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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Ansaugen eines Gases oder einer Gasmischung
und zum Beimischen in einen Flüssigkraftstoff,
der in einer mit Wänden
versehenen Flussröhre fließt, mit:
einer Einlassröhre
und einer Auslassröhre für die Flüssigkeit,
die erste Durchflussquerschnittsflächen aufweisen; einem zwischen
der Einlassröhre und
der Auslassröhre
angeordneten Drosselbereich, welcher wenigstens eine sich lang ziehende
Drosselröhre
für den
fließenden
Flüssigkraftstoff
aufweist; und wenigstens einer Gasröhre, die quer zu der Mittellinie
der Drosselröhre
angeordnet ist, welche Gasröhre
sich als eine Gaszuführungsöffnung in
die Drosselröhre öffnet, wobei
die Drosselröhre
für den Fluss
eine zweite Durchflussquerschnittsfläche bildet, die wesentlich
kleiner als die erste Durchflussquerschnittsfläche ist, und sich mit einer
im Wesentlichen nicht ändernden
Durchflussquerschnittsfläche von
der Gaszuführungsöffnung bis
zu einer Auslauflänge
auf der stromabwärts
liegenden Seite des Flüssigkeitsflusses
ausdehnt.
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Die Veröffentlichungen EP-0 471 776
und EP-0 607 166 beschreiben Vorrichtungen, die in der Durchflussröhre für das fließende Medium
einen Stöpsel
umfassen, welcher die Durchflussquerschnittsfläche beträchtlich reduziert, wodurch
in bekannter Weise die Fließgeschwindigkeit
angehoben und an dem Punkt des schnellen Flusses ein Unterdruck
erzeugt wird. Der Stöpsel
ist hohl und seine Wand weist in einer Entfernung von dem engsten Punkt
der Lücke
zwischen dem Stöpsel
und der Durchflussröhre
auf der stromabwärts
liegenden Seite des Flusses eine kleine Öffnung auf, wodurch für das Additiv
ein Zufuhrweg durch das hohle Innere des Stöpsels und die kleine Öffnung erzeugt
wird. Der zuvor angegebene Unterdruck an dem Punkt des schnellen
Flusses saugt das Additiv durch die kleine Öffnung in das fließende Medium.
Der Zweck ist es, zu ermöglichen,
dass ein Additiv auch in ein hochviskoses Medium eingefügt wird,
wie z.B. ein Gel, und zu ermöglichen,
dass ein Additiv in einen Fluss eines Mediums mit einem großen Auslasswiderstand
eingefügt
wird. Es ist möglich,
dass die in den Veröffentlichungen
beschriebene Vorrichtung in irgendeiner Weise unter den zuvor angegebenen
Bedingungen arbeitet, aber wenn das fließende Medium ein flüssiger Kraftstoff
ist, wie z.B. Dieselöl,
Heizöl,
Kerosin oder Ähnliches,
dessen Flussrate sich. innerhalb eines großen Bereichs verändert und
sich zusätzlich plötzlich ändern kann,
und das zugeführte
Additiv ein Gas ist, wie z.B. Luft oder Sauerstoff, bestehen beträchtliche
Probleme. Erstens, wenn die in den Veröffentlichungen beschriebene
Vorrichtung kalibriert wird, eine korrekte Gasmenge in einen langsamen Flüssigkeitsfluss
abzugeben, so wird die Vorrichtung bei einer hohen Flussrate der
Flüssigkeit
keine genügende
Gasmenge in die Flüssigkeit
einsaugen. Obwohl das Anheben der Flussrate der Flüssigkeit
den Unterdruck und so die Menge des eingesogenen Gases etwas anhebt,
wird die Gasmenge nicht auf einen genügenden Grad angehoben. Ein
weiteres Problem besteht mit einem ansteigenden Fluss der Flüssigkeit und
einem Ansteigen ihrer Geschwindigkeit, nämlich die Schaumbildung der
Flüssigkeit,
zu der flüssige Treibstoffe
neigen, und welche unabhängig
davon auftritt, ob eine genügende
Gasmenge in den Flüssigkeitsfluss
eintritt oder nicht, wenn der Unterdruck an dem Punkt der kleinen
Querschnittsfläche
genügend
abfällt.
Die Veröffentlichung
EP-0 607 166 beschreibt zusätzlich
ein Ventil in der Röhre
für das
Additiv, dessen Zweck es ist, die Menge des Additivs einzustellen.
Es ist jedoch ein Einweg-Ventil beschrieben, das mit einer reinen
Absperrplatte versehen ist, wodurch das Ventil nicht dazu dienen
kann, die Menge einzustellen, da es nur zwei Positionen aufweist,
nämlich
offen und geschlossen. Bei einem solchen Aufbau führt eine
Störung
in dem stetigen Fluss des Mediums, welcher üblicherweise oder normalerweise
besteht, wenn die Vorrichtung in mit einem Flüssigkraftstofffluss verwendet
wird, wie z.B. seinem plötzlichen
Abfallen, zu einer Situation, in der das Medium rückwärts in die
Röhre für das Additiv
bis zu dem Einwegventil fließt.
Das. Ergebnis ist die Blockierung der Röhre für das Additiv und/oder des
Einwegventils.
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Die Veröffentlichungen WO-96/15848
und DE-295 14 973 U1 beschreiben Anordnungen, die zu der zuvor beschriebenen
korrespondieren, um eine Additiv, wie z.B. Luft, in Dieselöl oder Heizöl einzufügen. In
diesen Veröffentlichungen
ist der Aufbau der Vorrichtung in dem Bereich der Flüssigkeitsröhre genau
der in dem vorhergehenden Absatz diskutierten Art, aber sie weisen
zusätzlich
eine Vorrichtung zur Trocknung der zugeführten Luft auf, um die relative Feuchtigkeit
der Luft abzusenken. Die Absenkung der Feuchtigkeit der Luft hilft
nicht im Geringsten, die in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen
Probleme zu lösen.
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Die Veröffentlichung WO-93/12385 beschreibt
eine in der. Kraftstoffzufuhr eines Heizboilers angeordnete Vorrichtung,
um Luft in einen Flüssigkraftstoff
so einzuspritzen, dass darin eine große Anzahl kleiner Luftblasen
gebildet wird. Zu diesem Zweck enthält die Vorrichtung eine Luftblasen-Vorrichtung,
die in Ausführungsformen
als eine Düsenpumpe
(Diffusionspumpe), eine Venturi-Röhre und eine mit einer Drossel
versehene Durchflussröhre dargestellt
ist. In der gedrosselten Durchflussröhre ist die Querschnittsfläche des
Einlasses etwa gleich zu der Querschnittsfläche des Auslasses und die Durchflussquerschnittsfläche zwischen
Einlass und Auslass ist viel kleiner als die Einlass/Auslass-Querschnittsflächen, wobei
die kleinste Querschnittsfläche
innerhalb einer bestimmten Entfernung konstant ist, die ein Vielfaches
des korrespondierenden Durchmessers beträgt. Es ist den Figuren zu entnehmen,
dass die Luftröhre
direkt an die Drosselröhre angeschlossen
ist, und dass die Vorrichtung kein Einwegventil enthält, welches
sich bei einem bestimmten Druck öffnet.
Der Zweck der Luftblasen ist es, die Vergasung des Kraftstoffs in
dem Ölbrenner
zu verbessern. Solche Luftblasen können in der Tat in der in der
Veröffentlichung
gewünschten
Weise arbeiten, wenn sie in einem Wärmeboiler-Ölbrenner verwendet werden,
in dem die Brennerdüse
Kraftstoff bei Umgebungsdruck oder einem geringen Unterdruck in eine
Feuerung zuführt.
