WO2023242081A1 - Adapter für eine vorrichtung zur einbringung eines für den betrieb einer kraftmaschine oder heizung notwendigen betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen aufnahmeraum der kraftmaschine oder heizung - Google Patents

Adapter für eine vorrichtung zur einbringung eines für den betrieb einer kraftmaschine oder heizung notwendigen betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen aufnahmeraum der kraftmaschine oder heizung Download PDF

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    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner

Definitions

  • Adapter for a device for introducing an operating fluid necessary for the operation of an engine or heater into a designated receiving space of the engine or heater
  • the invention relates to an adapter for a device for introducing an operating fluid necessary for the operation of an engine or a heater into a receiving space provided for this purpose in the engine or the heater.
  • the invention further relates to a piston lifting machine, a construction machine or a motor vehicle, a turbine and a generator which has an adapter according to the invention.
  • the invention also relates to a heater which includes an adapter according to the invention.
  • injection nozzles or injectors which, in an internal combustion engine, atomize a fuel with which the internal combustion engine is operated under high pressure and inject it into a cylinder.
  • the atomized fuel mixture is mixed with air and ignited, whereby a volume expansion takes place and a piston of the cylinder moves towards bottom dead center, that is downwards, so that a translational movement of the piston is converted into a rotation of a crankshaft of the internal combustion engine becomes.
  • a device known from the prior art for introducing an operating fluid necessary for the operation of an engine into a designated receiving space of the engine usually comprises an injector with the associated control unit and, in the case of internal combustion engines operated with diesel as the operating fluid, a high-pressure pump.
  • a piston reciprocating machine is known in which evaporated water mixed with air by an air humidifier 22 is injected into a cylinder 10 of the piston reciprocating machine and passed through an arc (20).
  • the arc separates the hydrogen in the water from the oxygen in the water and ignites it (oxyhydrogen reaction), causing a volume expansion that causes a piston 24 to move downward.
  • Another piston machine is known from DE 196 36 141 A1, in which water is injected into a combustion chamber and passed through an arc, whereby the water is split and the two split products react with one another.
  • a piston lifting machine known from CN 100439656 C is operated with water as an operating fluid. To do this, water is sprayed into a cylinder 4 using an injection nozzle and passed through an arc, whereby the water evaporates and the resulting pressure moves a piston 5 downwards.
  • a gas turbine is known in which a plasma is formed from water and a fuel by an arc and is used to operate the gas turbine.
  • RU 2 491 425 C2 describes a steam rotary vane engine, for operation of which water is evaporated.
  • CN 102562277 A describes an engine that runs on a mixture of coal and steam, with water being passed through a spray nozzle and an arc.
  • An adapter is known from DE 36 41 643 A1.
  • the invention is based on the object of designing an adapter of the type mentioned at the outset, through which an existing engine, which can be operated with a fossil fuel such as gasoline, diesel or kerosene, can be adapted to operate with water as a fuel or with only minor design changes can be converted to an aqueous operating fluid.
  • a fossil fuel such as gasoline, diesel or kerosene
  • An aqueous operating fluid can be water containing an additive such as an alcohol, for example methanol, ethanol or propanol.
  • the invention is based on the object of creating a heater that can be operated without burning fuel.
  • the object is achieved in that the adapter is designed to be arranged between a device for atomizing the operating fluid and the receiving space.
  • the adapter is preferably designed to be rotationally symmetrical and fluidly connects the fuel atomization device to the receiving space.
  • the inventor has found that an injector of a common rail diesel engine is suitable as an atomizer due to the possible high injection pressure.
  • the receiving space can be a space whose volume can be changed by moving a piston and which is limited by the piston.
  • a cylinder of a piston-operating machine can be such a receiving space.
  • the receiving room can be a room in which heat is generated, which is given off to heating water in the form of a heat exchange.
  • the adapter is designed as a connecting member between the atomization device and the receiving space, an existing internal combustion engine can advantageously be converted in a simple manner, for example to run on water instead of one to be powered by fossil fuel. To do this, the adapter according to the invention simply needs to be installed between an existing injector and a cylinder.
