DE102008012972A1 - Aqueous solution e.g. urea-water-solution, evaporation unit for use in exhaust gas system of motor vehicle, has heat layer formed outside thermal conductive layer and connected in material fit to thermal conductive layer - Google Patents

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Abstract

The unit (1) has an evaporator cavity (2) that is limited by a wall (4) made of material containing titanium. A thermal conductive layer (5) lies outside the cavity and is made of a material e.g. copper or aluminum, including a thermal conductivity of 100 watt per mete Kelvin. The thermal conductive layer is connected to the unit in a heat-conducting manner. A heat layer (6) is formed outside the conductive layer and is connected in a material fit to the conductive layer. The conductive layer comprises a recess, and a heating conductor (7) is inserted into the recess.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfungseinheit zur Erzeugung eines Gasstroms, welcher einen Reduktionsmittel-Vorläufer wie beispielsweise Harnstoff und/oder ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Ammoniak umfasst. Eine solche Verdampfungseinheit findet insbesondere Anwendung zur Bereitstellung gasförmigen Ammoniaks aus einem Ammoniak-Vorläufer, insbesondere in flüssiger und/oder fester Form. Die Erfindung findet insbesondere auch Anwendung im Rahmen der Abgasnachbehandlung bei Kraftfahrzeugen.The The present invention relates to an evaporation unit for production a gas stream containing a reductant precursor such as For example, urea and / or a reducing agent such as Includes ammonia. Such an evaporation unit finds particular Application for providing gaseous ammonia from a Ammonia precursor, especially in liquid and / or solid form. The invention finds particular application in the context of exhaust aftertreatment in motor vehicles.

Insbesondere bei Diesel-Verbrennungskraftmaschinen hat es sich bewährt, dem von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Abgas Harnstoff in wässriger Lösung direkt oder nach einer Abgas-externen Hydrolyse Ammoniak zuzugeben. Hierbei kommt bei bekannten Verfahren ein Hydrolyse-Katalysator zum Einsatz, an dem aus dem Harnstoff Ammoniak gewonnen wird. Die wässrige Harnstofflösung wird stromaufwärts des Hydrolyse-Katalysators zugegeben, in den gasförmigen Zustand überführt und mit dem Hydrolyse-Katalysator in Kontakt gebracht. Der dabei generierte Ammoniak reagiert dann beispielsweise mit einem so genannten SCR-Katalysator weiter stromabwärts im Abgasstrom mit den dort enthaltenen Stickoxyden zu molekularem Stickstoff und Wasser.Especially In diesel internal combustion engines, it has proven to be the from the internal combustion engine generated exhaust urea in aqueous solution add ammonia directly or after an external gas hydrolysis. In this case, in known processes, a hydrolysis catalyst used, is obtained from the urea ammonia. The aqueous urea solution becomes upstream added to the hydrolysis catalyst, converted to the gaseous state and brought into contact with the hydrolysis catalyst. The generated For example, ammonia reacts with a so-called SCR catalyst further downstream in the exhaust stream with the nitrogen oxides contained there to molecular Nitrogen and water.

Bei der Verdampfung der wässrigen Harnstofflösung ist die Temperaturführung besonders schwierig. Dies gilt insbesondere dann, wenn die benötigten Mengen der Harnstofflösung einerseits und die verfügbaren Temperaturen im Abgas andererseits beispielsweise während einer mobilen Anwendung stark variieren können. Wird eine Verdampfung nicht vollständig erreicht, können sich Zwischenprodukte bilden, die gegebenenfalls zur Verstopfung der Verdampfungseinheit führen können. Derartige unerwünschte Nebenprodukte sind beispielsweise wasserunlösliches Biuret, das sich aus Isocyansäure und Harnstoff bildet, und Cyanursäure, welche das Trimerisierungsprodukt der Isocyansäure darstellt. Bei der Verdampfung eines Ammonik-Vorläufers, insbesondere einer flüssigen Harnstoff-Wasserlösung, wurde beobachtet, dass die Temperatureinbringung in die Flüssigkeit sehr schnell über einen kritischen Temperaturbereich hinweg erfolgen muss, um die Bildung der genannten unerwünschten, teilweise nur sehr schwer entfernbaren Verbindungen zu vermeiden.at the evaporation of the aqueous urea solution is the temperature control especially difficult. This is especially true if the required quantities the urea solution on the one hand and the available ones Temperatures in the exhaust on the other hand, for example, during a mobile application can vary greatly. Will not evaporate Completely achieved, can form intermediates, which may cause constipation lead the evaporation unit can. Such undesirable By-products are, for example, water-insoluble biuret, which is made up of isocyanic and urea forms, and cyanuric acid, which is the trimerization product the isocyanic acid represents. In the evaporation of an ammonia precursor, in particular a liquid Urea-water solution, was observed that the temperature introduction into the liquid very quickly over a critical temperature range must be in order to avoid the formation of mentioned unwanted, sometimes difficult to remove connections to avoid.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Abgas-Externbehandlung einer Harnstoff-Wasser-Lösung beschrieben worden, allerdings konnten diese bislang, zumindest für den Einsatz im Automobilbereich, nicht überzeugen. Die bekannten Verdampfungsvorrichtungen können hier teilweise nicht für die gewünschte Vollständigkeit der Verdampfung über alle Betriebszustände und/oder Mengen des zu verdampfenden Ammoniak-Vorläufers garantieren. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn eine hochdynamische Regelung der Verdampfungseinheit unter Berücksichtigung von Betriebszuständen einer mobilen Verbrennungskraftmaschine, wie dies beispielsweise bei einem Diesel-Motor gegeben ist.It Devices for external gas treatment of a urea-water solution are already described but they have been so far, at least for use in the automotive sector, not convincing. The known evaporation devices can not partially here for the desired completeness the evaporation over all operating states and / or quantities of the ammonia precursor to be evaporated. This is especially true when a highly dynamic control the evaporation unit taking into account operating conditions of a mobile internal combustion engine, as for example at a Diesel engine is given.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die mit Bezug auf den Stand der Technik auftretenden Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Verdampfungseinheit angegeben werden, die ein schnelles und vollständiges Verdampfen einer Harnstoff-Wasser-Lösung zur Erzeugung eines Ammoniak umfassenden Gasstroms in exakt vorgegebenen quantitativen Mengen hochdynamisch bereitstellt. Dabei soll die Verdampfungseinheit kompakt und einfach aufgebaut sein. Außerdem wird gewünscht, dass die Verdampfungseinheit kostengünstig herstellbar ist.Of these, The present invention is based on the object, at least the problems associated with the prior art partially to be solved. In particular, an evaporation unit is to be specified, the a fast and complete Evaporating a urea-water solution to produce an ammonia comprehensive gas flow in exactly given quantitative quantities provides highly dynamic. The evaporation unit should be compact and be simple. Furthermore is desired that the evaporation unit cost can be produced.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Verdampfungseinheit gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verdampfungseinheit sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln angegebenen Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und zeigen weitere Ausgestaltungen der Erfindung auf. Die Erfindung wird zudem durch die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weiter charakterisiert und präzisiert.These Tasks are solved with an evaporation unit according to the features of the claim 1. Advantageous embodiments of the evaporation unit are the subject the dependent claims. The in the dependent formulated claims individually specified features are in any, technologically more meaningful Way combined with each other and show other embodiments of the invention. The invention will be further understood by the description, in particular in connection with the figures, further characterized and clarified.