In diesem Fall muss die Kraftstoffpumpe nur einen relativ geringen
Druck erzeugen, wodurch die in dem Flüssigkraftstoff vorhandenen
Luftblasen natürlich
den Betrieb der Pumpe nicht stark stören. Weiter ist der Flüssigkraftstofffluss
bei dieser Verwendung während
der Verbrennung immer konstant, d.h. in Wärmeboilern ist die Steuerung
immer eine so genannte Zweipunkt-Steuerung, d.h. der Brenner arbeitet
entweder mit voller Leistung – in welchem
Fall der Kraftstofffluss immer einen konstanten Betrag aufweist – oder der
Brenner ist ausgeschaltet – in
welchem Fall kein Kraftstofffluss besteht. Wenn ein Verbrennungsmotor,
wie z.B. ein Dieselmotor, betroffen ist, ist es nötig, Kraftstoff
bei einer variierenden Kraftstoffflussrate und unter sehr hohem Druck
für kurze
Momente zuzuführen,
in welchem Fall die kompressiblen Luftblasen unkontrollierte Änderungen
in der Kraftstoffzufuhr verursachen und den Betrieb des Motors stören. Weiter
neigt ein stark variierender Fluss bei einer Verbrennungsmaschine zur
Verursachung eines Kraftstoffrückflusses
und, durch den Kapillareffekt, einen Fluss in die Luftröhren, wo
der Kraftstoff die kleinen Röhren
blockiert und einen weiteren Betrieb der Vorrichtung verhindert,
da der durch den Fluss in der Drossel verursachte Unterdruck aufgrund
der Kapillarkräfte
nicht ausreicht, den Flüssigkraftstoff
aus den Gasröhren zu
entfernen. Dieses Problem wird durch den Aufbau entsprechend der
Veröffentlichung
nicht gelöst.
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Die Veröffentlichung EP-0 814 254 A1
offenbart eine Mischvorrichtung zum Einführen von Luft in Heizöl. Diese
Vorrichtung weist eine Einlassröhre und
eine Drossel sowie eine daran angeschlossene Lufteinlassröhre auf,
wobei unmittelbar auf der stromabwärts liegenden Seite insbesondere
eine mit der Drossel verbundene Erweiterung ohne jeglichen nicht
verändernden
Bereich vorgesehen ist. Der Optimalwert der Querschnittsfläche der
Drossel ist zu 2,5–3,8
mm2 definiert und der Optimalwert der Querschnittsfläche der
Luftröhren
ist zu 0,013–0,025
mm2 definiert. Der Betrag der Drossel in
Relation zu der Einlass-/Auslassröhre, d.h. der gewünschte Unterdruck,
ist in der Veröffentlichung
nicht definiert. Das in der Veröffentlichung
angegebene Ziel ist besonders die Schaumbildung des Heizöls, welches
erreicht wird, indem das Verhältnis
der Querschnittsfläche
der Drossel zu der Querschnittsfläche der Luftröhren auf
100 : 1–290
: 1 gesetzt wird. Die Ausdehnung der stromabwärts liegenden Seite erhöht diese Schaumbildung.
Die Röhrenerweiterung
ist immer offen und im Falle einer Luftröhre wird die Luft direkt von
der selben Seite in die Drossel eingeführt, von der sie von der Außenseite
entnommen wird. Die Veröffentlichung
offenbart auch Ausführungsformen
mit einer Mehrzahl von Luftröhren,
aber in diesen wird Luft von allen Seiten der Drossel in diese zugeführt. Die
in der Veröffentlichung
angegebenen Aufgaben und der gemäß dieser
erhaltene schaumähnliche Flüssigkraftstoff
arbeiten aus denselben Gründen, wie
zuvor hinsichtlich der Veröffentlichung WO-93/12385
angegeben, nicht in einem Verbrennungsmotor.
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Eine dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Ansaugen eines Gases oder einer
Gasmischung und zum Beimischen in einen Flüssigkraftstoff, der in einer
mit Wänden
versehenen Flussröhre
fließt,
so anzugeben, dass in dem Flüssigkraftstoff
mit praktikabler Genauigkeit unabhängig von der Durchflussrate
des Flüssigkraftstoffs
derselbe in dem bestimmten Fall gewünschte Gasgehalt zumindest
dann enthalten ist, wenn die Durchflussraten stark variabel sind.
Eine andere dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine
Vorrichtung dieser Art anzugeben, welche keinen in dem Flüssigkraftstoff
fließenden
Schaum erzeugt, oder bei der diese Schaumbildungstendenz wenigstens
minimal ist. Eine dritte dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
ist es, eine Vorrichtung dieser Art anzugeben, bei der das in den
Flüssigkraftstoff
innerhalb des Drosselbereichs eingeführte Gas nicht die Tendenz
aufweist, sich später
von dem Flüssigkraftstoff
zu trennen, oder bei der diese Tendenz zur Trennung wenigstens minimal
ist. Eine vierte dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist
es, eine Vorrichtung dieser Art anzugeben, bei der der Fluss des
Flüssigkraftstoffs
in Zuführröhren für ein Gas oder
eine Gasmischung in allen Betriebesbedingungen im Zusammenhang mit
Motoren oder Brennern oder anderen Vorrichtungen, die einen Flüssigkraftstoff
verwenden, minimal ist. Eine weitere dieser Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe ist es, eine Vorrichtung dieser Art anzugeben, die einfach
aufgebaut ist, und deren Betrieb neben dem Flüssigkraftstofffluss keine Steuer-Leistungsquelle
benötigt.
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Mittels der Vorrichtung nach dieser
Erfindung, die durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 gekennzeichnet ist, können
die zuvor beschriebenen Nachteile verhindert und die zuvor beschriebenen
Aufgaben gelöst
werden.
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Die folgenden Tatsachen können als
Vorteile der Vorrichtung nach der Erfindung angegeben werden. In
dem durch die Vorrichtung fließenden
Flüssigkraftstoff
besteht keine Tendenz dazu, dass Schaum gebildet wird, wodurch Störungen in
der Zufuhr des Flüssigkraftstoffs
in dessen Verbrennungskammer vermieden werden. Weiter besteht in
der Vorrichtung keine Tendenz dazu, dass der Flüssigkraftstoff in einer nicht
gewünschten
Weise in die Zuführungsröhren für das Gas
oder die Gasmischung fließt,
wodurch Störungen
in dem Fluss des Gases/der Gasmischung vermieden werden, da die
für das
Gas/die Gasmischung vorgesehenen Röhren hinsichtlich des Flüssigkraftstoffs
sauberer bleiben, als in vorbekannten Vorrichtungen. Mit der Hilfe
der Vorrichtung nach der Erfindung verbleibt die spezifische Menge
von Gas oder Gasmischung, die in den Flüssigkraftstoff eingeführt wurde,
darin und tendiert nicht dazu, sich von dem Flüssigkraftstoff zu trennen,
wobei natürlich der
begrenzende Faktor der Aufnahmefähigkeit
oder Lösbarkeit
des Gases/der Gasmischung in dem Flüssigkraftstoff besteht. In
vorbekannten Vorrichtungen tritt die Trennung des Gases/der Gasmischung
auch dann leicht auf, wenn die zugeführte Menge sich in dem Flüssigkraftstoff
auflösen
kann. Mittels der Vorrichtung nach der Erfindung kann Luft so in
einem Flüssigkraftstoff
aufgelöst
werden, der auf diese Weise eine Flüssigkeit bleibt und sich in
keinem Fall in Schaum oder Gas wandelt. Die Vorrichtung nach dieser
Erfindung kann leicht ergänzt
und entsprechend der Erfindung so kalibriert werden, dass die Menge des
zugeführten
Gases/der zugeführten
Gasmischung sehr präzise
zu der gewünschten
Konzentration in dem Flüssigkraftstoff
korrespondiert, auch bei beträchtlich
unterschiedlichen Flussraten des Kraftstoffs, die während des
Betriebs variieren. Weiter hat die Vorrichtung den Vorteil, dass
die Vorrichtung mit lediglich dem Flüssigkraftstofffluss arbeitet,
in welchem Fall keine elektrisch oder anders pneumatisch oder hydraulisch
betätigte
Steuermittel benötigt
werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend in
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der Gesamtvorrichtung nach der Erfindung in einem Längsschnitt
durch die in 2 gezeigte
Ebene I-I.
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2 zeigt
einen Querschnitt der Teile der in 1 gezeigten
Vorrichtung, die in dem Bereich eines Gasröhrensystems in direktem Kontakt
mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, durch die in 1 gezeigte
Ebene II-II.
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3 zeigt
einen Querschnitt der Teile der in 1 gezeigten
Vorrichtung, die in dem Bereich eines anderen Gasröhrensystems
in direktem Kontakt mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, durch die in 1 gezeigte
Ebene III-III.
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4 zeigt
die Teile einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, die in direktem Kontakt mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, in einem Längsschnitt
durch die in 5 gezeigte
Ebene IV-IV.
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5 zeigt
einen Querschnitt der in 4 gezeigten
Vorrichtungsteile in dem Bereich der Gasröhren durch die in 4 gezeigte Ebene V-V.
