DE10040158A1 - Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids mit Strömungskanaltaktung - Google Patents

Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids mit Strömungskanaltaktung

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Abstract

Eine Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids weist einen Strömungskanal (1) für das Fluid auf. Ferner ist sie versehen mit einer um den Strömungskanal (1) herum angeordneten ersten elektrischen Spule (3), einer stromabwärts von der ersten elektrischen Spule (3) um den Strömungskanal (1) herum angeordneten zweiten elektrischen Spule (4) und einer dritten elektrischen Spule (5), die stromabwärts von der zweiten elektrischen Spule (4) um den Strömungskanal (1) herum angeordnet ist. Außerdem ist mindestens eine Elektrode (12, 13, 14) auf dem Strömungskanal (1) oder in dessen Nähe angeordnet. Die Vorrichtung weist darüber hinaus eine Taktspannungsversorgungseinrichtung zum Versorgen der mindestens einen Elektrode (12, 13, 14) mit getakteter Gleichspannung auf. Ferner ist eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung vorhanden zum Versorgen der ersten (3), zweiten (4) und dritten (5) elektrischen Spule mit Gleichspannung, derart, daß die einander zugewandten Stirnflächen der ersten (3) und der zweiten (4) elektrischen Spule magnetisch gleichpolig sind, während die einander zugewandten Stirnflächen der zweiten (4) und der dritten (5) elektrischen Spule magnetisch gegenpolig sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige gattungsgemäße Vorrichtungen sind sowohl aus der DE 199 49 806 A1 als auch aus der DE 100 01 413 A1, die beide Stand der Technik nach § 3 II Nr. 1 PatG sind, bekannt. Sie dienen z. B. als Vorrichtungen zur Beeinflussung von Wasser zwecks Verringerung der Kalkablagerungen in Wasserrohren oder als Vorrichtungen zur Beeinflussung von Kraftstoff zwecks Verbesserung der Kraftstoffverbrennung und Senkung der Abgaswerte an CO, HC, NOx oder Partikeln.
Obwohl die Effizienz der in den beiden genannten Druckschriften offenbarten gattungs­ gemäßen Vorrichtungen schon etwas höher ist als die Effizienz vergleichbarer, z. B. aus der EP 0 860 935 A1, der DE 198 06 349 A1, der DE 42 01 125 A1 oder der DE 43 09 396 A1 bekann­ ter Vorrichtungen, ist sie dennoch als eher äußerst gering einzustufen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung eine Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids mit einer wesent­ lich verbesserten energetischen Beeinflussungseffizienz zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1. Es wurde experimentell herausgefunden, daß das Zusammenwirken sämtlicher in diesem An­ spruch angegebener Merkmale eine gegenüber dem Stand der Technik sprunghaft verbesserte energetische Beeinflussung des zu behandelnden Fluids zur Folge hat. Insbesondere bei der Verwendung dieser Vorrichtung als Vorschaltgenerator in der Kraftstoffzuführung von Ver­ brennungsmotoren zeigten sich deutlich verringerte Abgaswerte, und es wurde ein sprunghaft verbesserter Wirkungsgrad der Kraftstoffverbrennung erreicht. Vor allem ist dies auf die völlig neuartige Spannungstaktung des Strömungskanals zurückzuführen, die man aus dem Stand der Technik bisher überhaupt noch gar nicht kannte. Nach dem Stand der Technik ging man nämlich mit der Taktung immer auf die Spulen und legte die Hochspannung an eine Mittelelek­ trode an, wobei in den praktisch realisierten Fällen stets Wechselspannung verwendet worden war.
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 18.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 16 erfolgt eine be­ sonders gute Verwirbelung des Fluids, was die Gleichmäßigkeit der energetischen Wirkung der eingesetzten Magnetfelder erhöht.
Die ebenfalls besonders bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 17 gewährleistet eine besonders gute elektromagnetische Abschirmung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein vorteilhaftes und bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor­ richtung wird nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung,
Fig. 2 schematisch den Querschnitt A-A von Fig. 1,
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 verwendeten Taktspan­ nungsversorgungseinrichtung und
Fig. 4 prinzipiell zeitliche Spannungsverläufe an bestimmten Punkten in der Schaltung von Fig. 3.
