulence and cavitation. Thus, the two fluids are finely mixed until they form an emulsion.
  • the fluid mixture can either be pumped once or several times in a circuit through the housing 1, tube 1 or channel 1
  • Verwirbler Weg 12 are as differently oriented in the flow direction grid as obstacles, as shown in Figure 14, or as a vibrating
  • Spiral spring which is arranged as shown in Figure 17, parallel to the flow direction 6, executed which cause stalls with turbulence and cavitation, which favor a mixing of the fluids, the fluid mixture or the emulsion.
  • the direction of rotation of the individual rotors is rectified or in opposite directions.
  • the rotors cause turbulence and cavitation in the flow, resulting in a fine mixing into an emulsion.
  • the fluid mixture can be pumped past the rotors either once or several times in a cycle through a channel.
  • the free-rotating rotors are arranged one behind the other in the flow direction.
  • the rotation axis of the free-rotating rotors can be perpendicular or parallel to
  • the direction of rotation of the successive rotors can be either the same or alternating.
  • the channel-like Verwirbler Weg 12 may also, as shown in Figure 18, formed as bristles as obstacles, which are arranged either on one side of the preferably rectangular in cross-section tubes 25, tubes 1, channels 1 or housing 1 or
  • the bristles can also be used in cross-sectionally round tubes 25, tubes 1, channels 1 or housings 1.
  • helical springs may be used as obstacles transverse to the flow direction 6 instead of straight bristles or a single helical spring along the flow direction 6 in a circular channel, as shown in Figure 19. The coil springs move in the flow. By the movement of the coil springs it comes to
  • FIGS. 20 to 22 Further channel-like swirler structures 12, as shown in FIGS. 20 to 22, may be formed by flow swirlers 26 as obstacles between the bottom or the bottom or an inner tube and the top or the top or the outer tube of square or round tubes 25, tubes 1, channels 1 or housings 1 are arranged.
  • flow swirlers 26 as obstacles between the bottom or the bottom or an inner tube and the top or the top or the outer tube of square or round tubes 25, tubes 1, channels 1 or housings 1 are arranged.
  • the formation of the emulsion is favored or the emulsion is stabilized.
  • Recesses, grooves or cams can be rectangular, conical, spherical or offset conical. Compilation of the reference numerals

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Abstract

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mittels einer Emulsion aus zwei Flüssigkeiten und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche zuverlässig, einfach und Kostengünstig sind. Zudem ist es die Aufgabe eine geeignete, einfache und zuverlässige Vorrichtung zur Herstellung der Emulsion zu schaffen, wobei die Emulsion eine hohe Stabilität besitzt und in welcher zugleich der Einsatz an Tensiden reduziert ist. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (14), wobei Kraftstoff (17) mit Wasser (18) unter Bildung einer Emulsion durch zumindest einen Emulsator (1) geleitet werden, wobei in dem Emulsator (1) das Wasser (18) und der mit Wasser (18) an sich nicht mischbare Kraftstoff (17) durch zumindest eine Mischstufe (2, 9) strömen und so oft als möglich und so lange als möglich bewegt und/oder mit einander vermischt werden und die dabei gebildete Emulsion der Verbrennungskraftmaschine (14) zugeführt und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise eingespritzt wird, wobei eine Zirkulation (16) überschüssiger Emulsion erfolgt, wobei vor dem Zuführen und/oder Einspritzen der Emulsion eine Vorwärmung der Emulsion erfolgt. Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse (1), Rohr (1) oder Kanal (1) zumindest eine Mischstufe (2) vorhanden ist, welche magnetisierbare Metallendlosspäne (3) und zumindest einen Magneten (4) als Primärmagnet (6) und/oder Glasgranulat (11) oder ein mineralisches Granulat (11) umfasst, wobei zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden durch die Metallendlosspäne (3) durchleitbar und an dem zumindest einen Magneten (4) und vorbeileitbar und/oder durch das Glasgranulat (11) oder das mineralisches Granulat (11) durchleitbar sind und die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegbar und vermischbar sind.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Emulsion
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahren zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Emulsion, beispielsweise einer Brennstoffemulsion oder einer Creme-Emulsion.
Wie bekannt, ist eine Emulsion ein fein verteiltes Gemisch zweier an sich nicht mischbarer Flüssigkeiten ohne sichtbare Entmischung. Hierbei bildet eine der Flüssigkeiten, auch als flüssige Phase oder nur kurz als Phase bezeichnet, kleine Tröpfchen, welche sich in der anderen Flüssigkeit oder Phase verteilen. Die Phase, welche die Tröpfchen bildet, nennt man innere Phase oder auch disperse Phase, während die Phase, in der die Tröpfchen schwimmen bzw. verteilt sind, die äußere Phase oder kontinuierliche Phase genannt wird.
Emulsionen aus Wasser und Öl können Wasser-in-Öl- oder Öl-in- Wasser-Emulsionen sein, entsprechend welche der Flüssigkeiten die disperse Phase oder kontinuierliche Phase bilden.
Weitere Komponenten können hinzugegeben werden, um die Vermischung zu stabilisieren. Bekannt sind weiterhin Mikroemulsionen. Mikroemulsionen sind im Gegensatz zu
Emulsionen thermodynamisch stabile Systeme. Sie haben den Vorteil, dass sie sich spontan bilden und es keines Energieaufwandes bedarf, wie es bei der Herstellung von Emulsionen zur Zerteilung der inneren Phase notwendig ist. Für die Bildung von Mikroemulsionen werden jedoch Tenside zwingend benötigt. Nur unter Einsatz eines sehr hohen Anteils von Tensiden von ca. 13 % bei etwa 8 % Wasser und über 20% Tensiden bei beispielsweise 24 % Wasser bleibt die Mikroemulsion auch bei längerer Lagerung stabil, während normale Emulsionen zum Brechen neigen, d.h. zum Zusammenfließen der einzelnen Bestandteile der Phasen. Bei all diesen Betrachtungen muss berücksichtigt werden, dass
Mikroemulsionsstrukturen einer starken Dynamik unterliegen, was zu ständigen Auf- und Abbauprozessen der Strukturen führt. Abhängig vom verwendeten Wassergehalt steigt der Tensidbedarf zur Herstellung einer temperaturinvarianten, lagerfähigen Mikroemulsion. Letztlich bilden sich in einer ruhenden Mikroemulsion drei Schichten, nämlich eine Schicht mit Fluid A, eine Zwischenschicht umfassend Tenside, Fluid A-Tröpfchen und Fluid B- Tröpfchen und eine Schicht des Fluid B. Die Größe der Zwischenschicht wird durch die Menge der Tenside bestimmt. An und in dieser Zwischenschicht laufen die oben genannten dynamischen Auf- und Abbauprozessen ab. Nachteilig an Mikroemulsionen ist, dass für die Lagerfähigkeit ein hoher Anteil an Tensiden erforderlich ist. Damit besteht auch ein wesentlicher Nachteil hinsichtlich der Kosten, da Tenside teuer sind.
Neben den Mikroemulsionen erfolgt eine weitere Einteilung in Makroemulsionen.
Unterscheidungskriterium der Mikro- und Makroemulsion ist unter anderem die
Tropfengröße. So erscheinen Makroemulsionen trüb weiß, da die Tropfengröße größer ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Mit Verringerung der Tropfendurchmesser werden die Emulsionen immer transluzenter, bis hin zu transparenten mizellaren Lösungen. Die
Makroemulsion ist eine weiße Emulsion, die selbstverdickend ist. Weiterhin sind die
Makroemulsionen im Gegensatz zur Mikroemulsion thermodynamisch instabile Systeme. Nachteilig neigen Makroemulsionen dazu, dass sich die beiden Flüssigkeiten wieder voneinander trennen.
Bekannt ist weiterhin der Einsatz von Kraftstoff/Wasser- oder Wasser/Kraftstoff-Emulsionen zum Betreiben eines Verbrennungsmotors. Bei Wasser/Kraftstoff-Emulsionen unterscheidet man zwischen Mikro- und Makroemulsionen. Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Emulsionen bekannt.
So beschreibt die CN1088473 A eine mehrstufige Anordnung zur Herstellung einer Emulsion, wobei nacheinander die Fluide eine Strahlmischstufe, eine Turbulenzenstufe und eine Ultraschall stufe sowie eine Magnetstufe durchlaufen und in einen Speicherbehälter gelangen. Zudem ist eine Zirkulation vorgesehen.
Weiterhin ist aus der CN1066916 ein Emulsator mit Einsätzen für eine Rechts- und eine Linksdrehung der Fluide beschrieben, wobei die Einsätze sequentiell angeordnet sind.
Die EP 0 022 442 Bl offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionen, wobei in einem Rohr ein Einsatz beispielsweise aus Stahlmetall schwamm oder Metallspänen angeordnet ist, durch welche die Fluide gepumpt werden. Stahlwolle wird als nicht geeignet angesehen. Die DE 601 15 932 T2 offenbart einen Mischer zum Herstellen einer Emulsion aus diskreten Stäben, welche einen dreieckigen, gebogenen, parallelogrammartigen, tropfenförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen und parallel und/oder in einer Ebene angeordnet sind. Offenbart wird jedoch auch, dass Mischer Stahlwolle umfassen, was jedoch dahingehend nachteilig ist, da Drähte brechen und in ETmlauf geraten können. Zudem besteht bei
Stahlwolle das Problem, dass sie keine feste Geometrie und Dichte besitzt und damit die Verwendung zu Schwankungen in der Genauigkeit des Mischungsprozesses führt.
Weiterhin beschreibt die CN 2202582 Y einen Emulsator, also eine Vorrichtung zur
Erzeugung einer Emulsion aus Diesel und Wasser, die in einer Emulsierungskammer eine Spiralfeder offenbart, um die Emulgierungseffizienz zu verbessern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mittels einer Emulsion aus zwei Flüssigkeiten und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche zuverlässig, einfach und kostengünstig ist. Zudem ist es die Aufgabe eine geeignete, einfache und zuverlässige Vorrichtung zur Herstellung der Emulsion zu schaffen, wobei die Emulsion eine hohe Stabilität besitzt und in welcher zugleich der Einsatz an Tensiden reduziert ist.
Die Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Emulsionen sind stabil und milchweis. Dies wird auch ohne den Einsatz von Tensiden erreicht. Damit passen die erzeugten
Emulsionen in keine der beiden Definitionen der Mikro- und Makroemulsionen, weshalb der Begriff Quantenemulsion für das Resultat dieser neuen Technik der Emulgierung gewählt wurde. Der Begriff Quantenemulsion wurde bereits durch das Max-Planck-Institut im Jahre 2006 im Zusammenhang mit nicht mischbaren Flüssigkeiten verwendet. Entsprechend der Durchführung der Herstellung der Emulsion oder Quantenemulsion wird als alternative Bezeichnung der Vorrichtung der Begriff Emulsator verwendet.
