NO770670L - Fremgangsm}te og apparat til behandling av forbrenningsluft - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat til å forbedre forbrenningen i forbrenningsprosesser, spesielt i forbrenningsmotorer eller olje-, gass- eller kullovner, slik de anvendes til oppvarmningsformål i Industrien eller boliger. Frem-gangsmåten og apparatet er spesielt fordelaktig i forbindelse med forbrenningsmotorer.

Det er kjent at forbrenningsinnretninger som brenner hydrokarbonbrensler, stort sett har en større virkningsgrad og er mere økonomiske når fuktighetsladet luft eller dråper av vann suspen-dert i luft tilføres luftinnløpet for blanding med det forgassede brensel. Det kan i denne forbindelse henvises til US-PS 1 618 602, 1 775 263 og 3 814 567. Grunnen tiløkningen i forbrenningsvirk-ningsgraden er uklar, spesielt fordi vann er et reaksjonsprodukt ved forbrenningen av hydrokarbonbrensler og tilstedeværelsen av reaksjonsproduktet i et reaksjonsmedium vanligvis må ventes å føre reaksjonen i motsatt retning eller i det minste bremse den. Det er blitt postulert at vanndamp virker katalytisk for å fremme forbrenningen, se US-PS 3 862 819. Det er også blitt antydet, se US-PS 3 814 567, at vann tjener som en hydrogenkilde som bidrar til mer fullstendig forbrenning av karbonet. Før luften føres inn i forbrenningssonen er den blitt boblet gjennom et vannskikt som er dekket med et lag av olje eller et annet hydrokarbon, se f.eks. US-PS 3 862 819 og 1 618 602. I slike systemer er det mulig at vannet reagerer med andre komponenter i systemet for å danne kata-lysatorer eller andre sterkt reaktive brensler. Uansett hva som er den nøyaktige mekanisme som fører til en økning av virkningsgraden, er der i alle tilfelle tidligere blitt fastslått en viss

.økning av virkningsgraden. Uttrykket "katalysator" og lignende, slik det anvendes i den foreliggende fremstilling, er ment å skulle

betegne et stoff som, når det tilsettes en forbrenningsblanding, forbedrer forbrenningen eller danner ytterligere produkter som forbedrer forbrenningen, uansett hvilken spesiell mekanisme som er involvert.

Til tross for det forhold at det ovennevnte fenomen lenge har vært kjent, er der i bilindustrien eller oppvarmningsindustrien ikke industrielt blitt anvendt noen innretning som utnytter dette fenomen til forbedring.av virkningsgraden av forbrenningsmotorer, olje-eller gassbrennere eller lignende. Grunnen til dette menes å være at de tidligere kjente innretninger til innføring av vanndamp eller andre katalytiske damper i forbrenningsblandingene ikke har vist seg å føre til den ventede økning i virkningsgrad og ytelse på.en pålitelig måte.

I US-PS 3 862 819 er der beskrevet en innretning som benytter selve oljebrennerviften til å tvinge en del av forbrenningsluften til å boble gjennom et vannskikt, som fortrinnsvis er dekket med et oljeskikt. I denne innretning er der tildannet to stusser for tilkobling av rør til huset av oljebrennerviften. Det ene rør til-fører luft under trykk til et dykkrør som strekker seg ned under overflaten av et vannforråd i en beholder. Det annet rør er forbundet med oljebrennerviften på en slik måte at der fås et vakuum og fører til vannbeholderen over vann-nivået, slik at vannoverflaten utsettes for dette vakuum, hvorved der fås en trykkforskjell mellom luften i dykkrøret og luften over væskenivået, slik at der føres luft gjennom væsken. Dette apparat reduserer virkningsgraden, av brennerviften og skaffer lite herredømme over berørings-gradeh mellom luft og vann. Det er i praksis funnet at dette sys-tem er upålitelig og feilaktig i drift og ikke skaffer en tilstrekkelig økning av ytelsen eller besparelser i brenselkostnader.

