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Dokumentenidentifikation DE102004023233A1 20.01.2005
Titel Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung und Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung
Anmelder Ashland Inc., Covington, Ky., US
Erfinder Burak, Steven R., Middlesex, N.J., US
Vertreter Kreutzer, U., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 47119 Duisburg
DE-Anmeldedatum 07.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004023233
Offenlegungstag 20.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.2005
IPC-Hauptklasse F02M 29/02
Zusammenfassung Zur verbesserten Handhabung des Problems der Asphaltene (dichte Kohlenstoffpartikel, die in Kraftstofflagerbehältern und in Kraftstoffhandhabungssystemen Schlamm bilden), schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung vor, bei welchem eine Kupplung bereitgestellt wird, die ein Antriebselement mit einem ersten magnetischen Element und ein angetriebenes Element mit einem zweiten magnetischen Element aufweist, wobei das Antriebselement magnetisch mit dem angetriebenen Element durch das erste und das zweite magnetische Element verbunden ist, wobei ferner ein Kraftstoffhomogenisator bereitgestellt wird, der einen Stator und einen Rotor aufweist, der drehbar in Bezug auf den Stator befestigt ist, wobei der Rotor des Homogenisators drehbar mit dem angetriebenen Element der Kupplung verbunden ist, wobei Kraftstoff für den Homogenisator und Drehenergie für das Antriebselement bereitgestellt werden, wobei die Drehenergie des Antriebselementes das erste magnetische Element dreht und wobei das magnetische Element Drehenergie auf das zweite magnetische Element überträgt und den Rotor des Homogenisators dreht.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Kraftstoffaufbereitung, insbesondere zur Steigerung der Homogenität von Kraftstoff, Kraftstoffgemischen und Kraftstoff-Wasser-Gemischen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Herkömmliche Kraftstoffhomogenisatoren sind dafür ausgelegt, Asphaltene abzuscheren und sie mit schwerem Heizöl zu vermischen. Asphaltene sind dichte Kohlenstoffpartikel, welche Schlamm in Kraftstofflagerbehältern und in Kraftstoffhandhabungssystemen bilden. Asphaltene verstopfen Kraftstofffilter und erfordern eine spezielle Entsorgung. Am Verbrennungsende eines Systems führen Asphaltene zu unvollständiger Verbrennung von Kraftstoff.

Herkömmliche Kraftstoffhomogenisatoren schließen mechanische Dichtungen ein und weisen auch Temperatur- und Druckbetriebsgrenzwerte auf. Wenn die Betriebsgrenzwerte überschritten werden oder wenn ein Kraftstoffhomogenisator nicht ordnungsgemäß gewartet wird, kann heißer Kraftstoff an der mechanischen Dichtung vorbei austreten. Der Kraftstoff kann Wellenlager und andere Bestandteile beschädigen und die Umwelt gefährden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst eine Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung einen Kraftstoffhomogenisator und eine Kupplung. Es kann ein Motor bereitgestellt werden, um Drehenergie für die Kupplung bereitzustellen. Der Kraftstoffhomogenisator umfasst einen Stator, einen Rotor, der drehbar in Bezug auf den Stator angebracht ist, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Spalt besteht, einen Einlass in Fluidverbindung mit dem Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator und einen Auslass in Fluidverbindung mit dem Spalt. Die Kupplung umfasst einen Antriebsrotor mit einem ersten magnetischen Element, einen angetriebenen Rotor mit einem zweiten magnetischen Element und eine Welle, die drehbar um ihre Längsachse befestigt ist, wobei die Welle drehbar mit dem Rotor des Homogenisators und dem angetriebenen Rotor der Kupplung verbunden ist. Wenn Drehenergie für die Kupplung bereitgestellt wird, überträgt das erste magnetische Element Drehbewegung des Antriebsrotors auf das zweite magnetische Element, wodurch der angetriebene Rotor gedreht wird.

Gemäß der ersten Ausführungsform können die magnetischen Elemente so angeordnet werden, daß sie nicht mit Kraftstoff, der die magnetischen Elemente angreifen und in ihren Eigenschaften verschlechtern kann, in Kontakt treten.