Der Einfluss von Quantenemulsionen auf dieselmotorische Verbrennungen entspricht dem der Mikroemulsion, hat jedoch den Vorteil, dass unter Einsatz der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Emulsators keine oder deutlich weniger Tenside von ca. 1 % bezogen auf den Wasseranteil eingesetzt werden müssen, als bei an sich bekannten Mikroemulsionen, um eine vergleichbar lange Stabilität der Emulsion zu erreichen. Die mit der erfmdungsgemäßen Vorrichtung erzeugte Emulsion lässt sich wie der
ursprüngliche Kraftstoff am jeweiligen Motor einsetzen und erlaubt die Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mittels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Quantenemulsionen, beispielsweise aus Dieselkraftstoff und Wasser ermöglichen eine drastische Reduzierung der Stickoxid-Emission und der Partikelemissionen des Dieselmotors, ohne sich dabei negativ auf weitere Emissionen oder Effizienz auszuwirken.
Im erfmdungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, wird Kraftstoff mit Wasser unter Bildung einer Emulsion durch zumindest einen Emulsator geleitet, wobei in dem Emulsator das Wasser und der mit Wasser an sich nicht mischbare Kraftstoff durch zumindest eine Mischstufe strömen und so oft als möglich und so lange als möglich bewegt und/oder mit einander vermischt werden, dass die Emulsion entsteht. Die gebildete Emulsion wird der Verbrennungskraftmaschine zugeführt und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise eingespritzt, wobei eine Zirkulation überschüssiger Emulsion erfolgt. Vor dem Zuführen und/oder Einspritzen der Emulsion zur oder in die Verbrennungskraftmaschine erfolgt eine Vorwärmung der Emulsion, wodurch die Viskosität der Emulsion verringert wird, was das Einspritzen in die Verbrennungskraftmaschine begünstigt.
Dem Kreislauf wird kontinuierlich die benötigte Menge Emulsion entnommen und
gleichzeitig wieder dieselbe Menge Fluidgemisch zugegeben, indem die
Ausgangsflüssigkeiten in entsprechender Menge und als entsprechendes Gemisch dem
Kreislauf und den Mischstufen wieder hinzugefügt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt das Vorwärmen mit einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, wobei eine Emulsionsvorwärmstufe vorhanden ist. Die Emulsion svorwärmstufe ist vor, in oder nach dem zumindest einen Emulsator, also einer Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion angeordnet. Unter einer Anordnung der Emulsionsvorwärmstufe nach dem Emulsator wird auch eine Anordnung der Emulsionsvorwärmstufe vor der jeweiligen
Einspritzanordnung der Verbrennungskraftmaschine verstanden. Als Verbrennungskraftmaschine wird beispielsweise auch ein Motor oder BHKW verstanden.
Die erfmdungsgemäße Vorrichtung, auch bezeichnet als Emulsator zur Herstellung einer Emulsion, umfasst ein Gehäuse, Rohr oder Kanal in dem zumindest eine Mischstufe vorhanden ist, in welcher magnetisierbare Metallendlosspäne, auf die zumindest ein Magnet wirkt und/oder Glasgranulat oder mineralisches Granulat als Schüttung angeordnet ist. Die Metallendlospäne sowie das Glasgranulat oder das mineralisches Granulat können je nach Herstellung unterschiedliche Formen und Querschnitte annehmen, so dass ein daraus gebildeter Ball, Bund, Wickel oder Knäuel aus oder mit Metallendlosspänen und/oder eine daraus gebildete Schüttung eine ungeordnete und statische Struktur bietet, die eine intensive Vermischung der Fluide ermöglicht, indem die zwei an sich nicht mischbaren Fluide oder ein Gemisch aus den zwei nicht mischbaren Fluiden durch die Zwischenräume der Ansammlung oder Anordnung der Metallendlosspäne geleitet und an dem zumindest einen Magneten als Primärmagneten vorbeigeleitet und/oder durch die Zwischenräume des Glasgranulates oder des mineralischen Granulates geleitet werden. Indem die Metallendlosspäne magnetisierbar sind, wird das durch die Magnete erzeugte Magnetfeld verstärkt und räumlich vergrößert.
Die Magnete können hierbei im Gehäuse, Rohr oder Kanal und an den Metallendlosspänen angeordnet sein, also von den zwei an sich nicht mischbaren Fluide oder ein Gemisch aus den zwei nicht mischbaren Fluiden zumindest teilweise umströmbar sein, oder außerhalb des Gehäuses, Rohrs oder Kanals im Bereich der Metallendlosspäne angeordnet sein.
Die Vielzahl an möglichen Wegen, Verzweigungen und dabei teils engen Strukturen der Zwischenräume erlauben es, dass die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegbar und zu einer Emulsion vermischbar sind. Neben der Verstärkung des Magnetfeldes bzw. dessen Wirkung in Bezug auf die Herstellung der Emulsion, lassen sich metallisch-magnetische Verunreinigungen aus der Emulsion abfangen. Auch abgebrochene Bestandteile der Metallendlosspäne lassen sich somit abfangen und aus dem Kreislauf oder vom weiteren Prozess entfernen oder abhalten.
Das Glasgranulat oder mineralisches Granulat kann auch in im Gehäuse innenliegenden parallel angeordneten Röhren angeordnet sein. Diese können parallel und/oder in Reihe angeordnet sein. In einer Mischstufe strömen die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden mit hoher Geschwindigkeit durch zumindest eine Mischstufe, umfassend zumindest einen Magneten als Primärmagneten und Metallendlosspäne und/oder umfassend Glasgranulat oder mineralisches Granulat, welches damit eine Struktur zum Mischen der Fluide in Form von Hindernissen, Verzweigungen, Zusammenführungen, Abzweigungen, Richtungsänderungen und/oder Verengungen sowie Kanten und/oder Flanken bietet.
Das Magnetfeld begünstigt die gegenseitige Durchmischung der Fluide durch eine
Ausrichtung der Atome (Elektronenspin).
Mit diesen Hindernissen, Verzweigungen, Zusammenführungen, Abzweigungen,
Richtungsänderungen und/oder Verengungen sowie Kanten und/oder Flanken wird erreicht, dass die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden so oft als möglich und so lange als möglich mit einander vermischt werden und sich bedingt durch einen
Strömungsabriss entstehende Turbulenzen, durch Scherströmungen und/oder auch durch Kavitation und die damit einhergehende Bewegung des jeweils einzelnen Fluides oder der beiden Fluide oder des Gemisches aus den beiden Fluiden sich Tröpfchen bilden bzw. sich die Tröpfchengröße bereits gebildeter Tröpfchen weiter verringert und die Tröpfchen weiter vermischt werden und damit die Emulsion als Quantenemulsion gebildet wird.
Durch die feine Tröpfchengröße im Mikrometerbereich bleibt die Emulsion über mindestens ein halbes Jahr thermodynamisch stabil, beziehungsweise sie entmischt sich nicht.
Bei der Herstellung der Emulsion werden die einzelnen an sich nicht mischbaren
Flüssigkeiten oder wird ein Fluidgemisch, beispielsweise aus Treibstoff in Form von Diesel oder Benzin oder beispielsweise kosmetisch einsetzbare Öle und Wasser über ein oder mehrere Mischstufen, welche bei mehr als einer Mischstufe kaskadiert nacheinander zum Einsatz kommen, homogenisiert, es wird also eine Emulsion oder Quantenemulsion erzeugt. Eine der Flüssigkeiten als Fluid A, welches beispielsweise Treibstoff ist, bildet die kontinuierliche Phase und die andere Flüssigkeit als Fluid B, welches beispielsweise Wasser ist, bildet die disperse Phase.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die Mischstufe oder Mischstufen umfasst, wird als Emulsator bezeichnet. Die Emulsatoren bzw. die Mischstufen lassen sich einzeln unabhängig voneinander, parallel nebeneinander oder kaskadiert nacheinander koppeln. . So lassen sich die Mischstufen in beliebiger Weise und beliebiger Anzahl kombinieren. Es lassen sich damit einstufige, zweistufige, dreistufige oder vierstufige und darüber hinaus mehrstufige Emulsatoren bilden.
Die Ausdehnung der jeweiligen Mischstufen in Strömungsrichtung kann variieren und ist nicht durch oder auf bestimmte Dimensionierungen begrenzt. So können kurze Mischstufen und langegestreckte Mischstufen aufeinander in beliebiger Anzahl und Reihenfolge folgen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, der Anordnung und der Vorrichtungen sind in den jeweiligen ETnteransprüchen angegeben.
Indem dem Wasser bezogen auf das Gewicht oder Volumen des Wassers vorzugsweise zwischen 1 % und 5 % Tenside zugemischt werden, wird die ohnehin stabile Emulsion weiter stabilisiert. Weiterhin wird die Bildung und Haltbarkeit der Emulsion begünstigt. Zudem wird insbesondere bei Kraftstoffen die Verbrennung begünstigt und Ruß und
Giftstoffe reduziert, also eine schadstoffärmere Verbrennung erreicht. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass je nach Bedarf, Mischungsverhältnis oder Komponentenauswahl, der Tensidbedarf zwischen 0,1 bis 1 % liegt oder aber auch über 5% bis 20 % betragen kann. Die jeweiligen nicht genannten Zwischenwerte innerhalb der genannten Bereiche sind jeweils mit umfasst.
Mit der zugemischten Kohlensäure wird die Verbrennung begünstigt und der
Schadstoffausstoß reduziert.
In einer Weiterbildung ist die Zirkulation überschüssiger Emulsion stromaufwärts vor den zumindest einen Emulsator oder zwischen zwei Emulsatoren oder in einen Emulsionstank geführt. Damit wird erreicht, dass die Emulsion ständig erneut gemischt und zugleich neuer Kraftstoff und neues Wasser mit aufgenommen und mit der Emulsion vermischt und an die vorhandene Emulsion angepasst werden.
Indem die Fluide oder ein Gemisch aus den zwei Fluiden durch die zumindest eine
Mischstufe gepresst oder gesaugt werden, wird vermieden, dass es zu Anstauen der Fluide oder einem ungleichmäßigen Durchfluss derer kommt. Das Fluidgemisch kann entweder einmalig oder mehrmals in einem Kreislauf durch einen Kanal an den Hindernissen vorbeigepumpt werden. Die gebildete Emulsion als
Quantenemulsion strömt je nach Bedarf und Ausführung während der Herstellung oder in einer Zirkulation ebenfalls durch die Mischstufe.