Når det gjelder forbrenningsmotorer er der fremsatt et stort antall forskjellige forslag som tar sikte på å løse problemene

og utvikle en pålitelig innretning. Som vist i US-PS 1 618 602, 1 775 263, 1 960 982 og 3 790 319 baserer mange forslag seg på de

undertrykk som oppstår i inhsugningsmanifolden eller frembringes i den luftledning som fører inn til innsugningsmanifolden, til å suge fuktighetsladet luft fra et vannholdig kammer, idet luften på forhånd er blitt anriket i sitt vanninnhold ved bobling gjennom vannet i kammeret. På denne måte vil større mengder fuktet luft bli tilført når forgasserytelsen økes, dvs. når gasspedalen tryk-

kes ned. US-PS 1 556 109 og 1 854 607 viser at det også er blitt foreslått å anvende vifter eller luftpumper som drives av motoren, for å presse luft gjennom et fukteapparat, hvoretter luftén føres inn i forgasseren og blandes med brensel for å danne forbrennings-blandingen. Den påståtte fordel ved disse systemer er at motoren tilføres større mengder fuktet luft når motoren går fortere rundt. Ifølge andre systemer, se US-PS 1 417 483, 1 685 598 og 2 835 233, blir vann, enten i form av en fin dusj eller som vanndamp, sprøytet direkte inn i forgasseren istedenfor at luft fuk-tes og deretter inhsprøytes. Med hensyn til innsprøytning av vann i andre systemer enn forbrenningsmotorer, f.eks. i olje-eller gassbrennere, kan det henvises til US-PS 3 809 523 og 3 862.819.

Det er således en hensikt med den foreliggende oppfinnelse

å skaffe et apparat som tjener til å redusere brenselforbruket og forbedre ytelsen av innretninger som forbrenner brensel.

Det er en spesiell hensikt med oppfinnelsen å redusere brenselforbruket og forbedre ytelsen av forbrenningsmotorer.

Enda en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en innretning som gir en konsekvent forbedring i ytelsen og brenselsforbruket over et bredt område av driftsbetingelser og for en lang rekke forbrenningsapparater.

Det er videre en hensikt å skaffe en slik innretning hvor driften av innretningen kan beherskes enkelt og nøyaktig og innretningen kan innstilles for oppnåelse av størst mulig virkning, samtidig som innretningen er enkel å fremstille, installere og benytte.

Enda en hensikt er å skaffe en fremgangsmåte til å forbedre forbrenningen av hydrokarbonbrensler som f.eks. jordolje eller fraksjoner eller derivater herav, slik at forbrenningsvirknings-graden øker og brenselsforbruket reduseres i innretninger som forbrenner hydrokarbonbrensler.

I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er det overraskende funnet at store og konsekvente forbedringer i bren-selsforbruk og ytelse kan oppnås ved at luft bringes til å boble gjennom et kammer^som i væskeform inneholder det materiale som det ønskes å føre inn i reaksjonsatmosfæren, eller en væske som vilQieagere for å skaffe et slikt materiale, med en hovedsakelig konstant, regulert hastighet i en komplett innretning som er uav-

hengig av brennerviften eller motoren.

Den resulterende behandlede luft som er ladet med det materiale som skal tilføres, blir deretter helt eller delvis ført til innløpet for forbrenningsluft til forbrenningsinnretningen, f.eks. til brenselviften, hvor den blandes med ytterligere luft før forbrenningen.

Systemet er i virkeligheten en selvstendig enhet som omfatter en vifte eller, en kompressor med konstant hastighet eller en annen innretning som sirkulerer luft under trykk og er adskilt fra selve oljebrenneren, motoren eller lignende, et utløp til å føre luft fra viften og transportere den til forbrenningsinnretningen, en bobleledning som avleder en del av luften fra viften gjennom et kontakt- eller boblekammer for å bringe luften i berøring med en katalysator i dette kammer, en ventil i bobleledningen for å regulere boblehastigheten og en tilbakeløpsledning til å føre den katalysatorladede luft tilbake til viften, hvorfra luften tilføres oljebrenneren via utløpsledningen. Returledningen kan også inneholde en ventil som bidrar til nøyaktig regulering av strømnings.^mengden gjennom boblekammeret. I en ytterligere foretrukket ut-førelsesform blir størrelsen og hastigheten av de bobler som dannes i kammeret, regulert ved at utløpet av boblerøret gis slike dimen-sjoner, f.eks. ved at der anordnes et endestykke med stor diameter på boblerøret, at der dannes store, langsomtvoksende bobler som er i berøring med væsken i lengre tid som følge av denne langsomme vekt. Denne filosofi står i slående motsetning til hva som hevdes ifølge teknikkens stand, se f.eks. US-PS 3 767 112, 1 960 982 og 3 790 139, som angir at det er viktig at innretningene skal produ-sere myriader av meget små bobler. Ifølge oppfinnelsen er boblerøret fortrinnsvis innrettet til å skaffe bobler med en diameter på .12 - 38 mm og helst 12 - 25 mm, og aller helst ca. 19 mm.