Ferner kann gemäß der ersten Ausführungsform Kraftstoff über dem angetriebenen Rotor zirkulieren, um Bestandteile der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung zu kühlen und zu schmieren. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung kann vorteilhafterweise auch bei höheren Temperaturen betrieben werden als herkömmliche Vorrichtungen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftsystems mit Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 zeigt eine Schnittansicht einer Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Aufriss.

3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von 2.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Gemäß allgemeiner Praxis sind die verschiedenen Elemente der Erfindung in der Zeichnung nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet. Abmessungen verschiedener Elemente können vergrößert oder verkleinert sein, um die Ausführungsformen der Erfindung deutlicher darzustellen. In den Figuren benennen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente benennen.

1 ist ein schematisches Diagramm eines Antriebssystems 1000, bei dem Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen 100 verwendet werden können, um Kraftstoff im System 1000 aufzubereiten. Das Antriebssystem 1000 kann zum Beispiel ein Antriebssystem für ein Seeschiff sein.

Das Kraftsystem 1000 kann einen Hauptmotor 200 und Hilfsmotoren 210, 220 umfassen. Schweres Heizöl wird in einem Servicebehälter 230 für schweres Heizöl gelagert und Dieselöl in einem Servicebehälter 232 für Dieselöl. Das schwere Heizöl und das Dieselöl werden gemischt und Versorgungspumpen 236 zugeführt. Die Versorgungspumpen 236 fördern den Kraftstoff zu Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen 100.

Nach der Aufbereitung in den Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen 100 kann der Kraftstoff den jeweiligen Motoren 200, 210, 220 durch Zirkulationspumpen 238 zugeführt werden. Der Kraftstoff kann auch durch Filter 240 gefiltert werden.

Von einem Setzbehälter 250 für schweres Heizöl kann schweres Heizöl durch einen Reiniger 252 zu einem Servicebehälter 230 für schweres Heizöl gelangen. Eine Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 kann mit dem Reiniger 252 in Serie geschaltet sein, um Kraftstoff vom Absetzbehälter 250 für schweres Heizöl aufzubereiten. Eine Schlammreduktionsschleife 264 kann ebenfalls eingeschlossen sein, in der Kraftstoff in einem Aufbereiter 100 aufbereitet und zum Absatzbehälter 250 für schweres Heizöl rückgeführt wird. Dieselöl kann dem Dieselöl-Servicebehälter 232 von einem Marinedieselöl-(MDO)-Lagerbehälter 260 zugeführt werden, nachdem es durch einen Reiniger 262 gegangen ist.

Ein Altölverbrennungssystem 270 kann im System 1000 enthalten sein, um Altöl zu entsorgen. Das Altöl kann zum Beispiel durch Verbrennen in einem Hilfskessel oder einem (hier nicht dargestellten) Verbrenner entsorgt werden. Abfall aus den Reinigern 252, 262 kann ebenfalls mittels des Altölverbrennungssystems 270 entsorgt werden.

Das System 1000 schließt Kraftstoffaufbereitungsvorrichtungen 100 zur Aufbereitung verschiedener Kraftstoffe, Kraftstoffgemische und Kraftstoff-Wasser-Gemische ein. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 wird detaillierter in 2 und 3 dargestellt.

2 ist eine Schnittansicht der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 im Aufriss. 3 ist eine Schnittansicht der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 entlang der Linie 3-3 in 2. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 umfasst eine Kupplung 300, einen Kraftstoffhomogenisator 400 und einen Motor 500. Der Kraftstoffhomogenisator 400 nimmt Kraftstoff, ein Kraftstoffgemisch oder ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch an einem Einlass 402 auf und gibt aufbereiteten Kraftstoff an einem Auslass 404 aus. Der eingehende Kraftstoff kann aus einem einzigen Kraftstofftyp oder aus einem Gemisch aus zwei oder mehreren Kraftstoffen, einem Gemisch aus Kraftstoff und Wasser oder einem dieser Stoffe in Kombination mit Kraftstoffzusatzstoffen bestehen. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung können der eingehende Kraftstoff und/oder die eingehenden Kraftstoffgemische allgemein als „Kraftstoff" bezeichnet werden. Der Begriff „Kraftstoff" wird auch in dem Sinne verwendet, dass der Kraftstoff ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch sein und andere Zusatzstoffe enthalten kann.