Die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit zum Verdampfen einer wässrigen Lösung umfassend mindestens einen Reduktionsmittel-Vorläufer umfasst:
wenigstens einen Verdampferhohlraum, welcher durch eine Wand aus einem Werkstoff, umfassend Titan begrenzt ist und
eine außerhalb des Verdampferhohlraums liegende Wärmevermittlungsschicht aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mk (Watt pro Meter und Kelvin), die mit dem Verdampferhohlraum wärmeleitend verbunden ist. Erfindungsgemäß ist außerhalb der Wärmevermittlungsschicht eine Heizschicht ausgebildet, die stoffflüssig mit der Wärmevermittlungsschicht verbunden ist.
The evaporation unit according to the invention for evaporating an aqueous solution comprising at least one reducing agent precursor comprises:
at least one evaporator cavity bounded by a wall of a material comprising titanium, and
a lying outside the evaporator cavity heat transfer layer of a material having a thermal conductivity of at least 100 W / mk (watts per meter and Kelvin), which is thermally conductively connected to the evaporator cavity. According to the invention, a heating layer is formed outside of the heat-transfer layer and is connected to the heat-transfer layer in a material-like manner.

Unter einem Reduktionsmittel-Vorläufer wird hier insbesondere Harnstoff verstanden, bevorzugt Harnstoff in wässriger Lösung. Diese wässrige Lösung kann weitere Inhaltsstoffe, insbesondere weitere Harnstoff-Vorläufer, wie beispielsweise Ammoniumformiat oder ähnliches enthalten. Die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit ist insbesondere dazu Teil eines Leitungsabschnitts eines in die Abgasleitung mündenden Zusatzsystems zu sein. Titan als Werkstoff des Verdampferhohlraums weist eine recht schlechte Wärmeleitfähigkeit auf. Um genügend Wärme in das zu verdampfende Fluid einbringen zu können, ist deshalb die Wirmevermittlungsschicht aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 Watt/mk, bevorzugt von mehr als 100 Watt pro Meter und Kelvin, insbesondere von mehr als 400 Watt pro Meter und Kelvin ausgebildet. Bevorzugt sind hierbei Wärmevermittlungsschichten aus Kupfer und/oder Aluminium. Die Wärmevermittlungsschicht kann insbesondere gut vergossen werden, so dass der Verdampferhohlraum im Inneren der Wärmevermittlungsschicht eingegossen ist. Unter einer wärmeleitenden Verbindung zwischen Wärmevermittlungsschicht und Verdampferhohlraum wird insbesondere verstanden, dass der Verdampferhohlraum in innigem Kontakt mit der Wärmevermittlungsschicht ist, so dass konduktive Wärmeleitung zwischen der Vermittlungsschicht und dem Verdampferhohlraum stattfinden kann. Durch die außerhalb der Wärmevermittlungsschicht ausgebildete Heizschicht erfolgt im Betrieb die Aufheizung der Wärmevermittlungsschicht. Durch die Wärmevermittlungsschicht wird gleichzeitig auch der Verdampferhohlraum und das im Inneren dieses Verdampferhohlraums vorliegende Fluid beheizt. Durch den Kontakt der Harnstoff-Wasser-Lösung mit der Wand des Verdampferhohlraums wird die Harnstoff-Wasser-Lösung erwärmt und verdampft. Der Dampf kann dann weiter erhitzt werden, wobei es bereits insbesondere aufgrund der Bildung von Titanoxiden auf der Oberfläche der Wand zu einer teilweisen Umsetzung des Harnstoffs zu Ammoniak kommt.Under a reducing agent precursor is understood in particular urea, preferably urea in aqueous solution. This aqueous solution may contain further ingredients, in particular further urea precursors, such as, for example, ammonium formate or the like. The evaporation unit according to the invention is in particular to be part of a line section of an auxiliary system opening into the exhaust line. Titanium as Material of the evaporator cavity has a very poor thermal conductivity. In order to be able to introduce enough heat into the fluid to be evaporated, the heat transfer layer is therefore made of a material having a thermal conductivity of at least 100 watts / mk, preferably more than 100 watts per meter and Kelvin, in particular more than 400 watts per meter and Kelvin educated. Heat transfer layers made of copper and / or aluminum are preferred here. In particular, the heat-transfer layer can be well potted, so that the evaporator cavity is embedded in the interior of the heat-transfer layer. A heat-conducting connection between the heat-transfer layer and the evaporator cavity is understood in particular to mean that the evaporator cavity is in intimate contact with the heat-transfer layer, so that conductive heat conduction can take place between the network layer and the evaporator cavity. By heating layer formed outside the heat-transfer layer, the heating of the heat-transfer layer takes place during operation. The heat-transfer layer simultaneously heats the evaporator cavity and the fluid inside this evaporator cavity. By the contact of the urea-water solution with the wall of the evaporator cavity, the urea-water solution is heated and evaporated. The steam can then be heated further, wherein partial conversion of the urea to ammonia occurs, in particular due to the formation of titanium oxides on the surface of the wall.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit weist die Wärmevermittlungsschicht mindestens eine außenseitig umlaufende Ausnehmung auf, in die mindestens ein Heizleiter eingelegt und mit der Wärmevermittlungsschicht verlötet ist.According to one advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention has the heat transfer layer at least one outside circumferential recess, in which at least one heating element inserted and with the heat transfer layer soldered is.