  • the adapter in a heater is designed as a connecting member of a heating device of the heater, for example a heating coil, with an atomization device, a new type of heater is advantageously created.
  • the adapter expediently has two connection sections, of which a first connection section is designed to form a fluidic, preferably releasable connection with the operating material atomization device and a second connection section is designed to form a fluidic, preferably releasable connection to the receiving space. So that a fluidic connection can be established between the operating material atomization device and the receiving space, the adapter has a through-channel which extends from the first to the second connecting section.
  • an adapter according to the invention with the second connecting section is attached to an injection opening of a cylinder of a diesel engine, this injection opening being originally intended to accommodate an injector for diesel fuel.
  • the adapter according to the invention can be attached with the second connecting section to a hollow heating coil of a heater, wherein the heating coil can be arranged in a closed boiler in a water bath with heating water.
  • the receiving space is an interior of the hollow heating coil, into which evaporated water is introduced and, when it condenses on the inner walls of the interior, heat is given off to the water bath.
  • Heating water from the water bath can either be used as warm service water or be intended to be passed on to a radiator to heat a room.
  • the adapter has a device for evaporating an operating fluid atomized by the operating fluid atomizing device.
  • the atomized operating fluid preferably comprises water or consists of water. Evaporation in the sense of this invention is a transition of an atomized operating fluid from liquid to gaseous without a chemical reaction of the ingredients of the operating fluid.
  • an engine operated with a fossil fuel requires ignition of the operating fluid, which can be gasoline, diesel or natural gas
  • an engine that has an adapter according to the invention advantageously creates a machine that can be used, for example, with finely atomized water is only evaporated and can be operated. This applies analogously to a heater that has an adapter according to the invention.
  • the evaporation device is arranged between two connecting sections of the adapter, of which a first connecting section is designed to form a fluidic, preferably releasable connection with the operating material atomization device and a second connecting section is designed to form a fluidic, preferably releasable connection to the receiving space.
  • the atomized operating fluid is advantageously introduced into the adapter directly in the area of the evaporation device. Due to the large surface area of a finely atomized operating fluid, its evaporation with a locally targeted energy input is possible in a very short time. An engine or heater is advantageously created that is particularly efficient and can be operated with a high degree of efficiency.
  • an increase in volume due to the phase transition from liquid to gaseous and the resulting pressure in the receiving space can cause a movement of a piston or a turbine of an engine.
  • the evaporated operating fluid which is preferably water or consists mainly of water, can condense and be reused for further operation of the engine or the heater.
  • the evaporation device has a heat source which is set up to evaporate the operating fluid.
  • the evaporation device is designed in such a way that the operating material can be evaporated, i.e. the physical state changes from liquid to gaseous.
  • the heat source can be a heating device through which heat can be introduced locally into the atomized operating fluid, thereby causing its evaporation with particularly high efficiency.
  • the heat source comprises a laser, at least one electric arc and/or at least one filament.
  • atomized water can advantageously be evaporated in a particularly energy-efficient manner.
  • the inventor has found that when using an electric arc, which can be formed between two electrodes such as tungsten electrodes, a particularly good evaporation of water is possible, since a targeted heat input takes place locally.
  • two electrodes between which the electric arc is ignited can be electrically contacted from outside the adapter and controlled, for example, by an existing engine control unit, which can be an engine control unit in an internal combustion engine.
  • the heat source is expediently designed in several parts, with individual parts being arranged one behind the other in the manner of a cascade in a flow direction of the adapter. It is advantageous to ensure that the atomized operating fluid is completely evaporated.
  • the inventor has found that an arrangement of three electrical arcs arranged one behind the other in the flow direction is particularly advantageous in order to almost completely evaporate the atomized operating fluid, which is preferably water or contains water.
  • the individual parts of the multi-part heat source are designed to be different or identical to one another.
  • An adapter can advantageously be adapted to a specific existing engine in order to convert it to operate with water as a fuel.
  • an adapter can have an arc and a laser for vaporizing the atomized operating fluid.
  • FIG. 1 An embodiment of an adapter according to the invention
  • Fig. 2 shows a heater which has an adapter according to the invention.