Der Motor 500 stellt die Drehenergie bereit, um den Homogenisator 400 zu betreiben. Der Motor 500 ist drehbar mit dem Homogenisator 400 durch die Kupplung 300 verbunden. Die Kupplung 300 ist durch eine Welle 302 mit dem Motor 500 verbunden. Die Verbindung der Welle 302 mit dem Motor 500 kann üblicher Art sein und ist daher hier nicht weiter dargestellt.

Der Homogenisator 400 umfasst ein Gehäuse 401 und einen konischen Rotor 410, der konzentrisch und drehbar innerhalb eines konischen Stators 420 befestigt ist. Eingehender Kraftstoff tritt in den Einlass 402 in der durch die Pfeile angezeigten Richtung ein und geht durch einen Rotor/Stator-Spalt-Einlass 424 hindurch. In einer Ausführungsform kann der Rotor/Stator-Spalt-Einlass 424 eine Breite aufweisen, die – gemessen in einer Richtung, die zur Mittellinie des Homogenisators 400 senkrecht verläuft – 3 mm beträgt. Andere Spalteinlassbreiten können ebenfalls in Abhängigkeit von der Anwendung verwendet werden. Der Rotor 410 und der Stator 420 weisen unterschiedliche Verjüngungen auf, was zu einem fortschreitend enger werdenden Spalt 418 zwischen dem Rotor 410 und dem Stator 420 führt.

Wie durch die Pfeile in 2 gezeigt, gelangt der Kraftstoff in den fortschreitend enger werdenden Spalt 418 zwischen dem Rotor 410 und dem Stator 420 und tritt durch einen Rotor-/Stator-Spalt-Auslass 426 aus. Der Rotor/Stator-Spalt-Auslass 426 kann – entlang einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittellinie des Homogenisators 400 verläuft – eine einstellbare Breite aufweisen, wobei die Breite sich z.B. zwischen ungefähr 0,15 bis 0,3 mm bewegen kann. Andere Breiten können in Abhängigkeit von der für den aufbereiteten Kraftstoff gewünschten Homogenität und von den Kraftstoffarten, die aufbereitet werden, verwendet werden.

Während der Kraftstoff in den enger werdenden Spalt 418 wandert, werden Asphaltene im Kraftstoff zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Rotors 410 und des Stators 420 abgeschert. Der Homogenisator 400 dient auch dazu, verschiedene Kraftstoffarten zu mischen, welche den eingehenden Kraftstoff ausmachen, falls mehrere Kraftstoffarten im eingehenden Kraftstoff vorhanden sind. Wasser und/oder Zusatzstoffe, sofern vorhanden, werden auch innerhalb des Kraftstoffes gemischt. Der Homogenitätsgrad im eingehenden Kraftstoff wird damit durch den Homogenisator 400 erhöht.

Die Kupplung 300 überträgt Drehenergie vom Motor r zum Homogenisator 400. Die Kupplung 300 ist magnetisch und stellt mehrere Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Kupplungsvorrichtungen bereit. Die Kupplung 300 wird unten detailliert beschrieben.

Die Kupplung 300 umfasst ein Lagergehäuse 304 und einen Lagerträger 306. Die Kupplung 300 kann einen Träger 307 zum Befestigen der Kupplung 300 an einer Außenfläche, wie einer Deckplatte im Fall von Marineanwendungen, einschließen. Das Lagergehäuse 304 ist mit dem Homogenisator 400 durch mehrere Bolzen 308 verbunden, die um den Umfang des Lagergehäuses 304 herum angeordnet sind. Nur ein Bolzen 308 ist in 2 dargestellt. Das Lagergehäuse 304 ist mit dem Lagerträger 306 durch Bolzen 309 verbunden, die um den Umfang des Lagerträgers 306 angeordnet sind, wobei hier nur ein Bolzen 309 dargestellt ist.