Bevorzugt ist hierbei, dass die Wärmevermittlungsschicht außenseitig eine gewindeartige Ausnehmung aufweist, in die ein Heizleiter oder mehrere Heizleiter, um die Wärmevermittlungsschicht umlaufend auf die Wärmevermittlungsschicht aufgewickelt werden. So kann eine sehr gleichmäßige Beheizung der Wärmevermittlungsschicht erfolgen.Prefers Here is that the heat-transfer layer externally has a thread-like recess into which a heating element or several heating conductors, circulating around the heat-transfer layer wound up on the heat-transfer layer become. So can a very uniform heating of the heat-transfer layer respectively.

Bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der mindestens zwei Verdampfungsabschnitte und entsprechend zwei Heizzonen in der Heizschicht ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass in den Teilbereichen die Heizschicht so ausgebildet ist, dass die Teilbereiche getrennt voneinander betrieben werden können. So ist es insbesondere möglich, in einem ersten Teilbereich die Heizschicht, und damit die Verdampfungseinheit, bei einer ersten Temperatur von beispielsweise 150 bis 180°C und in einem zweiten Teilbereich bei einer deutlich höheren Temperatur wie beispielsweise 350 bis 380°C zu betreiben. Diese Ausbildung in mehreren Teilbereichen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zwei Heizleiter in die Ausnehmung gewickelt werden, wobei ein erster Heizleiter die erste Heizzone und ein zweiter Heizleiter die zweite Heizzone bildet.Prefers Here is an embodiment in which at least two evaporation sections and accordingly two heating zones are formed in the heating layer. This means that the heating layer is formed in the partial areas is that the sections can be operated separately. So is it possible in particular in a first subregion the heating layer, and thus the evaporation unit, at a first temperature of for example 150 to 180 ° C and in a second portion at a significantly higher temperature such as 350 to 380 ° C to operate. This training in several areas, for example be achieved by two heat conductors in the recess be wound, wherein a first heating conductor, the first heating zone and a second heating conductor forms the second heating zone.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit umfasst die Heizschicht mindestens einen selbstregelnden Heizwiderstand. Unter einem selbstregelnden Heizwiderstand wird insbesondere ein PTC-Widerstand (PTC, positive temperature coefficient) verstanden. Hierunter wird ein positiver Temperatur-Koeffizient verstanden, der den Heizleiter selbstregelnd um eine Solltemperatur arbeiten lässt. Solche selbstregelnden Heizwiderstände werden beispielsweise aus Keramik-Materialien wie beispielsweise Bariumtitanat-Keramiken und/oder dotierte Polymere aufgebaut. Solche selbstregelnden Heizwiderstände erlauben eine einfache Ansteuerung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit, weil dadurch die Regelung auf einfache Art und Weise durch den Heizwiderstand selber erfolgt.According to one further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention the heating layer comprises at least one self-regulating heating resistor. Under a self-regulating heating resistor is in particular a PTC resistor (PTC, positive temperature coefficient) understood. Below this is a positive temperature coefficient understood that the heating conductor selbstregelnd to work at a setpoint temperature. Such self-regulating heating resistors are made of ceramic materials such as Barium titanate ceramics and / or doped polymers constructed. Such self-regulating heating resistors allow easy control of the evaporation unit according to the invention, because thereby the regulation in a simple manner by the heating resistor yourself.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit weist die Heizschicht eine innere und äußere Kontaktschicht auf, zwischen der der selbstregelnde Heizwiderstand ausgebildet ist.According to one further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention the heating layer has an inner and outer contact layer between the self-regulating heating resistor is formed.

Über die innere und äußere Kontaktschicht kann der selbstregelnde Heizwiderstand auf einfache Art und Weise elektrisch kontaktiert und betrieben werden. Durch eine vollflächige Verbindung zwischen den Kontaktschichten und dem selbstregelnden Widerstand können geringe elektrische Widerstände in den Kontaktschichten erreicht werden, so dass diese nicht selbst aufgrund der Ohmschen Wärme signifikant erhöhte Temperaturen aufweisen. Bevorzugt liegt die innere Kontaktschicht zwischen dem selbstregelnden Heizwiderstand und der Wärmevermittlungsschicht, während die äußere Kontaktschicht auf der entgegengesetzten Seite des selbstregelnden Heizwiderstands ausgebildet ist.About the inner and outer contact layer can the self-regulating heating resistor in a simple manner electrically be contacted and operated. Through a full-surface connection between the contact layers and the self-regulating resistor can low electrical resistance be reached in the contact layers, so that these are not themselves due to the ohmic heat significantly increased Have temperatures. Preferably, the inner contact layer is located between the self-regulating heating resistor and the heat transfer layer, while the outer contact layer the opposite side of the self-regulating heating resistor is trained.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit ist die Wärmevermittlungsschicht aus einem Werkstoff, umfassend mindestens eines der folgenden Materialien, aufgebaut:

  • a) Kupfer;
  • b) Aluminium.
According to a further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention, the heat-transfer layer is made of a material comprising at least one of the following materials:
  • a) copper;
  • b) aluminum.