Ein in Fig. 1 schematisch im Querschnitt dargestelltes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids weist einen Strömungs­ kanal 1 für das Fluid auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Fluid Benzin, und der Strömungskanal 1 ist Teil der Kraftstoffzuleitung zu einem Verbrennungsmotor eines PKW. Die innere Wandung des Strömungskanals 1 besteht aus Metall, auf das außen eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht 2 aufgebracht ist. Die Pfeile in Fig. 1 deuten die Strömungs­ richtung des Benzins sowie den Benzineintritt bzw. den Benzinaustritt aus der dargestellten Vorrichtung an.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist drei elektrische Spulen auf, nämlich eine um den Strömungskanal 1 in der Nähe des Benzineintritts herum angeordnete erste elektrische Spule 3, eine stromabwärts von der ersten elektrischen Spule 3 um den Strömungskanal 1 herum angeordnete zweite elektrische Spule 4 und eine dritte elektrische Spule 5, die stromabwärts von der zweiten elektrischen Spule 4 in der Nähe des Benzinaustritts um den Strömungskanal 1 herum angeordnet ist. Eine in den Figuren nicht dargestellte Gleichspannungsversorgungseinrichtung versorgt die erste (3), zweite (4) und dritte (5) elektrische Spule mit einer Gleichspannung derart, daß die einander zugewandten Stirn­ flächen der ersten (3) und der zweiten (4) elektrischen Spule magnetisch gleichpolig sind, während die einander zugewandten Stirnflächen der zweiten (4) und der dritten (5) elektrischen Spule magnetisch gegenpolig sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die erste (3) und die zweite (4) elektrische Spule mit ihren magnetischen Nordpolseiten einander zugewandt, während die magnetische Nordpolseite der dritten (5) elektrischen Spule der magnetischen Südpolseite der zweiten (4) elektrischen Spule zugewandt ist. Bei anderen Ausführungsbei­ spielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die magnetische Polung so, daß sich die erste (3) und die zweite (4) elektrische Spule ihre magnetischen Südpolseiten einander zuwenden, während die magnetische Südpolseite der dritten (5) elektrischen Spule der magnetischen Nordpolseite der zweiten (4) elektrischen Spule zugewandt ist. Beim vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die erste (3) und die zweite (4) elektrische Spule mit einer Gleichspannung von jeweils 12 V beaufschlagt, während an der dritten elektrischen Spule 6 V anliegen. In ihrer Funktion wandelt die dritte elektrische Spule (5) eine Rotation der Magnetfelder in Vibrationen und erreicht dadurch eine verstärkende und beschleunigende Wirkung auf das durchfließende Benzin. Genauso gut funktioniert das, wenn man als Fluid z. B. irgendeinen anderen Treibstoff oder Wasser, Milch oder Luft mit einer solchen Vorrichtung energetisch beeinflussen möchte.
Sowohl zwischen der ersten 3 und der zweiten 4 elektrischen Spule, als auch zwischen der zweiten 4 und der dritten 5 elektrischen Spule ist der Strömungskanal jeweils flanschartig aufgeweitet. Jede der beiden flanschartigen Aufweitungen wird jeweils durch eine Prallplatte 6, 7 in zwei Kammern geteilt. Im peripheren Bereich sowohl der ersten Prallplatte 6 als auch der zweiten Prallplatte 7 sind, jeweils im wesentlichen um den gesamten Umfang eines gedach­ ten Kreises herum, sechs Paare Durchtrittsöffnungen 8, 9 verteilt angeordnet. Jeder Durchtritts­ öffnung 8, 9 ist eine Strömungsleitplanke 10, 11, 10', 11' (siehe auch Fig. 2) zugeordnet, wobei die Strömungsleitplanken 10, 11, 10', 11' eines Durchtrittsöffnungspaares derart angeordnet sind, daß die aus den beiden Durchtrittsöffnungen 8, 9 austretenden Benzinstrahle gegenein­ ander gelenkt werden. Beim Aufeinandertreffen der Benzinstrahle entsteht eine Verwirbelung, die sich vorteilhaft auf die Gleichmäßigkeit der energetischen Beeinflussung des Benzins auswirkt. Nähere Details hierzu finden sich in der schon oben erwähnten DE 100 01 413 A1.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist ferner drei Elektroden 12, 13, 14 auf, die in axial gleicher Position radial jeweils um 120° versetzt um den Strömungskanal 1 herum angeordnet sind. Dies ist besonders gut in Fig. 2 zu sehen. Jede der drei Elektroden 12, 13, 14 erstreckt sich durch eine zu Abschirmzwecken über die drei elektrischen Spulen 3, 4, 5 gestülpte Aluminiumhülse 15 hindurch in die Kunststoffschicht 2. Dort sind die drei Elektroden 12, 13, 14 so eingelassen, daß sie keinen elektrischen Kontakt zur metallischen inneren Wandung des Strömungskanals 1 haben. Auch die Durchführungen der drei Elektroden 12, 13, 14 durch die Aluminiumhülse 15 hindurch sind elektrisch isolierende Durchführungen, so daß die drei Elektroden 12, 13, 14 keinen elektrischen Kontakt zur Alumi­ niumhülse 15 haben.
