DE4407640A1

DE4407640A1 - Device for generating ionized air for the optimization of combustion mechanisms

Info

Publication number: DE4407640A1
Application number: DE4407640A
Authority: DE
Inventors: Edwin Dipl Ing Wanka; Sven Thomas Wanka
Original assignee: WANKA EDWIN DIPL ING FH
Current assignee: WANKA EDWIN DIPL ING FH
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-14
Also published as: EP0749556A1; ATE193368T1; DE59508398D1; WO1995024592A1; EP0749556B1

Abstract

A generator of ionised air, i.e. ionised air oxygen and ionised air nitrogen, for optimising combustion processes in a fossil fuel combustion device, has a water-filled bubble chamber (5) to which air is supplied below the water level (38) and which gives off ionised air above the water level, as well as a duct (6) for guiding ionised air into the combustion air. The bubble chamber is joined to a compressed air connection (1) at its input and to a pressure line at its output. The pressure line is in turn directly joined to the combustion chamber (19).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Luft, d. h. ionisierten Luftsauer stoffs und ionisierten Luftstickstoffs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a device to generate ionized air, d. H. ionized atmospheric acid substance and ionized atmospheric nitrogen according to the generic term of claim 1.

Auch wenn der genaue Mechanismus von Verbrennungsvorgängen bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt und verstanden ist, so läßt sich eines zweifelsfrei feststellen, nämlich, daß die fossilen Brennstoffe, wie zum Beispiel Öl oder Kohle, unter Zuführung von Verbrennungsluft verbrennen und Wärmeenergie erzeugen, die dann zum Betrieb von Kraft maschinen genutzt werden kann. In Verbindung mit Ver brennungskraftmaschinen und Verbrennungsvorgängen allgemein ist auch bekannt, daß mit einer Zumischung von ionisierter Luft, also ionisiertem Sauerstoff und ionisiertem Stick stoff, zur Verbrennungsluft eine vollständigere Verbrennung fossiler Brennstoffe erzielt werden kann (vergleiche DE 41 13 484 A1). Der ionisierte Sauerstoff und der ionisierte Stickstoff dienen hierbei als Elektronenträger und diese Elektronen beschleunigen die Verbrennungsreaktionen.Even if the exact mechanism of combustion processes to date not fully understood and understood one thing can be ascertained beyond doubt, namely, that the fossil fuels, such as oil or Burn coal with combustion air and Generate thermal energy, which is then used to operate power machines can be used. In connection with Ver internal combustion engines and combustion processes in general it is also known that with an admixture of ionized Air, i.e. ionized oxygen and ionized stick material, to combustion air a more complete combustion fossil fuels can be achieved (see DE 41 13 484 A1). The ionized oxygen and the ionized Nitrogen serve as an electron carrier and this Electrons accelerate the combustion reactions.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Luft ist aus der US-PS 4.325.691 bekannt. Hierbei liegt die Blasenkammer zur Erzeugung der ionisierten Luft in einer By-PASS-Leitung einer Luftzuleitung, die ihrerseits zur Brennkammer führt. Diese Luftzuleitung weist eine Venturi- Düse auf, über die die in der Blasenkammer erzeugte ioni sierte Luft angesaugt wird. Der Brennkammer wird somit ein Luftgemisch aus Normalluft und ionisierter Luft zugeführt. Dieses Luftgemisch wird dann im Brennergehäuse mit der (Haupt-)Verbrennungsluft vermischt und in das Brennerge häuse, d. h. in die Brennkammer, eingeleitet.A generic device for generating ionized Air is known from US Pat. No. 4,325,691. Here is the Bubble chamber for the generation of ionized air in one By-PASS line of an air supply line, which in turn for Combustion chamber leads. This air supply line has a venturi Nozzle through which the ioni. Generated in the bladder chamber air is sucked in. The combustion chamber is thus a Air mixture of normal air and ionized air supplied. This air mixture is then in the burner housing with the (Main) combustion air mixed and into the burner house, d. H. into the combustion chamber.