Kupfer und/oder Aluminium haben sich als vorteilhaft erwiesen. Zum einen weisen sie genügend hohe Wärmeleitfähigkeiten von über 200 Watt/mK im Falle von Aluminium und von über 400 Watt/mK im Falle von Kupfer auf. Weiterhin können diese Materialien und ihre Legierungen auf einfache Arte und Weise mit dem Verdampfungshohlraum aus Titan vergossen werden. Weiterhin erlauben diese Werkstoffe eine Bearbeitbarkeit ihrer Außenfläche, die eine beliebige Formgebung der Wärmevermittlungsschicht im außenseitigen Bereich, beispielsweise durch Einbringen von Ausnehmungen oder ähnliches ermöglicht.Copper and / or aluminum have proven to be advantageous. On the one hand, they have sufficiently high thermal conductivities of over 200 watts / mK in the case of aluminum and over 400 watts / mK in the case of copper. Furthermore, these materials and their alloys can be applied to simple species and Be potted with the evaporation cavity of titanium. Furthermore, these materials allow machinability of their outer surface, which allows any shaping of the heat-transfer layer in the outside area, for example by introducing recesses or the like.

Zudem können Heizleiter auf einfache Art und Weise mit Kupfer und/oder Aluminium oder deren Legierungen verlötet werden, insbesondere hartverlötet („brazed”) oder weichverlötet („soldered”). Dies sind die gängigen stoffschlüssigen Verbindungsverfahren zwischen Heizschicht und Wärmevermittlungsschicht, die grundsätzlich im Rahmen dieser Erfindung in vorteilhafter Weise eingesetzt werden können, um die Heizschicht mit der Wärmevermittlungsschicht zu verbinden.moreover can Heating conductor in a simple way with copper and / or aluminum or their alloys soldered be, especially brazed ("Brazed") or weichverlötet ( "Soldered"). This are the common ones cohesive Connection method between heating layer and heat-transfer layer, the in principle be used in the context of this invention in an advantageous manner can, around the heating layer with the heat-transfer layer connect to.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit umfasst der Verdampferhohlraum einen Kanal.According to one further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention the evaporator cavity comprises a channel.

Hierbei wird die wässrige Lösung in ein eingangsseitiges Ende des Kanals gefordert, wo diese durch den Kontakt mit den beheizten Wänden des Kanals verdampft. Die verdampfte wässrige Lösung durchströmt den Kanal zu einem endseitigen Abschnitt, an dem der Dampf den Verdampferhohlraum verlässt. Durch die Ausgestaltung der Wände des Verdampferhohlraums aus Titan bilden sich auf diesen Titanoxide, die eine Hydrolyse des Reduktionsmittel-Vorläufers zu Reduktionsmittel und insbesondere des Harnstoffs zu Ammoniak katalysieren. So kommt es bereits während des Durchquerens des Verdampfers zu einer zumindest teilweisen Hydrolyse des Reduktionsmittel-Vorläufers zu Reduktionsmittel. Der Dampf, welcher den Verdampfungshohlraum verlässt, enthält in vorteilhafter Weise also Reduktionsmittel und insbesondere Ammoniak. Der Kanal kann gewunden und insbesondere mäanderfömig d. h. insbesondere mit mindestens zwei Richtungsänderungen ausgebildet sein. Weiterhin kann ein gerader Kanal ausgebildet sein. Zusätzlich können Strukturen ausgebildet sein, die in den Kanal hinein ragen. So wird in vorteilhafter Weise vermieden, dass Tropfen der wässrigen Lösung ohne zu verdampfen durch den Verdampfer durchtreten. Im Falle eines Kanals ist insbesondere die Wärmevermittlungsschicht und/oder die Heizschicht konzentrisch oder koaxial zum Kanal ausgebildet.in this connection becomes the watery solution demanded in an input-side end of the channel, where this through the contact with the heated walls the channel evaporates. The evaporated aqueous solution flows through the channel to an end portion where the steam leaves the evaporator cavity. By the design of the walls of the evaporator cavity of titanium form on these titanium oxides, a hydrolysis of the reducing agent precursor to reducing agent and especially the urea to catalyze ammonia. That's why already during traversing the evaporator to at least partial hydrolysis of the reducing agent precursor to reducing agent. The steam, which the evaporation cavity leaves, contains in an advantageous manner, therefore, reducing agent and in particular ammonia. The channel can meandered and in particular meandering d. H. especially with at least two changes of direction be educated. Furthermore, a straight channel can be formed. additionally can structures be formed, which protrude into the channel. So will be more advantageous Way, avoid dropping the aqueous solution without evaporating through pass through the evaporator. In the case of a channel is particular the heat transfer layer and / or the heating layer is formed concentrically or coaxially with the channel.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit weist der Verdampferhohlraum eine Eingangsöffnung für die Zufuhr einer wässrigen Lösung auf, die gegenüber eines Teils der Wand des Verdampferhohlraums ausgebildet ist.According to one further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention the evaporator cavity has an inlet opening for the supply of an aqueous solution on, the opposite a part of the wall of the evaporator cavity is formed.

Das bedeutet, dass im Betrieb durch die Eingangsöffnung eintretende wässrige Lösung auf die gegenüberliegende beheizte Wand des Verdampferhohlraums auftrifft. Hierdurch kommt es zu einer Verdampfung der wässrigen Lösung. Die Eingangsöffnung kann zusätzlich eine Tropfenzugabe aufweisen, die geeignet ist, wässrige Lösungen zumindest teilweise in Tropfenform auf einen Teil der Wand des Verdampferhohlraums aufzugeben.The means that in operation entering through the inlet opening aqueous solution the opposite heated wall of the evaporator cavity impinges. This comes it evaporates the aqueous Solution. The entrance opening can additionally have a dropper addition which is suitable at least for aqueous solutions partially in drop form on a part of the wall of the evaporator cavity give up.