Dem Kreislauf wird kontinuierlich die benötigte Menge Emulsion entnommen und gleichzeitig wieder dieselbe Menge Fluidgemisch zugegeben, indem die
Ausgangsflüssigkeiten in entsprechender Menge und als entsprechendes Gemisch dem Kreislauf und den j eweiligen Mischstufen wieder hinzugefügt werden.
Vorteilhaft besitzt das Glasgranulat oder das mineralische Granulat eine bevorzugte
Korngröße zwischen 2 bis 4 mm. Geeignet sind neben Glasgranulat oder mineralischen Granulat beispielsweise auch andere geeigneten Granulate mit scharfen oder ausgeprägten Bruchkanten. Hierbei ist jedoch auf die Korngröße zu achten, da zu große Korngrößen eine Vermischung nicht optimal gewährleisten und zu kleine Korngrößen zu einem erhöhten Strömungswiderstand führen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Mischstufe als erste, zweite oder folgende Mischstufe in einzelne Abschnitte als Mischstufenabschnitte aufgeteilt. Hierdurch ergeben sich konstruktive Vorteile, da unterschiedliche Bauweisen und auch Kombinationen mit anderen Komponenten oder mit weiteren Mischstufen gleicher oder anderer Art und Bauweise möglich sind. So lassen sich in einer kompakten Bauweise durch Elmlenkungen mehrere Mischstufen nebeneinander, aber dennoch hinsichtlich der Strömungsrichtung nacheinander, zusammenschalten, wobei die angestrebte Funktion erhalten bleibt.
Weiterhin ist es ein Vorteil, dass damit auch Mischstufen anderen Aufbaus in die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur ersten Mischstufe hinzugefügt werden können. So ist es vorgesehen, dass vor, nach oder in der mindestens einen Mischstufe als erste, zweite oder folgende Mischstufe oder zwischen den einzelnen Abschnitten als Mischstufenabschnitte zumindest eine weitere Mischstufe vorhanden ist. Damit wird eine Verbesserung der
Herstellung der Emulsion erreicht, da die zusätzlichen Mischstufen das Vermischen der Fluide weiter begünstigen. Diese weitere oder weiteren Mischstufen sind dabei als Kaskaden also in Reihe zu der oder den ersten Mischstufen oder zu den einzelnen Abschnitten als Mischstufenabschnitte angeordnet.
Die erste, zweite, folgenden und die weiteren Mischstufen sowie die Mischstufenabschnitte lassen sich innerhalb der Vorrichtung bzw. innerhalb des Gehäuses, Rohres oder Kanals beliebig parallel und/oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander anordnen. Das
Fluidgemisch und/oder auch die Emulsion kann entweder einmalig nach Bedarf oder mehrmals in einem Kreislauf durch die Mischstufe oder Mischstufen gepumpt werden. Dem Kreislauf wird kontinuierlich die benötigte Menge Emulsion entnommen und gleichzeitig wieder dieselbe Menge Fluidgemisch zugegeben, indem die Ausgangsflüssigkeiten in entsprechender Menge und als entsprechendes Gemisch dem Kreislauf und den Mischstufen wieder hinzugefügt werden.
Vorteilhaft umfassen die zumindest eine weitere Mischstufe eine oder ungeordnete
Verwirblerstruktur oder eine kanalartige Verwirblerstruktur, welche eine zusätzliche Vor oder Zwischenmischung der Fluide ermöglicht und dadurch zur Bildung der Emulsion beiträgt.
Eine Schüttung, beispielsweise in einer ungeordneten Verwirblerstruktur besteht
beispielsweise aus einem Granulat. Geeignet sind beispielsweise Glasgranulat oder andere geeigneten Granulate mit scharfen oder ausgeprägten Bruchkanten.
Die kanalartige Verwirblerstruktur kann auch in im Gehäuse innenliegenden parallel angeordneten Röhren angeordnet sein. Diese Röhren können als Parallelanordnung und/oder als Reihenanordnung miteinander verbunden sein, so dass unterschiedliche lange und/oder breite Mischstufen oder Mischstufenabschnitte gebildet werden, um die Bildung der Emulsion zu begünstigen.
Die kanalartige Verwirblerstruktur weist beispielsweise einen schraubenförmigen oder spiralförmigen Verlauf mit zwei miteinander kombinierten bzw. ineinander verlaufenden Spiralen oder spiralförmigen Kanälen mit jeweils gegenläufigen Drehrichtungen, vergleichbar einen Rechts- und einem Linksgewinde, auf, wobei die jeweiligen Verläufe der Spiralen oder der spiralförmigen Kanäle im Bereich der Kreuzungen des schraubenförmigen oder spiralförmigen Verlaufes unterbrochen ist und somit die Teil Strömungen aufeinander prallen und/oder umgelenkt werden und es zu Verwirbelungen bzw. Turbulenzen kommt. Die jeweilige kanalartige Verwirblerstruktur, beispielsweise als Hindernis, ist dabei ortsfest oder am Ort beweglich innerhalb eines Gehäuses oder eines Rohres oder eines Kanales oder in den Röhren angeordnet oder untergebracht. Die Initiierung der kanalartigen
Verwirblerstruktur erfolgt beispielsweise von außen und/oder durch die Strömung der beiden Fluide oder des Gemisches aus den beiden Fluiden sowie der Emulsion als Quantenemulsion. Damit wird erreicht, dass sich die kanalartige Verwirblerstruktur relativ zur
Strömungsgeschwindigkeit schneller bewegt und damit zusätzliche Turbulenzen und
Kavitationen erzeugt.
Dem entsprechend, sind im Gehäuse oder Rohr oder Kanal oder in den Röhren beispielsweise schwingende Hindernisse angeordnet. Die Hindernisse schwingen, weil sie beispielsweise elastisch sind und durch die Strömung im Bereich ihrer Eigenfrequenz angeregt werden. Durch die Hindernisse entstehen Strömungsabrisse und durch die Schwingung zusätzliche Kavitation. So werden die Fluide fein durchmischt und bilden eine Emulsion.
Die elastischen Hindernisse bestehen beispielsweise aus Metalldrähten und ragen in den Fluidkanal. Viele solcher Hindernisse sind nebeneinander sowie hintereinander angeordnet. Ist der Kanal beispielsweise rechteckig, sind die elastischen Hindernisse entweder auf einer Seite angebracht oder auf zwei gegenüberliegenden Seiten, wobei sich die elastischen Hindernisse der beiden Seiten überlappen oder die Enden der elastischen Hindernisse zueinander beabstandet sind.
Es sind beispielsweise als ortsfeste und am Ort bewegliche kanalartige Verwirblerstrukturen innerhalb einer Röhre, eines Gehäuses oder eines Rohres oder eines Kanales als Hindernis als freidrehende Rotoren angeordnet. Durch die drehenden Hindernisse entstehen
Verwirbelungen und Kavitation in der Strömung, woraus eine feine Vermischung zu einer Emulsion resultiert. Das Fluidgemisch kann entweder einmalig oder mehrmals in einem Kreislauf durch einen Kanal an den Hindernissen vorbeigepumpt werden. Die freidrehenden Rotoren sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Die Rotationsachse der frei drehenden Rotoren kann je nach Art des jeweiligen Rotors senkrecht oder parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet sein. Die Drehrichtung der in Strömungsrichtung
hintereinander angeordneten Rotoren kann entweder gleich oder alternierend sein. So kommen als Rotoren Propeller, Impeller, Schaufelräder, Savonius-Rotoren in Betracht. Es können auch Rotoren mit verschiedenen Rotorformen kombiniert angeordnet werden.
Dem entsprechend sind beispielsweise als ortsfeste und am Ort bewegliche kanalartige Verwirblerstrukturen innerhalb eines Gehäuses oder eines Rohres, einer Röhre oder eines Kanales als Hindernis freidrehende Rotoren angeordnet. Durch die drehenden Hindernisse entstehen Verwirbelungen und Kavitationen
Zu Bewegungen kommt es auch innerhalb kanalartigen Verwirblerstruktur, wenn diese beispielsweise von außen, also von außerhalb des oder von an der Röhre, dem Gehäuse, Rohr oder Kanal, beispielswese mittels eines Motors oder mittels einer beispielsweise
magnetischen Kopplung angetrieben wird. Diese Bewegungen sind beispielsweise
Schwingungen einzelner Elemente der kanalartigen Verwirblerstruktur, welche sich relativ zur initiierten Bewegung der kanalartigen Verwirblerstruktur sowie zur
Strömungsgeschwindigkeit schneller bewegen und damit auch zusätzliche Turbulenzen und Kavitationen bilden.
Für das Vermischen lässt sich beispielsweise direkt in der Leitung ein zylindrischer Kern mit darauf angeordnetem Kanalmuster als Verwirblerstruktur anordnen, wobei es hierbei möglich ist, dass der Kern drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung lässt sich beispielsweise von innen durch die Strömung der beiden Fluide oder des Gemisches aus den beiden Fluiden oder von außen mittels eines Antriebes erreichen.
Als Querschnitt der Röhre, des Gehäuses, Rohres oder Kanales kommen für eine
größtmögliche Flexibilität runde oder eckige Querschnitte in Betracht. Hierbei lassen sich auch verschiedene kanalartige Verwirblerstrukturen nebeneinander in einem Gehäuse, Rohr oder Kanal anordnen. Je nach Verschaltung lassen sich somit parallele und kaskadierte Anordnungen und entsprechende Betriebsweisen umsetzen. Im Strömungsverlauf innerhalb der Röhre, des Gehäuses, Rohres oder Kanales sind weiterhin Verengungen vorgesehen, durch welche ein Fluid oder beide Fluide einzeln oder als Gemisch gepresst werden. Hierfür kommen feinporige Strukturen zum Einsatz, durch welche das zumindest eine Fluid gepresst wird, welches beim Austreten aus der feinporigen Struktur kleine Tröpfchen bildet. Diese Tröpfchen lassen sich einerseits in ein vorbeifließendes Fluid, welches die äußere Phase oder kontinuierliche Phase ist, einleiten und bilden somit die Emulsion. Weiterhin lassen sich die Fluide einzeln, getrennt oder bereits als Gemisch durch die feinporige und/oder feinmaschige Strukturen pressen, so dass beim Austreten aus der feinporigen Struktur die kleinen Tröpfchen von beiden Fluiden gebildet und
zusammengeführt werden und somit die Emulsion gebildet wird. Als feinporige oder feinmaschige Strukturen kommen beispielweise durchlässige Membranen, feine Siebe, komprimierte Pulver oder Späne, gesintertes Pulver, Stahlwolle oder organische Wolle, offenporiger Schaumstoff oder Schwamm und/oder offenporiger Metallguss in Betracht. Die feinporige Struktur lässt sich weiterhin auch als dünne Platte mit Mikroporen oder als Filter realisieren.