Angesichts dessen, daß die zu ionisierende Luft (O₂⁻ und N₂⁻) durch die Blasenkammer gesaugt wird, und zwar nur aufgrund des in der Venturi-Düse sich aufbauenden Unter drucks, ist auch nur eine relativ geringe Zuführgeschwin digkeit zum Brennergehäuse hin erreichbar. Dies hat zur Folge, daß auch die Vermischung mit der Verbrennungsluft ungenügend ist.In view of the fact that the air to be ionized (O₂⁻ and N₂⁻) is sucked through the bladder chamber, and only due to the build-up in the venturi nozzle pressure, is also only a relatively low feed rate reachable to the burner housing. This has to Consequence that the mixing with the combustion air is insufficient.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art an zugeben, mit der eine wesentlich höhere Zuführgeschwindig keit der ionisierten Luft zum Brennergehäuse erzielt werden kann, um so eine wesentlich intensivere Vermischung mit der Verbrennungsluft zu erhalten.The object underlying the present invention consists of a device of the generic type admit with a much higher feed rate ionized air to the burner housing can, so much more intensive mixing with the To get combustion air.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Features specified claim 1 solved.

Mit anderen als im vorstehend zitierten Anspruch 1 ge brauchten Worten besteht der Kern der vorliegenden Erfin dung somit darin, die Luft nicht durch die Blasenkammer zu saugen, sondern zu drücken. Damit wird also erreicht, daß die ionisierte Luft mit wesentlich höherer Geschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingeleitet wird.With other than in claim 1 cited above ge the core of the present invention Thus, the air is not blocked by the bladder chamber suck but push. It is thus achieved that the ionized air at a much higher speed is introduced into the combustion chamber.

Eine besondere Ausgestaltung (Anspruch 2) besteht darin, die Druckleitung innerhalb des Brenners über eine Zulei tungslanze zu verlängern, über die die ionisierte Luft un mittelbar in die Verbrennungszone, d. h. zur Flamme, gelei tet wird. Dies führt zu einer wesentlich verbesserten Durchmischung der Verbrennungsluft mit der ionisierten Luft. Die Zuleitungslanze ist dabei vorzugsweise mit dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle verbunden (Anspruch 3).A special embodiment (claim 2) consists in the pressure line inside the burner via an inlet lance to extend the ionized air indirectly into the combustion zone, d. H. to flame, jealousy is tested. This leads to a much improved Mixing the combustion air with the ionized Air. The feed lance is preferably with the Negative pole of a DC voltage source connected 3).

Die Wasserfüllung der Blasenkammer besteht vorzugsweise (Anspruch 4) aus destilliertem Wasser, das während der Ver brennung an sich in bestimmter Weise insoweit konditioniert wird, als stets gleichbleibende konstante Verhältnisse vor liegen (Unteransprüche 5, 6 und 7).The bladder chamber is preferably filled with water (Claim 4) from distilled water, which during the Ver Burning itself is conditioned in a certain way is presented as constant, constant conditions lie (dependent claims 5, 6 and 7).

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will now be described with reference to the drawing explained. This shows in

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Brennersystems mit einer Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Luft und einer ersten Konfiguration zur Konditionierung des destillierten Wassers, wobei die Konfiguration zur Konditionierung des destillierten Wassers zu sätzlich in Aufsicht (Schnitt X-X) dargestellt ist; Figure 1 is a schematic representation of a burner system with a device for generating ionized air and a first configuration for conditioning the distilled water, the configuration for conditioning the distilled water is additionally shown in supervision (section XX).

Fig. 2 eine zweite Konfiguration zur Konditionierung des destillierten Wassers;2 shows a second configuration for the conditioning of the distilled water.

Fig. 3 eine dritte Konfiguration zur Konditionierung des destillierten Wassers. Fig. 3 shows a third configuration for conditioning the distilled water.

Fig. 1 zeigt eine mehr oder weniger komplette Verbrennungs einrichtung. Fig. 1 shows a more or less complete combustion device.