Diese Tropfenzugabe kann insbesondere eine Düse umfassen, die die wässrige Lösung einsprüht. Alternativ oder zusätzlich kann hier auch eine Kapillare ausgebildet sein, bei der durch Ablösen vom Kapillarrand Tropfen in den Verdampferhohlraum eintropfen.These Drop additive may in particular comprise a nozzle which sprays the aqueous solution. alternative or additionally Here, too, a capillary can be formed, in which by detachment from Drop capillary drops into the evaporator cavity.

Besonders bevorzugt umfasst die Tropfenzugabe eine Düse und insbesondere eine Zerstäuberdüse mittels der die wässrige Lösung in Tropfenform in den Verdampferhohlraum eingetragen wird. Hierdurch wird eine gute Verteilung der wässrigen Lösung auf verschiedene Bereiche der Wand des Verdampferhohlraums erreicht, so dass es nicht zu einer übermäßigen lokalen Abkühlung von Teilbereichen der Wand des Verdampferhohlraums kommt.Especially Preferably, the drop addition comprises a nozzle and in particular a spray nozzle by means the watery one solution is entered in the form of droplets in the evaporator cavity. hereby will be a good distribution of the aqueous solution reached to different areas of the wall of the evaporator cavity, so that it does not become an excessive local Cooling comes from portions of the wall of the evaporator cavity.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Tropfenzugabe geeignet, mindestens einen Tropfenstrahl auf einen Teil der Wand des Verdampferhohlraums aufzugeben.According to one further advantageous embodiment, the drop addition is suitable at least one droplet jet on a part of the wall of the evaporator cavity give up.

Ein Tropfenstrahl besteht zumindest teilweise aus Tropfen der wässrigen Lösung, die bevorzugt verschiedene Volumina aufweisen können. Durch eine solche Tropfenzugabe ist eine gute Verteilung der wässrigen Lösung auf der Wand des Verdampferhohlraums möglich.One Droplet consists at least partially of drops of the aqueous Solution, which may preferably have different volumes. By such a drop addition is a good distribution of watery solution possible on the wall of the evaporator cavity.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit ist der Verdampferhohlraum zumindest in Teilbereichen, zulaufend ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich ein freier Radius im Inneren des Verdampferhohlraums in zumindest eine Richtung verkleinert. Bevorzugt ist hierbei eine trichterförmige oder kegelförmige Ausgestaltung des Verdampferhohlraums, zumindest in mindestens einem Teilbereich. Auch eine kegelstumpfförmige Ausgestaltung ist möglich und erfindungsgemäß.According to one further advantageous embodiment of the evaporation unit according to the invention is the evaporator cavity, at least in some areas, tapered educated. This means that there is a free radius inside the evaporator cavity is reduced in at least one direction. Prefers Here is a funnel-shaped or cone-shaped Embodiment of the evaporator cavity, at least in at least one Subarea. Also, a frusto-conical configuration is possible and according to the invention.

Durch die zulaufende Ausbildung des Verdampferhohlraums zumindest in Teilbereichen, erhöht im Betrieb die Kontaktmöglichkeit der in den Verdampferhohlraum eingebrachten Tropfen. Der zulaufende Teilbereich wirkt als eine Art Tropfenfänger, der dafür sorgt, dass die entsprechenden Tropfen der wässrigen Lösung sicher mit der Wand in Kontakt kommen.By the converging formation of the evaporator cavity, at least in some areas, elevated in operation the possibility of contact the introduced into the evaporator cavity drops. The incoming one Subregion acts as a kind of drip that ensures that the appropriate drops of the aqueous solution safely with the wall in Come in contact.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit ist ein Hydrolysekatalysatorkörper stromabwärts des Verdampferhohlraums ausgebildet.According to another advantageous embodiment Design of the evaporation unit according to the invention, a hydrolysis catalyst body is formed downstream of the evaporator cavity.

Der Hydrolysekatalysatorkörper weist eine Hydrolysekatalysatorbeschichtung auf, die die Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak katalysiert Dies erhöht den Anteil von Ammoniak deutlich, insbesondere kann so ein Gasstrom erzeugt werden, im dem 90% und mehr des eingesetzten Harnstoffs zu Ammoniak umgesetzt wurden, insbesondere sogar von mehr als 95%, besonders bevorzugt mehr als 98%.Of the Hydrolysekatalysatorkörper has a hydrolysis catalyst coating, which is the hydrolysis catalyzed by urea to ammonia This increases the proportion of ammonia clearly, in particular, such a gas flow can be generated in which 90% and more of the urea used have been converted to ammonia, in particular even more than 95%, more preferably more than 98%.

Weiterhin wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die neben einer erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit ein Reservoir und eine Pumpe umfasst, die zumindest teilweise durch einen verbindenden Leitungsabschnitt verbunden sind.Farther a device is proposed which, in addition to an evaporation unit according to the invention a reservoir and a pump, at least partially through a connecting line section are connected.

Durch eine solche Vorrichtung ist es möglich, eine kompakte Vorrichtung zur Bereitstellung von Ammoniak darzustellen.By Such a device makes it possible to have a compact device for the provision of ammonia represent.

Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Abgasanlage vorgeschlagen, bei dem die Abgasanlage zumindest einen SCR-Katalysatorkörper aufweist und zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem zumindestens einen SCR-Katalysatorkörper wenigstens ein Anschluss mit einer erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist, so dass gasförmiges Reduktionsmittel und/oder ein gasförmiger Reduktionsmittel-Vorläufer so in die Abgasanlage einleitbar sind, dass dieses bzw. dieser zu dem mindestens einen SCR-Katalysator strömt.Farther is a motor vehicle with an internal combustion engine and a Exhaust system proposed in which the exhaust system at least one SCR catalyst body has and between the internal combustion engine and that at least an SCR catalyst body at least one connection with an evaporation unit according to the invention or a device according to the invention is provided so that gaseous Reducing agent and / or a gaseous reducing agent precursor so are introduced into the exhaust system, that this or this to the at least one SCR catalyst flows.