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6 zeigt
die Teile einer dritten Ausführungsform
der Erfindung, die in direktem Kontakt mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, in einem Längsschnitt
durch die in 7 gezeigte
Ebene VI-VI.
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7 zeigt
einen Querschnitt der in 6 gezeigten
Vorrichtungsteile von dem Einlaufende der Drosselröhren her
gesehen durch die in 6 gezeigte
Ebene VII-VII.
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8 zeigt
die Teile einer vierten Ausführungsform
der Erfindung, die in direktem Kontakt mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, in einem Längsschnitt
durch die in 9 gezeigte
Ebene VIII-VIII.
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9 zeigt
einen Querschnitt der in 8 gezeigten
Vorrichtungsteile durch die in der Figur gezeigte Ebene IX-IX.
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10 zeigt
die Teile einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung, die in direktem Kontakt mit dem Flüssigkraftstofffluss
stehen, in einem Längsschnitt
durch die in 11 gezeigte
Ebene X-X.
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11 zeigt
einen Querschnitt der in 10 gezeigten
Vorrichtungsteile durch die in der Figur gezeigte Ebene XI-XI.
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1 zeigt
allgemein eine Vorrichtung zum Ansaugen eines Gases, wie Sauerstoff,
oder einer Gasmischung, wie Luft, und zum Beimischen in einen Flüssigkraftstoff
F, wie ein verbrennbares Öl,
welches in einer mit Wänden
versehenen Flussröhre
fließt und
welches in einem Brenner, der nicht in den Figuren gezeigt ist,
oder einem in den Figuren nicht gezeigten Motor verbrannt wird.
Der Flüssigkraftstoff
ist hier ein Kraftstoff, der zumindest an diesem Punkt der Kraftstoffzufuhr
definitiv flüssig
ist, wobei der Fluss des Flüssigkraftstoffs
durch F* angezeigt ist. Das verbrennbare Öl kann z.B. Heizöl, schweres Heizöl, Dieselöl, Kerosin,
Benzin etc. sein. Diese Erfindung bezieht sich deshalb nicht auf
den Zufuhr eines Gases oder einer Gasmischung in z.B. staubförmigen,
d.h. im Prinzip festen, Kraftstoff und nicht auf die Zufuhr in einen
gasförmigen
Kraftstoff. Es ist ein unterschiedlicher Gesichtspunkt, dass der
Flüssigkraftstoff
F in dem Fall der Vorrichtung nach der Erfindung später vergast
oder für
die Verbrennung vergast wird. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen
Flüssigkraftstoff
zu erhalten, der darin aufgelöst
Sauerstoff oder Luft so enthält,
dass dieser sauerstoffangereicherte Kraftstoff weiter in einer geschlossenen
Röhre verarbeitet
werden kann. Das Gas oder die Gasmischung G, das/die in dem Flüssigkraftstoff
F aufgelöst
ist, soll sich während
jeglichen weiteren Übertragungen
der Flüssigkeit
nicht von der Flüssigkeit
trennen. Deshalb bezieht sich die Erfindung keinesfalls auf die
Vergasung des Kraftstoffs, welche wesentlich später und für den tatsächlichen Verbrennungsprozess
ausgeführt
wird. Weiter bezieht sich die Erfindung nicht auf die Zufuhr eines Gases
oder einer Gasmischung in eine Flüssigkeit, welche stationär ist und/oder
relativ zu der Umgebung eine offene Oberfläche aufweist. Die Erfindung bezieht
sich so auf die Situationen, welche z.B. eine verbrennbare Flüssigkeit
F betreffen, welche z.B. zu einem Brenner oder einem Motor oder
einer anderen gewünschten
Verwendung fließt,
und welche so gut wie möglich
von der Umgebung, wie z.B. Maschinenteile, die eine Entzündung verursachen
können,
isoliert/separiert sein muss, und welche auch sonst nicht in die
Umgebung lecken soll. Der Kraftstoff F muss deshalb in einer Röhre fließen, wie
z.B. einer Rohrleitung oder einem Schlauch, die relativ zur Umgebung dicht
abgeschlossen ist.
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Aus diesem Grund weist die Vorrichtung
als Basisteile ein Rahmenteil 31 und daran angeschlossen
eine Einlassröhre 3 und
eine Auslassröhre 4 für Flüssigkraftstoff
F auf, die jeweils erste Durchflussquerschnittsflächen A1a
und A1b aufweisen. Die Einlassröhre 3 ist
an einen Flüssigkraftstoffbehälter angeschlossen,
der in den Figuren nicht gezeigt ist und von jeglicher bekannter
oder alter Art sein kann. Die Auslassröhre für sich ist mit einem Brenner,
einem Motor oder einer korrespondierenden Antriebsvorrichtung verbunden.
Innerhalb des Rahmenteils 31 ist zwischen der Einlassröhre 3 und
der Auslassröhre 4 ein
Drosselbereich 1 angeordnet, welcher für den Fluss F* des Flüssigkraftstoffs
F eine zweite Durchflussquerschnittsfläche A2 bildet, die wesentlich
kleiner als die ersten Querschnittsflächen A1a und A1b ist. Die ersten
Querschnittsflächen
A1a und A1b sind allgemein gleich groß oder fast gleich groß, aber
sie können
beträchtlich
voneinander abweichen, was nach dem derzeitigen Wissensstand in
Bezug auf die Erfindung nahezu keinen Einfluss hat. Der Drosselbereich 1 weist
wenigstens eine in diesen öffnende Gaszuführungsöffnung 21 auf,
durch die Sauerstoff oder Luft G als ein Gasfluss G* in den Flüssigkraftstofffluss
F* eingeführt
wird. Es bietet sich an als Sauerstoffquelle 20 Umgebungsluft
G, d.h. die Atmosphäre,
zu verwenden, in welchem Fall Luft G über einen Luftfilter 40 angesaugt
wird und weiter , in einer geschlossenen Rohrleitung oder einem
geschlossenen Schlauch als ein Fluss G* in die Mischvorrichtung
nach der Erfindung gesogen wird.
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Der Drosselbereich 1 nach
der Erfindung umfasst für
den fließenden
Flüssigkraftstoff
zunächst wenigstens
eine sich lang ziehende Drosselröhre 6, wie
in der in 4–5 gezeigten Ausführungsform, oder
zwei Drosselröhren 6a und 6b,
wie in der in den 1–3 gezeigten Ausführungsform,
oder mehr Drosselröhren 6a, 6b, 6c.
Die zwei oder mehreren Drosselröhren 6a, 6b,
etc. sind relativ zu dem Flüssigkeitsfluss
F* parallel miteinander verbunden. Jede Drosselröhre 6, 6a, 6b, 6c oder
deren Kombination bildet die zweite Durchflussquerschnittsfläche A2; A2a,
A2b, A2c auf eine solche Weise, dass die Summe dieser zweiten Durchflussquerschnittsflächen wesentlich
kleiner als die erste Durchflussquerschnittsfläche ist, d.h. A2 ≪ A1a und Alb,
und F(A2a + A2b + A2c + ...) ≪ A1a
und A1b. In jede Drosselröhre öffnet sich
wenigstens eine Gasröhre 2 durch wenigstens
eine Gaszuführungsöffnung 21.
Insbesondere dehnen sich die Drosselröhren 6, 6a, 6b, 6c mit
einer sich im Wesentlichen nicht ändernden Durchflussquerschnittsfläche von
dem Punkt der Gaszuführungsöffnung 21 in
Richtung des Flüssigkeitsflusses
F* auf der stromabwärts
liegenden Seite in die Entfernung einer Auslauflänge L2 aus, welche wenigstens
gleich zu dem mittleren Durchmesser der gedrosselten Durchflussquerschnittsfläche A2;
A2a, A2b, A2c ist. Die Auslauflänge
L2 wird von der Gaszuführungsöffnung 21 gemessen,
die am nahesten an dem Auslaufende 16b der Drosselröhre liegt, wenn
die betroffene Drosselröhre
mehrere Gaszuführungsöffnungen
aufweist. Vorzugsweise dehnt sich die zweite Durchflussquerschnittsfläche A2; A2a,
A2b, A2c der Drosselröhre
mit im Wesentlichen derselben Durchflussquerschnittsfläche bis
zu der Entfernung einer Auslauflänge
L1 aus, welchen wenigstens zweimal und typischerweise fünfmal dem mittleren
Durchmesser der gedrosselten Durchflussquerschnittsfläche entspricht.