Eine Druckluftpumpe 1 saugt über einen Ansaugstutzen 2 mit Schmutzabweiser atmosphärische Luft an und verdichtet diese. Die verdichtete Luft wird dann durch eine Druckluft leitung 3 in einen partiell mit destilliertem Wasser 36 ge füllten Behälter, vorzugsweise Kunststoffbehälter 5 geför dert und gelangt in einen Druckluftverteiler 33 (vergleiche Teilansicht X-X), der unterhalb des Pegels (Wasserober fläche 38) des destillierten Wassers 36 liegt. Vom Druck luftverteiler 33 wird die verdichtete Luft über Luftmengen ventile 4 in Druckluftverteilerrohre 34 geleitet. Die aus den Druckluftverteilerrohren 34 ins destillierte Wasser 36 austretende Luft bildet dabei Blasen 37, die im destillier ten Wasser 36 aufsteigen und an der Oberfläche 38 des destillierten Wassers 36 zerplatzen. Beim Zerplatzen der Blasen 37, also im Luftraum 39 über dem destillierten Wasser, wird nach dem Gesetz von COEHN ein Teil der Ladung voneinander abgetrennt, d. h. abgerissen. Die nach dem Zer platzen der Blasen 37 wieder in/vom destillierten Wasser 36 aufgefangene Flüssigkeit erweist sich dabei als positiv ge laden. In der Luft 41 oberhalb des destillierten Wassers 36 hingegen befinden sich zahlreiche submikroskopische nega tive Elektrizitätsträger (negative Ionen O₂⁻ und N₂⁻) 40. Diese negativen Ionen 40 werden durch einen von der Pumpe 2 erzeugten Luftüberdruck von ca. 25 . . . 600 mbar über eine Negativ-Ionen-Leitung 6 und gegebenenfalls durch eine vor zugsweise bis in die Flamme 9 geführte Zuleitungslanze 12 zu einem Brennergehäuse 8 hin gefördert, wo sie mit der zu geführten Verbrennungsluft (vergleiche Luftleitung 18) ver mischt werden. Die Verbrennungsluft (18) erhält im Brenner gehäuse 8 einen Drall; dadurch wird sie mit dem durch eine Brennstoffzuleitung 10 und durch eine Brennerdüse 17 zer stäubten fossilen Brennstoff 42 gut durchmischt.A compressed air pump 1 sucks in and compresses atmospheric air via an intake port 2 with a dirt deflector. The compressed air is then fed through a compressed air line 3 into a container partially filled with distilled water 36 , preferably plastic container 5, and passes into a compressed air distributor 33 (see partial view XX) which is below the level (water surface 38 ) of the distilled water 36 lies. From the compressed air distributor 33 , the compressed air is passed through air flow valves 4 into compressed air distributor pipes 34 . The air leaving the air distribution pipes 34 into the distilled water 36 forms air bubbles 37 th in distilling water 36 rise and burst at the surface 38 of the distilled water 36th When the bubbles 37 burst, that is to say in the air space 39 above the distilled water, part of the charge is separated from one another, ie torn off, according to COEHN's law. The after the bursting of the bubbles 37 again in / from the distilled water 36 liquid proves to be positively charged. In the air 41 above the distilled water 36, however, there are numerous submicroscopic negative electricity carriers (negative ions O₂⁻ and N₂⁻) 40. These negative ions 40 are generated by an air pressure of approx. 25 generated by the pump 2 . . . 600 mbar via a negative ion line 6 and possibly through a feed lance 12, which is preferably led up to the flame 9 , to a burner housing 8 where it is mixed with the combustion air supplied (see air line 18 ). The combustion air ( 18 ) receives a swirl in the burner housing 8 ; as a result, it is thoroughly mixed with the fossil fuel 42 atomized by a fuel supply line 10 and by a burner nozzle 17 .

Mit den genannten Luftmengenventilen 4 werden Form und Menge der im destillierten Wasser 36 erzeugten und hier aufsteigenden Blasen 37 gesteuert.The shape and quantity of the bubbles 37 produced in the distilled water 36 and rising here are controlled with the air quantity valves 4 mentioned.

Am Austritt der Negativ-Ionen-Leitung 6 aus dem Kunststoff behälter 5 ist ein Druck- und Rückschlagventil 7 vorgese hen, über das die Luftmenge gesteuert wird. Bei einem Aus fall der Pumpe 2 wird so der im Brennraum 19 vorherrschende Gegen- beziehungsweise Rückstaudruck, der einen Negativ- Ionen-Rückfluß und einen Druck auf die Wasseroberfläche 38 bewirken würde geregelt, so daß kein destilliertes Wasser 36 in die Druckluftpumpe 2 gelangen kann.At the exit of the negative ion line 6 from the plastic container 5 , a pressure and check valve 7 is hen vorgese, through which the amount of air is controlled. In the event of an outage of the pump 2 , the prevailing back pressure or back pressure in the combustion chamber 19 , which would cause a negative ion reflux and a pressure on the water surface 38 , is regulated so that no distilled water 36 can get into the compressed air pump 2 .

