DE102005034888A1 - Fluid e.g. diesel fuel, vaporizer for e.g. internal combustion engine of motor vehicle, has vaporizer chamber with outlet opening, and fluid supply device arranged outside of heating rod for supplying fluid to be vaporized to chamber - Google Patents

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Abstract

The vaporizer has a body (1) and a heating rod (2) that is retained at the body. A sheath tube (5) is attached at the body, where the sheath tube surrounds a protruding part of the heating rod. A vaporizer chamber provided with an outlet opening is formed between the sheath tube and the heating rod. A fluid supply device (4) is arranged outside of the heating rod for supplying fluid to be vaporized to the vaporizer chamber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsverdampfer, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The Invention relates to a liquid evaporator, especially for an internal combustion engine of a motor vehicle according to the preamble of claim 1

Ein derartiger Flüssigkeitsverdampfer ist aus der DE 37 16 411 C2 bekannt und dient dazu, Kraftstoff oder Brennstoff zu verdampfen, bevor dieser verbrannt wird.Such a liquid evaporator is from the DE 37 16 411 C2 is known and serves to vaporize fuel or fuel before it is burned.

Bei dem bekannten Flüssigkeitsverdampfer ist eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung vorgesehen, die für eine zum Verdampfer koaxiale Zuführung mittels eines Kapillarrohres sorgt, das durch den Heizstab hindurchgeht und an der dem Körper abgewandten Seite des Heizstabes im Verdampferraum mündet.at the known liquid evaporator a liquid supply device provided for that a coaxial to the evaporator feeder by means of a capillary tube which passes through the heating rod and on the body opposite side of the heating element in the evaporator chamber opens.

Bei einem derartigen Flüssigkeitsverdampfer, der in Form eines Kapillarverdampfers ausgebildet ist, ist es als nachteilig anzusehen, dass der Durchsatz an zu verdampfender Flüssigkeit begrenzt ist und die Gefahr des Verkokens in dem Kapillarrohr besteht.at such a liquid evaporator, which is in the form of a capillary evaporator, it is as disadvantageous to see that the throughput of liquid to be evaporated is limited and there is a risk of coking in the capillary tube.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, einen Flüssigkeitsverdampfer nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der eine geringere Verkokungsneigung zeigt und die Flüssigkeit mit einem höheren Durchsatz verdampfen kann.The The object underlying the invention is therefore a Liquid evaporator after to provide the generic concept of claim 1, a shows lower coking tendency and the liquid with a higher throughput can evaporate.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverdampfer soll darüber hinaus kompakt ausgebildet sein und sich für verschiedene Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, Dieselkraftstoff und Harnstoff eignen.Of the Liquid evaporator according to the invention should over it be made compact and suitable for various liquids, such as water, diesel fuel and urea are suitable.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Patentanspruch 1 angegeben ist.These Task is carried out according to the invention solved the training, which is specified in claim 1.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfers sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11.Especially preferred embodiments and further developments of the liquid evaporator according to the invention are the subject of the claims 2 to 11.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverdampfer hat ersichtlich einen einfachen Aufbau, da insbesondere der Heizstab aus der üblichen Glühkerzen- oder Flammglühkerzenfertigung in Großserie herstellbar ist.Of the Liquid evaporator according to the invention Obviously has a simple structure, since in particular the heating element from the usual Glow plug or flame glow plug production Can be mass produced is.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverdampfer ist für verschiedene Flüssigkeiten einsetzbar und zeigt bei der Verdampfung von Dieselkraftstoff eine geringe Verkokungsneigung.Of the Liquid evaporator according to the invention is for different liquids can be used and shows in the evaporation of diesel fuel low coking tendency.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverdampfer gute Regeleigenschaften zeigt und bei einer kurzzeitigen Veränderung des Durchsatzes an zu verdampfender Flüssigkeit keine Flüssigkeit austritt.One Another advantage is that the liquid evaporator according to the invention shows good control properties and a short-term change the flow of liquid to be evaporated no liquid exit.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Verwendung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfers, die Gegenstand des Anspruchs 12 ist.object the invention furthermore relates to a use of the liquid evaporator according to the invention, which is the subject of claim 12.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.in the The following is based on the accompanying drawing a particularly preferred embodiment closer to the invention described.

Die einzige Figur zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfers in einer Schnittansicht.The single figure shows the embodiment the liquid evaporator according to the invention in a sectional view.