Die für die Verdampfungseinheit offenbarten Details und Vorteile sind auf die entsprechende Vorrichtung und das Kraftfahrzeug übertrag- und anwendbar und umgekehrt.The for the Evaporation unit disclosed details and benefits are on the corresponding device and the motor vehicle transferable and applicable and vice versa.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, ohne dass sie auf die dort gezeigten Details und Ausführungsbeispiele beschränkt wäre. Es zeigen schematisch:in the The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures, without that it would be limited to the details and embodiments shown there. Show it schematically:

1 eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit; 1 an embodiment of an evaporation unit according to the invention;

2 ein Detail einer weiteren Ausführungsform einer Verdampfungseinheit; 2 a detail of another embodiment of an evaporation unit;

3 den Aufbau eines SCR-Systems bei einem Kraftfahrzeug; 3 the construction of an SCR system in a motor vehicle;

4 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Verdampfungseinheit; 4 schematically a further embodiment of an evaporation unit;

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verdampfungseinheit; 5 another embodiment of an evaporation unit;

6 ein Detail einer Ausführungsform einer Verdampfungseinheit; und 6 a detail of an embodiment of an evaporation unit; and

7 ein weiteres Detail einer weiteren Ausführungsform einer Verdampfungseinheit. 7 another detail of another embodiment of an evaporation unit.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Verdampfungseinheit 1. Diese dient zum Verdampfen einer wässrigen Lösung, umfassend mindestens einen Reduktionsmittel-Vorläufer, insbesondere Harnstoffwasserlösung. Die Verdampfungseinheit 1 umfasst einen Verdampferhohlraum 2, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kanal 3 ausgebildet ist. Der Verdampferhohlraum 2 ist durch eine Wand 4 aus Titan begrenzt. Der Kanal 3 ist gewunden oder maanderförmig, dass heißt mit mindestens zwei Umlenkungen ausgebildet, die dafür sorgen, dass keine unverdampfte Harnstoff-Wasser-Lösung den Kanal 3 durchtritt, ohne mit der Wand 4 in Kontakt zu kommen. 1 shows schematically a variant of an evaporation unit according to the invention 1 , This serves to evaporate an aqueous solution comprising at least one reducing agent precursor, in particular urea water solution. The evaporation unit 1 includes an evaporator cavity 2 , in the present embodiment as a channel 3 is trained. The evaporator cavity 2 is through a wall 4 limited in titanium. The channel 3 is wound or maanderförmig, that is formed with at least two deflections, which ensure that no non-evaporated urea-water solution, the channel 3 passes through without the wall 4 to get in touch.

Durch Oxidation mit Luftsauerstoff bildet sich auf der inneren Oberfläche der Wand 4 Titanoxid, welches die Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak katalysiert. Rings um den Verdampferhohlraum 2 ist eine Wärmevermittlungsschicht 5 ausgebildet. Insofern ist der Kanal 3 in einen entsprechenden Körper, gebildet aus der Wärmevermittlungsschicht 5 eingebettet. Diese kann insbesondere durch Vergießen des Verdampferhohlraums 2 mit einem Material umfassend Kupfer und/oder Aluminium erhalten werden. Um die Wärmevermittlungsschicht 5 herum ist eine Heizschicht 6 ausgebildet. Diese besteht im vorliegenden Beispiel aus einer Schicht Aluminium, in die ein Heizleiter 7 eingearbeitet ist. Dieser ist mit entsprechenden Stromquellen (nicht gezeigt) verbindbar, so dass die Heizschicht 6 durch Ohmsche Wärme heizbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Verdampfungseinheit 1 einen ersten Verdampfungsabschnitt 8 und einen zweiten Verdampfungsabschnitt 9 auf. Diese sind durch einen Spalt 10 in Wärmevermittlungsschicht 5 und Heizschicht 6 getrennt.By oxidation with atmospheric oxygen forms on the inner surface of the wall 4 Titanium oxide, which catalyzes the hydrolysis of urea to ammonia. Around the evaporator cavity 2 is a heat transfer layer 5 educated. In that sense, the channel 3 in a corresponding body, formed from the heat-transfer layer 5 embedded. This can in particular by casting the evaporator cavity 2 with a material comprising copper and / or aluminum. To the heat-transfer layer 5 around is a heating layer 6 educated. This consists in the present example of a layer of aluminum, in which a heating conductor 7 is incorporated. This is connectable to corresponding current sources (not shown), so that the heating layer 6 is heatable by ohmic heat. In the present embodiment, the evaporation unit 1 a first evaporation section 8th and a second evaporation section 9 on. These are through a gap 10 in heat transfer layer 5 and heating layer 6 separated.

Im Betrieb der Verdampfungseinheit 1 wird der Kanal 2 durch einen Einlauf 11 mit flüssiger Harnstoff-Wasser-Lösung beschickt. Der Kanal 2 wird in Strömungsrichtung 22 durchströmt. Die flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung wird im ersten Verdampfungsabschnitt 8 im Kanal verdampft. Die dann zumindest teilweise dampfförmige Harnstoff-Wasser-Lösung verlässt den ersten Verdampfungsabschnitt 8 durch ein gerades Zwischenstück 12 des Kanals 2 und strömt dann durch den Kanal im zweiten Verdampfungsabschnitt 9. Dort wird durch die Heizschicht 6 Wärme eingebracht, mit der der Dampf der Harnstoff-Wasser-Lösung in diesem zweiten Verdampfungsabschnitt 9 des Kanals 2 weiter erhitzt und die bestehenden flüssigen Anteile der Harnstoff-Wasser-Lösung verdampft werden. Durch die Titanoxid-Bereiche im Inneren des Kanals 2 wird die Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak katalysiert und verbessert.In the operation of the evaporation unit 1 becomes the channel 2 through an enema 11 charged with liquid urea-water solution. The channel 2 is in the flow direction 22 flows through. The liquid urea-water solution is in the first evaporation section 8th evaporated in the channel. The then at least partially vaporous urea-water solution leaves the first evaporation section 8th through a straight intermediate piece 12 of the canal 2 and then flows through the channel in the second evaporation section 9 , There is through the heating layer 6 Heat introduced with the steam of the urea-water solution in this second Ver dampfungsabschnitt 9 of the canal 2 further heated and the existing liquid portions of the urea-water solution are evaporated. Through the titanium oxide areas inside the channel 2 the hydrolysis of urea to ammonia is catalyzed and improved.