Über eine Wasserbefüllung mit einem Ventil 11 wird even tuell verlorengegangenes destilliertes Wasser 36 wieder nachgefüllt.About a water filling with a valve 11 possibly lost distilled water 36 is refilled.

Da die negativen Ladungsträger (negative Ionen O₂⁻ und N₂⁻ 40 mittels der Druckluft über die Negativ-Ionen-Leitung 6 und die Zuleitungslanze 12 der Flamme 9 zugeführt werden sollen, ist es wichtig, daß die negativen Ladungsträger (O₂⁻ und N₂⁻) 40 nicht mit geerdeten beziehungsweise genullten Metallteilen, insbesondere nicht mit geerdeten beziehungs weise genullten Metallteilen des Brennergehäuses 8 in Ver bindung kommen; in diesem Falle würde über die geerdeten beziehungsweise genullten Metallteile die negative Ladung vernichtet werden. Deswegen wird die Zuleitungslanze 12 mit einer Isolierbuchse 14 und mit zwei Isolierbuchsen 16 an einer Halterung 15 der Zuleitungslanze 12 gegen einen Aus gleich der negativen Ladungsträger (O₂⁻ und N₂⁻) 40 gesi chert. Über einen Isolierflansch 13 wird die Isolierung gegen die aus dem Kunststoffbehälter 5 herausgeführte Negativ-Ionen-Leitung 6 gewährleistet. Die Zuleitungslanze 12 wird vorzugsweise noch mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 20 verbunden.Since the negative charge carriers (negative ions O₂⁻ and N₂⁻ 40 are to be supplied to the flame 9 by means of the compressed air via the negative ion line 6 and the feed lance 12 , it is important that the negative charge carriers (O₂⁻ and N₂⁻) 40 does not come bond with grounded or zeroed metal parts, in particular not with grounded relationship as zeroed metal parts of the burner housing 8 in United;. in this case would be destroyed on the grounded or zeroed metal parts, the negative charge Therefore, the feed lance 12 with an insulating sleeve 14 and secured with two insulating sockets 16 on a holder 15 of the supply lance 12 against equalization of the negative charge carriers (O₂⁻ and N₂⁻) 40. An insulating flange 13 ensures the insulation against the negative ion line 6 led out of the plastic container 5 The feed lance 12 is preferably still with the nega tive pole of a DC voltage source 20 connected.

Da nach dem Gesetz von COEHN beim Zerplatzen von durch destilliertes Wasser 36 aufsteigenden Luftblasen Elektronen ⁻ in den Luftraum 39 geschleudert werden bedeutet dies, daß aus dem destillierten Wasser 36 ständig Elektronen ⁻ abgeführt werden. Dadurch verschiebt sich der pH-Wert des destillierten Wassers 36 in Richtung auf einen Wert "9" bis "12". Um eine optimale Ausbeute an negativen Ladungsträgern 40 zu erhalten wird der pH-Wert des destillierten Wassers 36 bei einem Wert "7" stabilisiert. Since according to COEHN's law, when air bubbles rising through distilled water 36 burst, electrons ⁻ are thrown into air space 39 , this means that electrons ständig are constantly removed from the distilled water 36 . As a result, the pH of the distilled water 36 shifts towards a value "9" to "12". In order to obtain an optimal yield of negative charge carriers 40 , the pH of the distilled water 36 is stabilized at a value of "7".