In der Kupplung 300 ist ein Antriebsrotor 310 magnetisch mit einem angetriebenen Rotor 330 verbunden. Der Antriebsrotor 310 nimmt Drehenergie von dem Motor 500 auf und überträgt die Drehenergie über die magnetische Kupplung auf den angetriebenen Rotor 330. Der Antriebsrotor 310 ist mit der Welle 302 verbunden, welche wiederum mit dem Motor 500 verbunden ist. Die Welle 302 ist durch ein Lager 312 in dem Lagerträger 306 gestützt, und der Antriebsrotor 310 ist durch ein Lager 316 in dem Lagerträger 306 gestützt. Die Lager 312, 316 können zum Beispiel Kugellager sein.

Der angetriebene Rotor 330 schließt eine Welle 332, ein, die mit dem Rotor 410 des Homogenisators 400 verbunden ist. Die Welle 332 kann mit dem Rotor 410 zum Beispiel über einen Bolzen 440 verbunden sein, der eine Keilnut 442 aufweist. Ein Keil wird in die Keilnut 442 eingefügt, um zu gewährleisten, dass sich die Welle 332 und der Rotor 410 gemeinsam drehen. Der Rotor 410 dreht sich daher mit dem angetriebenen Rotor 330 der Kupplung 300.

Die magnetische Kupplung wird durch die Wechselwirkung der magnetischen Felder von einem äußeren magnetischen Element 336 und einem inneren magnetischen Element 338 hergestellt. Das äußere magnetische Element 336 ist mit dem Antriebsrotor 310 verbunden und das innere magnetische Element 338 mit dem angetriebenen Rotor 330. Die magnetischen Elemente 336, 338 können aus Dauermagneten bestehen, die als Ring befestigt sind. Der Ring des inneren magnetischen Elements 338 kann aus einer Magnetbank 360 und der Ring des äußeren magnetischen Elements 336 aus einer Magnetbank 362 bestehen. Jedes der magnetischen Elemente 336, 338 kann vorzugsweise die Form von zwei getrennten Magnetringen aufweisen. Die Form und Anordnung der magnetischen Elemente 336, 338 werden unten detaillierter unter Bezugnahme auf 3 besprochen. Die magnetischen Elemente 336, 338 schaffen eine multipolare magnetische Kupplung, welche Drehenergie des Antriebsmotors 310 durch eine Einschließungshülle 340 der Kupplung 300 überträgt.

Die Einschließungshülle 340 ist innerhalb des Antriebsrotors 310 angeordnet. Die Einschließungshülle 340 ist stationär mit dem Lagergehäuse 304 verbunden und dreht sich nicht mit dem angetriebenen Rotor 330. Die Einschließungshülle 340 kann mit dem Lagergehäuse 304 über eine Dichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, die zwischen der Einschließungshülle 340 und dem Lagergehäuse 304 angeordnet ist, um ein abgedichtetes Gehäuse oder eine abgedichtete Kammer innerhalb der Einschließungshülle 340 zu bilden. Die Einschließungshülle 340 kann aus Materialien wie zum Beispiel Keramik und rostfreiem Stahl hergestellt werden.

Kraftstoff kann innerhalb der Einschließungshülle 340 zirkulieren. Der Kraftstoff kann in die Einschließungshülle 340 eintreten, indem er sich über dem Umfang einer Auslassscheibe 444 des Homogenisators 400 bewegt. Kraftstoff, der innerhalb der Einschließungshülle 340 zirkuliert, kühlt und schmiert die Bestandteile innerhalb der Einschließungshülle 340. Zum Beispiel kann die Welle 332 in Gleitlagern 350 befestigt sein, welche durch den zirkulierenden Kraftstoff geschmiert und gekühlt werden. Ungeteilte Ringlager sind herkömmlichen Lagern gegenüber, welche ein größeres Volumen innerhalb der Kupplung 300 beanspruchen würden, vorzuziehen. Die ungeteilten Ringlager können aus Materialien wie zum Beispiel Carbidstahl hergestellt werden.