Der in der Zeichnung dargestellte Flüssigkeitsverdampfer weist einen Körper 1 zum Einbau des Flüssigkeitsverdampfers auf, der einen Heizstab 2 hält, der elektrisch beheizt wird und vom Körper 1 einseitig vorsteht. Am Körper 1 ist eine Flüssigkeitszufuhreinrichtung 4 seitlich vorgesehen, die beispielsweise eine Querbohrung hat oder aus einem Anschlussnippel besteht. Diese Flüssigkeitszufuhreinrichtung 4 ist radial zum Heizstab 2 und zum Körper 1 und seitlich an diesem angeordnet.The liquid evaporator shown in the drawing has a body 1 for installing the liquid evaporator, which has a heating element 2 which is heated electrically and by the body 1 protrudes on one side. On the body 1 is a liquid supply device 4 provided laterally, for example, has a transverse bore or consists of a connection nipple. This liquid supply device 4 is radial to the heating element 2 and to the body 1 and arranged laterally on this.

Der vom Körper 1 vorstehende Teil des Heizstabes 2 ist mit einem Schutzrohr 5 umgeben, derart, dass zwischen dem Schutzrohr 5 und dem Heizstab 2 ein Verdampferraum gebildet ist.The body 1 projecting part of the heating element 2 is with a protective tube 5 surrounded, such that between the protective tube 5 and the heating rod 2 an evaporator space is formed.

Zwischen dem Körper 1 und dem Heizstab 2 ist, ausgehend von der Flüssigkeitszufuhreinrichtung 4 in Richtung auf das vorstehende Ende des Heizstabes 2, ein Zwischenraum 6, insbesondere ein Ringraum vorgesehen, der einen ersten Teil des Verdampferraumes bildet und in den Ringraum zwischen dem Schutzrohr 5 und dem Heizstab 2 übergeht. Der Zwischenraum 6 kann aus einem Spalt, einer Bohrung oder mehreren miteinander verbundenen Bohrungen gebildet sein.Between the body 1 and the heating rod 2 is, starting from the liquid supply device 4 in the direction of the projecting end of the heating element 2 , a gap 6 , In particular provided an annular space which forms a first part of the evaporator chamber and in the annular space between the protective tube 5 and the heating rod 2 passes. The gap 6 may be formed of a gap, a bore or a plurality of interconnected holes.

An der dem vorstehenden Teil des Heizstabes 2 gegenüberliegenden Seite des Körpers 1 ist ein elektrischer Anschluss 3 zur Stromversorgung der Heizeinrichtungen des Heizstabes 2 vorgesehen.At the protruding part of the heating element 2 opposite side of the body 1 is an electrical connection 3 for powering the heaters of the heating element 2 intended.

Das Schutzrohr 5 weist weiterhin in der Nähe seines freien Endes wenigstens eine Austrittsöffnung 7 für den im Verdampferraum gebildeten Dampf auf. Falls mehrere Austrittsöffnungen 7 vorgesehen sind, sind diese radial angebracht und derart angeordnet, dass sie in der Einbaulage des Flüssigkeitsverdampfers in vertikaler Richtung nach oben weisen. Hierdurch wird erreicht, dass dann, wenn sich zeitweise Flüssig keit im Verdampferraum sammelt, diese nicht durch die Austrittsöffnung 7 entweichen kann, sondern durch den Heizstab 2 verdampft wird.The protective tube 5 furthermore has at least one outlet opening in the vicinity of its free end 7 for the vapor formed in the evaporator chamber. If several outlet openings 7 are provided, they are mounted radially and arranged so that they in the installed position of Flüssigkeitsverdamp point vertically upwards. This ensures that, when temporarily liquid accumulates speed in the evaporator chamber, this is not through the outlet opening 7 can escape but through the heating element 2 is evaporated.

Die Austrittsöffnung 7 hat vorzugsweise einen relativ kleinen Durchmesser von ca. 0,5 mm.The outlet opening 7 preferably has a relatively small diameter of about 0.5 mm.