Die Konditionierung des destillierten Wassers 36 dann dabei wie folgt erfolgen:The distilled water 36 is then conditioned as follows:

a) Es wird eine Kupfersonde 44 in den Kunststoffbehälter einerseits und zur Erde beziehungsweise an den Null- Leiter des Energieversorgungsnetzes andererseits ange schlossen. So werden die abgegebenen Elektronen e wieder dem destillierten Wasser 36 zugeführt (ver gleiche Fig. 1).a) A copper probe 44 in the plastic container on the one hand and to earth or to the neutral conductor of the energy supply network on the other hand is connected. So the emitted electrons e are fed back to the distilled water 36 (see FIG. 1).
b) Die genannte Kupfersonde 44 kann auch an den negativen Pol (Kathode) einer Gleichspannungsquelle 21 ange schlossen werden (vergleiche Fig. 2).b) The aforementioned copper probe 44 can also be connected to the negative pole (cathode) of a DC voltage source 21 (see FIG. 2).
c) Der pH-Wert des destillierten Wassers 36 wird ständig gemessen und nachgeregelt. Wird eine Verschiebung des ph-Wertes festgestellt, so wird eine Laugendosier station 35 aktiviert, die den pH-Wert des destillierten Wassers wieder bei "7" einstellt (vergleiche Fig. 3).c) The pH of the distilled water 36 is constantly measured and readjusted. If a shift in the pH value is determined, an alkali metering station 35 is activated, which sets the pH value of the distilled water back to "7" (see FIG. 3).

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß ein Manometer 43 am Kunststoffbehälter, d. h. im Bereich der Luft 41 über dem destillierten Wasser 36 vorgesehen ist. Dieses Mano meter 43 dient in Verbindung mit den Luftmengenventilen 4 und dem Druck- und Rückschlagventil 7 zum Einstellen des jeweils richtigen Betriebsdrucks.For the sake of completeness, it should be mentioned that a manometer 43 is provided on the plastic container, ie in the region of the air 41 above the distilled water 36 . This manometer 43 is used in conjunction with the air flow valves 4 and the pressure and check valve 7 to set the correct operating pressure.

Claims

1. Vorrichtung zur Erzeugung ionisierter Luft, d. h. ioni sierten Luftsauerstoffs und ionisierten Luftstickstoffs für die Optimierung des Verbrennungsmechanismus in einer Verbrennungseinrichtung für fossile Brennstoffe, mit einer wassergefüllten Blasenkammer, der unterhalb des Wasserspiegels Luft zugeführt wird und die oberhalb des Wasserspiegels ionisierte Luft abgibt, und mit einer Leitung zur Einleitung der ionisierten Luft
in die Verbrennungsluft,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Blasenkammer eingangsseitig mit einem Druck luftanschluß und ausgangsseitig mit einer Druckleitung verbunden ist, und
daß die Druckleitung unmittelbar mit der Verbrennungs kammer verbunden ist.1. Device for generating ionized air, ie ionized atmospheric oxygen and ionized atmospheric nitrogen for optimizing the combustion mechanism in a fossil fuel combustion device, with a water-filled bladder chamber, to which air is supplied below the water level and which releases ionized air above the water level, and with a line for introducing the ionized air
into the combustion air,
characterized,
that the bladder chamber is connected on the inlet side to a compressed air connection and on the outlet side to a pressure line, and
that the pressure line is directly connected to the combustion chamber.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung mit einer unmittelbar in die Ver brennungszone führenden Zuleitungslanze verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized, that the pressure line with a directly in the Ver combustion lance leading supply lance is connected.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungslanze mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. 3. Device according to claim 2, characterized, that the lead lance with the negative pole one DC voltage source is connected.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserfüllung der Blasenkammer destilliertes Wasser ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized, that the water in the bladder chamber distilled Is water.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung des destillierten Wassers die Blasenkammer mit einer auf elektrischem Null-Poten tial liegenden metallischen Sonde, insbesondere Kupfer sonde, verbunden ist.5. The device according to claim 4, characterized, that for conditioning the distilled water the bladder chamber with one on zero electric pots tial lying metallic probe, especially copper probe, is connected.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung des destillierten Wassers die Blasenkammer mit einer mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle verbundenen metallischen Sonde, insbesondere Kupfersonde, verbunden ist.6. The device according to claim 4, characterized, that to condition the distilled water Bladder chamber with one with the negative pole one DC voltage source connected metallic probe, in particular copper probe.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konditionierung des destillierten Wassers die Blasenkammer mit einer Laugendosierstation zur Kon stanthaltung des pH-Wertes verbunden ist.7. The device according to claim 4, characterized, that for conditioning the distilled water the bladder chamber with a lye dosing station to Kon maintaining the pH value is connected.