Eine Taktspannungsversorgungseinrichtung, die weiter unten mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 genauer beschrieben wird, versorgt die drei Elektroden 12, 13, 14 mit getakteter Gleich­ spannung. Dabei beträgt das Taktverhältnis im vorliegenden Ausführungsbeispiel 11,12 µs eingeschaltete Spannung zu 22,22 µs ausgeschaltete Spannung. Im eingeschalteten Zustand hat die Taktspannung einen Wert von 3300 V. Alle drei Elektroden 12, 13, 14 werden synchron getaktet. Auf diese Weise wirken sie induktiv durch die isolierende Kunststoffschicht 2 auf die metallische innere Wandung des Strömungskanals 1, die als Gegenpol zu den drei Elektroden 12, 13, 14 fungiert. Die metallische innere Wandung des Strömungskanals 1 darf in diesem Falle nicht mit Batterie-Masse der elektrischen Anlage des PKW verbunden werden. Letztlich wird also die Wandung des Strömungskanals getaktet, was sich besonders günstig auf die energetische Beeinflussung des Benzins in der beschriebenen Vorrichtung auswirkt. An­ zumerken ist, daß die Elektroden bei anderen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht unbedingt alle in axial gleicher Position sitzen müssen, sondern auch axial versetzt längs des Strömungskanals 1 angeordnet sein können. Die Elektroden müssen darüber hinaus nicht unbedingt synchron getaktet werden, obwohl eine soche synchrone Taktung vorteilhaft und daher im vorliegend ausführlicher beschriebenen Ausführungsbeispiel vor­ gesehen ist. Außerdem kann ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sogar auch nur mit einer einzigen Elektrode gebaut werden.
Unter Bezugnahme auf das Prinzipschaltbild von Fig. 3 wird nun die Taktspannungs­ versorgungseinrichtung zum Versorgen der drei Elektroden 12, 13, 14 mit getakteter Gleich­ spannung beschrieben.
Ein aus dem Bordspannungsnetz des PKW mit einer effektiven Spannung von 12 V versorgter Transfomator 16 liefert an seinem Ausgang eine effektive Spannung von 3300 V. Diese wird in drei parallel geschalteten Gleichrichterdioden 17, 18, 19 in pulsierende Gleich­ spannung umgewandelt. Zu jeder der drei Gleichrichterdioden 17, 18, 19 in Reihe geschaltet ist jeweils ein Elektrolytkondensator 20, 21, 22, der mit der von der jeweiligen Gleichrichterdiode 17, 18, 19 bereitgestellten pulsierenden Gleichspannung beaufschlagt und somit aufgeladen wird. Das Entladen jedes der drei Elektrolytkondensatoren 20, 21, 22 erfolgt jeweils über eine elektronische Schaltereinrichtung 23, 24, 25, die zwischen den jeweiligen Elektrolytkondensa­ tor 20, 21, 22 und die jeweils zugehörige, mit getakteter Gleichspannung zu versorgende Elektrode 12, 13, 14, in Reihe geschaltet ist.