Das innere magnetische Element 338 ist im angetriebenen Rotor 330 eingeschlossen und von Kraftstoff, der in der Kupplung 300 fließt, isoliert. Das äußere magnetische Element 336 ist ebenfalls von Kontakt mit Kraftstoff isoliert, da der Kraftstoff nicht in den Raum zwischen der Einschließungshülle 340 und dem Antriebsrotor 310 eindringt.

Im Betrieb dreht der Motor 500 die Welle, welche den Antriebsrotor 310 dreht. Das äußere magnetische Element 336 ist magnetisch mit dem inneren magnetischen Element 338 verbunden und bringt dadurch den angetriebenen Rotor 330 dazu, sich zu drehen. Die Welle 332 ist drehbar mit dem angetriebenen Rotor 330 verbunden und dreht sich mit den angetriebenen Rotor 330. Der Rotor 410 des Homogenisators 400 ist mit der Welle 332 verbunden und dreht sich in derselben Winkelgeschwindigkeit wie die Welle 332. Wenn Kraftstoff in den Einlass 402 des Homogenisators 400 eindringt, wird er in den Rotor/Stator-Einlass-Spalt 424 gezogen, und Partikelstoffe wie Asphaltene werden zunehmend gemahlen und durch Scherkräfte in dem enger werdenden Spalt 418 gemischt. Der Homogenisierungsgrad des Kraftstoffes steigt auch an, wenn Asphaltene in den Flüssigkraftstoff untergemischt und wenn unterschiedliche Kraftstoffarten, Wasser und Zusatzstoffe (falls vorhanden) miteinander vermischt werden.

Der Kraftstoff läuft durch den Rotor/Stator-Spalt-Auslass 426 und tritt durch den Auslass 404 aus dem Homogenisator 400 aus. Wünschenswerte Asphaltengrößen nach der Aufbereitung sollten einen Durchmesser von weniger als ungefähr 5 Mikron aufweisen. Der Auslass 404 kann mit einer Kraftstoffleitung verbunden sein, welche den aufbereiteten Kraftstoff zum Beispiel an einen Motor weiterleiten kann.

Während des Betriebs der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 kann Kraftstoff vorteilhafterweise kontinuierlich durch das Innere der Einschließungshülle 340 zirkuliert werden. Der Kraftstoff dient dazu, die Bestandteile innerhalb der Einschließungshülle 340 zu kühlen und zu schmieren. Wasser kann dem Kraftstoff vor dem Durchführen des Kraftstoffes durch die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 hinzugefügt werden. Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 erstellt danach eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion, die – wenn sie in einen Dieselmotor eingespritzt wird – zu reduzierten Stickstoffoxidemissionen (NOx) führt.

3 ist eine Schnittansicht der Kupplung 300 entlang der Linie 3-3 in 2. Wie in 3 dargestellt, umfasst das innere magnetische Element 338 einen Ring der Magnete 360 in dem angetriebenen Rotor 330. Unter Bezugnahme auf 2 kann das innere magnetische Element 338 zwei solcher Ringe einschließen. Die zwei Ringe können in koaxialer Ausrichtung in einer Ende-zu-Ende-Weise angeordnet sein. In ähnlicher Weise kann der äußere magnetische Ring 336 zwei koaxial ausgerichtete Ringe des Magneten 362 umfassen.

Gemäß obiger Ausführungsform sind die Magnete 360 des inneren magnetischen Elementes 338 innerhalb des angetriebenen Rotors 330 eingeschlossen und die Magnete 362 des Antriebsrotors 310 sind zum Raum zwischen der Einschließungshülle 340 und dem Antriebsrotor 310, der frei von Kraftstoff ist, offen. Die magnetischen Elemente 336, 338 sind daher von Kontakt mit Kraftstoff isoliert, der die Magnete 360, 362 beschädigen oder verschlechtern kann. Vorzugsweise ist die Einschließungshülle 340 innerhalb des Antriebsrotors 310 befestigt, so dass der Raum dazwischen hermetisch abgedichtet ist.

Ferner zirkuliert gemäß obiger Ausführungsform Kraftstoff innerhalb der Einschließungshülle 340, um die darin angeordneten Bestandteile zu kühlen und zu schmieren. Die Gleitlager 350 werden durch den Kraftstoff geschmiert, wodurch ein reibungsloser und wartungsfreier Betrieb der Kupplung 300 gewährleistet wird.