Es ist vorgesehen, dass ein Gemisch aus den Fluiden durch sehr enge Spalten gepresst wird. Durch die hohe Scherströmung wird die Mischung homogenisiert, so dass nach dem Spalt eine feine Emulsion vorliegt. Das Fluidgemisch lässt einmalig oder mehrmals, dann zumindest teilweise als Emulsion, in einem Kreislauf durch den Spalt pumpen. Der jeweilige Querschnitt der Zuleitung geht entweder kontinuierlich oder abrupt in einen dünnen
Spaltquerschnitt oder mehrere Spaltquerschnitte über. Der Spalt ist dabei entweder gerade und hat in Fließrichtung eine zu-, abnehmende oder konstante Länge oder es ist ein Kreisring mit zu- oder abnehmendem oder konstantem Durchmesser in Fließrichtung.
Weiterhin kommen beispielsweise röhrenartige, stabförmige, plattenförmige, siebartige oder bürstenartige Verwirblerstrukturen in Frage, welche jeweils allein für sich oder miteinander kombiniert zum Einsatz kommen. Auch ein Einsatz innerhalb der kanalartigen
Verwirblerstruktur ist möglich und vorgesehen.
Bei diesen Hindernissen entstehen Strömungsabrisse mit Turbulenzen und Kavitation. So werden die Fluide fein durchmischt und bilden eine Emulsion. Die Hindernisse sind stabförmig und durchqueren den Fluidkanal. Es können mehrere Hindernisse nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sein. Hintereinander angeordnete Stäbe sind zueinander parallel und/oder windschief.
Die stabförmigen Hindernisse können in Strömungsrichtung leicht schräg eingebaut sein. Dabei können Hindernisse nebeneinander sowie hintereinander parallel oder alternierend schräg eingebaut sein. Dabei kommen unterschiedliche Varianten von Stab quer schnitten in Betracht, wie beispielsweise kreisförmige, rechteckförmige, rautenförmige oder halbkreisförmige Querschnitte sowie Querschnitte eines Strömungsprofils eines Dreiecks. Bei asymmetrischen Stab quer schnitten sind diese gleichgerichtet oder abwechselnd angeordnet.
Weiterhin sind je nach Ausführung der Röhre, des Gehäuses, Rohres oder Kanales und der jeweiligen kanalartige Verwirblerstruktur auch die Wandungen im Querschnitt vorteilhaft geformt, um in Wechselwirkung mit der kanalartigen Verwirblerstruktur ebenfalls
Turbulenzen, Scher Strömungen und auch Kavitation zu erzeugen.
Unabhängig von der äußeren Form sind in der Röhre, dem Gehäuse, Rohr oder Kanal als kanalartige Verwirblerstruktur eine Vielzahl an Wandanordnungen zur Bildung von Kanälen mit häufigen Richtungsänderungen mit Ecken und Kehren mit einer Richtungsumkehr von beispielsweise 180 Grad vorhanden. Aufgrund dieser häufigen Richtungsänderungen kommt es zu ständigen sich teilweise überlagernden Turbulenzen und Kavitationen. An jeder Ecke gibt es einen Strömungsabriss mit Turbulenz und Kavitation. So werden die beiden Fluide fein durchmischt, bis sie eine Emulsion bilden.
Die Kanten der Wandanordnungen sind dabei unterschiedlich geformt, um die jeweils optimalen Voraussetzungen für Turbulenzen zu schaffen. Die Kanten sind entweder unbearbeitet, einseitig oder beidseitig gefast oder mit einem Kantenblech versehen. Weiterhin ist die Kante in Längsrichtung beispielsweise gerade oder konkav gekrümmt oder die Kante bildet ein rundes Loch.
Die kanalartige Verwirblerstruktur umfasst beispielsweise ein Kanalmuster in Form von Nuten in einer Oberfläche, welches durch eine Vielzahl von Verzweigungen,
Zusammenführungen, Abzweigungen und/oder Richtungsänderungen sowie Kanten und/oder Flanken aufweist. Die Oberfläche ist dabei zumindest teilweise bedeckt, so dass die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden gezwungen ist, das Kanalmuster zu passieren bzw. durch dieses zu strömen. Dabei prallt der Flüssigkeitsstrom auf die
Seitenflächen und Seitenwände in dem Kanalmuster und wird gezwungen, die Richtung zu wechseln. Zudem wird der Flüssigkeitsstrom in dem Kanalmuster mehrfach geteilt und wieder vereint. Es entstehen durch den Strömungsabriss Turbulenzen und es kommt zu Scher Strömungen, durch welche die Emulsion gebildet wird. Die jeweiligen Kanalmuster befinden sich beispielsweise in einem eckigen oder runden Gehäuse, Rohr, Kanal oder Röhre der kanalartigen Verwirblerstruktur der weiteren
Mischstufe. In dem jeweiligen Gehäuse, Rohr, Kanal oder Röhre ist ein dem Querschnitt angepasstes, beispielsweise flaches oder flächiges Kanalmuster angeordnet. Vorgesehen ist weiterhin, dass beispielsweise mehrere durch Platten getrennte beispielsweise flache oder flächige Kanalmuster in einem Gehäuse, Rohr oder Kanal angeordnet sind und beispielsweise parallel oder in Reihe als Kaskade verschaltet sind. Die Innenwandung der Röhre, des Gehäuses, Rohres oder Kanales deckt die Oberfläche des einzelnen oder des äußeren
Kanalmusters ab und nur der Querschnitt des Kanalmusters bietet einen Freiraum zum Passieren der Fluide oder Emulsion.
Die Mischstufe einer Vorrichtung als kanalartige Verwirblerstruktur lässt sich beispielsweise kernartig in einer Röhre oder Leitung unterbringen. Auf dem Kernmantel ist das Kanalmuster vorhanden. Die Oberfläche wird durch die Innenwandung der Röhre oder Leitung bedeckt.
Als kanalartige Verwirblerstruktur kommen weiterhin andere beliebige statische Mischer in Betracht.
Indem in der ungeordneten Verwirblerstruktur oder in den Metallendlosspänen oder im Bereich der Metallendlosspäne zumindest ein Magnet vorhanden ist, wird die gegenseitige Durchmischung der Fluide durch eine Ausrichtung der Atome (Elektronenspin) begünstigt.
In einer Weiterbildung sind am Ende der jeweiligen Mischstufe oder Mischstufen oder am Ende der zumindest einen weiteren Mischstufe zumindest ein weiterer Magnet und/oder Metallendlosspäne und/oder zumindest ein weiterer Magnet als Sekundärmagnet vorgesehen. Den magnetischen Effekt verstärkend sind weitere Teile der Mischstufe mit einem Magnet versehen oder magnetisierbar. So ist vorteilhaft, am Ende der jeweiligen Mischstufe oder Mischstufen, wo die Emulsion in ihre endgültige Form gebracht wird, also die finale
Tröpfchengröße erreicht hat, zumindest ein weiterer Magnet bzw. eine Sekundärmagnet und/oder Metallendlosspäne vorgesehen, um die Vermischung durch ein zusätzliches Magnetfeld und durch die Metallendlosspäne zu unterstützen.
Indem der zumindest eine Magnet von den Metallendlosspänen zumindest bereichsweise umschlossen und/oder an der Innenwand des Gehäuses, Rohres oder Kanales angeordnet ist, vergrößert sich der Einfluss des Magnetes auf die gesamte Anordnung der Metallendlosspänen in der Mischstufe. Zudem werden gegebenenfalls gelöste oder abgebrochene Metallendlosspäne abgefangen oder zurückgehalten.
Vorteilhaft sind der zumindest ein Magnet und die Metallendlosspäne in Strömungsrichtung mehrfach jeweils abwechselnd angeordnet, so dass in der Mischstufe auf einen oder mehrere Magneten ein Bereich mit Metallendlosspäne folgt und darauf wieder ein oder mehrere Magneten folgen und so weiter. Bei mehr als einem Magneten sind diese beispielsweise quer zur Strömungsrichtung in einer Ebene angeordnet, beispielweise mit gleichmäßigem Abstand innerhalb der Ebene. Hierdurch wird die Wirkung des Magnetfeldes auf den
Herstellungsprozess weiter gesteigert.
Die Lage der Magnetfelder ist dabei räumlich statisch oder dynamisch. Bei Elektromagneten lässt sich die magnetische Feldstärke je nach Notwendigkeit fest, also statisch einstellen oder bedarfsgerecht, dynamisch anpassen. Durch Verwendung mehrerer Magnete kann je nach Anordnung und Ansteuerung des Elektromagneten ein homogenes oder ein wechselndes Magnetfeld erzeugt werden. Auch lassen sich die Magneten hinsichtlich der Polung so anordnen, dass beispielsweise jeweils gleichnamige Pole zueinander ausgerichtet sind.
Vorteilhaft sind die Pole der Magneten beispielsweise so ausgerichtet, dass gleichnamige Pole sich gegenüber stehen. Dies ist bei Permanentmagneten sowie Elektromagneten
gleichermaßen möglich, wobei bei Elektromagneten die Möglichkeit besteht, ohne größeren Aufwand auch eine andere Anordnung hinsichtlich der Pole einzustellen.
Weiterhin ist es vorgesehen, zur Erhöhung der Dynamik des Magnetfeldes, dass die Magnete innerhalb oder außerhalb des Gehäuses, des Rohres oder des Kanales rotieren, während der Eisenkern, gebildet durch die Metallendlosspäne im Inneren des Gehäuses, Rohres oder Kanales statisch bleibt. Die Rotationsrichtung von beispielsweise Magnetringen kann gleichgerichtet oder entgegengesetzt sein. So ist es ebenfalls vorgesehen, dass je nach Bedarfsfall, die einzelnen Magnete an Ort und Stelle rotieren. Vorteilhaft werden die Magnete mittels Permanentmagnete oder Elektromagnete realisiert. Einerseits wird eine einfache, anderseits eine individuelle Anordnung erreicht. Hierbei sind die innenliegenden Oberflächen der weiteren Mischstufe mit einer Oberflächenstruktur versehen, welche Turbulenzen verursacht, durch welche die Bildung der Emulsion begünstigt wird. Die Lage der Schüttung oder die Lage der kanalartigen Verwirblerstruktur ist innerhalb der Mischstufe und/oder weiteren Mischstufe in Strömungsrichtung mittels Metallendlosspäne festgelegt, wodurch vermieden wird, dass Teile des Glasgranulates oder des mineralischen Granulates in den Kreislauf gelangen. Zudem wird auch dadurch ein zusätzliches Vermischen der Fluide und damit die Bildung der Emulsion begünstigt.
Die Lage des Glasgranulates oder des mineralischen Granulates kann mittels einer Fixier oder einer Trennscheibe oder ebenfalls mittels Metallendlosspäne festgelegt werden.