Systemet, ifølge den foreliggende oppfinnelse med konstant strøm medfører en større og mere ensartet forbedring av forbren-ningsvirkningsgraden enn ved systemer som øker utløpet av behandlet luft som et svar på økte krav. Uten at søkeren ønsker å være bundet av den teori som innretningen arbeider etter, menes det at den forbedrede ytelse i det minste delvis oppnås som følge av det nøy-aktige herredømme innretningen skaffer over hastigheten av boble-fremstillingen og arten av de dannede bobler. Den foreliggende oppfinnelse anvender fortrinnsvis organer til å regulere.luftstrøm- men.både i.tilførselsledningen til boblekammeret og i utløpsled-ningen fra-boblekammeret. Der anvendes fortrinnsvis ventiler som f ..eks. kuleventiler, nålevepitiler, spjeld eller glideventiler til å regulere strømmen, men aiidre kjente organer^som f .eks. kali-brerte åpninger^kan også anvendes. Når dette dobbelte reguleringssystem anvendes, kan der oppnås en relativt nøyaktig regulering av både det overtrykk som boblerørets innløp utsettes for fra trykk-siden av gasstilførselsinnretningen, og det undertrykk som utløpet utsettes for, f.eks. fra sugesiden av gasstilførselsinnretningen.

Alternativt kan bare en av disse ledninger inneholde regu-lerbare innretninger til regulering av gass-strømmen. Når de krav som stilles til innretningen, er relativt konstante, f.eks. når enheten spesielt er beregnet for en oljebrenner med fast, konstant brenseltilførsel, kan f.eks. ventilen i utløpsledningen erstattes med en kalibrert åpning, eller selve rørledningene kan dimensjoneres spesielt for systemet, slik at ventilen i utløps-ledningen kan sløyfes. I slike tilfeller beholdes imidlertid ventilen i bobleledningen.

Den foreliggende innretning skaffer en komplett kilde for katalysatorholdig luft med hovedsakelig konstant trykk i motsetning til tidligere kjente systemer som var avhengige av det for-brenningssystem som de ble anvendt i forbindelse med for å skaffe den kataiysatorholdige luft. Ifølge US-PS 3 862 819 blir f.eks. brenselviftens evne til å tilføre forbrenningsluft redusert ved at tilførselen til boblekammeret besørges av brenselviften.

Ved apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse er der skaffet et separat lufttilførselsorgan, og utløpet fra innretningen blåses direkte inn i oljebrennerviften. Istedenfor å reagere på den økte luftstrøm som om blandingen av brensel og luft var for mager, dvs. at der er for meget luft i forhold til den til-førte brenselmengde, reagerer de oljebrennere som innretningen ifølge oppfinnelsen er tilknyttet, som om blandingen av brensel og luft er for fet, selv om brenselet tilføres med samme hastighet og den tilførte luftmengde i virkeligheten er noe høyere. Målinger har videre vist at når vanlige oljebrennere utstyres

med innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir flamme-temperaturen og varmevirkningsgraden betydelig økt. Nettoresul-tatet er en betydelig og konsekvent reduksjon av brenselforbruket, ikke bare i forhold til vanlige oljebrennere uten noen katalytisk

innretning, men også i forhold til oljebrennere utstyrt med innretningen ifølge US-PS 3 862 819.

For installasjon og bruk av innretningen ifølge oppfinnelsen .. med en oljebrenner blir utløps ledningen fra apparatet bare tilkoblet snekkehuset eller dekselet i oljebrennerviften på et egnet sted, samtidig som krafttilførselen for lufttilførselsinnretningen ifølge den.foreliggende oppfinnelse tilkobles krafttilførselen for oljebrenneren, slik at innretningen arbeider når brenneren er i drift, noe som f.eks. kan reguleres termostatisk.

De relativt store bobler, som vokser langsomt i boblekammeret, flyter opp til overflaten og brister, slik at luften som har vært i kontakt med væsken i tilstrekkelig tid til å.ta opp noe av denne, frigjøres. Den katalysatorladede gass eller luft blir deretter ført ut av berøringskammeret og tilbake til inn-løpssiden av gassviften eller gasstransportinnretningen. Bobleledningen er. fortrinnsvis forbundet med en fordelingsinnretning som skaffer en flerhet av bobler. Denne fordelingsinnretning er fortrinnsvis et langstrakt element med en rekke åpninger som er neddykket under overflaten, og som frigjør luft inne i kataly-satorvæsken. Andre fordelingsinnretninger kan også anvendes,

f.eks. en flerhet av dykkrør eller et forgreningsrør. innretningen ifølge den foreliggende oppfinnelse tilfører luften til boblekammeret med hovedsakelig konstant hastighet, altså ikke i avhengighet av motorhastigheten eller undertrykket i motoren eller manifolden, slik det har vært tilfelle i kjente innretninger. Skjønt undertrykket i innsugningsmanifolden til en viss grad vil øke gjennomgangen ved reduksjon av luftstrømningsmot-standen bak boblekammeret,. vil hastigheten åv luftviften og hastigheten av luftstrømmen gjennom boblekammeret forbli hovedsakelig konstant i motsetning til hva som er tilfellet i tidligere kjente innretninger.