  • An adapter 1 shown schematically in a sectioned side view in FIG Thread, not shown, can be fluidly connected to a cylinder of a cylinder crankcase of a piston reciprocating machine, not shown in FIG. 1a.
  • the adapter 1 also has an evaporation device 6 for evaporation of water atomized by the injection nozzle, which in this exemplary embodiment has three pairs of electrodes 8-10 arranged one behind the other in a flow direction 7, between which an electrical arc, not shown in FIG. 1 a, can be formed .
  • Each electrode 11 of each electrode pair 8-10 passes through a wall 12 of the adapter 1 and can be electrically contacted and controlled by a control device 13 shown schematically.
  • the adapter 1 also has a through channel 14 into which water atomized by the injection nozzle 5 can be injected into the electrical arcs in order to move a piston in the cylinder crankcase in the direction of the lower one after its evaporation due to a volume expansion caused by the phase transition from liquid to gaseous Dead center, that is, move downwards.
  • the volume expansion takes place through the second connecting section 4 into the cylinder of the piston lifting machine.
  • An adapter 1 shown schematically in a sectioned side view in FIG. 1 b differs from the one shown in FIG and arcs 17 shown in FIG. 1 b are injected and evaporated. As a result, water vapor 18 is formed, which has a larger volume than the atomized water 15, so that the water vapor 18 expands in the direction of an arrow 19 into a cylinder, not shown in FIG bottom dead center is moved.
  • another aqueous operating fluid can be used instead of water, for example a water-alcohol mixture, where the alcohol can be methanol or ethanol.
  • an adapter 1 according to the invention is used in a turbine such as a gas turbine or a generator to generate electrical energy.
  • FIG. 2 where identical or equivalent parts are designated with the same reference number as in FIG. 1 and the letter a is appended to the relevant reference number.
  • a heater 20 shown in a schematic side view in FIG. 2 comprises a boiler 21, into which a hollow heating coil 22 is inserted, which protrudes from the boiler 21 with end sections 23, 24.
  • a schematically shown adapter 1a is attached to an inlet opening 25 of the hollow heating coil 22 and has an evaporation device 6a, into which water atomized by an injection nozzle 5a is injected as operating fluid for the heater 20.
  • the water leaving the adapter 1a in the direction of the heating coil 22 condenses on the inner walls of the heating coil 22, whereby heat is released to the heating water 26 located in the boiler 21.
  • the heating water 26 can be pumped through a heating line 27 into a radiator 28 by a pump, not shown in FIG. 2.
  • heating water 26 can also be used as warm service water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Adapter (1; 1a) für eine Vorrichtung zur Einbringung eines für den Betrieb einer Kraftmaschine oder einer Heizung (20) notwendigen Betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen Aufnahmeraum (22) der Kraftmaschine oder Heizung (20). Zweckmäßigerweise ist der Adapter (1; 1a) dazu eingerichtet ist, zwischen einer Einrichtung zur Zerstäubung des Betriebsstoffes (5; 5a) und dem Aufnahmeraum (22) angeordnet zu werden. Dadurch, dass der Adapter als Verbindungsglied zwischen der Zerstäubungseinrichtung und dem Aufnahmeraum ausgebildet ist, kann ein bestehender Verbrennungsmotor vorteilhaft auf einfache Art und Weise umgerüstet werden, um beispielsweise mit Wasser anstelle eines fossilen Kraftstoffs betrieben zu werden.

Description

„Adapter für eine Vorrichtung zur Einbringung eines für den Betrieb einer Kraftmaschine oder Heizung notwendigen Betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen Aufnahmeraum der Kraftmaschine oder Heizung“
Die Erfindung betrifft einen Adapter für eine Vorrichtung zur Einbringung eines für den Betrieb einer Kraftmaschine oder einer Heizung notwendigen Betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen Aufnahmeraum der Kraftmaschine oder der Heizung. Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenhubmaschine, eine Baumaschine oder ein Kraftfahrzeug, eine Turbine und einen Generator, der bzw. die einen erfindungsgemäßen Adapter aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Heizung, die einen erfindungsgemäßen Adapter umfasst.