Die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 kann mit sehr hohen Temperaturen betrieben werden. Zum Beispiel kann die Aufbereitungsvorrichtung 100 mit Kraftstofftemperaturen von bis zu ungefähr 400°C betrieben werden. Im Gegensatz dazu liegt bei herkömmlichen Kraftstoffhomogenisatoren der maximale Wert der Kraftstofftemperatur für einen sicheren Betrieb im Bereich von ungefähr 150 bis 180°C.

Der Motor 500 kann zum Beispiel ein Elektromotor sein. Ein geeigneter Elektromotor wird von ATB Motorentechnik GmbH in Nordenham, Deutschland, hergestellt, weist die Bezeichnung IM B 35 auf und wird unter der Teilenummer DE 160M-4 verkauft. Andere Motoren, wie jene, die von der SIEMENS Aktiengesellschaft AG Automations- und Antriebsgruppe in Erlangen, Deutschland, erzeugt werden, können ebenfalls verwendet werden. Ein geeigneter Motortyp wird unter der generellen Bezeichnung „Käfigläufermotor" verkauft. Der Motor 500, und infolgedessen der Homogenisator 400, können in einer großen Bandbreite von Drehgeschwindigkeiten betrieben werden. Zum Beispiel können bei der Aufbereitung von schwerem Heizöl für Marineanwendungen Drehgeschwindigkeiten im Bereich von ungefähr 1000 bis 3000 Umdrehungen/Minute verwendet werden. Der Motor 500 kann aber so ausgewählt werden, dass er eine geeignete Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Art des aufzubereitenden Kraftstoffs und in Abhängigkeit von der für den aufbereiteten Kraftstoff vorgesehenen Verwendung aufweist. Der Motor 500 kann abnehmbar an der Welle 302 (2) der Kupplung 300 befestigt sein und als ein getrenntes Element zusammengebaut werden.

Gemäß den in der vorliegenden Beschreibung offenbarten Ausführungsformen kann der Homogenisator 400 die Funktionen des Scherens und/oder Schleifens von Partikelstoff innerhalb von Kraftstoff ausführen. Der Homogenisator 400 kann auch verschiedene Kraftstofftypen, Wasser und Zusatzstoffe mischen. Der Begriff „Homogenisator" deutet jedoch nicht darauf hin, dass Kraftstoff, der im Homogenisator 400 aufbereitet wird, einen gänzlich einheitlichen oder homogenen Zustand aufweisen muss. Der Begriff „Homogenisator" impliziert, dass ein Kraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch, der bzw. das in den Homogenisator eintritt, nach der Aufbereitung im Homogenisator 400 einen höheren Homogenitätsgrad aufweisen wird.

Das oben beschriebene Antriebssystem 1000 ist zwar als Schiffstriebwerk beschrieben, die oben beschriebenen Ausführungsformen der Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 können jedoch auch andere Anwendungen haben. Zum Beispiel kann die Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung 100 in einer Einrichtung verwendet werden, die elektrischen Strom erzeugt.

Die vorangehende Beschreibung der Erfindung ist eine Darstellung und Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus zeigt und beschreibt die Offenbarung nur ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, wobei jedoch zu verstehen ist, dass die Erfindung in verschiedenen anderen Kombinationen, Modifizierungen und Umgebungen verwendet werden und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, so wie hierin zum Ausdruck gebracht, in Übereinstimmung mit den oben genannten Lehren und/oder im Rahmen der Fertigkeit oder des Wissens der relevanten Technik geändert oder modifiziert werden kann.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen dienen ferner dazu, die besten bekannten Formen zur Umsetzung der Erfindung zu erläutern und andere Fachleute zu befähigen, die Erfindung in diesen oder anderen Ausführungsformen und mit den durch die speziellen Anwendungen oder Verwendungen der Erfindung erforderlichen verschiedenen Modifikationen zu verwenden. Infolgedessen dient die Beschreibung nicht der Beschränkung der Erfindung auf die hierin offenbarte Form. Ferner gilt, dass die beiliegenden Ansprüche so ausgelegt werden können, dass sie alternative Ausführungsformen einschließen, die nicht ausdrücklich in der detaillierten Beschreibung definiert werden