Det er meget overraskende at konstantstrømningssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse, som egentlig ser bort fra motorkravene, gir større og mere ensartede,forbedringer i for-brennirigsvirkningsgraden enn systemer som øker mengden av behandlet luft som svar på økte motorkrav.

Det foretrekkes at kontaktkammeret inneholder minst et vandig skikt, og at der i det vandige skikt er anordnet elektroder som fører en liten, men virksom strøm gjennom dette skikt.<1>Det har overraskende vist seg at selv når bare små strømmengder føres gjennom et slikt skikt under driften av innretningen ifølge oppfinnelsen, blir virkningen av innretningen ytterligere forbed-ret, slik at der fås enda større virkningsgrad og brenselbespar-else. Igjen er forholdet at grunnen til dette ikke er helt fastlagt. Skjønt patenthaveren ikke ønsker å være bundet av en bestemt teori, - er det mulig at der forekommer en viss elektro-lyse av vannet, noe som skaffer hydrogen i atmosfæren i nærheten av den ene elektrode og/eller anriker oksygeninnholdet i atmosfæren i nærheten av den annen elektrode. Når der til det vandige skikt tilsettes elektrolytter, noe som foretrekkes, kan der også finne sted et visst forbruk av elektrolytter.

Det vandige.skikt kan f.eks. ha fått tilsatt en liten mengde oksalsyre sammen med en base, f.eks. natriumhydroksyd, i tilstrekkelig mengde til å holde pH-verdien omtrent nøytral. I et apparat i bruk vil et slikt skikt til å begynne med ha en klar, svak akyamar inf arge, men skiktet kan være noe uklart*. På et tids-punkt under driften, spesielt når det vandige skikt benyttes i tilknytning til et ovenpåliggende oljeskikt, vil det vandige skikt bli brunt eller mørkebrunt eller mørkt gråbrunt, og økningen i forbrenningsvirkningsgrad blir noe redusert. Tilsetning av ny oksalsyre til blandingen bringer nytt liv i det vandige skikt og endrer dets farge fra mørkebrunt til forskjellige nyanser av akvamarin.

Bare små strømmengder benyttes i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse, og gunstige resultater oppnås selv uten tilsetning av en elektrolytt til det vandige skikt og med elektrodene i skiktet forbundet rett og slett med et vanlig 12 V bilbatteri. Strømmen gjennom det vandige skikt under drift bør være tilstrekkelig til å gi en ytterligere økning i forbrenningsvirkningsgrad, men ikke så høy at der fås et energiforbruk som vesentlig vil kunne oppveie økningen i forbrenningsvirkningsgrad. Vanligvis bør strømmen ligge i området 0,001 - 1,0 A, fortrinnsvis mellom 0,01 og 0,2;A. Ved en gitt spenning kan den strøm som føres gjennom systemet, lett reguleres på kjent måte ved tilsetning av en bestemt mengde eller en bestemt type elektrolytt eller ved økning av motstanden gjennom innretningen, f.eks. ved innkobling av en variabel motstand, for å gjøre den samlede motstand variabel. Den mengde elektrolytt som skal anvendes, avhenger først og fremst av det ønskede strømnivå. Hvis der f.eks. anvendes oksalsyre, er der oppnådd tilfredsstillende resultater med bare ca. 0,22 g/1 og tilstrekkelig natriumhydroksyd til å bringe pH-verdien tilbake til ca. 6,5.

De elektrolytter som kan anvendes ved den foreliggende oppfinnelse, innbefatter alle forbindelser som har minst én lett dissosierbar form, og som under elektrolysen ikke frembringer stoffer som er skadelige for systemet. Vanlige syrer, baser og salter som kan anvendes til dette formål, er vel kjent i teknikken. Det foretrekkes spesielt å anvende slike materialer som har minst én relativt svak dissosierende tilstand, slik at der fås. en viss buffervirkning i det vandige skikt og en rask endring av pH-verdien som følge av forbruk av bestanddelene reduseres til et minimum. Difunksjonelle organiske syrer, f.eks. karbonsyre, sitronsyre, fumarsyre, itakonsyre, maleinsyre, eplesyre, malonsyre og oksalsyre og salter herav, er spesielt velegnet i denne henseende?og det samme gjelder visse organiske baser som f.eks. aminer, f.eks. fenylendiamin. I tillegg til å gi bufferkapasitet avgir disse materialet ingen giftige eller korroderende produkter som f.eks oksyder av svovel eller nitrogen, cyanid etc. pH-verdien av opp-løsningen holdes fortrinnsvis på mellom 4 og 9, og helst mellom

6 og 7.