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen zeitlichen Verlauf der von einer Gleichrichterdiode 17, 18, 19 aus Fig. 3 gelieferten Spannung und den prinzipiellen zeitlichen Verlauf der von einem Elektrolytkondensator 20, 21, 22 aus Fig. 3 gelieferten Spannung.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur energetischen Beeinflussung eines Fluids mit
einem Strömungskanal (1) für das Fluid,
einer um den Strömungskanal (1) herum angeordneten ersten elektrischen Spule (3) und
einer stromabwärts von der ersten elektrischen Spule (3) um den Strömungskanal (1) herum angeordneten zweiten elektrischen Spule (4),
gekennzeichnet durch
eine dritte elektrische Spule (5), die stromabwärts von der zweiten elektrischen Spule (4) um den Strömungskanal (1) herum angeordnet ist,
mindestens eine Elektrode (12, 13, 14), die auf dem Strömungskanal (1) oder in dessen Nähe angeordnet ist,
eine Taktspannungsversorgungseinrichtung zum Versorgen der mindestens einen Elek­ trode (12, 13, 14) mit getakteter Gleichspannung und
eine Gleichspannungsversorgungseinrichtung zum Versorgen der ersten (3), zweiten (4) und dritten (5) elektrischen Spule mit Gleichspannung derart, daß die einander zuge­ wandten Stirnflächen der ersten (3) und der zweiten (4) elektrischen Spule magnetisch gleichpolig sind, während die einander zugewandten Stirnflächen der zweiten (4) und der dritten (5) elektrischen Spule magnetisch gegenpolig sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine innere Wandung des Strömungskanals (1) aus Metall besteht, auf das außen eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht (2) aufgebracht ist, und
die Elektrode (12, 13, 14) mit einem Ende in die Kunststoffschicht (2) derart eingelassen ist, daß sie keinen unmittelbaren mechanischen Kontakt zum Metall des Strömungskanals (1)hat.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere synchron getaktete Elektroden (12, 13, 14).
4. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch genau drei Elektroden (12, 13, 14), die in axial gleicher Position radial jeweils um 120° versetzt um den Strömungskanal (1) herum angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktspannungsversorgungseinrichtung so ausgelegt ist, daß die getaktete Gleichspannung in der Spitze einen Wert im Bereich von 3000 bis 3600 Volt hat.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die erste (3), zweite (4) und dritte (5) elektrische Spule angelegten Gleichspannungen Werte im Bereich zwischen 6 Volt und 14 Volt haben.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktspannungsversorgungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sie ein Taktverhältnis von eingeschalteter zu ausgeschalteter Ausgangsspannung von ungefähr 1 : 2 liefert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktspannungsversorgungs­ einrichtung so ausgelegt ist, daß das Taktverhältnis ungefähr 11 µs eingeschaltete Ausgangs­ spannung zu 22 µs ausgeschaltete Ausgangsspannung beträgt.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Taktspannungsversorgungseinrichtung jeder Elektrode (12, 13, 14) ein Kondensator (20, 21, 22) und eine zwischen den Kondensator (20, 21, 22) und die Elektrode (12, 13, 14) in Reihe geschaltete elektronische Schaltereinrichtung (23, 24, 25) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (20, 21, 22) auf seiner von der elektronischen Schaltereinrichtung (23, 24, 25) abgewandten Seite ein Gleichrichter (17, 18, 19) vorgeschaltet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Benzin oder Dieselkraftstoff ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktspannungsversor­ gungseinrichtung elektrisch aus einem Bordspannungsnetz eines Kraftfahrzeugs gespeist wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Wasser, Milch oder Luft ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Strömungskanal (1) zwischen der ersten (3) und der zweiten (4) elektrischen Spule flanschartig aufgeweitet ist und
diese erste flanschartige Aufweitung durch eine erste Prallplatte (6), die in der Nähe ihrer Peripherie mit mehreren Durchtrittsöffnungen (8, 9) für das Fluid versehen ist, in zwei Kammern geteilt wird.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Strömungskanal (1) zwischen der zweiten (4) und der dritten (5) elektrischen Spule flanschartig aufgeweitet ist und
diese zweite flanschartige Aufweitung durch eine zweite Prallplatte (7), die in der Nähe ihrer Peripherie mit mehreren Durchtrittsöffnungen für das Fluid versehen ist, in zwei Kammern geteilt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens zwei Durchtrittsöffnungen (8, 9) der ersten (6) bzw. der zweiten (7) Prallplatte mit Strömungsleitplanken (10, 11; 10', 11') versehen sind, wobei die Strömungsleitplanken (10, 11; 10', 11') derart angeordnet sind, daß die aus den beiden zugehörigen Durchtritts­ öffnungen austretenden Fluidstrahle gegeneinander gelenkt werden.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drei elektrischen Spulen (3, 4, 5) durch eine Metallhülse (15) abgedeckt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (15) eine Aluminiumhülse ist.
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