Anspruch[de]
  1. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100), umfassend

    – einen Kraftstoffhomogenisator (400),

    – einen Motor (500), und

    – eine magnetische Kupplung (300) zum Übertragen von Drehenergie von dem Motor (500) zum Kraftstoffhomogenisator (400).
  2. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die magnetische Kupplung (300) folgendes umfasst:

    – einen Antriebsrotor (310) und

    – einen angetriebenen Rotor (330).
  3. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die magnetische Kupplung (300) folgendes umfasst:

    eine Einschließungshülle (340), die zwischen einem ersten magnetischen Kupplungsmittel (336) des Antriebsrotors (310) und einem zweiten magnetischen Kupplungsmittel (338) des angetriebenen Rotors (330) angeordnet ist.
  4. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die magnetische Kupplung (300) Folgendes umfasst:

    eine Welle (332), die drehbar mit dem angetriebenen Rotor (330) und dem Kraftstoffhomogenisator (400) verbunden ist.
  5. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei:

    Kraftstoff aus dem Kraftstoffhomogenisator (400) in ein Inneres der Einschließungshülle (340) eindringen kann, aber von einem Äußeren der Einschließungshülle (340) isoliert ist.
  6. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Kraftstoffhomogenisator (400) Folgendes umfasst:

    ein erstes magnetisches Element (336) auf dem Antriebsrotor (310); und

    ein zweites magnetisches Element (338) auf dem angetriebenen Rotor (330).
  7. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffhomogenisator (400) Folgendes umfasst:

    einen Stator (420);

    einen Rotor (410), der drehbar in Bezug auf den Stator (420) befestigt ist, wobei ein Spalt (418) zwischen dem Rotor (410) und dem Stator (420) besteht;

    einen Einlass (402) in Fluidverbindung mit dem Spalt (418) zwischen dem Rotor (410) und dem Stator (420); und

    einen Auslass (426) in Fluidverbindung mit dem Spalt (418) zwischen dem Rotor (410) und dem Stator (420); und

    wobei die magnetische Kupplung (300) Folgendes umfasst:

    einen Antriebsrotor (310) mit einem ersten magnetischen Element (336);

    einen angetriebenen Rotor (330) mit einem zweiten magnetischen Element (338); und

    eine Welle (332), die drehbar um ihre Längsachse befestigt ist, wobei die Welle (332) drehbar mit dem Rotor (410) des Homogenisators (400) und dem angetriebenen Rotor (330) verbunden ist, wobei das erste magnetische Element (336) Drehbewegung des Antriebsrotors (310) auf das zweite magnetische Element (338) überträgt, wodurch der angetriebene Rotor (330) gedreht wird.
  8. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, umfassend:

    eine Einschließungshülle (340), die mindestens teilweise den angetriebenen Rotor (330) umschließt, wobei sich der Spalt (418) zwischen der Einschließungshülle (340) und dem Antriebsrotor (310) befindet.
  9. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei das erste magnetische Element (336) dem Spalt (418) zwischen der Einschließungshülle (340) und dem Antriebsrotor (310) ausgesetzt ist.
  10. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Einschließungshülle (340) zwischen dem ersten magnetischen Element (336) und dem zweiten magnetischen Element (338) angeordnet ist.
  11. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Spalt zwischen der Einschließungshülle (340) und dem Antriebsrotor (310) zumindestens teilweise durch die Einschließungshülle (340) und den Antriebsrotor (310) hermetisch abgedichtet ist.
  12. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei:

    sich ein Inneres der Einschließungshülle (340) mit dem Spalt (418) zwischen dem Rotor (410) und dem Stator (420) des Kraftstoffhomogenisators (400) in Fluidverbindung befindet; und