De foregående og andre trekk, fordeler og hensikter med oppfinnelsen vil fremgå for fagfolk ved studium av den foreliggende fremstilling eller ved utførelse av oppfinnelsen slik den er beskrevet i det følge i forbindelse med tegningen. , Fig. 1 er et skjematisk riss av et apparat ifølge oppfinnelsen, forbundet med en vanlig oljebrenner, og viser de forskjellige deler som innretningen består av, og den innbyrdes tilknytning, mellom disse deler. Fig. 2 er et oppriss, delvis i snitt, gjennom en innretning eller et apparat ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et grunnriss av apparatet på fig. 2.

Fig. 4 er et oppriss av en annen utførelsesform av et apparat ifølge' oppfinnelsen.

Fig. 5 er et snitt etter linjen 5-5 på fig. 4.

Fig. 6 er et oppriss i større målestokk, delvis i snitt, etter linjen 6-6 på fig. 5. Fig. 7 er et grunnriss av apparatet, delvis i snitt, etter linjen 7-7 på fig. 6 og viser skjematisk hvorledes de forskjellige deler av apparatet er forbundet med et batteri og en vifte.

På tegningen viser fig. 1 skjematisk en utførelsesform for

et apparat ifølge oppfinnelsen. Apparatet er generelt betegnet med 10 og omfatter en vifte 11 med en motor 12 som er tilkoblet en kilde 13 for elektrisk energi. Det medium som kommer ut av viften, føres inn i en ledning 14, og en del av mediet føres ned i.et katalysatorsystem via en bobleledning 15, mens resten føres gjennom ledningen 14 til snekkehuset eller dekselet for oljebrennerviften som systemet skal anvendes med. En ventil 16 benyttes til å regulere den gassmengde som føres gjennom boble-systemet. Bobleledningen 15 passerer gjennom den øvre vegg av et boblekammer 17 og ender under overflaten 19 av en fylling av vann eller annen væske, slik at luften som passerer gjennom ledningen 15, bobler opp gjennom væsken. Bobleledningen 15 ender fortrinnsvis i et omvendt koppformet parti 18, som gir store bobler. Betydningen av boblestørrelsen vil bli omtalt senere. Boblekammeret 17 er fortrinnsvis konvergerende mot luftutløpet oventil for å bistå med oppsamling av gassen og redusere væskeoverflaten, hvor turbulens kan bevirke medføring av store mengder væske inn i utløpsledningen 20. Den konvergerende overside kan fortrinnsvis ha form av en konus eller en avkortet kjegle,

som vist på fig. 2 og 3, eller det konvergerende parti kan ha plane sider slik at kammeret blir hovedsakelig pyramideformet, slik det f.eks. ér vist i US-mønster nr. 235 448.

Den katalysatorladede luft går ut gjennom ledningen 20 for

å tilføres huset for kompressoren eller viften 11. Ledningen 20 inneholder fortrinnsvis en ventil 21 som er vist på fig. 1-3,

"og som tillater regulering av det undertrykk som utøves fra vif-tens sugeside, slik at der kan oppnås en mere nøyaktig beherskelse av mengden av katalysatorladet luft som suges ut fra boblekammeret 17. Denne dobbelte regulering er spesielt fordelaktig i utførelser, av oppfinnelsen som ikke er spesielt beregnet for bruk på oljebrennere av standard størrelse, eller når den brenner som apparatet skal,anvendes på, arbeider under en rekke forskjellige betingelser. Det dobbelte reguleringssystem gjør det relativt enkelt å tilpasse systemet til en rekke brennere og avstemme apparatet for oppnåelse av høyest mulig virkningsgrad på slike brennere.

Hull 22 på omkretsen av dekselet for viften 11 muliggjør innsugning i luft som blander seg med luften i viften og kompen-serer for den mengde av katalysatorholdig luft som leveres til forbrenningsinnretningen .30 gjennom ledningen 14.

Kontakt- eller boblekammeret 17 inneholder fortrinnsvis vann, og vannoverflaten 19 er dekket med et skikt 23 av ikke-blandbar olje som reduserer mengden av turbulens på overflaten bg kan bidra til den katalyttiske eller forbrenningsunderholdende karakter av det dannede produkt. Ikke-blandbare motoroljer eller andre jordoljebaserte oljer kan anvendes, og det samme gjelder ikke-blandbare oljer fra andre kilder, f.eks. vegetabilske eller andre naturlige oljer eller silikonoljer.