Zur Vergrößerung der Oberfläche im Verdampferraum ist vorzugsweise sowohl die Außenfläche des Heizstabes 2, als auch die Innenfläche des Schutzrohres 5 aufgeraut oder mit Rillen oder einer gewindeartigen Struktur versehen. Möglich ist auch eine raue Beschichtung, beispielsweise mit einer porösen Keramikmasse. Eine weitere Möglichkeit der Vergrößerung der Oberfläche besteht darin, den Zwischenraum zwischen dem Heizstab 2 und dem Schutzrohr 5 mit einem Siebwickel wenigstens teilweise auszufüllen. Durch diese Maßnahme wird die Verweildauer der Flüssigkeit im Verdampferraum erhöht, wird die Verteilung der Flüssigkeit im Verdampferraum verbessert und wird eine größere Wärme abstrahlende Oberfläche erreicht. Diese Maßnahmen sind insbesondere dann bevorzugt, wenn große Durchsatzmengen gewünscht sind.To increase the surface in the evaporator chamber is preferably both the outer surface of the heating element 2 , as well as the inner surface of the protective tube 5 roughened or provided with grooves or a thread-like structure. Also possible is a rough coating, for example with a porous ceramic mass. Another way of enlarging the surface is to use the space between the heating element 2 and the protective tube 5 at least partially filled with a wire wrap. By this measure, the residence time of the liquid is increased in the evaporator chamber, the distribution of the liquid is improved in the evaporator chamber and a larger heat radiating surface is achieved. These measures are particularly preferred when large flow rates are desired.

Es ist weiterhin vorteilhaft, in der Zuleitung für die zu verdampfende Flüssigkeit ein Rückschlagventil vorzusehen, um Druckwellenrückschläge in Folge von Dampfblasenbildung auf die Zuleitung zu vermeiden.It is also advantageous in the supply line for the liquid to be evaporated a check valve provide to pressure wave setbacks in a row to prevent the formation of steam bubbles on the supply line.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsverdampfer kann nicht nur für Kraft- oder Brennstoffe, sondern auch für andere Flüssigkeiten wie Wasser, aber auch Harnstoff, eingesetzt werden, der bei einem Dieselkatalysator eines Dieselmotors zur Verbesserung der NOx-Absorption in die Abgasleitung eingebracht wird, was vorzugsweise über einen Harnstoffverdampfer erfolgt.Of the Liquid evaporator according to the invention not only for Fuels or fuels, but also for other liquids such as water, but Also, urea, used in a diesel catalyst a diesel engine to improve the NOx absorption introduced into the exhaust pipe what is preferably over a urea evaporator takes place.

Zu diesem Zweck ist eine Verdampfungsmenge von 0,5 bis 2 Liter Harnstoff pro Stunde erforderlich. Dieser Durchsatz ist bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfer gewährleistet.To For this purpose, an evaporation amount of 0.5 to 2 liters of urea required per hour. This throughput is in the case of the liquid evaporator according to the invention guaranteed.

Bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfer kann über eine lange Lebensdauer Harnstoff verdampft werden, ohne dass Flüssigkeit austritt oder sich der Verdampferraum durch Rückstände zusetzt. Bei einer Veränderung der Durchsatzmenge kann dementsprechend mit der Heizleistung nachgeregelt werden.at the liquid evaporator according to the invention can over A long life urea can be evaporated without any liquid exit or the evaporator compartment is added by residues. In a change The flow rate can be readjusted accordingly with the heating power become.

In dieser Weise ist bei dem erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdampfer eine kompakte Bauweise, beispielsweise mit einem Heizstabdurchmesser von 5 mm, einem Einschraubgewinde M12 und einer Gesamtlänge von weniger als 100 mm erreicht, die eine Verdampfung von Harnstoff ermöglicht. Durch die Verwendung von Inconel für den Heizstab 3 und das Schutzrohr 5 wird weiterhin erreicht, dass der Flüssigkeitsverdampfer auch im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine chemisch nicht angegriffen wird.In this way, in the case of the liquid evaporator according to the invention, a compact construction, for example with a heating rod diameter of 5 mm, a screw-in thread M12 and an overall length of less than 100 mm, is achieved, which enables evaporation of urea. By using Inconel for the heating element 3 and the protective tube 5 is further achieved that the liquid evaporator is not chemically attacked in the exhaust system of an internal combustion engine.