Die verdampfte Harnstoff-Wasser-Lösung mit Anteilen von Ammoniak verlässt den Kanal durch den Auslauf 13 und tritt in die Reaktionszone 14 ein. Diese Reaktionszone 14 umfasst einen Hydrolysekatalysatorkörper 15, der über einen Einlaufkonus 16 mit dem Auslauf 13 des Kanals 2 verbunden ist. Der Hydrolysekatalysatorkörper 15 umfasst einen Wabenkörper 17 als Katalysator-Trägerkörper, der mit einer die Hydrolyse von Harnstoff zu Ammoniak katalysierenden Beschichtung 18 versehen ist.The vaporized urea-water solution containing ammonia leaves the channel through the spout 13 and enters the reaction zone 14 one. This reaction zone 14 comprises a hydrolysis catalyst body 15 that has an inlet cone 16 with the spout 13 of the canal 2 connected is. The hydrolysis catalyst body 15 includes a honeycomb body 17 as a catalyst support body, which with a hydrolysis of urea to ammonia catalyzing coating 18 is provided.

Außerhalb der Heizschicht 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine thermische Isolierung 19 vorgesehen, die eine Keramikschicht 20 und ein Keramikrohr 21 umfasst.Outside the heating layer 6 is a thermal insulation in this embodiment 19 provided a ceramic layer 20 and a ceramic tube 21 includes.

Die 2 zeigt ein Detail einer weiteren Ausführungsform der Verdampfungseinheit 1 im Teilquerschnitt. Unten in 2 ist dargestellt, wie der Strömungskanal 4 um eine zentrale Achse 23 regelmäßig pendelt. Der Kanal 3 hat dabei einen Durchmesser 24 von beispielsweise 4 mm. Im Inneren des Kanals 2 bzw. an dessen Wand 4 ist zudem eine Hydrolyse-Beschichtung 18 vorgesehen. Der Kanals 2 4 ist jedoch in einer Wärmevermittlungsschicht 5 eingegossen, die stoffschlüssig mit einer Heizschicht 6 verbunden ist, in der auch die Heizleiter 7 nach Art einer wendelförmigen Windung bereitgestellt sind. Im linken Bereich ist dabei ein Heizleiter 7 angedeutet, der mit einem bestimmten Abstand 25 zum Kanal 2 positioniert ist. Weiter rechts sind mehrere, sich teilweise überlagernde, Heizleiter 7, insbesondere in einer engeren Anordnung zueinander vorgesehen, wobei hier nun der Abstand 25 hin zu einem die Verdampfungseinheit 1 umgebenden Gehäuse 26 bzw. der thermischen Isolierung 19 vergrößert wurde, so dass diese Heizleiter 7 näher am Kanal 3 vorgesehen sind. Durch die Variation des Abstandes 25 zwischen Heizleiter 7 und Kanal 2 kann das Temperaturprofil im Kanal variiert werden.The 2 shows a detail of another embodiment of the evaporation unit 1 in partial cross-section. Down in 2 is shown as the flow channel 4 around a central axis 23 regularly commutes. The channel 3 has a diameter 24 for example, 4 mm. Inside the canal 2 or on the wall 4 is also a hydrolysis coating 18 intended. The channel 2 4 however, is in a heat transfer layer 5 cast in, the material fit with a heating layer 6 is connected, in which also the heating conductor 7 are provided in the manner of a helical winding. In the left area is a heating conductor 7 indicated with a certain distance 25 to the canal 2 is positioned. Further to the right are several, partially overlapping, heating conductors 7 , In particular provided in a closer arrangement to each other, here now the distance 25 towards the evaporation unit 1 surrounding housing 26 or the thermal insulation 19 was enlarged, so that these heating conductors 7 closer to the canal 3 are provided. By the variation of the distance 25 between heating conductor 7 and channel 2 the temperature profile in the channel can be varied.