Som angitt foran er det, i motsetning til hva man tidligere har ansett, funnet viktig å utføre apparatet slik at det gir store, langsomt voksende bobler i en bestemt takt. For dette formål er utløpsåpnlngen fra boblerøret 15 under overflaten av væsken i kontaktkammeret slik dimensjonert, f.eks. ved anord-ning av et endestykke 18 med stor diameter, at der dannes relativt store bobler som vokser i et betydelig tidsrom. Fortrinnsvis er utløpsåpnlngen slik dimensjonert at den gjennomsnittlige boblediameter ligger på mellom 10 og 38 mm, helst på mellom 12. og 25 mm, og aller helst på 15 - 22 mm.. Gass-strømmen i systemet reguleres videre slik at boblene dannes med en hastighet på mellom 2 bobler pr. sekund og ca. en boble annethvert sekund, fortrinnsvis med en hastighet på ca. en boble pr. 0,2 - 1,2 s. Det foretrekkes videre at systemet utføres slik at mengden av katalysatorladet luft som tilføres brenneren, utgjør fra 0,005 til 10,0 volumprosent av den samlede forbrenningsluft som tilføres brenneren. Mengden av katalysatorladet luft skal helst ligge på 0,02 - 0,2 volumprosent av den samlede forbrenningsluft. Det er meget overraskende oppnådd en forbedring i brenseløkono-mien på opptil 27% med apparatet ifølge den foreliggende oppfinnelse med et innhold av katalysatorladet luft på bare ca. 0>1 volumprosent.

Fig. 4- 7 viser en annen utførelsesform, som er generelt betegnet med 110. Dette apparat har et hus eller en beholder 111 som er oppdelt innvendig av en skillevegg 112. Denne skillevegg 112 har åpninger 113 mellom de to kamre under væskeoverflaten CZZ og åpninger 114 over væskeoverflaten. Åpningene 113 sørger for utjevning av væskenivået, en viss blanding av væsken mellom kamrene og en bane for strømmen i de utførelsesformer hvor der anvendes elektroder. Åpningene 114 sørger for utligning av

trykket mellom kamrene og tillater også en viss utveksling av den katalysatorladede atmosfære i kamrene.

En del av den gassmengde som leveres fra en gasspumpe eller vifte som er vist skjematisk ved 115 på fig. 7, føres via en ledning 116 til boblekammeret 110 via dykkrør 117 og 118. Resten av den gassmengde som leveres av pumpen 115, føres til forbrennings-apparatet (ikke vist) via en ledning 119. Gasspumpén kan være

en vifte>en kompressor eller et hvilket som helst annet kjent apparat til å drive gassen fremover. '.

Luften fra viften 115 føres gjennom rørene 117 og 118 til en gassfordelingsinnretning 120 under væskeoverflaten. Som vist på fig. 5 og 6 utgjøres gassfordelingsinnretningen av et element som er hovedsakelig omvendt skålformet og har en midtåpning 121 som røret 117 eller 118 strekker seg inn gjennom, og en flerhet av åpninger 122 som tillater dannelse av bobler som føres opp gjennom kontaktvæsken. Disse åpninger 122 er fortrinnsvis av en slik størrelse at de danner relativt store, langsomtvoksende bobler som holdes i berøring med det vandige skikt mens de dannes og stiger opp til overflaten. Disse bobler skal fortrinnsvis ha en gjennomsnittlig diameter på mellom 10 og 38 mm, helst ca. 12-25 mm, og aller helst ca. 19 mm, f.eks. et sted mellom 15 og 20 mm. Boblene vokser fortrinnsvis med en hastighet på et sted mellom to bobler pr. sekund ved hver åpning og ca. en boble hvert annet sekund, fortrinnsvis en boble pr. 0,8-1,2 s.

Som vist har hvert hovedkammer skillevegger 123 som strekker seg et stykke under vann-nivået og deler væsken i flere halvveis adskilte avdelinger. Som best vist på fig. 7, har skilleveggene 123 i dette, tilfelle form av et rektangulært kryssende mønster av vertikale vegger som strekker seg i to retninger i apparatet. Gassfordeleren 120 er fortrinnsvis slik utført at den skaffer en gassutløpsåpning 122 under hver av de avdelinger som dannes av skilleveggene, noe som er tilbøyelig til å stabilisere strømmen av luftboblér i apparatet og gir en lignende virkning som om der skulle foreligge en rekke små kontakt- eller bobleapparater uten at der av denne grunn kreves tallrike kompliserte anordninger for tilførsel og bortføring av gass.