Claims (12)

Flüssigkeitsverdampfer insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einem Körper (1), einem Heizstab (2), der vom Körper (1) gehalten ist und einseitig davon vorsteht, einem Schutzrohr (5), das am Körper (1) angebracht ist und den vorstehenden Teil des Heizstabes (2) umgibt, einem Verdampferraum mit Auslassöffnung (7), der zwischen dem Schutzrohr (5) und dem Heizstab (2) gebildet ist und einer Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4), die die zu verdampfende Flüssigkeit dem Verdampferraum zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4) an der Außenseite des Heizstabes (2) angeordnet ist und die zu verdampfende Flüssigkeit körperseitig dem Verdampferraum zuführt.Liquid evaporator, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle having a body ( 1 ), a heating rod ( 2 ), of the body ( 1 ) and protrudes unilaterally from a protective tube ( 5 ), on the body ( 1 ) and the projecting part of the heating element ( 2 ), an evaporator space with outlet opening ( 7 ) between the protective tube ( 5 ) and the heating rod ( 2 ) is formed and a liquid supply device ( 4 ), which supplies the liquid to be evaporated to the evaporator chamber, characterized in that the liquid supply device ( 4 ) on the outside of the heating rod ( 2 ) is arranged and supplies the liquid to be evaporated body side of the evaporator chamber. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4) seitlich am Körper (1) angeordnet ist.Liquid evaporator according to claim 1, characterized in that the liquid supply device ( 4 ) on the side of the body ( 1 ) is arranged. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4) die zu verdampfende Flüssigkeit dem Verdampferraum radial zuführt.Liquid evaporator according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid supply device ( 4 ) supplies the liquid to be evaporated radially to the evaporator chamber. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Körper (1) und dem Heizstab (2) ausgehend von der Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4) in Richtung auf das freie Ende des Heizstabes (2) ein Zwischenraum (6) vorgesehen ist, der mit dem Verdampferraum zwischen dem Heizstab (2) und dem Schutz rohr (5) einerseits und der Flüssigkeitszufuhreinrichtung (4) andererseits in Verbindung steht.Liquid evaporator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that between the body ( 1 ) and the heating rod ( 2 ) starting from the liquid supply device ( 4 ) in the direction of the free end of the heating rod ( 2 ) a gap ( 6 ) provided with the evaporator space between the heating element ( 2 ) and the protective tube ( 5 ) on the one hand and the liquid supply device ( 4 ) on the other hand. Flüssigkeitsverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Auslassöffnung (7) so vorgesehen ist, dass sie in der Einbaulage vertikal nach oben weist.Liquid evaporator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet opening ( 7 ) is provided so that it points vertically upwards in the installed position. Flüssigkeitsverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (7) einen Durchmesser von ca. 0,5 mm hat.Liquid evaporator according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening ( 7 ) has a diameter of about 0.5 mm. Flüssigkeitsverdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verdampferraum Einrichtungen zur Vergrößerung der Oberfläche vorgesehen sind.Liquid evaporator according to one of the preceding claims, characterized in that in the evaporator chamber means for Vergrö ßerung the surface are provided. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Vergrößerung der Oberfläche aus einer Aufrauung bestehen, die an der Innenfläche des Schutzrohres (5) und/oder der Außenfläche des Heizstabes (2) vorgesehen ist.A liquid evaporator according to claim 7, characterized in that the means for enlarging the surface consist of a roughening, which on the inner surface of the protective tube ( 5 ) and / or the outer surface of the heating rod ( 2 ) is provided. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Schutzrohres (5) und/oder die Außenfläche des Heizstabes (2) mit einer rillen- oder gewindeartigen Struktur versehen ist.Liquid evaporator according to claim 7, characterized in that the inner surface of the protective tube ( 5 ) and / or the outer surface of the heating rod ( 2 ) is provided with a groove or thread-like structure. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Schutzrohres (5) und/oder die Außenfläche des Heizstabes (2) mit einer porösen Keramikmasse beschichtet sind.Liquid evaporator according to claim 7, characterized in that the inner surface of the protective tube ( 5 ) and / or the outer surface of the heating rod ( 2 ) are coated with a porous ceramic mass. Flüssigkeitsverdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem Schutzrohr (5) und dem Heizstab (2) wenigstens teilweise mit einem Siebwickel gefüllt ist.Liquid evaporator according to claim 7, characterized in that the space between the protective tube ( 5 ) and the heating rod ( 2 ) is at least partially filled with a wire wrap. Verwendung eines Flüssigkeitsverdampfers in Verbindung mit einem Dieselkraftstoffkatalysator zum Verdampfen von Harnstoff und Einbringen von Harnstoff in den Abgasstrang eines Dieselmotors.Use of a liquid evaporator in conjunction with a diesel fuel catalyst for evaporating urea and introducing urea into the exhaust line of a diesel engine.
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