Es ist bekannt, dass die Drosselung eines Flusses den Fluss beschleunigt und
den Druck an dem Drosselpunkt absenkt. Dieser abgesenkte Druck,
d.h. ein Unterdruck PΔ, in der Drosselröhre 6, 6a, 6b, 6c verursacht
das Ansaugen von Luft oder anderem Gas oder anderer Gasmischung
G aus der Gas-/Gasmischungs-Quelle 20, wie
z.B. der Atmosphäre,
durch Gasröhren 2 und Verbindungsröhren 7,
die nachfolgend beschrieben werden, und weiter durch die Gaszuführungsöffnung 21 in
den mit einer hohen Rate in der Drosselröhre fließenden Flüssigkraftstoff F. Durch diese
sich nicht ändernde
Querschnittsfläche
der Drosselröhren über eine
genügende
Auslauflänge
L2 wird erreicht, dass die in den Flüssigkraftstoff eingesaugte
Luft G oder Ähnliches
so in dem Flüssigkraftstoff
verbleibt, dass sie auch später
nicht dazu neigt, sich von der Flüssigkeit zu trennen. In dieser
Weise kann wenigstens der Betrag des Gases G, welcher theoretisch
in dem betroffenen Flüssigkraftstoff
bei der betroffenen Temperatur gelöst werden kann, in dem Flüssigkraftstoff
F gelöst
werden. Eine sich im Wesentlichen nicht ändernde Durchflussquerschnittsfläche bedeutet
hier, dass sich die Querschnittsfläche A2; A2a, A2b, A2c der Drosselröhre über die
Auslauflänge
L2 von dem Punkt der Gaszuführungsöffnung 21 in
Richtung des Flüssigkeitsflusses
F* zu dem Ende der Auslauflänge L2
auf der stromabwärts
liegenden Seite maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% und typischerweise
maximal 10% ändert.
Typischerweise bleibt die Querschnittsfläche der Drosselröhre innerhalb
der Grenzen der Genauigkeit einer normalen maschinellen Verarbeitung,
wie z.B. dem Bohren eines Lochs, gleich über die Auslauflänge L2.
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Weiter umfasst der Drosselbereich 1 nach der
Erfindung wenigstens eine Gasröhre 2 quer
zu der Mittellinie 8 jeder Drosselröhre, wobei sich die Gasröhre als
eine Gaszuführungsöffnung 21 in
die Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c wenigstens
hauptsächlich auf
der ersten Seite einer Ebene T; T1, T2, T3 öffnet, die durch ihre Mittellinie
verläuft.
Die Gasröhre 2 setzt sich
außerhalb
der Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c zu
der gegenüberliegenden
Seite der Ebene T; T1, T2, T3 und weiter zu der Quelle 20 des
Gases/der Gasmischung als eine Leitungsröhre 7 fort. Dieses
bedeutet demzufolge, dass die Kombinationen der Gasröhre oder
Gasröhren 2 und
der Verbindungsröhre
oder Verbindungsröhren 7 außerhalb
der Drosselröhre oder
darum eine Kurve bilden, so dass die Gasröhre 2 auf der ersten
Seite der Kurve auf einer Seite der durch die Mittellinie 8 der
Drosselröhre
verlaufenden Ebene zu der Drosselröhre zeigt und durch eine Zuführungsöffnung 21 daran
angeschlossen ist, und dass sich die Verbindungsröhre 7 auf
der anderen Seite der Kurve zu der gegenüberliegenden Seite dieser Ebene
ausdehnt, in welchem Fall diese im Prinzip in dieselbe Richtung
zeigen kann, wie die Zuführungsöffnung 21 auf
der ersten Seite der Kurve. Weist der Drosselbereich 1 mehrere
Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c auf,
so sind die zuvor beschriebenen Ebenen T; T1, T2, T3, die durch
ihre Mittellinien verlaufen, insbesondere parallel oder wenigstens
im Wesentlichen parallel. In diesem Fall müssen sich die möglichen
mehreren Verbindungsröhren 7 zu
der anderen Seite der Ebenen ausdehnen, die am weitesten voneinander
entfernt sind, d.h. in den 6 und 7 zu der obersten Ebene T3
und in den 1–3 zu der obersten Ebene T2.
Jedoch muss jede mit einer Drosselröhre verbundene Gasröhre 2 nur
auf der ersten Seite ihrer eigenen Ebene vorhanden sein, wie es klar
in der 7 erkennbar ist.
Diese zuvor beschriebene Gasflusszirkulation von einer Seite der
Drosselröhren
zu der anderen Seite verhindert, dass Flüssigkraftstoff in eine nicht
gewünschte
Richtung fließt
und die Röhren,
d.h. wenigstens die Verbindungsröhre(n) 7,
verbleiben hinsichtlich des Flüssigkraftstoffs
F auch dann sauber, wenn die Vorrichtung nicht betrieben wird, d.h.,
wenn kein Fluss F* besteht. Ohne diese Anordnung nach der Erfindung
könnte
der Flüssigkraftstoff
in die Verbindungsröhren
fließen
und diese oder beliebige darin enthaltene Komponenten blockieren.
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Als ein mechanischer Aufbau kann
die zuvor beschriebene Vorrichtung z.B. in dem Rahmenteil 31 eine
mit einem Innengewinde 49 versehene Aussparung 50 aufweisen,
in welchem Fall der Drosselbereich 1 ein korrespondierendes
Außengewinde 49 umfasst.
Der Drosselbereich 1 kann entsprechend eines Implementationsprinzips
der Erfindung aus einem dichten und starken Material hergestellt
sein, wie z.B. einem geeigneten Plastik oder Metall. In diesem Fall
sind die Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c Bohrlöcher, die
entweder parallel zu den Gewinden 49 gebohrt sind, wie
in den 1–3 und 6–7 gezeigt, oder möglicherweise
schräg
dazu verlaufen. Jedoch müssen
sich die Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c so
durch den Drosselbereich 1 ausdehnen, dass die Einlaufenden 16a der
Drosselröhren
an die Einlassröhre 3 angeschlossen
sind und die Auslaufenden 16b an die Auslassröhre 4 angeschlossen
sind. Zusätzlich
weist ein solcher Drosselbereich eine Nut oder Nuten auf, die parallel
zu dem Umfang. um den gesamten Drosselbereich verlaufen und eine
ringförmige
Verbindungsröhre 7 oder
jeweils eine Mehrzahl von ringförmigen
Verbindungsröhren 7 bilden.
In dem Bereich dieser ringförmigen
Verbindungsröhre 7 sind
z.B. durch eine maschinelle Verarbeitung eine oder mehrere Gasröhren 2 quer
zu der Länge
L1 der Drosselröhren
gebildet, welche Gasröhren
typischerweise eine Drosselröhre
und eine Verbindungsröhre
auf einer Seite der zuvor beschriebenen Ebene T; T1, T2 oder T3
dieser Drosselröhre
verbinden, wie es klar in 1–3 und 6–7 erkannt werden kann. Ein
solcher Drosselbereich kann leicht korrekt platziert und bis zu
der richtigen Tiefe in das Rahmenteil eingeschraubt werden, woraufhin
sich die ringförmigen Verbindungsröhren 7 in
ihren richtigen Positionen in Ausrichtung mit den in dem Rahmenteil 31 quer
zu den Drosselröhren
verlaufenden Erweiterungen 17 der Verbindungsröhre 7 befinden.
An diesem Punkt ist es festzustellen, dass für jede ringförmige Verbindungsröhre 7 und
ihre Erweiterung 17 eine oder mehrere Gasröhren 2,
die sich zu einer Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c ausdehnen,
wie es in den 1–3 und 6–7 gezeigt ist, oder eine
Mehrzahl von Gasröhren
vorgesehen sind, wie es in den 8–9 gezeigt ist. Hinsichtlich
der Herstellungstechnologie ist die zuvor beschriebene Option einfach.