Det foretrekkes også å anvende et ikke-blandbart, på overflaten flytende skikt 124, noe som reduserer mengden av turbulens på overflaten<p>g kan bidra til den katalyttiske eller forbrenningsunderholdende karakter av det dannede produkt. Ikke-blandbare motoiroljer eller andre jordoljebaserte oljer kan anvendes, og det samme gjelder ikke-blandbare oljer fra andre kilder, f.eks. vegetabilske eller andre naturlige oljer eller silikonoljer.

Når luften har boblet gjennom væskelegemet og eventuelt

også oljeskiktet 124, samler den katalysatorladede luft seg over væskeoverflaten og fører tilbake til sugesiden av gasspumpen 115 via utløp 125 og 126 og egnede ledninger som er skjematisk vist ved 127 på fig. 7. Som tidligere angitt, foretrekkes det i indu-strielle utførelser av oppfinnelsen å anordne ventiler 128 og 129 i både tilførselsledningen 116 og katalysatorledningen 127 for regulering av strømmen gjennom apparatet.

Systemet krever tilførsel av en viss luftmengde for å kom-pensere for den katalysatorladede luft som tilføres forbrenningsinnretningen via ledningen 119. Det er funnet mest fordelaktig å oppnå dette ved å anordne en lufteventil 130 i katalysatorledningen 127, slik at en behersket mengde atmosfærisk luft kan suges inn og.blandes intimt med den katalysatorladede luft før denne føres inn i luftpumpen 115. Kompletteringsluften kan imidlertid tilføres systemet på et hvilket som helst annet sted, f.eks. direkte i selve luftpumpen.

Som tidligere omtalt anvendes der i det foretrukne apparat også en anode 131<p>g en katode 132 for elektrolyttisk å bidra til driften av apparatet. I dén utførelsesform som er vist på fig. 4 - 7, er anoden 131 og katoden 132 forbundet med de gitter-formede skillevegger 123 i de respektive kamre ved hjelp av en leder 133, samtidig som skilleveggene 123 er ledende. Dette med-fører at hver skillevegg omgjøres til en elektrode, og at hele overflaten av skilleveggene kan tjene til strømoverføring til væsken. I ehutførelsesform av oppfinnelsen er den skillevegg som er forbundet med anoden, fremstilt av jern, mens den skillevegg som er forbundet med katoden, er fremstilt av aluminium.; Dette apparat er beregnet for drift med et standard 12 V batteri. Andre egnede eléktrodematerialer, f.eks. karbon, metaller og lege-ringer , herunder kobber, zink, tinn, bly etc. samt kombinasjoner av elektroder for bruk med vekselstrøm istedenfor likestrøm, er vel kjent i elektrqlysefaget og behøver ikke å beskrives nærmere. Se f.eks. Van Nostrand Encyclopedia of Chemistry, pp 362-374.

Det foretrekkes å utføre systemet slik at den mengde katalysatorladet luft som tilføres forbrenningsinnretningen, utgjør mellom 0,005 og 10,0 volumprosent av den samlede forbrenningsluft som tilføres forbrenningsinnretningen. Nærmere bestemt utgjør mengden av katalysatorladet luft mellom 0,02 og 0,2 volumprosent av den samlede forbrenningsluft. I de systemer som skal anvendes sammen med forbrenningsmotorer, synes der også å foreligge et forhold mellom volumet av væske i berøringskammeret og slagvolumet av forbrenhingsmotoren. Volumet av væske i kontakt- eller boblekammeret utgjør fortrinnsvis mellom 0,1 og 10 ganger, helst 0,5-2 ganger slagvolumet av forbrenningsmotoren. Meget overraskende

er der oppnådd forbedringer i brenselforbruket på.opptil 30% ved bruk av et kammer med et voluminnhold omtrent svarende til slagvolumet av den. motor som apparatet var tilkoblet.