In einer Weiterbildung umfasst die ungeordnete Verwirblerstruktur vorzugsweise
Metallendlosspäne, welche damit eine ungeordnete und statische Struktur zum Mischen der Fluide in Form von Hindernissen, Verzweigungen, Zusammenführungen, Abzweigungen, Richtungsänderungen und/oder Verengungen sowie Kanten und/oder Flanken bietet.
Auf der Eingangsseite des Emulsators gibt es eine Pumpe, welche die beiden Fluide bzw. deren Gemisch in die Mischphase pumpt. Zusätzlich ist es je nach Bedarf ebenfalls vorgesehen, dass eine Pumpe auf der Ausgangsseite des Emulsators vorhanden ist, welche die Emulsion aus der jeweiligen Mischphase saugt. Vorteilhaft umfasst der Emulsator die Pumpe integral. Bei mehr als einer Mischstufe oder bei einer Aufteilung der Mischstufen im
Emulsator in Abschnitte, kann die Pumpe auch zwischen diesen Mischstufen oder
Mischstufenabschnitten angeordnet sein.
Der Emulsator kann eine Emulsion aus Treibstoff, Wasser und weiteren Komponenten in den Brennraum einer Kraftmaschine, eines Triebwerks oder einer Heizung einspritzen. Weil die Emulsion thermodynamisch stabil ist, kann sie auch in einen Tank gefüllt werden, wo sie bis zur Verwendung gelagert wird. Der Tank kann dabei Teil der Verbrennungsmaschine oder unabhängig davon sein.
Mittels des Emulsators lassen sich weiterhin Cremes aus Ölen, Wasser und weiteren
Zusatzstoffen für Kosmetikanwendungen, wie Hautcremen, Salben, usw. herstellen. Die zum Beispiel von Hand vorgemischten Zutaten werden aus einem Behälter gesaugt und als Emulsion in einen zweiten Behälter gefüllt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. la die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit zwei Mischstufenabschnitten und weiteren parallelen Mischstufen mit einer Schüttung,
Fig. lb die Schnittdarstellung mit einer Mischstufe mit Glasgranulat und mit
Metallendlospänen,
Fig. lc die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit einer Mischstufe mit Glasgranulat und zwei weitere Mischstufen mit Metallendlospänen und Magneten,
Fig. 2a die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit zwei Mischstufenabschnitte und weiteren parallelen Mischstufen mit einer kanalartigen Verwirblerstruktur,
Fig. 2b die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit zwei Mischstufenabschnitte und Fig. 2c die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit drei kaskadierten Mischstufen mit Glasgranulat und mit Metallendlospänen und Magneten,
Fig. 3 die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit einer Mischstufe mit mehreren Mischstufenabschnitten,
Fig. 4a die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit weiteren Mischstufen vor einer Mischstufe,
Fig. 4b die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit weiteren Mischstufen nach einer Mischstufe,
Fig. 4c die Schnittdarstellung durch einen Emulsator mit weiteren Mischstufen zwischen zwei Mischstufe,
Fig. 5 die Schnittdarstellung durch eine Magnetanordnung in einem Gehäuse eines Emulsator, Fig. 6 die Schnittdarstellung durch eine Trennscheibe für eine Michstufe in einem Gehäuse eines Emulsator,
Fig. 7 bis Fig. 9 verschiedene schematische Darstellungen einer Anordnung für die
Emulsionsherstellung für eine Verbrennungskraftmaschine,
Fig. 10 bis Fig. 22 verschiedene Ausführungen für eine kanalartige Verwirblerstruktur und Fig. 23 und 24 die Schnittdarstellung durch innenliegende Oberfläche mit unterschiedlichen Ob erfl ächenstrukturen . Die Fig. la zeigt einen Emulsator als erfmdungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse 1 als Rohr 1 zwei Mischstufen 2 vorhanden sind, welche jeweils magnetisierbare Metallendlosspäne 3 und zwei dargestellte oder mehr Magnete 4 als Primärmagnete 6 umfassen, durch welche zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden durch die Metallendlosspäne 3 durchleitbar sind und an den Magneten 4 und vorbeileitbar sind und die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegt und vermischt werden. Die
Metallendlosspäne 3 liegen an den Magneten 4 an. Die Magnete 4 sind zudem an der
Innenwand 5 des Gehäuses 1 anliegend angeordnet.
Zwischen den Mischstufen 2 als Mischstufenabschnitte 8 ist eine weitere Mischstufe 9 angeordnet. Die weitere Mischstufe 9 umfasst eine Schüttung 11 umfassend Glasgranulat oder ein mineralisches Granulat beispielsweise Split oder andere Mineralien mit scharfen oder ausgeprägten Bruchkanten und einer Körnung zwischen 2 bis 4 mm. Alternativ zur Schüttung 11 kann die weitere Mischstufe 9 auch eine kanalartige Verwirblerstruktur (2 umfassen.
Zwischen den Mischstufenabschnitte 8 der Mischstufen 2 und der weitere Mischstufe 9 sind vorzugsweise Trennscheiben 13 in Form von Sieben oder filterartigen Matten angeordnet, welche das Verteilen der Schüttung 11 in die Metallendlosspäne 3 bzw. das Vermischen dieser untereinander verhindern. Bei einer hinreichend kompakten Packung des Gehäuses 1 mit der Schüttung 11 und den Metallendlosspäne 3 kann jedoch auch auf die Trennscheibe 13 verzichtet werden. Hierbei ist jedoch auch die Korngröße der Schüttung 11 zu
berücksichtigen. Die Fig. lb zeigt eine weitere Ausführungsform eines Emulsator als erfmdungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse 1 als Rohr 1 eine Mischstufe 2 vorhanden ist, welche Glasgranulat 11 oder ein mineralisches Granulat 11 umfasst, durch welches zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden leitbar sind und die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegt und vermischt werden. Das Glasgranulat 11 oder das mineralisches Granulat 11 besitzt dabei vorzugsweise eine Korngröße zwischen 2 bis 4 mm. Das Glasgranulat oder ein mineralisches Granulat beispielsweise Split oder andere Mineralien weist vorzugweise scharfe oder ausgeprägte Bruchkanten auf. Vor und nach der Mischstufe 2 als erste Mischstufe 2 oder als Mischstufenabschnitt 8 ist eine weitere Mischstufe 9 vorhanden. Diese weiteren Mischstufen 9 hat eine ungeordnete
Verwirblerstruktur 3 in Form von Metallendlosspänen 3.
Diese ungeordnete Verwirblerstruktur 3 in Form von Metallendlosspänen 3 kann jedoch auch als axiale Begrenzung der Mischstufe 2 betrachtet werden.
Die Fig. lc zeigt eine weitere Ausführungsform eines Emulsator als erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse 1 als Rohr 1 eine Mischstufe 2 vorhanden ist, welche Glasgranulat 11 oder ein mineralisches Granulat 11 umfasst, durch welches zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden leitbar sind und die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegt und vermischt werden. Das Glasgranulat 11 oder das mineralisches Granulat 11 besitzt dabei vorzugsweise eine Korngröße zwischen 2 bis 4 mm. Das Glasgranulat oder ein mineralisches Granulat beispielsweise Split oder andere Mineralien weist vorzugweise scharfe oder ausgeprägte Bruchkanten auf.
Vor und nach der Mischstufe 2 als erste Mischstufe 2 oder als Mischstufenabschnitt 8 ist eine weitere Mischstufe 9 vorhanden. Diese weitere Mischstufen 9 haben eine ungeordnete Verwirblerstruktur 3 in Form von Metallendlosspänen 3. Die Metallendlosspäne 3 liegen an den Magneten 4 an, die an der Innenwand 5 des Gehäuses 1 angeordnet sind.
Zwischen den weiteren Mischstufen 9 und der Mischstufe 2 sind vorzugsweise Trennscheiben 13 in Form von Sieben oder filterartigen Matten angeordnet, welche das Verteilen der Schüttung 11 in die Metallendlosspäne 3 bzw. das Vermischen dieser untereinander verhindern. Bei einer hinreichend kompakten Packung des Gehäuses 1 mit der Schüttung 11 und den Metallendlosspäne 3 kann jedoch auch auf die Trennscheibe 13 oder eine
Trennscheibe 13 mit besonderen Filtervorkehrungen verzichtet werden. Hierbei ist jedoch auch die Korngröße der Schüttung 11 zu berücksichtigen.
Eine Trennscheibe 13 ohne besondere Filtervorkehrungen mit einfachen
Durchgangsbohrungen ist in Figur 6 dargestellt. Die Figur 2a zeigt einen Emulsator als erfmdungsgemäße Vorrichtung, wobei in einem Gehäuse 1 als Rohr 1 zwei Mischstufen 2 vorhanden sind, welche jeweils magnetisierbare Metallendlosspäne 3 und zwei dargestellte oder mehr Magneten 4 als Primärmagnete 6 umfassen. Die Magnete 4 sind hierbei von den magnetisierbaren Metallendlosspänen 3 umgeben. Die zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden sind durch die Metallendlosspäne 3 durchleitbar sind und an den
Magneten 4 und vorbeileitbar und werden unter Tröpfchenbildung bewegt und vermischt.
Zwischen den Mischstufen 2 als Mischstufenabschnitte 8 ist eine weitere Mischstufe 9 angeordnet. Die weitere Mischstufe 9 umfasst kanalartige Verwirblerstrukturen 12 die in innenliegenden parallel angeordneten Röhren mit einer jeweils parallelen Strömungsrichtung 6 im Gehäuse 1 angeordnet sind. Die kanalartige Verwirblerstruktur 12 umfasst
Verzweigungen, Zusammenführungen sowie Richtungsänderungen und damit Kanten und Flanken.
Zudem umfassen die innenliegenden Oberflächen 10 der weiteren Mischstufe 9 insbesondere der kanalartigen Verwirblerstruktur 12 eine Oberflächenstruktur 21 in Form von Vertiefungen mit einem viereckigen, dreieckigen oder konkaven Querschnitt, wie dies in den Figuren 23 und 24 dargestellt ist, versehen sein, welche die Vermischung begünstigen.