Durch Benutzung sind als Einspritzdüsen oder Injektoren bezeichnete Vorrichtungen bekannt, die bei einem Verbrennungsmotor einen Kraftstoff, mit dem der Verbrennungsmotor betrieben wird, unter hohem Druck zerstäuben und in einen Zylinder einspritzen. In dem Zylinder wird das zerstäubte Kraftstoffgemisch mit Luft gemischt und gezündet, wodurch eine Volumenexpansion stattfindet und einen Kolben des Zylinders in Richtung des unteren Totpunkts, das heißt nach unten, bewegt, so dass eine translatorische Bewegung des Kolbens in eine Rotation einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors umgesetzt wird.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Einbringung eines für den Betrieb einer Kraftmaschine notwendigen Betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen Aufnahmeraum der Kraftmaschine umfasst üblicherweise einen Injektor mit der zugehörigen Steuereinheit sowie bei mit Diesel als Betriebsstoff betriebenen Verbrennungsmotoren eine Hochdruckpumpe.
Aus dem nachfolgend angeführten Stand der Technik sind Kraftmaschinen bekannt, die mit Wasser anstelle von fossilen Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel betreibbar sind. Dazu wird beispielsweise Wasser in einem Zylinder einer Kolbenhubmaschine verdampft und durch dessen Volumenexpansion beim Phasenübergang von flüssig zu fest ein Druck erzeugt, der einen Kolben der Kolbenhubmaschine nach unten bewegt, wodurch eine Kurbelwelle in Rotation versetzt wird.
Aus US 8,555,823 B2 ist eine Kolbenhubmaschine bekannt, bei der durch einen Luftbefeuchter 22 verdampftes Wasser mit Luft vermischt in einen Zylinder 10 der Kolbenhubmaschine eingespritzt und durch einen Lichtbogen (20) geleitet wird. Durch den Lichtbogen wird Wasserstoff des Wassers von Sauerstoff des Wassers getrennt und entzündet (Knallgasreaktion), wodurch eine Volumenexpansion erfolgt, durch die ein Kolben 24 nach unten bewegt wird.
DE 197 24 164 A1 beschreibt eine Turbine, zu deren Betrieb Wasser mit einer Einspritzdüse fein zerstäubt in eine Brennkammer eingebracht und durch einen Lichtbogen geleitet wird, wodurch das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerfällt und die beiden Gase sofort wieder explosionsartig miteinander reagieren, so dass durch eine Volumenexpansion ein Druck entsteht, der zum Betrieb der Turbine geeignet ist.
Aus DE 196 36 141 A1 ist eine weitere Kolbenmaschine bekannt, bei der Wasser in eine Brennkammer eingespritzt und durch einen Lichtbogen geleitet wird, wodurch das Wasser aufgespalten wird und die beiden Spaltprodukte miteinander reagieren.
Eine aus CN 100439656 C bekannte Kolbenhubmaschine wird mit Wasser als Betriebsstoff betrieben. Dazu wird Wasser mit einer Einspritzdüse in einen Zylinder 4 eingesprüht und durch einen Lichtbogen geleitet, wodurch das Wasser verdampft und durch den dadurch entstehenden Druck ein Kolben 5 nach unten bewegt wird.
Aus RU 2 335 644 C1 ist eine Gasturbine bekannt, bei der ein Plasma ausgehend von Wasser und einem Brennstoff durch einen Lichtbogen ausgebildet und zum Betrieb der Gasturbine verwendet wird.
RU 2 491 425 C2 beschreibt einen Dampfdrehschiebermotor, zu dessen Betrieb Wasser verdampft wird.
CN 102562277 A beschreibt einen Motor, der mit einem Gemisch aus Kohle und Wasserdampf betrieben wird, wobei Wasser durch eine Sprühdüse sowie einen Lichtbogen hindurchgeführt wird. Aus DE 36 41 643 A1 ist ein Adapter bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Adapter der eingangs genannten Art auszubilden, durch den eine bestehende Kraftmaschine, die mit einem fossilen Brennstoff wie Benzin, Diesel oder Kerosin betreibbar ist, ohne oder mit lediglich geringen konstruktiven Änderungen auf einen Betrieb mit Wasser als Betriebsstoff oder einen wässrigen Betriebsstoff umgestellt werden kann.