    Kraftstoff vom Homogenisator (400) in die Einschließungshülle (340) fließen kann, wenn sich die Welle (332) dreht.
  13. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei der Antriebsrotor (310) drehbar innerhalb eines Lagerträgers (306) befestigt ist.
  14. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Welle (332) in mindestens einem ungeteilten Ringlager (250) befestigt ist.
  15. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei das erste magnetische Element (336) mindestens einen Magnetring (362) umfasst, der auf dem Antriebsrotor (330) angebracht ist.
  16. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 15, wobei:

    das zweite magnetische Element (338) mindestens einen Magnetring (360) umfasst, der auf dem angetriebenen Rotor (330) angebracht ist; und

    das zweite magnetische Element (338) konzentrisch mit dem ersten magnetischen Element (336) angeordnet ist.
  17. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei:

    der Spalt (418) zwischen dem Rotor (410) und dem Stator (420) einen Einlassabschnitt (424) und einen Auslassabschnitt (426) aufweist; und

    die Größe des Spalts (418) vom Einlassabschnitt (424) zum Auslassabschnitt (426) hin abnimmt.
  18. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis Anspruch 12, umfassend:

    einen Motor (500), wobei der Motor (500) mit der Welle (332) verbunden ist und Drehenergie für die Welle (332) bereitstellt, wodurch der Rotor (410) des Homogenisators (400) gedreht wird.
  19. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 18, wobei der Motor (500) mit einer Drehgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 1000 bis 3000 Umdrehungen/Minute betrieben werden kann.
  20. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100), die Folgendes umfasst:

    – Mittel zum Steigern der Kraftstoffhomogenität;

    – Mittel zum Bereitstellen von Drehenergie; und

    – eine Kupplung zum Übertragen der Drehenergie von dem Mittel zum Bereitstellen der Übertragungsenergie auf das Mittel zum Steigern der Kraftstoffhomogenität, wobei die Kupplung Folgendes umfasst:

    – Antriebsmittel mit ersten magnetischen Kupplungsmitteln; und

    – angetriebene Mittel mit zweiten magnetischen Kupplungsmitteln, wobei die angetriebenen Mittel mit den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität verbunden sind.
  21. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 20, wobei die Kupplung Folgendes umfasst:

    eine Einschließungshülle, die zwischen dem ersten magnetischen Kupplungsmittel und dem zweiten magnetischen Kupplungsmittel angeordnet ist.
  22. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 21, wobei die Kupplung Folgendes umfasst:

    eine Welle, die drehbar mit den angetriebenen Mitteln und den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität verbunden ist.
  23. Kraftstoffaufbereitungsvorrichtung (100) nach Anspruch 21, wobei:

    Kraftstoff aus den Mitteln zum Steigern der Kraftstoffhomogenität in ein Inneres der Einschließungshülle eindringen kann, aber von einem Äußeren der Einschließungshülle isoliert ist
  24. Verfahren zur Kraftstoffaufbereitung, umfassend:

    – Bereitstellen einer Kupplung, die ein Antriebselement mit einem ersten magnetischen Element und ein angetriebenes Element mit einem zweiten magnetischen Element aufweist, wobei das Antriebselement magnetisch mit dem angetriebenen Element durch das erste und das zweite magnetische Element verbunden ist;

    – Bereitstellen eines Kraftstoffhomogenisators, der einen Stator und einen Rotor aufweist, der drehbar in Bezug auf den Stator befestigt ist, wobei der Rotor des Homogenisators drehbar mit dem angetriebenen Element der Kupplung verbunden ist;

    – Bereitstellen von Kraftstoff für den Homogenisator; und Bereitstellen von Drehenergie für das Antriebselement, wobei die Drehenergie das Antriebselement und das erste magnetische Element dreht, wobei das erste magnetische Element Drehenergie auf das zweite magnetische Element überträgt und den Rotor des Homogenisators dreht.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen von Kraftstoff Folgendes umfasst:

    Bereitstellen mehrerer Kraftstoffarten für den Homogenisator.
  26. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen von Kraftstoff Folgendes umfasst:

    Bereitstellen eines Gemischs aus Kraftstoff und Wasser für den Homogenisator.
  27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Bereitstellen einer Kupplung Folgendes umfasst:

    Bereitstellen einer Einschließungshülle, die zwischen dem ersten und dem zweiten magnetischen Element angeordnet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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