Zwischen den Mischstufenabschnitte 8 der Mischstufen 2 und der weitere Mischstufe 9 können Trennscheiben 13 in Form von Sieben oder filterartigen Matten angeordnet sind, welche das Verteilen von Abschnitten der Metallendlosspäne 3 kanalartige Verwirblerstruktur 12 verhindern. Die Trennscheiben sorgen zudem für eine gerichtete bzw. geordnete
Strömung der Fluide, des Fluidgemisches bzw. der Emulsion durch die kanalartige
Verwirblerstruktur 12. So sind in einer an sich geschlossenen Scheibe entsprechende
Öffnungen für die kanalartige Verwirblerstruktur 12 oder Durchgänge in die Schüttung 11 der weiteren Mischstufe 9 vorhanden, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Eine weitere Ausführung eines Emulsator als erfmdungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion ist in Figur 2b dargestellt. Abweichend von Figur 2a sind in Figur 2b die Magnete 4 als Primärmagnete 6 im oberen Mischstufenabschnitt 8 nur teilweise von den magnetisierbaren Metallendlosspänen 3 umgeben. Die weitere Mischstufen 9 umfasst kanalartige Verwirblerstrukturen 12 die in innenliegenden parallelen Röhren 25 im Gehäuse 1 zwischen Trennscheiben 13 angeordnet sind. Die Strömungsrichtung 6 ist in den Röhren 25 mit den kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 gleichgerichtet und in den Bereichen bzw. Abschnitten dazwischen dazu gegenläufig. Die Röhren 25 mit den kanalartigen
Verwirblerstrukturen 12 sind zueinander versetzt und verteilt nur einseitig in einer der jeweiligen Trennscheibe 13 angeordnet und erstrecken sich innerhalb der weiteren Mischstufe 9 nicht über deren gesamte Länge, so dass eine Anzahl der Röhren 25 mit den kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 in der einen Trennescheibe 13 und eine andere Anzahl der Röhren 25 mit den kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 in der anderen Trennscheibe 13 angeordnet sind und seitlich sich überlappen. Hierdurch kommt es an den freien Enden der kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 zu einer Richtungsumkehr der Fluide, des Fluidgemisches und/oder der Emulsion. Durch die versetzte Anordnung der kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 verlängert sich der Weg durch die weitere Mischstufe 9, so dass die Fluide intensiver vermischt werden. Die kanalartige Verwirblerstruktur 12 umfasst damit ebenfalls
Verzweigungen, Zusammenführungen sowie Richtungsänderungen und damit Kanten und Flanken.
Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass in den Bereichen außerhalb der innenliegenden parallelen Röhren 25 im Gehäuse 1 eine kanalartige Verwirblerstruktur 12, wie sie in den Figuren 10 bis 22 dargestellt ist, und/oder eine Oberflächenstruktur 21 in Form von
Vertiefungen mit einem viereckigen, dreieckigen oder konkaven Querschnitt, wie sie in den Figuren 23 und 24 dargestellt ist, vorhanden ist.
Alternativ bzw. auch zusätzlich zur einer kanalartigen Verwirblerstruktur 12 in den Bereichen außerhalb der innenliegenden parallelen Röhren 25 der weiteren Mischstufe 9 ist eine Schüttung 11 ebenfalls vorgesehen (nicht dargestellt).
Die Fig. 2c zeigt eine Ausführungsform eines Emulsator als erfmdungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse 1 als Rohr 1 eine Mischstufe 2 vorhanden ist, welche in Abweichung zu den Figuren 1 und 2 das Glasgranulat 11 oder das mineralisches Granulat 11 in im Gehäuse 1 innenliegenden parallel angeordneten Röhren 25 zwischen Trennscheiben 13 umfasst. Die Strömungsrichtung 6 ist in den Röhren 25 mit dem Glasgranulat 11 oder dem mineralischen Granulat 11 gleichgerichtet und in den Bereichen bzw. dem Glasgranulat 11 oder dem mineralischen Granulat 11 sind zueinander versetzt und verteilt nur einseitig in einer der jeweiligen Trennscheibe 13 angeordnet und erstrecken sich innerhalb der Mischstufe 2 nicht über deren gesamte Länge, so dass eine Anzahl der Röhren 25 mit dem Glasgranulat 11 oder dem mineralischen Granulat 11 in der einen Trennscheibe 13 und eine andere Anzahl der Röhren 25 mit dem Glasgranulat 11 oder dem mineralischen Granulat 11 in der anderen Trennscheibe 13 angeordnet sind und seitlich sich überlappen. Hierdurch kommt es an den freien Enden der kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 zu einer Richtungsumkehr der Fluide, des Fluidgemisches und/oder der Emulsion. Durch die versetzte Anordnung kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 verlängert sich der Weg durch die weitere Mischstufe 9, so dass die Fluide intensiver vermischt werden.
Weiterhin sind in der unteren weiteren Mischstufe 9 in der ungeordneten Verwirblerstruktur 3 in Form von Metallendlosspänen 3 Magnete 4 vorhanden.
Zusätzlich ist in den Röhren 25 in den axialen Enden eine ungeordnete Verwirblerstruktur 3 beispielsweise in Form von Metallendlosspänen 3 vorhanden, um die Lage des Glasgranulates 11 oder des mineralischen Granulates 11 in den Röhren 25 bzw. in der weiteren Mischstufe in Strömungsrichtung festzulegen.
Zusätzlich kann vorgesehen werden, dass in den Bereichen außerhalb der innenliegenden parallelen Röhren 25 im Gehäuse 1 eine kanalartige Verwirblerstruktur 12, wie sie in den Figuren 10 bis 22 dargestellt ist, und/oder eine Oberflächenstruktur 21 in Form von
Vertiefungen mit einem viereckigen, dreieckigen oder konkaven Querschnitt, wie dies in den Figuren 23 und 24 dargestellt ist, vorgesehen ist.
Alternativ zur einer ungeordneten Verwirblerstruktur 3 bzw. auch ergänzend dazu umfasst die weitere Mischstufe 9 eine kanalartige Verwirblerstruktur 12, wie sie in den Figuren 10 bis 22 dargestellt ist.
Die Magnete 4 insbesondere in der weiteren Mischstufe 9 im Bereich der Metallendlosspäne 3 sind von den Fluiden, dem Fluidgemisch bzw. der Emulsion umströmbar. Die Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen Bereich des Gehäuses 1 bzw. der Mischstufe 2 mit den Magneten 4.
Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Emulsators als erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welchen eine Mischstufe 2 vier Mischstufenabschnitte 8 umfasst, welche durch Metallendlosspäne 3 und Magnete 4 als Primärmagnete 6 gebildet sind. Jeder der Mischstufenabschnitte 8 wird in Strömungsrichtung 6 durch Magnete 4 und
Metallendlosspäne 3 gebildet. Nach dem letzten Mischstufenabschnitt 8 sind zusätzlich weitere Magnete 7 als Sekundärmagnete 7 vorhanden. Die Pole der Magnete 4 und der weitere Magnete 7 als Sekundärmagnete 7 sind hierbei zu den Magneten 4 der benachbarten Mischstufenabschnitte 8 so ausgerichtet, dass gleichnamige Pole sich gegenüber stehen.
Die Magnete 4 sind von den Fluiden, dem Fluidgemisch bzw. der Emulsion umströmbar. Die Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen Bereich des Gehäuses 1 bzw. der Mischstufe 2 mit den Magneten 4.
Wie in den Figuren la, 2a, 2b und 3 dargestellt, sind als Zulauf oder Abgang des Gehäuses 1 als Rohr 1 jeweils ein axial konzentrisch angeordnetes Einlassrohr 23 und Auslassrohr 24 mit Durchgangbohrungen in axialer und radialer Richtung angeordnet, welche im Gehäuse 1 als Rohr 1 in der Mischstufe 2 in den Metallendlosspänen 3 münden bzw. aus diesen
herausgeführt sind und durch welche entsprechend der eingezeichneten Strömungsrichtung 6 die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden in das Gehäuse 1 einerseits und andererseits die Emulsion aus dem Gehäuse 1 geleitet werden. Andere Anordnungen und eine andere Anzahl der Einlassrohre und Auslassrohre sind gleichermaßen möglich und vorgesehen.
Wie in den Figuren lb, lc und 2c dargestellt, sind als Zulauf oder Abgang des Gehäuses 1 als Rohr 1 jeweils ein axial konzentrisch angeordnetes Einlassrohr 23 und Auslassrohr 24 mit Durchgangbohrungen in axialer und radialer Richtung angeordnet, welche im Gehäuse 1 als Rohr 1 jeweils in der weiteren Mischstufe 9 in der ungeordnete Verwirblerstruktur 3 wie beispielsweise den Metallendlosspänen 3 oder in der kanalartigen Verwirblerstruktur 12
(nicht dargestellt) münden bzw. aus diesen herausgeführt sind und durch welche entsprechend der eingezeichneten Strömungsrichtung 6 die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden in das Gehäuse 1 einerseits und andererseits die Emulsion aus dem Gehäuse 1 geleitet werden. Andere Anordnungen und eine andere Anzahl der Einlassrohre und Auslassrohre sind gleichermaßen möglich und vorgesehen.
Die Figur 4a zeigt eine weitere Ausführung eines Emulsators als erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei vor einer Mischstufe 2 eine weitere Mischstufe 9 angeordnet ist. Die Mischstufe 2 umfasst zwei Mischstufenabschnitte 8, welche durch Metallendlosspäne 3 und Magnete 4 gebildet sind, wobei ein Mischstufenabschnitt 8 in axialer Richtung durch Magnete 4 und zwischen den Magneten 4 angeordneten
Metallendlosspäne 3 gebildet ist, wobei die angrenzende Pole der Magnete 4 der zwei in axialer Richtung nachfolgenden Mischstufenabschnitte 8 ungleichnamig sind und am Ende der weitere Mischstufe 9 Sekundärmagnete 7 angeordnet sind. Die weitere Mischstufe 9 umfasst eine in einer mäanderförmig angeordneten Röhre 25 durch Metallendlosspäne 3 festgelegte Schüttungen 11 sowie eine kanalartige Verwirblerstruktur 12. Nach dem
Durchlaufen der weiteren Mischstufe 9 gelangen die Fluide, das Fluidgemisch oder die Emulsion in die Mischstufe 2.
Die Figur 4b zeigt eine weitere Ausführung eines Emulsators als erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei nach einer Mischstufe 2 eine weitere Mischstufe 9 angeordnet ist. Die Mischstufe 2 umfasst eine in einer mäanderförmig angeordneten Röhre 25 durch Metallendlosspäne 3 festgelegtes Glasgranulat 11 oder mineralisches Granulat 11. Die weitere Mischstufe 9 umfasst als ungeordnete
Verwirblerstruktur 3 Metallendlosspäne 3 und Magnete 4, wobei in axialer Richtung zwischen den Magneten 4 Metallendlosspäne 3 angeordnet sind, wobei die angrenzende Pole der sich unmittelbar angrenzenden Magnete 4 ungleichnamig sind und am Ende der weitere Mischstufe 9 Sekundärmagnete 7 angeordnet sind. Nach dem Durchlaufen der Mischstufe 2 gelangen die Fluide, das Fluidgemisch oder die Emulsion in die weitere Mischstufe 9.