Ein wässriger Betriebsstoff kann Wasser sein, das mit einem Zusatzstoff wie einem Alkohol, beispielsweise Methanol, Ethanol oder Propanol, versehen ist.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizung zu schaffen, die ohne Verbrennung von Brennstoffen betreibbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Adapter dazu eingerichtet ist, zwischen einer Einrichtung zur Zerstäubung des Betriebsstoffes und dem Aufnahmeraum angeordnet zu werden.
Der Adapter ist vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet und verbindet die Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung fluidisch mit dem Aufnahmeraum.
Der Erfinder hat festgestellt, dass ein Injektor eines Common-Rail-Dieselmotors aufgrund des möglichen hohen Einspritzdrucks als Zerstäubungseinrichtung geeignet ist.
Der Aufnahmeraum kann ein Raum sein, dessen Volumen durch Bewegung eines Kolbens veränderbar ist und der durch den Kolben begrenzt ist. Beispielsweise kann ein Zylinder einer Kolbenhubmaschine ein solcher Aufnahmeraum sein.
Bei einer Heizung kann der Aufnahmeraum ein Raum sein, in dem Wärme entsteht, die in der Art eines Wärmetausches an Heizwasser abgegeben wird.
Dadurch, dass der Adapter als Verbindungsglied zwischen der Zerstäubungseinrichtung und dem Aufnahmeraum ausgebildet ist, kann ein bestehender Verbrennungsmotor vorteilhaft auf einfache Art und Weise umgerüstet werden, um beispielsweise mit Wasser anstelle eines fossilen Kraftstoffs betrieben zu werden. Dazu muss lediglich der erfindungsgemäße Adapter zwischen einem bestehenden Injektor und einem Zylinder verbaut werden.
Dadurch, dass der Adapter bei einer Heizung als Verbindungsglied einer Heizeinrichtung der Heizung, beispielsweise einer Heizspirale, mit einer Zerstäubungseinrichtung ausgebildet ist, wird vorteilhaft eine neuartige Heizung geschaffen.
Zweckmäßigerweise weist der Adapter zwei Verbindungsabschnitte auf, von denen ein erster Verbindungsabschnitt zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit der Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung eingerichtet ist und ein zweiter Verbindungsabschnitt zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit dem Aufnahmeraum. Damit eine fluidische Verbindung zwischen der Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung und dem Aufnahmeraum herstellbar ist, weist der Adapter einen Durchgangskanal auf der sich von dem ersten zu dem zweiten Verbindungsabschnitt erstreckt.
Sind lösbare Verbindungen ausgebildet, ist eine besonders einfache Nachrüstung einer bestehenden Kraftmaschine möglich. Konstruktive Veränderungen sind nicht erforderlich.
Bei einer Heizung ist im Fall eines Defekts des Adapters eine besonders einfache Reparatur durch dessen Austausch möglich.
Denkbar ist, dass ein erfindungsgemäßer Adapter mit dem zweiten Verbindungsabschnitt an eine Einspritzöffnung eines Zylinders eines Dieselmotors angebracht wird, wobei diese Einspritzöffnung ursprünglich zur Aufnahme eines Injektors für Dieselkraftstoff vorgesehen ist.
