DE20122312U1 - Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff, mit einem in einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor doppelt gelagert ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff.
• Solche Vorrichtungen und Verfahren sind bekannt, z.B. aus der DE 41 42 891 A1 . Sie dienen insbesondere auf Schiffen dazu, den Brennstoff, in der Regel Diesel oder ein Schweröl, aufzubereiten, um so die Verbrennung zu verbessern.
• Neben der Filterung ist die wichtigste Form der Brennstoffaufbereitung die Emulgation, die unter anderem eine Reduktion der Stickoxidemission bewirken kann. Dazu wird Wasser in dem Brennstoff emulgiert, so dass die in Brennstoff eingeschlossenen Wassertröpfchen in der Brennkammer in einer sog. Micro-Explosion explodieren können, wobei sie die sie umgebende Brennstoffhülle aufreißen und fein verteilen. Zudem verbessern die Sauerstoff- und Wasserstoffanteile die Qualität der Verbrennung.
• Bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren ist jedoch die Emulgation noch nicht optimal. Insbesondere ist die Breite des sog. Mahlspaltes (des Spaltes zwischen Rotor und Stator) nicht so klein, dass es gelänge, auch Gasölqualitäten zu emulgieren.
• Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die auch die Emulgation von Wasser in Brennstoffen wie reinem Diesel erlaubt.
• Die Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die doppelte Lagerung des Rotors erlaubt es, extrem geringe Mahlspaltbreiten zwischen Rotor und Stator, insbesondere Breiten von 30 μm und weniger, zu erzielen, was auch die Größe der emulgierten Tröpfchen verringert. Kleinere Tröpfchen bedeuten aber bessere Verbrennung.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Schnittansicht,
• 2 einen Ausschnitt aus 1 in vergrößertem Maßstab,
• 3 eine schematische Teilansicht eines für die Vorrichtung vorgesehen Rotors mit einem ersten Oberflächenprofil,
• 4 eine schematische Teilansicht eines für die Vorrichtung vorgesehen Rotors mit einem zweiten Oberflächenprofil und
• 5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Rotor mit einer scharfkantigen Oberfläche.
• In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung zur Emulgation gezeigt, die speziell für die Emulgation von Wasser in einem Brennstoff wie Schweröl oder Diesel ausgelegt ist und z.B. auf Schiffen zur Aufbereitung des Brennstoffs vorteilhaft eingesetzt werden kann. Dabei ist in einem Stator 3 eine Welle 1 mit einem Rotor 2 drehbar mittels selbstschmierender Kugellager 15 gelagert. Das Oberflächenprofil des Rotors 2, das bei der Emulgation eine wichtige Rolle spielt, ist in dieser mehr schematischen Darstellung nicht gezeigt. Es kann z.B. wie in den 3 und 4 gezeigt ausgebildet sein.
• Entlang der Welle 1 gesehen sind vor und nach dem Rotor 2 zwei Gleitringdichtungssitze 4 und zwei Quenschgehäuse 5 vorgesehen. In einem ersten Lagergehäuse 6 mit einem ersten Enddeckel 7 ist ein erstes Lüfterrad 13, in einem zweitem Lagergehäuse 8 mit einem zweiten Enddeckel 9 ein zweites Lüfterrad 10 angeordnet. Zur Befestigung der Vorrichtung ist ein Gerätefuß 11 vorgesehen.
• Da die emulgierten bzw. zu emulgierenden Flüssigkeiten beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung eine beachtliche Wärme abgeben, sind die Lagergehäuse 6 und 8 vorteilhaft so ausgeführt, dass allenfalls nur sehr wenig Wärme zu den Lagerstellen gelangen kann. Dazu verfügen die Lagergehäuse über Stege. Zusammen mit entsprechend ausgebildeten Dichtungen und Dichtungselementen, wie Hochtemperatur-O-Ringen wird es damit möglich, auch in Temperaturbereichen von etwa 250 bis 270 °C (bezogen auf die Gleitringdichtung) zu arbeiten.
• In den zwischen Stator 3, Gleitringdichtungssitzen 4, Gleitringdichtungen 14 und Rotor 2 gebildeten Kammern sind sog. Cares 12 vorgesehen, die sich mit dem Rotor drehen und die Emulsion bzw. die zu emulgierenden Flüssigkeiten verwirbeln, um die ansonsten in diesen Kammern problematische Bildung sog. Ölkuchens zu verhindern.
• Die Gleitringdichtungen 14 sind so konstruiert, dass das zur Justierung des Anpressdrucks im rotierenden Teil Gleitringdichtungen 14 vorgesehene Federpaket nicht im Ölstrom liegt, wodurch längere Standzeiten erzielt werden.