Die Verbindungsröhre 7 kann
auch als eine ringförmige
Röhre in
dem Rahmenteil 31 ausgebildet sein. In der in den 10–11 gezeigten
Ausführungsform,
in der das Drosselteil insgesamt aus einem porösen Material 3
6 besteht, wird
ein solcher Aufbau gezeigt, bei dem sich die Verbindungsröhre zu dem
Bereich des Umfangs des Drosselbereichs 1 ausdehnt, welcher
auf der zuvor beschriebenen einen Seite einer Ebene T angeordnet
ist, die durch die Mittellinie 8 der Drosselröhre 6 verläuft. Ist
das Drosselteil nicht aus einem porösen Material geformt, sondern
alternativ aus dem zuvor angegebenen dichten Material, das in der
zuvor angegebenen Weise darin ausgebildete Gasröhren 2 aufweist, so
kann sich auch bei dieser Option die Verbindungsröhre über den
gesamten Umfang ausdehnen.
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Die in 4–5 gezeigte Ausführungsform weist
kein separates, d.h. separat hergestelltes, Drosselteil auf, sondern
das Drosselteil 1 besteht aus einem Bereich des Rahmenteils 31.
In diesem Fall wurde(n) die Drosselröhre 6 oder Drosselröhren ebenfalls
direkt in das Drosselteil 1 gearbeitet, das ein strukturelles
Teil des Rahmenteils bildet, wie die Gasröhren 2 und die Verbindungsröhren 7.
Die Verbindungsröhren 7 und
die Gasröhren 2 sind
z.B. von außerhalb
so in das Rahmenteil gebohrt, dass sie einander schneiden und die
Gasröhre(n)
so, dass sie sich den ganzen Weg zu der Drosselröhre 6 oder den Drosselröhren ausdehnt/ausdehnen.
Die offenen Enden der Aperturen auf der Oberfläche des Rahmenteils sind mit
Stöpseln 19 oder Ähnlichem
geschlossen. Hinsichtlich anderer Gesichtspunkte sind die Drosselröhren, Gasröhren und
Verbindungsröhren eben
dieser Option angeordnet und kalibriert, wie es weiter oben in diesem
Text definiert wurde.
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Nach der Erfindung können die
Gasröhren 2, egal
ob sie mechanisch in den Drosselbereich geschnitten/gearbeitet sind öder aus
Reihen von Poren in einem porösen
Material 36 bestehen, zu der Drosselröhre oder den Drosselröhren 6, 6a, 6b, 6c entweder
radial oder parallel oder als Kombinationen oder Zwischenformen
davon oder als zufällig
Kombination von Poren orientiert sein. In einer Ausführungsform der
Erfindung öffnen
sich die Gaszuführungsöffnungen 21 der
Gasröhren 2 insgesamt
auf der ersten Seite einer Ebene T; T1, T2, T3 in die Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c,
die durch ihre Mittellinie verläuft,
und diese Gaszuführungsöffnungen
sind in den Drosselröhren
innerhalb des Sektors offen, dessen Seiten in Bezug auf die Ebene
T; T1, T2, T3 einen Winkel K1, K2 bilden, welcher wenigstens 10° oder wenigstens 30° beträgt. In einer
anderen Option der Erfindung, in der die Mehrzahl von Gasröhren aus
Reihen offener Poren in einem porösen Material 36 besteht,
sind die Mehrzahl von Gaszuführungsöffnungen 21 der
Mehrzahl von Gasröhren 2,
die in jede Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c öffnen, innerhalb
des Teilbereichs A6 der Drosselröhrenlänge L1 und
des Umfangs angeordnet und die Mehrzahl von Gaseinlassaperturen 22 dieser Gasröhren für sich sind
an eine oder mehrere Verbindungsröhren 7 angeschlossen.
Der die Drosselröhre oder
Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c umrundende
Drosselbereich 1 kann insgesamt oder teilweise aus dem porösen Material 36 bestehen.
Wenigstens im Fall des insgesamt aus einem porösen Material 36, welches
relativ weich oder elastisch ist, bestehenden Drosselbereichs, d.h.
die Drosselröhre/Drosselröhren werden
auf allen Seiten davon umrundet, ist/sind die Verbindungsröhre(n) 7 in
der zuvor beschriebenen Weise in dem Rahmenteil 31 angeordnet,
das diesen Drosselbereich 1 umrundet. Ansonsten können die
Verbindungsröhren 7 entsprechend
den Bedürfnissen
und der Herstellungstechnik in dem Rahmenteil 31 und/oder
dem Drosselbereich 1 angeordnet sein. In den Verbindungsröhren weisen
die Gaseinlassaperturen 22, d.h. zu dem Ende der Gasröhren oder
Gasröhrenkombinationen,
die durch durch Poren gebildete Reihen erzeugt werden, einen offenen
Bereich der Enden, die von der Drosselröhre wegzeigen, nur auf der
ersten Seite der Ebene T; T1, T2, T3 auf, die durch die Mittellinie
der Drosselröhre verläuft. Der
Teilbereich A6 des Umfangs endet in einer Entfernung von wenigstens
L2 von den Auslaufenden 16b der Drosselröhren und
dementsprechend endet die Verbindungsröhre 7, die einen Teil
des Umfangs bildet, wenn der Drosselbereich insgesamt aus einem
porösen
Material hergestellt ist, in einer Entfernung von wenigsten L2 von
den Auslaufenden 16b der Drosselröhren. Die Verbindungsröhre/Verbindungsröhren 7 umrunden
das poröse
Material 36 im Wesentlichen auf der ersten Seite der Ebene
(T; T1, T2, T3), die durch die Mittellinie der Drosselröhren verläuft. Dadurch
können
die allgemeinen Prinzipien der Erfindung, die weiter oben in diesem
Text beschrieben sind, auch dann implementiert werden, wenn aufgrund
des Aufbaus des Materials der Pfad einer einzelnen Gasröhre nicht
genau bekannt sein kann. In dem Fall, dass das poröse Material 36 nur
einen Teil der Wand der Drosselröhre
oder -röhren 6; 6a, 6b, 6c bildet,
ist es nach der Erfindung möglich, ein
Teil zu verwenden, welches zwischen der Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c und
der Verbindungsröhre
und nur auf der ersten Seite der Ebene T; T1, T2, T3 angeordnet
ist, die durch die Mittellinie 8 der Drosselröhre verläuft. Dieses
poröse
Material kann ein Metall, eine Metalllegierung oder ein keramisches
Material oder ein geeignetes Plastik sein, solange es der Art ist,
die dem Kraftstoff F und der Betriebstemperatur der Vorrichtung
nach der Erfindung widersteht, ohne ihre Eigenschaften zu verlieren,
die hinsichtlich des Betriebs notwendig sind. Beispiele, die angegeben
werden können,
keramischer Materialien sind poröses
Glas und von Plastik poröses
Polytetraflourethylen. Die Poren sind offene Poren, d.h. sie sind zueinander
und nach außen
offen, in welchem Fall ein Gas, wie Luft dadurch in den Kraftstoff
gesaugt werden kann, so dass die Poren sowohl die Gasleitungen 2 als
auch die Gaszuführungsöffnungen 21 nach
der Erfindung bilden; in diesem Fall besteht eine große Anzahl
von beiden. Wenn nötig
kann die Oberfläche
eines solchen porösen
Materials, das die Gaszuführungsöffnungen
bildet, welche der Einlassröhre 3 gegenübersteht,
mit einer Endplatte 41a geschützt werden, welche das Eintreten
des Kraftstoffes in das poröse
Material 36 verhindert, wie es durch eine gepunktete Linie
in 10 gezeigt ist. Das
poröse
Material 36 kann z.B. auch zwischen zwei Endplatten 41a, 41b angeordnet
sein, um einen Bypass-Fluss
zwischen ihm und dem Rahmenteil 31 insbesondere dann zu
Pressverbindung oder einer Verschraubung an dem Rahmenteil befestigt
werden kann.
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Nach einem bevorzugten Ausführungsprinzip
der Erfindung öffnen
sich wenigstens zwei Gasröhren 2 mit
einem Abstand L3 parallel zu der Auslauflänge L2 der Drosselröhre und/oder
mit einem Abstand C parallel zu dem Drosselröhrenumfang voneinander in jede
Drosselröhre 6; 6a, 6b, 6c.
Diese mehreren Gasröhren
sind mit einer oder vorzugsweise mehreren Verbindungsröhren 7 verbunden.
In dem Fall von mehreren Verbindungsröhren 7 ist in einer
Ausführungsform
der Erfindung zwischen der/den Gaszuführungsöffnung/-öffnungen 21 und der
Quelle 20 für
das Gas/die Gasmischung G eine Ventilanordnung 30; 30a, 30b, 30c für jede Verbindungsröhre 7 angeordnet,
wobei die Ventilanordnung aus entweder nur einem Steuerventil 29 oder
einer Kombination aus einem Einwegventil 28 und einem Steuerventil 29 besteht.