Wird der erfindungsgemäße Adapter für eine Heizung verwendet, kann dieser mit dem zweiten Verbindungsabschnitt an einer hohlen Heizspirale einer Heizung angebracht werden, wobei die Heizspirale in einem geschlossenen Kessel in einem Wasserbad mit Heizwasser angeordnet sein kann. Der Aufnahmeraum ist in diesen Fall ein Innenraum der hohlen Heizspirale, in den verdampftes Wasser hineingeführt wird und bei dessen Kondensation an Innenwänden des Innenraums Wärme an das Wasserbad abgegeben wird. Heizwasser des Wasserbades kann entweder als warmes Brauchwasser benutzt werden oder zur Weiterleitung an einen Heizkörper zum Heizen eines Raumes vorgesehen sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Adapter eine Einrichtung zur Verdampfung eines durch die Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung zerstäubten Betriebsstoffes auf. Der zerstäubte Betriebsstoff umfasst vorzugsweise Wasser oder besteht aus Wasser. Eine Verdampfung im Sinne dieser Erfindung ist ein Übergang eines zerstäubten Betriebsstoffes von flüssig zu gasförmig ohne chemische Reaktion von Inhaltsstoffen des Betriebsstoffes. Während bei einer mit einem fossilen Brennstoff betriebenen Kraftmaschine eine Zündung des Betriebsstoffs, der Benzin, Diesel oder Erdgas sein kann, erforderlich ist, wird mit einer Kraftmaschine, die einen erfindungsgemäßen Adapter aufweist, vorteilhaft eine Maschine geschaffen, die beispielsweise mit fein zerstäubtem Wasser, das lediglich verdampft wird, betreibbar ist. Dies gilt analog für eine Heizung, die einen erfindungsgemäßen Adapter aufweist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Verdampfungseinrichtung zwischen zwei Verbindungsabschnitten des Adapters angeordnet, von denen ein erster Verbindungsabschnitt zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit der Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung eingerichtet ist und ein zweiter Verbindungsabschnitt zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit dem Aufnahmeraum. Vorteilhaft wird der zerstäubte Betriebsstoff unmittelbar im Bereich der Verdampfungseinrichtung in den Adapter eingebracht. Aufgrund einer großen Oberfläche eines fein zerstäubten Betriebsstoffes ist dessen Verdampfung mit einem lokal gezielten Energieeintrag in sehr kurzer Zeit möglich. Es wird vorteilhaft eine Kraftmaschine oder Heizung geschaffen, die besonders effizient und mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist.
Nach Verdampfung des Betriebsstoffes kann eine Volumenzunahme durch den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig und ein dadurch entstehender Druck in dem Aufnahmeraum eine Bewegung eines Kolbens oder einer Turbine einer Kraftmaschine bewirken.
Der verdampfte Betriebsstoff, der vorzugsweise Wasser ist oder hauptsächlich Wasser aufweist, kann kondensieren und zum weiteren Betrieb der Kraftmaschine oder der Heizung erneut verwendet werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verdampfungseinrichtung eine Wärmequelle auf, die zur Verdampfung des Betriebsstoffes eingerichtet ist.
Die Verdampfungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass der Betriebsstoff verdampft werden kann, das heißt eine Änderung des Aggregatzustands von flüssig zu gasförmig erfährt. Die Wärmequelle kann eine Heizeinrichtung sein, durch die Wärme lokal in den zerstäubten Betriebsstoff eingebracht werden kann, wodurch dessen Verdampfung mit besonders hohem Wirkungsgrad bewirkt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Wärmequelle einen Laser, mindestens einen elektrischen Lichtbogen und/oder mindestens eine Glühwendel.
Vorteilhaft kann insbesondere zerstäubtes Wasser besonders energieeffizient verdampft werden.
Der Erfinder hat festgestellt, dass bei Verwendung eines elektrischen Lichtbogens, der zwischen zwei Elektroden wie Wolframelektroden ausgebildet werden kann, eine besonders gute Verdampfung von Wasser möglich ist, da lokal ein gezielter Wärmeeintrag erfolgt. Dazu können zwei Elektroden, zwischen denen der elektrische Lichtbogen gezündet wird, von außerhalb des Adapters elektrisch kontaktiert und beispielsweise von einem bestehenden Kraftmaschinensteuergerät, das bei einem Verbrennungsmotor eine Motorsteuergerät sein kann, angesteuert werden.
Zweckmäßigerweise ist die Wärmequelle mehrteilig ausgebildet ist, wobei einzelne Teile in der Art einer Kaskade in einer Durchströmungsrichtung des Adapters hintereinander angeordnet sind. Vorteilhaft wird sichergestellt, dass der zerstäubte Betriebsstoff vollständig verdampft wird.
Der Erfinder hat festgestellt, dass eine Anordnung aus drei in der Durchströmungsrichtung hintereinander angeordneten elektrischen Lichtbögen besonders vorteilhaft ist, um den zerstäubten Betriebsstoff, der vorzugsweise Wasser ist oder Wasser aufweist, nahezu vollständig zu verdampfen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Teile der mehrteiligen Wärmequelle voneinander verschieden oder identisch ausgebildet. Vorteilhaft ist ein Adapter auf eine bestimmte bestehende Kraftmaschine anpassbar, um diese für einen Betrieb mit Wasser als Betriebsstoff umzurüsten.