• Man beachte, dass der Aufbau der Vorrichtung mit den weiteren, an sich bekannten Bauteilen wie gerader Einschraubverschraubung 16, Radial-Wellendichtung 17, verschiedenen O-Ringen 18 und 19, Nutmutter 20, Sicherungsblech 21, Passfeder 22, Stift 23, Spannstift 24, den Zylinderschrauben 25, 26, 27, 28, 29 und 30, Innenring 31 und Zylinderstift 32 vorteilhaft so erfolgt ist, dass bei Wartungsarbeiten alle wichtigen Bauteile leicht ausgebaut werden können, ohne dass z.B. Rohrleitungen gebrochen und Leckagen verursacht werden müssten.
• In den 3 und 4 sind Teilansichten zweier Rotoren für erfindungsgemäße Vorrichtungen gezeigt, wobei die Rotoren unterschiedliche Oberflächenprofile besitzen. Das in 3 gezeigte Oberflächenprofil wird durch parallel zueinander verlaufende Nuten N und Stege S sowie in die Stegen eingebrachte Bohrungen B gebildet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit jeweils nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden. Der Durchmesser der Bohrungen ist etwas größer als die Breite der Stege.
• Das in 4 nur schematisch angedeutete Oberflächenprofil zeichnet sich durch eine Vielzahl von in Draufsicht rautenförmigen scharfkantigen Vorsprüngen aus, die in der Praxis z.B. durch Einfräsen entsprechender Nuten in die ursprünglich glatte Oberfläche eines zylindrischen Rotors gebildet werden können. Ein solches scharfkantiges Profil erhöht vorteilhaft die Scherkraftwirkung auf die zu emulgierenden Flüssigkeiten und erlaubt insbesondere auch die Emulgation von Diesel und Wasser.
• In der 5 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 50 bezeichnete Vorrichtung zur Emulgation gezeigt, die wie die in 1 gezeigte Vorrichtung einen in einem Stator 52 drehbar gelagerten Rotor 54 aufweist. Zu den Einzelheiten der Lagerung und der weiteren Bauteile kann auf die Beschreibung der 1 verwiesen werden.
• Zu beachten ist bei der in 5 gezeigten Vorrichtung insbesondere die Oberfläche des verwendeten Rotors 54, die sich durch eine Vielzahl von in Draufsicht rautenförmigen Vorsprüngen 56 auszeichnet, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige mit Bezugszeichen versehen wurden. Diese Vorsprünge "zerschneiden" gewissermaßen die zu emulgierenden Flüssigkeiten und üben eine besonders hohe Scherkraft auf die Flüssigkeiten aus, weshalb sich ein Rotor der gezeigten Art auch zur Emulgation von Medien wie Diesel und Wasser eignet.
• Im Rahmen des Erfindungsgedanken sind zahlreiche Abwandlungen und Weiterbildungen möglich, die sich z.B. auf die Konstruktion der Lagergehäuse und der Gleitringdichtungen beziehen. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung sind jedenfalls die beidseitige Lagerung des Rotors, die eine geringe Größe des Spalts zwischen Rotor und Stator ermöglicht. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Form des Oberflächenprofils des Rotors, wobei sich insbesondere die Form mit scharfen Kanten bewährt hat.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff, mit einem in einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor doppelt gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des zwischen Rotor und Stator gebildeten Mahlspaltes kleiner als 30 μm ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des Rotors bzw. einer den Rotor tragenden Welle (1) selbstschmierende Kugellager (15) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit wenigstens einer Gleitringdichtung (14) mit einem zur Justierung des Anpressdrucks im rotierenden Teil der Gleitringdichtung vorgesehenen Federpaket, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung derart ausgebildet ist, dass das im rotierenden Teil der Gleitringdichtung vorgesehene Federpaket nicht im Strom der emulgierten bzw. zu emulgierenden Flüssigkeiten liegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit wenigstens einem Lagergehäuse (6; 8), dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse derart ausgebildet ist, dass die Lagerstellen vor von den emulgierten bzw. zu emulgierenden Flüssigkeiten abgegebener Wärme geschützt sind.
6. Vorrichtung zur Emulgation, insbesondere zur Emulgation von Wasser in einem Brennstoff, mit einem in einem Stator (3) drehbar gelagerten Rotor (2), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor ein Oberflächenprofil mit scharfen Kanten besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Rotors mit in Draufsicht polygonalen, insbesondere dreieckigen oder rautenförmigen Vorsprüngen besetzt ist.
8. Rotor für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass seine Oberfläche mit in Draufsicht polygonalen, insbesondere dreieckigen oder rautenförmigen Vorsprüngen besetzt ist.