Die Figur 4c zeigt eine weitere Ausführung eines Emulsators als erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei nach einer Mischstufe 2 eine Folge weitere Mischstufen 9 angeordnet ist. Die weiteren Mischstufen 9 sind in zueinander parallelen Röhren 25 angeordnet, welche durch Rohrbögen 27 an den jeweiligen Enden mäanderförmig verbunden sind, so dass die einzelnen weiteren Mischstufen 9 nacheinander einen in Strömungsrichtung 6 langgestreckten Verlauf jeweils als weitere Mischstufen 9 oder als eine gemeinsame weitere Mischstufe 9 bilden. Jeweils stromauf und stromab der weiteren Mischstufen 9 ist eine Mischstufe 2 mit Metallendlosspänen 3 und mit auf diese wirkenden Magneten 4 angeordnet. Die weiteren Mischstufen 9 umfassen jeweils eine kanalartige Verwirblerstruktur 12. Diese kanalartige Verwirblerstruktur 12 weist einen
schraubenförmigen oder spiralförmigen Verlauf mit zwei miteinander kombinierten bzw. ineinander verlaufenden Spiralen oder spiralförmigen Kanälen mit jeweils gegenläufigen Drehrichtungen aus. Die jeweiligen Verläufe der Spiralen oder der spiralförmigen Kanäle sind im Bereich der Kreuzungen des schraubenförmigen oder spiralförmigen Verlaufes unterbrochen. In Figur 4c ist eine entsprechende kanalartige Verwirblerstruktur 12 in der rechten Röhre 25 beispielhaft dargestellt.
Vorgesehen (nicht dargestellt) ist weiterhin, dass in den Rohrbögen 27 Metallendlosspäne 3 angeordnet sind. Somit bilden die Rohrbögen 27 zusätzliche Mischstufen 2,
Mischstufenabschnitte 8 oder weitere Mischstufen 9.
Die Figur 7 zeigt das schematische Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine 14, wobei Kraftstoff 17 mit Wasser 18 unter Bildung einer Emulsion durch im konkreten
Ausführungsbeispiel zwei Emulsatoren 1 leitbar ist, wobei in den Emulsatoren 1 zumindest eine Mischstufe 2 und bedarfsweise zumindest eine weitere Mischstufe 9 vorhanden sind und das Wasser 18 gegebenenfalls mit Tensiden 19 und der mit Wasser 18 an sich nicht mischbare Kraftstoff 17 als außerhalb des Emulsators 1 gebildeten Gemisches durch die Mischstufen 2,
9 strömen und sich aufgrund des oben beschriebenen inneren Aufbaus der Emulsatoren 1 zumindest mit häufigen Richtungswechseln, Kanten und Verwirbelungen so oft als möglich und so lange als möglich bewegen und/oder mit einander vermischen und die dabei gebildete Emulsion der Verbrennungskraftmaschine 14 zuführbar und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise einspritzbar ist. Dabei ist eine Zirkulation 16 für die
gegebenenfalls überschüssige Emulsion vorhanden, wobei die Zirkulation 16 nach dem ersten Emulsator 1 wieder in den Kreislauf der Emulsionsbildung eingespeist wird.
In der Anordnung ist weiterhin eine Pumpe 15 vorhanden, welche den Kraftstoff 17, das Wasser 18, die Tenside 18 und die gegebenenfalls schon gebildete Emulsion vom im Verlauf ersten Emulsator 1 zum zweiten Emulsator 1 fördern.
Ergänzend zur Anordnung gemäß Figur 7 ist in Figur 8 zudem eine Emulsionsvorwärmstufe 22 vorhanden ist, wobei die Emulsionsvorwärmstufe 22 vor einem der beiden Emulsatoren 1, nämlich dem vor der Verbrennungskraftmaschine 14 bzw. nach der Pumpe 15 angeordnet ist.
Ergänzend zur Anordnung gemäß Figur 7 ist in Figur 8 zudem eine Emulsionsvorwärmstufe 22 vorhanden ist, wobei die Emulsionsvorwärmstufe 22 vor einem der beiden Emulsatoren 1, nämlich dem vor der Verbrennungskraftmaschine 14 bzw. nach der Pumpe 15 angeordnet ist. Die Figur 9 zeigt das schematische Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine 14, wobei in einen ersten oben beschriebenen Emulsator 1 separat Wasser 18 gegebenenfalls mit Tensiden 19 und Kraftstoff 17 geleitet werden. Nach dem ersten Emulsator 1 gelangen die Fluide, das Fluidgemisch oder die bereist gebildete Emulsion mittels der Pumpe 15 in einen zweiten oben beschriebenen Emulsator 1 und von dort aus in einen Emulsionstank 20. Vom Emulsionstank 20 steht mittels einer weiteren Pumpe 15 die Emulsion über eine
Emulsionsvorwärmstufe 22 der Verbrennungskraftmaschine 14 zur Verfügung. Die ebenfalls vorhandene Zirkulation 16 erlaubt das Fördern der überschüssigen Emulsion in den
Emulsionstank 20, wonach die Emulsion wieder für die Versorgung der
Verbrennungskraftmaschine 14 zur Verfügung steht.
Die Tenside 19 lassen sich in einem Tensidtank 19 Vorhalten und bedarfsweise in einen Tank für das Wasser 18, wie in Figur 7 dargestellt, oder in eine Zuleitung für das Wasser 18, wie in Figur 7 dargestellt, zuführen.
Sofern Tenside erforderlich sind lässt auch sich ein Wasser-Tensid-Gemisch, beispielsweise mit einem Anteil von 1% Tensiden in einem Tank für das Wasser-Tensid-Gemisch Vorhalten und bedarfsweise entnehmen. Diese wäre beispielsweise mit der erfindungsgemäßen
Anordnung gemäß Figur 9 umsetzbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine 14 wird Kraftstoff 17 mit Wasser 18 unter Bildung einer Emulsion durch zumindest einen Emulsator 1 geleitet werden, wobei in dem Emulsator 1 das Wasser 18 und der mit Wasser 18 an sich nicht mischbare Kraftstoff 17 durch zumindest eine Mischstufe 2, 9 strömen und so oft als möglich und so lange als möglich bewegt und/oder mit einander vermischt werden. Die dabei gebildete Emulsion wird der Verbrennungskraftmaschine 14, die beispielsweise ein Motor oder BHKW sein kann, zugeführt und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise eingespritzt, wobei eine Zirkulation 16 überschüssiger Emulsion erfolgt, vor dem Zuführen und/oder Einspritzen der Emulsion eine Vorwärmung der Emulsion erfolgt.
Für eine noch stabilere Emulsion wird dem Wasser 18 bezogen auf das Gewicht oder Volumen des Wassers 18 zwischen 0,1 und 20%, vorzugsweise zwischen 1 % und 5%
Tenside 19 und/oder das Kohlensäure zugemischt. Die Figuren 10 bis 22 zeigen unterschiedliche Ausführungen für eine kanalartige Verwirblerstruktur 12. Diese sind je nach Ausführung in im Querschnitt runden oder eckigen Röhren 25, Rohren 1, Kanälen 1 oder Gehäusen 1 angeordnet bzw. untergebracht und bilden die jeweilige weitere Mischstufe 9 oder sind Teile oder Bestanteil der jeweiligen weiteren Mischstufe 9.
So sind gemäß Figur 10 labyrinthartige oder mäanderartige kanalartige Verwirblerstruktur 12 vorgesehen, die insbesondere in einer Ebene vielfache Richtungswechsel der Fluide, des Fluidgemisches oder der Emulsion bewirken und somit die Vermischung begünstigen.
In Figur 11 ist als kanalartige Verwirblerstruktur 12 ein schraubenförmiger Verlauf in einer Drehrichtung dargestellt, wodurch die Vermischung der Fluide, des Fluidgemisches oder der Emulsion begünstigt wird.
Die Vermischung wird begünstigt, indem der schraubenförmige Verlauf in zwei
gegenläufigen Drehrichtungen vergleichbar einen Rechts- und einem Linksgewinde ausgeführt ist und die kanalartige Verwirblerstruktur 12 im Bereich der Kreuzungen des schraubenförmigen Verlauf unterbrochen ist und somit die Teil Strömungen aufeinander prallen und es zu Verwirbelungen bzw. Turbulenzen kommt.
Die kanalartige Verwirblerstruktur 12 gemäß Figur 12 zeigt eine kombinierte Anordnung eines mäanderartigen und schraubenförmigen Verlaufes mit kontinuierlichem Richtungs- und Drehsinnänderung.
In Figur 13 ist einen vereinfachte labyrinthartige oder mäanderartige kanalartige
Verwirblerstruktur 12 dargestellt.
Ein Gemisch aus den Fluiden strömt durch ein Gehäuse 1, Rohr 1 oder Kanal 1 oder eine Röhre 25, in dem mehrere scharfe 180 Grad-Ecken angeordnet sind. Bei jeder Ecke gibt es einen Strömungsabriss mit Turbulenz und Kavitation. So werden die beiden Fluide fein durchmischt, bis sie eine Emulsion bilden. Das Fluidgemisch kann entweder einmalig oder mehrmals in einem Kreislauf durch das Gehäuse 1, Rohr 1 oder Kanal 1 gepumpt werden
Weitere kanalartige Verwirblerstrukturen 12 sind als in Strömungsrichtung unterschiedlich ausgerichtete Gitter als Hindernisse, wie in Figur 14 dargestellt, oder als schwingende
Spiralfeder, die wie in Figur 17 dargestellt, parallel zur Strömungsrichtung 6 angeordnet ist, ausgefiihrt, welche Strömungsabrisse mit Turbulenzen und Kavitation bewirken, die eine Vermischung der Fluide, des Fluidgemisches oder der Emulsion begünstigen. Auch Rotoren als Hindernisse, wie in Figuren 15 und 16 dargestellt, bilden kanalartige Verwirblerstrukturen 12, welche durch eine Drehung bedingt durch die Strömung der der Fluide, des Fluidgemisches oder der Emulsion oder durch einen Antrieb von außerhalb durch Verwirbelungen bzw. Turbulenzen an den Kanten der Rotorblätter die Vermischung der Fluide, des Fluidgemisches oder der Emulsion begünstigen. Je nach Art der Initiierung der Drehbewegung ist die Drehrichtung der einzelnen Rotoren gleichgerichtet oder gegenläufig. Durch die Rotoren entstehen Verwirbelungen und Kavitation in der Strömung, woraus eine feine Vermischung zu einer Emulsion resultiert. Das Fluidgemisch kann entweder einmalig oder mehrmals in einem Kreislauf durch einen Kanal an den Rotoren vorbeigepumpt werden. Die freidrehenden Rotoren sind in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet. Die Rotationsachse der freidrehenden Rotoren kann senkrecht oder parallel zur
Strömungsrichtung ausgerichtet sein. Die Drehrichtung der hintereinanderliegenden Rotoren kann entweder gleich oder alternierend sein.