Beispielsweise kann ein Adapter einen Lichtbogen und einen Laser zum Verdampfen des zerstäubten Betriebsstoffes aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten, sich auf die Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adapters,
Fig. 2 eine Heizung, die einen erfindungsgemäßen Adapter aufweist.
Ein in Fig. 1 a in einer geschnittenen Seitenansicht schematisch gezeigter Adapter 1 umfasst einen rotationssymmetrischen Grundkörper 2 mit zwei Verbindungsabschnitten 3, 4, von denen ein erster Verbindungsabschnitt 3 zur Aufnahme einer Einspritzdüse 5 eingerichtet ist und ein zweier Verbindungsabschnitt 4 durch ein in Fig. 1 nicht gezeigtes Gewinde fluidisch mit einem Zylinder eines in Fig. 1 a nicht gezeigten Zylinderkurbelgehäuses einer Kolbenhubmaschine verbindbar ist.
Der Adapter 1 weist ferner eine Verdampfungseinrichtung 6 zur Verdampfung von durch die Einspritzdüse zerstäubten Wassers auf, die in diesem Ausführungsbeispiel drei in einer Durchströmungsrichtung 7 hintereinander angeordnete Elektrodenpaare 8-10 aufweist, zwischen denen ein in Fig. 1 a nicht gezeigter elektrischer Lichtbogen ausgebildet werden kann. Jede Elektrode 1 1 eines jeden Elektrodenpaars 8-10 tritt durch eine Wand 12 des Adapters 1 hindurch und kann elektrisch kontaktiert sowie durch eine schematisch gezeigte Steuereinrichtung 13 angesteuert werden.
Der Adapter 1 weist außerdem einen Durchgangskanal 14 auf, in den von der Einspritzdüse 5 zerstäubtes Wasser in die elektrischen Lichtbögen hineingespritzt werden kann, um nach dessen Verdampfung durch eine durch den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig bewirkte Volumenexpansion einen Kolben in dem Zylinderkurbelgehäuse in Richtung des unteren Totpunkts, das heißt nach unten, zu bewegen. Dazu erfolgt die Volumenexpansion durch den zweiten Verbindungsabschnitt 4 in den Zylinder der Kolbenhubmaschine hinein.
Ein in Fig. 1 b in einer geschnittenen Seitenansicht schematisch gezeigter Adapter 1 unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 1 a gezeigten dadurch, dass zerstäubtes Wasser 15 in einem Einspritzbereich 16 einer Einspritzdüse 5 schematisch gezeigt ist, das von der Einspritzdüse 5 in einen Durchgangskanal 14 und dabei in Fig. 1 b gezeigte Lichtbögen 17 eingespritzt und verdampft wird. Dadurch wird Wasserdampf 18 gebildet, der ein größeres Volumen aufweist als das zerstäubte Wasser 15, so dass eine Expansion des Wasserdampfs 18 in Richtung eines Pfeils 19 in einen in Fig. 1 b nicht gezeigten Zylinder erfolgt, in dem ein Kolben einer Kolbenhubmaschine in Richtung des unteren Totpunkts bewegt wird. Es versteht sich, dass anstelle von Wasser ein anderer wässriger Betriebsstoff verwendbar ist, beispielsweise ein Wasser-Alkohol-Gemisch, wobei der Alkohol Methanol oder Ethanol sein kann.
Es versteht sich ferner, dass lediglich ein Elektrodenpaar 8-10 vorgesehen sein kann oder mehr als drei Elektrodenpaare 8-10 vorgesehen sein können.
Denkbar ist, dass ein erfindungsgemäßer Adapter 1 in einer Turbine wie einer Gasturbine oder einem Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in Fig. 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a beigefügt ist.
Eine in Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht gezeigte Heizung 20 umfasst einen Kessel 21 , in den eine hohle Heizspirale 22 eingebracht ist, die mit Endabschnitten 23, 24 aus dem Kessel 21 herausragt.