Nach einer anderen Ausführungsform
der Erfindung können
zwei oder mehr Verbindungsröhren 7,
unabhängig
davon, ob sie mit einer oder mehreren Drosselröhren verbunden sind, miteinander
verbunden sein, um das Gas/die Gasmischung G anzusaugen, in welchem
Fall sie so zusammen mit einer ihnen gemeinsamen Ventilanordnung
verbunden sind. In der Vorrichtung nach der Erfindung kann eine
oder können
mehrere davon vorhanden sein. Die Einwegventile 28 sind
in solch einer Ausrichtung gekoppelt, dass sie das Gas/die Gasmischung
G von ihrer Quelle 20 zu den Drosselröhren fließen G* lassen. In einer anderen
Ausführungsform der
Erfindung öffnet/öffnen eine
oder mehrere Gasröhren 2 in
einer Entfernung L3 parallel zu der Auslauflänge L2 der Drosselröhre von
einander und/oder mit einem Abstand C parallel zu dem Umfang der Drosselröhre von
einander in jede separate Drosselröhre 6, wobei alle
der Gasröhren,
die zu einer der Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c führen, mit
einer gemeinsamen Verbindungsröhre 7 verbunden
sind. Auch in diesem Fall besteht zwischen. der/den Gaszuführungsöffnung/-öffnungen 21 und
der Quelle 20 für das
Gas/die Gasmischung G eine separate Ventilanordnung 30a, 30b,
welche aus einer Kombination eines Einwegventils 28 und
eines Steuerventils 29 besteht. Die Ventilanordnungen sind
so angeordnet, dass sie jeweils bei einem an dem Auslaufende 16b der
Drosselröhre
vorherrschenden bestimmten Unterdruck PΔ öffnen, der üblicherweise
unterschiedlich zu denen der anderen ist, wie es detaillierter nachfolgend
beschrieben wird. Zuvor wurde so die Ausführung der Erfindung beschrieben,
bei der sich mehrere Gasröhren 2 in
eine oder mehrere ständig
offene Drosselröhren öffnen, welche
Gasröhren 2 jeweils wiederum
anfangen, Gas in den Kraftstoff F zuzuführen, wenn ein bestimmter Unterdruck
PΔ-Wert überschritten
wird. Wenn die Antriebsvorrichtung, wie z.B. ein Brenner oder ein
Motor, z.B. mit einer niedrigen Leistung betrieben wird, in welchem
Fall der Fluss F* klein ist, liefert nur die Gaszuführungsöffnung 21 einer
Gasröhre
durch den Ansaugeffekt Gas. Wenn die Leistung der Antriebsvorrichtung
erhöht
wird, werden die Gaszuführungsöffnungen 21 der
nachfolgenden Gasröhren
mit dem Beschleunigen des Flusses F* und dadurch dem Ansteigen des
Unterdrucks PΔ eine nach
der anderen durch den Ansaugeffekt mehr Gas in den Fluss des Kraftstoffs
F zuführen.
In dieser Option sind alle der Drosselröhren kontinuierlich offen und
die Menge des durch Ansaugen zugeführten Gases G steigt mit der
Beschleunigung des Flusses F* an, woraufhin die Menge von pro Volumeneinheit
von Flüssigkraftstoff
zugeführtem
Gas um einen Betrag ansteigt. Es ist festzustellen, dass mit dem
Abfallen der Leistung der Antriebsvorrichtung auch der Unterdruck
PΔ abfällt und
die Menge des zugeführten
Gases/der zugeführten
Gasmischung G graduell abfällt. Dies
ist im Vergleich mit dem Anstieg der Leistung der Antriebsvorrichtung
ein umgekehrter Vorgang.
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In einer weiteren alternativen und
vorzugsweisen Ausführungsform
der Erfindung, welche wenigstens zwei Drosselröhren 6a, 6b, 6c aufweist,
ist eine Drosselröhre 6b kontinuierlich
offen, aber die andere Drosselröhre 6a und
jegliche weitere Drosselröhre 6c umfasst
an dem Einlaufende 16a und/oder Auslaufende 16b des
Flüssigkeitsflusses
F* ein Einwegventil 35a und/oder 35b in einer
solchen Weise, dass die Einwegventile 35a; 35b der
verschiedenen Drosselröhren 6a und 6c so
angeordnet sind, bei einem an dem Auslaufende 16b der Drosselröhren vorherrschenden
Unterdruck PΔ zu öffnen, der
wesentlich von denen der anderen abweicht, d.h. der verschiedenen
anderen Ventilanordnungen. Die Einwegventile 35a, 35b sind
in einer solchen Orientierung angeschlossen, dass sie den Flüssigkraftstoff
F von dem Kraftstoffbehälter
zu der Antriebsvorrichtung in Richtung F* fließen lassen. Hier wurde so die Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, in der sich die Drosselröhren öffnen und
daraufhin Flüssigkraftstoff
F durchfließen
lassen, wenn ein bestimmter Wert von Unterdruck PΔ überschritten
wird. Wenn die Antriebsvorrichtung, wie z.B. ein Brenner oder ein Motor,
z.B. mit einer niedrigen Leistung betrieben wird, in welchem Fall
der Fluss F* klein ist, wird die Gaszuführungsöffnung 21 von nur
einer Gasröhre der
Drosselröhre
durch den Ansaugeffekt das Gas/die Gasmischung G in den Flüssigtreibstoff
dieser Drosselröhre
zuführen.
Wenn die Leistung der Antriebsvorrichtung erhöht wird, beginnen sich die nachfolgenden
Drosselröhren
mit der Beschleunigung des Flusses F* und dem damit verbundenen Ansteigen
des Unterdrucks PΔ aufeinander folgend zu öffnen und
durch den Effekt des jetzt darin als ein Ergebnis des Öffnens erzeugten
Unterdrucks PΔ beginnen
die Gaszuführungsöffnungen 21 dieser
Drosselröhren
durch den Ansaugeffekt mehr Gas in den Fluss von Flüssigkraftstoff
F zuzuführen.
In dieser Option sind die Drosselröhren auf diese Weise abhängig von
der Stärke
des Flusses F* geöffnet
oder geschlossen und die Menge des durch das Ansaugen zugefügten Gases
G steigt mit dem Ansteigen der Gesamtflussmenge F* an, aber da die
Anzahl von offenen Drosselröhren,
d.h. ihre Gesamtquerschnittsfläche ΣA2a, b, c
ansteigt, bleibt die Menge des pro Volumeneinheit von Flüssigkraftstoff
zugeführten
Gases ungefähr
gleich. Da die Drosselröhren sich
Schritt für
Schritt öffnen
und ihre Anzahl begrenzt ist, ist die Menge des/der pro Volumeneinheit von
Flüssigkraftstoff
F zugeführten
Gases/Gasmischung G natürlich
theoretisch nicht kontinuierlich präzise die gleiche, sondern variiert
innerhalb bestimmter Grenzen. Jedoch kann die Variation in der Praxis
als so gering betrachtet werden, dass bei der geeigneten Auswahl
der Werte der Druckdifferenzen, die die Einwegventile 35a, 35b,
etc. öffnen,
die Menge des Gases/der Gasmischung pro Volumeneinheit von Flüssigkraftstoff
auf einen Wert gesetzt werden kann, der sehr nahe an dem optimalen
Wert liegt. Dieser optimale Wert ist die Gaskonzentration, welche
in dem betroffenen Flüssigkraftstoff
aufgelöst verbleibt.
Es ist zu verstehen, dass mit dem Abfallen der Leistung der Antriebsvorrichtung
auch der Unterdruck PΔ abfällt, woraufhin die Einwegventile 35a, 35b,
etc. aufeinander folgend schließen
und die Menge von zugeführtem/zugeführter Gas/Gasmischung G
schrittweise abnimmt. Dies ist im Vergleich mit dem Ansteigen der
Leistung der Antriebsvorrichtung ein umgekehrter Prozess.