Die kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 können auch, wie in Figur 18 dargestellt, als Borsten als Hindernisse ausgebildet, die entweder auf einer Seite der vorzugsweise im Querschnitt eckigen Röhren 25, Rohre 1, Kanäle 1 oder Gehäuse 1 angeordnet bzw.
untergebracht sind oder auf sich gegenüberliegenden Flächen der Röhren 25, Rohre 1, Kanäle 1 oder Gehäuse 1 angeordnet sind, wobei sich die Enden der gegenüberliegenden Borsten dabei berühren, überlappen oder zueinander beabstandet sind und sich damit nicht berühren. Durch die Vielzahl an Verwirbelungen der sich bewegenden Borsten wird die Bildung der Emulsion begünstigt. Die Borsten schwingen, weil sie elastisch sind und durch die Strömung im Bereich ihrer Eigenfrequenz angeregt werden. Durch die Borsten entstehen
Strömungsabrisse und durch die Schwingung zusätzliche Kavitation. So werden die Fluide fein durchmischt und bilden eine Emulsion. Die Borsten lassen sich auch in im Querschnitt runden Röhren 25, Rohren 1, Kanälen 1 oder Gehäusen 1 einsetzen. Alternativ können als Hindernisse Spiralfedern quer zur Strömungsrichtung 6 anstelle von geraden Borsten oder einer einzigen Spiralfeder längs zur Strömungsrichtung 6 in einem runden Kanal verwendet werden, wie dies in Figur 19 dargestellt ist. Die Spiralfedern bewegen sich in der Strömung. Durch die Bewegung der Spiralfedern kommt es zu
Verwirbelungen, wodurch die Bildung der Emulsion begünstigt wird.
Weitere kanalartigen Verwirblerstrukturen 12, lassen sich, wie in den Figuren 20 bis 22 dargestellt, durch Strömungsverwirbler 26 als Hindernisse bilden, welche zwischen dem Boden oder der Unterseite oder einem Innenrohr und der Decke oder der Oberseite oder dem Außenrohr von im Querschnitt eckigen oder runden Röhren 25, Rohren 1, Kanälen 1 oder Gehäusen 1 angeordnet sind. Durch die jeweiligen Querschnitte der Strömungsverwirbler 26 als Hindernisse und der je nach Querschnitt verschachtelten Anordnung der
Strömungsverwirbler 26 als Hindernisse kommt es beim Durchströmen der Fluide, des Fluidgemisches oder Emulsion durch die jeweiligen kanalartigen Verwirblerstrukturen 12 zu Verwirbelungen bzw. Turbulenzen. Damit prallt der Flüssigkeitsstrom dauernd auf
Oberflächen und wird gezwungen, die Richtung zu wechseln. Auch wird der
Flüssigkeitsstrom bei manchen Kanalmustern viele Male geteilt und wieder vereint. Die Bildung der Emulsion wird begünstigt bzw. die Emulsion wird stabilisiert.
Für zusätzliche Unebenheiten für Turbulenzen und Kavitationen kommen auf oder in der innenliegende Oberfläche 10 Vertiefungen, Nuten oder Nocken oder eine stark aufgeraute
Oberfläche als Oberflächenstrukturen 21 bzw. als Positiv- oder Negativprofil infrage, wie dies in den Figuren 23 und 24 dargestellt ist. Die Form der Oberflächenstruktur 21 als
Vertiefungen, Nuten oder Nocken kann rechteckig, Kegelförmig, Kugelförmig oder abgesetzt Kegelförmig sein. Zusammenstellung der Bezugszeichen
1 - Gehäuse, Rohr, Kanal, Emulsator
2 - Mischstufe
3 - Metallendlosspan, ungeordnete Verwirblerstruktur
4 - Magnet, Primärmagnet
5 - Innenwand
6 - Strömungsrichtung
7 - weiterer Magnet, Sekundärmagnet
8 - Mischstufenabschnitt
9 - weitere Mischstufe
10 - innenliegende Oberfläche
11 - Schüttung, Glasgranulat, mineralisches Granulat
12 - kanalartige Verwirblerstruktur
13 - Fixierscheibe, Trennscheibe
14 - Motor, BHKW, Verbrennungskraftmaschine 15 - Pumpe
16 - Zirkulation
17 - Kraftstoffzuführung, Kraftstoff
18 - Wassertank, Wasserzuführung, Wasser
19 - Tensid, Tensidtank
20 - Tank, Emulsionstank
21 - Oberflächenstruktur
22 - Emulsionsvorwärmstufe
23 - Einlassrohr
24 - Auslassrohr
25 - Röhre
26 - Strömungsverwirbler
27 - Rohrbogen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (14), wobei Kraftstoff (17) mit Wasser (18) unter Bildung einer Emulsion durch zumindest einen Emulsator (1) geleitet werden, wobei in dem Emulsator (1) das Wasser (18) und der mit Wasser (18) an sich nicht mischbare Kraftstoff (17) durch zumindest eine Mischstufe (2, 9) strömen und so oft als möglich und so lange als möglich bewegt und/oder mit einander vermischt werden und die dabei gebildete Emulsion der Verbrennungskraftmaschine (14) zugeführt und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise eingespritzt wird, wobei eine Zirkulation (16) überschüssiger Emulsion erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Zuführen und/oder Einspritzen der Emulsion eine Vorwärmung der Emulsion erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Wasser (18) bezogen auf das Gewicht oder Volumen des Wassers (18) zwischen 0,1 und 20%, vorzugsweise zwischen 1 % und 5 % Tenside (19) und/oder das Kohlensäure zugemischt werden.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer
Verbrennungskraftmaschine (14), wobei Kraftstoff (17) mit Wasser (18) unter Bildung einer Emulsion durch zumindest einen Emulsator (1) leitbar ist, wobei in dem Emulsator (1) das Wasser (18) und der mit Wasser (18) an sich nicht mischbare Kraftstoff (17) durch zumindest eine Mischstufe (2, 9) strömen und sich so oft als möglich und so lange als möglich bewegen und/oder mit einander vermischen und die dabei gebildete Emulsion der
Verbrennungskraftmaschine (14) zuführbar und in zumindest einen Brennraum auf an sich bekannte Weise einspritzbar ist, wobei eine Zirkulation (16) überschüssiger Emulsion vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Emulsionsvorwärmstufe (22) vorhanden ist, wobei die Emulsionsvorwärmstufe (22) vor, in oder nach dem zumindest einen Emulsator (1) angeordnet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zirkulation überschüssiger Emulsion stromaufwärts vor den zumindest einen Emulsator (1) oder zwischen zwei Emulsatoren (1) oder in einen Emulsionstank (20) geführt ist.
5. Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion, wobei in einem Gehäuse (1), Rohr (1) oder Kanal (1) zumindest eine Mischstufe (2) vorhanden ist, welche magnetisierbare
Metaiiendlosspäne (3), auf die zumindest ein Magnet (4) als Primärmagnet (6) wirkt, und/oder Glasgranulat (11) oder ein mineralisches Granulat (11) als Schüttung (11) umfasst, wobei zwei an sich nicht mischbare Fluide oder ein Gemisch aus zwei nicht mischbaren Fluiden durch die Metallendlosspäne (3) durchleitbar und an dem zumindest einen Magneten (4) vorbeileitbar und/oder durch das Glasgranulat (11) oder das mineralisches Granulat (11) durchleitbar sind und die beiden Fluide oder das Gemisch aus den beiden Fluiden unter Tröpfchenbildung bewegbar und vermischbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
das Glasgranulat (11) oder das mineralisches Granulat (11) vorzugsweise eine Korngröße zwischen 2 bis 4 mm besitzt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Mischstufe (2) als erste, zweite oder folgende Mischstufe (2) in einzelne Abschnitte als Mischstufenabschnitte (8) aufgeteilt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor, nach oder in der mindestens einen Mischstufe (2) als erste, zweite oder folgende Mischstufe (2) oder zwischen den einzelnen Abschnitten als Mischstufenabschnitte (8) zumindest eine weitere Mischstufe (9) vorhanden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine weitere Mischstufe (9) eine Schüttung (11) oder eine ungeordnete Verwirblerstruktur (3) oder eine kanalartige Verwirblerstruktur (12) umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kanalartige Verwirblerstruktur (12) Hindernisse, Verzweigungen,
Zusammenführungen, Richtungsänderungen und/oder Verengungen sowie Kanten und/oder Flanken umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kanalartige Verwirblerstruktur (12) ortsfest oder beweglich angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der kanalartigen Verwirblerstruktur (12) Rotoren angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kanalartige Verwirblerstruktur (12) von außerhalb des Gehäuses (1), Rohres (1) oder Kanals (1) antreibbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die innenliegenden Oberflächen (10) der weiteren Mischstufe (9) und/oder der kanalartigen Verwirblerstruktur (12) mit einer Oberflächenstruktur (21) versehen sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lage der Schüttung (11) oder die Lage der kanalartigen Verwirblerstruktur (12) innerhalb der weiteren Mischstufe (9) in Strömungsrichtung (6) mittels Metallendlosspänen (3) festgelegt ist und/oder dass die ungeordnete Verwirblerstruktur (3) vorzugsweise
Metallendlosspäne (3) umfasst.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Ende der jeweiligen Mischstufe (2) oder Mischstufen (2) oder am Ende der zumindest einen weiteren Mischstufe (9) zumindest ein weiterer Magnet (4) und/oder Metallendlosspäne (3) und/oder zumindest ein weiterer Magnet (7) als Sekundärmagnet (7) vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Magnet (4) und die Metallendlosspäne (3) in Strömungsrichtung (6) mehrfach jeweils abwechselnd angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der ungeordneten Verwirblerstruktur (3) oder in den Metallendlosspänen (3) oder im Bereich der Metallendlosspäne (3) zumindest ein Magnet (4) vorhanden ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Magnet (4) von den Metallendlosspänen (3) zumindest bereichsweise umschlossen oder an der Innenwand (5) des Gehäuses (1), Rohres (1) oder Kanales (1) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lage und/oder die Ausrichtung des oder der Magnete (4) relativ zu den
Metallendlosspänen (3), dem Gehäuse (1), Rohr (1) oder Kanal (1) oder relativ zueinander und/oder die Stärke des Magnetfeldes dynamisch und/oder statisch ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zumindest eine Magnet (3) und/oder der weitere Magnet (7) ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor, in und/oder nach der Mischstufe (2, 9) eine Pumpe (15) angeordnet ist.
23. Verwendung der Vorrichtung nach einem vorhergehenden Ansprüche 5 bis 22 für die Herstellung von Kraftstoffemulsionen und Kosmetikwaren.
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