An eine Eintrittsöffnung 25 der hohlen Heizspirale 22 ist ein eine Verdampfungseinrichtung 6a aufweisender, schematisch gezeigter Adapter 1 a angebracht, in den von einer Einspritzdüse 5a zerstäubtes Wasser als Betriebsstoff für die Heizung 20 eingespritzt wird. Das den Adapter 1 a in Richtung der Heizspirale 22 verlassende Wasser kondensiert an Innenwänden der Heizspirale 22, wodurch Wärme an in dem Kessel 21 befindliches Heizwasser 26 abgegeben wird. Durch eine in Fig. 2 nicht gezeigte Pumpe kann das Heizwasser 26 durch eine Heizleitung 27 in einen Heizkörper 28 gepumpt werden.
Es versteht sich, dass das Heizwasser 26 auch als warmes Brauchwasser nutzbar ist.
Dadurch, dass bei Betrieb der Heizung 20 permanent Wasser in der hohlen Heizspirale 22 kondensiert und durch den Adapter 1 a permanent neuer Wasserdampf nachgeführt wird, kann kondensiertes Wasser durch eine Austrittsöffnung 29 entnommen und der Einspritzdüse 5a erneut zugeführt werden.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 keine Einfüllöffnungen für Heizwasser 26 in dem Kessel 21 und keine Steuereinrichtung, die die Einspritzdüse 5a sowie eine Verdampfungseinrichtung 6a ansteuert, gezeigt.

Claims

Patentansprüche:
1 . Adapter (1 ; 1 a) für eine Vorrichtung zur Einbringung eines für den Betrieb einer Kraftmaschine oder einer Heizung (20) notwendigen Betriebsstoffes in einen dafür vorgesehenen Aufnahmeraum (22) der Kraftmaschine oder Heizung (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (1 ; 1 a) dazu eingerichtet ist, zwischen einer Einrichtung zur Zerstäubung des Betriebsstoffes (5; 5a) und dem Aufnahmeraum (22) angeordnet zu werden.
2. Adapter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (1 ; 1 a) zwei Verbindungsabschnitte (3, 4; 3a, 4a) aufweist, von denen ein erster Verbindungsabschnitt (3; 3a) zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit der Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung (5; 5a) eingerichtet ist und ein zweiter Verbindungsabschnitt (4; 4a) zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit dem Aufnahmeraum (22).
3. Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (1 ; 1 a) eine Einrichtung (6; 6a) zur Verdampfung eines durch die Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung (6; 6a) zerstäubten Betriebsstoffes (15) aufweist.
4. Adapter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (6; 6a) zwischen zwei Verbindungsabschnitten (3, 4; 3a, 4a) des Adapters (1 ; 1 a) angeordnet ist, von denen ein erster Verbindungsabschnitt (3; 3a) zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit der Betriebsstoffzerstäubungseinrichtung (5; 5a) eingerichtet ist und ein zweiter Verbindungsabschnitt (4; 4a) zur Ausbildung einer fluidischen, vorzugsweise lösbaren Verbindung mit dem Aufnahmeraum (22).
5. Adapter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (6; 6a) eine Wärmequelle aufweist, die zur Verdampfung des Betriebsstoffes eingerichtet ist.
6. Adapter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle einen Laser, mindestens einen elektrischen Lichtbogen (17) und/oder mindestens eine Glühwendel umfasst.
7. Adapter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle mehrteilig ausgebildet ist, wobei einzelne Teile (8-10) in der Art einer Kaskade in einer Durchströmungsrichtung (7) des Adapters (1 ; 1 a) hintereinander angeordnet sind.
8. Adapter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teile (8-10) der mehrteiligen Wärmequelle voneinander verschieden oder identisch ausgebildet sind.
9. Kolbenhubmaschine, die einen Adapter (1 ; 1 a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
10. Baumaschine oder Kraftfahrzeug, die bzw. das eine Kolbenhubmaschine nach Anspruch 8 aufweist.
11 . Turbine, die einen Adapter (1 ; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
12. Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie, der einen Adapter (1 ; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
13. Heizung (20), die einen Adapter (1 ; 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
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