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Die in diesen beiden vorhergehenden
Absätzen
beschriebenen strukturellen Optionen können in einer geeigneten Weise
angeordnet auch in ein und derselben Vorrichtung nach der Erfindung
verwendet werden. Wenn das Einlaufende 16a und das Auslaufende 16b einer
beliebigen Drosselröhre 6 oder 6a oder 6b oder 6c Einwegventile 35a und 35b aufweist, und
das Gas/die Gasmischung G durch nur eine Verbindungsröhre 7 in
diese Drosselröhre
zugeführt wird,
ist es vorzugsweise genügend,
dass die Verbindungsröhre
nur ein Steuerventil 29 aufweist, welches in diesem Text
später
beschrieben wird. Weist eine Drosselröhre das Einlaufende 16a und
das Auslaufende 16b mit Einwegventilen 35a und 35b versehen auf,
aber das Gas/die Gasmischung G wird durch nur zwei oder durch mehrere
Verbindungsröhren 7 in
die Drosselröhre
zugeführt,
so ist typischerweise eine der Verbindungsröhren mit nur einem Steuerventil versehen,
aber die anderen Verbindungsröhren
sind mit Ventilanordnungen 30a, 30b versehen,
die aus einer Kombination eines Steuerventils 29 und eines Einwegventils 28 bestehen.
Der Unterdruck PΔ, durch den die Einwegventile
dieser Ventilanordnungen geöffnet
werden, muss größer sein,
als der Unterdruck PΔ, durch den die Einwegventile
der Drosselröhre
geöffnet
werden, und auch vorzugsweise mit in einer in den nächsten beiden
Absätzen
nachfolgend beschriebenen Weise gegenseitig unterschiedlichen Beträgen. Weist
die Drosselröhre 6 oder 6a oder 6b oder 6c keine
Einwegventile auf, dann weisen vorzugsweise alle Verbindungsröhren 7,
die das Gas/die Gasmischung G dazu zuführen, ihre eigenen Ventilanordnungen 30a, 30b auf,
die aus einer Kombination eines Steuerventils 29 und eines
Einwegventils 28 bestehen. In diesem Fall müssen die
Ventilanordnungen weiter so ausgelegt sein, dass ihre Einwegventile bei
Unterdrücken
PΔ öffnen/schließen, die
in den nächsten
beiden Absätzen
beschrieben werden. Auf diese Weise hat nach dieser bevorzugtesten
Ausführungsform
der Erfindung entweder die Drosselröhre an ihren Enden Einwegventile
oder die mit der Drosselröhre
kommunizierende Verbindungsröhre 7 weist eine
Ventilanordnung auf, aber immer eine oder die andere.
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In ausgeführten Vorrichtungen ist die
Querschnittsfläche
A3 der Gaszuführungsöffnungen 21 der
Gasröhren 2 maximal
0,2 mm2 oder vorzugsweise maximal 0,07 mm2. Die zuvor angegebenen Werte betreffen
Gasröhren,
die durch mechanische Verarbeitung erzeugt wurden, wie z.B. Bohren,
in welchem Fall Öffnungen
unterhalb von 0,005–0,015
mm2 schwierig herzustellen sind. Durch eine
Laserstrahlverarbeitung kann es möglich sein, kleinere Öffnungen
zu erhalten. Durch die Verwendung eines, porösen Materials 36 können beträchtlich
kleinere Gasröhren
erhalten werden, in welchem Fall die Porengröße, d.h. der Durchmesser der
Querschnittsfläche A3
der Gaszuführungsöffnungen,
allgemein im Durchschnitt minimal 1 μm beträgt, aber typischerweise minimal
3 μm beträgt, und
im Allgemeinen im Durchschnitt maximal 1000 μm beträgt, aber typischerweise maximal
500 um beträgt
oder maximal 200 μm
beträgt.
Auf der Grundlage von Experimenten scheint es, dass poröse Teile
mit Poren mit Durchmessern in der Größenordnung von 5–35 μm (= nominale
Porengröße, in einem
individuellen Teil hat die Porengröße eine Größenverteilung) exzellent arbeiten.
Es ist auf diese Weise klar, dass durch unterschiedliche Herstellungstechniken
Gasröhren
mit unterschiedlichen Durchmessern erhalten werden. Die Durchflussquerschnittsfläche A2 der
Drosselröhre 6,
die Gesamtdurchflussquerschnittsfläche ΣA2a, b, c der offenen Drosselröhren und
die Gesamtdurchflussquerschnittsfläche ΣA2a, b, c sowohl der offenen Drosselröhren als
auch der möglicherweise
mit dem ansteigenden Kraftstofffluss öffnenden Drosselröhren sind
so eingestellt, dass an den Auslaufenden 16b der Drosselröhren 6, 6a, 6b, 6c während des
Betriebs ein Unterdruck PΔ besteht, der wenigstens –0,1 bar
(Minimalwert) und maximal 0,6 bar beträgt oder vorzugsweise maximal –0,5 bar
beträgt
(Maximalwert). Bei einem kleineren Unterdruck als –0,1 bar
ist es schwierig, ein wesentliches Ansaugen von Gas/Gasmischung
G und ein effektives Auflösen
des Gases in dem Flüssigkraftstoff
F zu erreichen. Andererseits tendiert der Kraftstoff F bei einem
größeren Unterdruck
als –0,6
bar zur Schaumbildung, welches viele Probleme verursacht. Diese
Werte sind für
Flüssigkraftstoffe
wie Dieselöl
und Heizöl
geeignet. Für Kerosin
und Benzin ist es möglich,
einen geringwertig niedrigeren Minimalwert des Unterdrucks PΔ zu
verwenden, wie z.B. –0,07
bar. Für
schweres Heizöl
ist es möglich,
höhere
Minimalwerte und Maximalwerte des Unterdrucks PΔ zu
verwenden, aber es ist festzustellen, dass es von der Temperatur
und Viskosität des
Heizöls
abhängt.
Die zuvor beschriebenen Werte basieren auf dem heutigen Wissen und
sind so nicht als die Erfindung begrenzend zu betrachten. Weiter ist
es festzustellen, dass verschiedene in dem Kraftstoff vorhandene
Additive seine Flusseigenschaften und Schaumbildungstendenz beeinflussen
können und
so die zuvor angegebenen Minimal- und Maximalwerte des Unterdrucks
PΔ verändern. Die
Minimal- und Maximalwerte des Unterdrucks PΔ sind
in der Tat im Voraus separat für
jede Kraftstoffart entsprechend des Bedürfnisses zu bestimmen und die zweiten
Durchflussquerschnittsflächen
A2, A2a, A2b, A2c der Drosselröhren
und ihre Verhältnisse
zu den ersten Durchflussquerschnittsflächen A1a, A1b der Einlassröhre/Auslassröhre 3, 4 sind
entsprechend zu kalibrieren.
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Eine Drosselröhre der Vorrichtung nach der Erfindung
ist vorzugsweise mittels entweder Einwegventilen 35a, 35b der
Drosselröhre
oder eines Einwegventils der Ventilanordnung 30; 30a, 30b, 30c (z.B. 30b in 6–7)
der Verbindungsröhre
so angeordnet, dass es jeweils bei einem sehr kleinen Unterdruck
PΔ0 öffnet und
schließt,
d.h. sobald in den Drosselröhren
ein Flüssigkraftstofffluss
F* auftritt. Dieser Unterdruck kann z.B. innerhalb des Bereichs
von 0,05–0,015
bar liegen. Dies kann auf diese Weise im Prinzip als während des
Betriebs immer offen und als nur dann geschlossen angesehen werden,
wenn der Fluss F* im Wesentlichen Null ist. Der Unterdruck PΔ
1 an dem Auslaufende 16b der Drosselröhre, die
das Öffnen/Schließen des
Einwegventils/der Einwegventile 35b oder 35a der
Drosselröhre 6a oder 6b oder 6c implementiert,
die als die definiert ist, welche tatsächlich zuerst öffnet, oder
das Öffnen/Schließen der Ventilanordnung 30a oder 30c; 30a oder 30b der
mit der Drosselröhre
kommunizierenden Verbindungsröhre 7,
die als die definiert ist, welche zuerst öffnet, ist innerhalb des Bereichs
von 0,15–0,25
bar kalibriert, wohingegen der Unterdruck PΔ
2 an dem Auslaufende 16b der Drosselröhre, die
das Öffnen/Schließen des
Einwegventils/der Einwegventile 35a oder jeweils 35b der
Drosselröhre 6a oder 6b oder 6c implementiert,
die als die definiert ist, welche möglicherweise als zweite öffnet, oder
das Öffnen/Schließen der
Ventilanordnung 30a oder 30c; 30a oder 30b der Verbindungsröhre 7,
die mit der Drosselröhre
kommuniziert, die als zweite öffnend
definiert ist, ist innerhalb des Bereichs von 0,3–0,4 bar
kalibriert. Wenn nur eine öffnende/schließende Drosselröhre oder Verbindungsröhre verwendet
wird, ist es auch möglich,
einen Unterdruck PΔ3 zu verwenden, der zwischen
diesen Werten liegt, z.B. 0,2–0,3
bar im Betrag. Diese Unterdrücke korrespondieren
zu der als Beispiel in dem vorhergehenden Absatz. gegebenen Situation,
d.h. Dieselöl
oder Heizöl
als solches. Die Unterdrücke
PΔ
1, PΔ2 für das Öffnen/Schließen der Drosselröhren 6, 6a, 6b, 6c oder
Verbindungsröhren 7,
die als die ersten und zweiten öffnenden/schließenden definiert
sind, müssen
im Vorhinein auf der in dem vorhergehenden Absatz beschriebenen
Basis definiert werden.