Apparatene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan benyttes med andre væsker enn vandige væsker, eventuelt vandige væsker med et på overflaten flytende oljeskikt. En vandig oppløsning kan inneholde andre bestanddeler i tillegg til elektrolytter, hvis disse anvendes, f.eks. korrosjonsinhibitorer, buffere, skummings-hindrende midler, overflateaktive midler, antifrysebestanddeler og vånnblandbare bestanddeler som også kan tas opp av den gjennom-boblede luft og kan bidra til forbrenningen eller selv kan brenne. Når der anvendes et på overflaten flytende, ikke-blandbart skikt, kan også dette inneholde en eller flere av de ovennevnte bestanddeler, men man bør passe på at ingen av skiktene inneholder bestanddeler aven slik art eller i en slik mengde at det vesentlig kan påvirke ikke-blandbarheten av de to skikt. Egnede buffertil-setninger omfatter svake syrer, baser og salter herav, f.eks. bor-syre, karbonsyre, fosforsyre, fosforsyrling, svovelholdige syrer eller alkali- og/eller jordalkalimetallsalter herav, ammonium-hydroksyd eller halogenidsulfat etc, salter herav eller basiske aminer eller hydrazin. Vånnblandbare organiske syrer med lav molekylvekt, f.eks. maursyre, eddiksyre, sitronsyre, maleinsyre, oksalsyre étc, kan også med fordel anvendes. Egnede antifrysebestanddeler omfatter alkoholer og polyolér med lav molekylvekt, f.eks. metanol/ etanol, isopropanol, etylenglykol, glycerin etc. Egnede antikorroderende, antiskummende og overflateaktive midler er vel kjent. Fargestoffer eller andre bestanddeler kan også tilsettes. Disse bestanddeler kan tilsettes væsken eller i visse tilfeller dannes in situ;

Apparatet kan også anvendes med ikke-vandige væsker, f.eks. bensin, ,petroleum (parafin), organiske rensevæsker, katalysar torer eller andre materialer.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte til å forbedre forbrenningen i forbrenningsprosesser, spesielt i forbrenningsmotorer og ovner for olje, gass eller kull, hvor en gass, fortrinnsvis luft, bringes i berøring med et væskebad og deretter tilføres forbrenningsprosessen, karakterisert ved at gassen føres inn i væskebadet gjennom en eller flere innløpsåpninger under væskeoverflaten på en slik måte at der dannes store bobler som tillates å vokse

i' lang tid i berøring med væsken for deretter å stige opp til badoverflaten.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at der som væskebad benyttes vann.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at gassen føres inn i væskebadet på en slik måte at der dannes gassbobler med en gjennomsnittlig diameter på 10 - 38 mm, fortrinnsvis 15 - 22 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at gassen føres inn i væskebadet med en slik hastighet at der dannes én gassboble pir.. 0,5 - 2 s, fortrinnsvis pr. 0,8 - 1,2 s, ved hver innløpsåpning for gass. .

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der føres in elektrisk strøm gjennom væskebadet samtidig med at gassen bringes i berøring med væsken.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at en strøm på 0,001 - 1,0 A, fortrinnsvis 0,01 - 0,2 A, føres gjennom væskebadet.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at 0,02 -0,2 volumprosent av den samlede forbrenningsluft bringes i berøring med væskebadet.

8. Apparat til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det omfatter et kammer for et væskebad, en tilførselsinnretning for tilførsel av gass til en eller flere innløpsåpninger under badoverflaten for dannelse av store, langsomt voksende bobler, og en samleledning til å samle opp gass over væskespeilet og føre den til en forbrennlngsinnretning.

9. Apparat som angitt i krav 8, karakterisert v e d at innløpsåpningen for gass under badoverflaten er slik utformet at der dannes gassbobler med en gjennomsnittlig diamete på 10 - 38 mm, fortrinnsvis 15 - 22 mm.

10. Apparat som angitt i krav 8 eller 9, karakterisert ved at det omfatter en gasspumpe hvis trykkside står i forbindelse med innløpet til forbrenningsinnretningen, og en grenledning fra pumpens trykkside til tilførselsinnretningen, og at samleledningen er forbundet med gasspumpens sugeside.

11. Apparat som angitt i et av kravene 8-10, karakterisert ved at tilførselsinnretningen inneholder et styre-organ, spesielt en regulerbar ventil.

12. Apparat som angitt i et av kravene 8-11, karakterisert ved at der i samleledningen er anordnet et organ til å styre gass-strømmen, spesielt en reguleringsventil.

13. Apparat som angitt i et av kravene 8 -12, karakterisert ved en innretning til å tilføre strøm til væskebadet.

14. Apparat som angitt i krav 13, karakterisert y e å. at elektroder som rager ned i væskebadet, er tilsluttet en strømkilde med en slik spenning at der i væskebadet oppstår . en strøm på ca. 0,001 - 1,0 A, fortrinnsvis på 0,01 - 0,2 A.

15. Apparat som angitt i krav 11 og eventuelt et av kravene 12-14, karakterisert ved .at ventilen i tilfør-selsinnretningen kan innstilles slik at der i hver gassinnløps- åpning dannes gassbobler med en hastighet på> mellom to bobler pr. sekund og én boble hvert annet sekund, fortrinnsvis en boble pr.". 0,8 - 1,2 sekunder.