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Zusätzlich zu den obigen Angaben
umfasst die Vorrichtung nach der Erfindung eine Ausgleichskammer 10,
die den Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c gemeinsam
ist und auf der Seite ihrer Auslaufenden 16b an einem Punkt
vor der Auslassröhre 4 angeordnet
ist, wobei die Durchflussquerschnittsfläche A4 der Kammer größer als
die Durchflussquerschnittsflächen
A1a, A1b der Kraftstoffeinlassröhre 3 oder -auslassröhre 4 ist.
Wie zuvor schon klar angegeben, ist diese Ausgleichskammer 10 nicht
vor einer Entfernung der Auslauflänge L2 der Drosselröhren von
der naheliegendsten Gasröhre 2 angeordnet.
Wenn nötig können sich
die Drosselröhren
innerhalb der Auslauflänge
L2 auch in der in 10 gezeigten
Art verzweigen, solange sich die Querschnittsfläche nicht wesentlich in der
zuvor beschrieben Art ändert.
Ist die Entfernung zwischen den Gasröhren 2, die der Ausgleichskammer
am nächsten
liegen, und den Auslaufenden 16b der Drosselröhren größer als
die Auslauflänge
L2 entsprechend der Erfindung, so kann die Querschnittsfläche dieser überschreitenden
Länge innerhalb
der Drosselröhre 6, 6a, 6b, 6c relativ
frei erweitert oder reduziert werden. Durch diese Mittel kann durch
geeignete Kombination und Kalibration der aufgelöstes Gas/aufgelöste Gasmischung
G enthaltende Kraftstoff F in der Ausgleichskammer 10 stärker homogenisiert
werden. In jedem Fall homogenisiert die Ausgleichskammer den Kraftstoff.
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Zwischen der Einlassröhre 3 für den Kraftstoff
F und den Drosselröhren,
d.h. in der Einlassröhre,
ist ein Einwegventil
23 angeordnet, und jeweils zwischen
der Auslassröhre 4 und
den Drosselröhren, d.h.
in der Auslassröhre,
ist ein Einwegventil 24 angeordnet, welche Ventile in der
Kraftstoffflussrichtung F* öffnen
und relativ zu einem Fluss in der entgegengesetzten Richtung geschlossen
sind. Der Zweck des Einwegventils 24 auf Seite der Auslassröhre 4 ist es,
einen Rückfluss
aus Richtung der Antriebsvorrichtungsrichtung zu verhindern, wenn
diese gestoppt wird und während
diese nicht betrieben wird. Der Druck P2, durch den es geöffnet wird,
ist nicht kritisch, aber er kann sehr niedrig sein. Der Zweck des Einwegventils 23 auf
Seite der Einlassröhre 3 ist
es, den Fluss des Kraftstoffs F z.B. unter der Schwerkraft von dem
Kraftstoffbehälter
in die Vorrichtung nach der Erfindung zu verhindern. Zu diesem Zweck
wird der Öffnungsdruck
P1 des Einwegventils 23 abhängig von der gewünschten
Verwendung so kalibriert, dass der Druck des Kraftstoffs oberhalb
der Vorrichtung nach der Erfindung dieses nicht öffnet; aber ein Öffnen nur
durch den von einer in den Figuren nicht gezeigten Kraftstoffpumpe
erzeugten Unterdruck ausgeführt
wird.
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Weiter umfasst die Vorrichtung z.B.
in dem Rahmenteil 31 eine Bypassröhre 18, welche sich
von zwischen den Einlaufenden 16a der Drosselröhren und
der Kraftstoffeinlassröhre 3 bis
zwischen den Auslassenden 16b der Drosselröhren und
der Kraftstoffauslassröhre 4 ausdehnt.
Diese Bypassröhre weist
ein Einwegventil 27 auf, welches bei einem bestimmten Unterdruck
PΔ4 in
der Durchflussrichtung F öffnet,
welcher größer ist,
als der Öffnungs-Unterdruck
von einem beliebigen Einwegventil 28 in den Ventilanordnungen 30, 30a, 30b, 30c in
den Verbindungsröhren 7 und
der Öffnungs-Unterdruck
von einem beliebigen Einwegventil 35a, 35b in
den Drosselröhren.
Während
einer Ausnahme-Lastsituation der Antriebsvorrichtung, d.h. während einer
Leistungsspitze, lässt
diese Bypassröhre
notwendigen zusätzlichen
Kraftstoff hinter die Gas-Mischbereiche der
Mischvorrichtung nach der Erfindung. Die Steuerventile 29 in
den Ventilanordnungen 30, 30a, 30b, 30c sind
vorzugsweise einstellbare Nadelventile, welche so eingestellt sind,
den korrekten Fluss G* des Gases G in jede Verbindungsröhre 7 und
Drosselröhre
zu liefern. Auf diese Weise ist es zusätzlich zu dem Öffnen von
zusätzlichen
Flusspassagen für Gas
auf Grundlage von Unterdruck PΔ möglich, die Menge von Gas/Gasmischung
von jeder Gasflusspassage einzustellen, nachdem die Passage geöffnet ist.
Die Steuermöglichkeiten
sind so sehr vielseitig.
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Obwohl es entsprechend der Erfindung
vorzuziehen ist, dass die Gaszuführungsöffnungen 21, entweder
als tatsächlich
durchgängige
Gasröhren 2 in
der in 1–7 gezeigten Weise oder als
effektiv durch PΔren indirekt mit Hilfe
von Verbindungsröhren 7 gebildete
Gasröhren
in der in 8–11 gezeigten Weise, auf der
ersten Seite der Ebenen T; T1, T2, T3 angeordnet sind, die durch
die Mittellinie (8) der Drosselröhren 6; 6a, 6b, 6c verläuft, können auch
einige Gaszuführungsöffnungen
auf der anderen Seite der Ebenen vorgesehen sein. Es wird jedoch
angenommen, dass Gaszuführungsöffnungen
in einer Menge von wenigstens 70% und vorzugsweise von wenigstens
80% und typischerweise von wenigstens 90% der gesamten Querschnittsfläche ΣA3 der Gaszuführungsöffnungen 21 auf
der ersten Seite der Ebenen angeordnet sein müssen.
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Die zuvor beschriebene Vorrichtung
nach der Erfindung zum Ansaugen eines Gases oder einer Gasmischung
G und zum Beimischen in einen Flüssigkraftstoff
F, der in einer mit Wänden
versehenen Flussröhre
fließt,
ist im Betrieb sehr zuverlässig,
z.B. aus dem Grund, dass darin die Steuerung des Ansaugens und die
Zufuhr des Gases/der Gasmischung mittels mechanischer Einstellungen
in einer kompakten Vorrichtung ausgeführt wird, d.h. durch bei bestimmten
Druckdifferenzen arbeitende Einwegventile. Die Öffnungs- und Schließdrücke der Einwegventile
sind in jedem Einwegventil durch die Verwendung von Gegenfedern
mit einer bestimmten Federkraft fest eingestellt. Die Druckunterschiede
des Öffnens/Schließens basieren
so auf einer genauen Federkraft. Die Vorrichtung nach der Erfindung
vermindert den Kraftstoffverbrauch, gestaltet die Verbrennung effektiver
und reduziert Emissionen, wenn die korrekte Luftmenge und gleichzeitig
die korrekte Sauerstoffmenge in unterschiedlichen Betriebssituationen
in einen Flüssigkraftstoff
eingebracht wird.