3 zeigt nunmehr schematisch ein Kraftfahrzeug 27, insbesondere einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Das in der Verbrennungskraftmaschine 28 generierte Abgas wird nun über eine entsprechende Abgasanlage 29 gereinigt und an die Umgebung abgegeben. Dabei durchströmt das Abgas in Strömungsrichtung 22 zunächst einen katalytischen Konverter 30 (z. B. einen Oxidati ons-Katalysator), um weiter stromabwärts schließlich auf einen SCR-Katalysatorkörper 31 zu treffen. Zwischen dem katalytischen Konverter 30 und dem SCR-Katalysatorkörper 31 ist der Anschluss 32 für die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit 1 vorgesehen, so dass dort der Ammoniak umfassende Gasstrom 32 eingeleitet wird. Der mit Ammoniak beströmte Abgasstrom erreicht dann gegebenenfalls einen Strömungsbeeinflusser 34 (z. B. einen statischen Mischer), bevor dieses Gemisch den SCR-Katalysatorkörper 31 erreicht. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass der SCR-Katalysator im Eintrittsbereich 35 und/oder im Austrittsbereich 36 mit weiteren Abgasbehandlungskomponenten versehen sein kann, wie beispielsweise einem Partikelabscheider im Eintrittsbereich 35 und/oder einem Oxidationskatalysator im Austrittsbereich 36. Gleichfalls sei darauf hingewiesen, dass auch andere Abgasbehandlungseinrichtungen in der Abgasanlage 29 vorgesehen sein können. 3 now shows schematically a motor vehicle 27 , in particular a passenger car or a truck. That in the internal combustion engine 28 generated exhaust gas is now via a corresponding exhaust system 29 cleaned and released to the environment. The exhaust gas flows through in the flow direction 22 first a catalytic converter 30 (eg, an oxidation catalyst) to further downstream on an SCR catalyst body 31 hold true. Between the catalytic converter 30 and the SCR catalyst body 31 is the connection 32 for the evaporation unit according to the invention 1 provided so that there the gas stream comprising ammonia 32 is initiated. The flow of exhaust gas supplied with ammonia then optionally reaches a flow influencer 34 (eg a static mixer) before this mixture contains the SCR catalyst body 31 reached. For completeness, it should be noted that the SCR catalyst in the inlet area 35 and / or in the exit area 36 may be provided with further exhaust treatment components, such as a particle separator in the inlet region 35 and / or an oxidation catalyst in the exit region 36 , It should also be noted that other exhaust treatment facilities in the exhaust system 29 can be provided.

Die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit 1 ist nun über mehrere Leitungsabschnitte 37 mit einem Reservoir 38 verbunden. In dem Reservoir 38 ist beispielsweise flüssige Harnstoff-Wasser-Lösung vorgesehen, die dann mittels einer Dosierpumpe 39 zeit- und/oder volumengerecht der Verdampfungseinheit 1 zugeführt wird. Alternativ kann statt einer Dosierpumpe 39 eine Pumpe ausgebildet sein, die einen Druck vorhält, wobei die Dosierung in die Verdampfungseinheit 1 über ein nicht gezeigtes Ventil erfolgt.The evaporation unit according to the invention 1 is now over several line sections 37 with a reservoir 38 connected. In the reservoir 38 For example, liquid urea-water solution is provided, which then by means of a metering pump 39 time and / or volume of the evaporation unit 1 is supplied. Alternatively, instead of a metering pump 39 a pump is provided which holds a pressure, wherein the dosage in the evaporation unit 1 via a valve, not shown.

Die Dosierpumpe 39, die Verdampfungseinheit 1 und/oder die Verbrennungskraftmaschine 28 können mit einer Steuerung 40 (datentechnisch und/oder wirktechnisch) verbunden sein, um hier eine geregelte Beimengung von Harnstoff-Wasser-Lösung zur Verdampfungseinheit 1 bzw. Ammoniakgas zum Abgas zu gewährleisten.The dosing pump 39 , the evaporation unit 1 and / or the internal combustion engine 28 can with a controller 40 (data technology and / or technical) to be here to a controlled admixture of urea-water solution to the evaporation unit 1 or to ensure ammonia gas to the exhaust gas.

Nur der Vollständigkeit halber sei auch darauf hingewiesen, dass eine Vorrichtung 41 umfassend wenigstens ein Reservoir 38, ein Leitungsabschnitt 37, eine Dosierpumpe 39 und eine Verdampfungseinheit 1 in beliebigen Stückzahlen auch separat als Komponentensatz mit/oder ohne Steuerung 40 angeboten werden kann. Alternativ kann die Vorrichtung 41 statt einer Dosierpumpe 39 eine Pumpe und ein Dosierventil umfassen.For the sake of completeness, it should also be noted that a device 41 comprising at least one reservoir 38 , a line section 37 , a dosing pump 39 and an evaporation unit 1 in any quantities also separately as a component set with / or without control 40 can be offered. Alternatively, the device 41 instead of a dosing pump 39 a pump and a metering valve.

4 zeigt schematisch eine Verdampfungseinheit 1 mit einem Verdampfervolumen 2, welches von einem Wandaufbau 42 begrenzt ist, der beispielhaft in den 6 und 7 gezeigt ist. Der Verdampferhohlraum 2 weist eine Eingangsöffnung 43 für die Zufuhr von Harnstoff-Wasser-Lösung auf, die gegenüber eines Teils des Wandaufbaus 42 und damit der Wand 4 ausgebildet ist. Im Betrieb werden durch eine durch die Eingangsöffnung 43 hindurchtretende als Röhrchen 44, beispielsweise als Kapillare, ausgebildete Tropfenzugabe Tropfen 45 der Harnstoff-Wasser-Lösung in den Verdampferhohlraum 2 gegeben, die auf der Innenseite 46 der Wand 4 des Wandaufbaus 42 auftreffen und dort verdampfen. Der Wandaufbau 42 umfasst ebenfalls die Heizschicht, mittels der eine elektrische Beheizung des Verdampfervolumens 2 erfolgt. Die verdampfte Harnstoff-Wasser-Lösung, die Aufgrund der Ausbildung der Wand 4 aus Titan und den entsprechend vorliegendem Titanoxid bereits Anteile von Ammoniak enthalten kann, verlässt den Verdampferhohlraum 2 durch einen Auslauf 13 auf. Dieser weist Vorsprünge 46 auf, die verhindern, dass noch nicht verdampfte Harnstoff-Wasser-Lösung unverdampft den Auslauf 13 durchquert. Alternativ oder zusätzlich kann der Auslauf 13 gewunden und/oder mit mehreren Umlenkungen ausgebildet sein. Die Vorsprünge 46 stehen in thermischem Kontakt mit der Heizschicht 6, so dass bei Kontakt der Harnstoff-Wasser-Lösung mit den Vorsprüngen 46 eine Verdampfung erfolgt. An den Auslauf 13 kann sich ein Hydrolysekatalysatorkörper (nicht gezeigt) anschließen, um den Ammoniakanteil am Gas zu erhöhen. Der Verdampferhohlraum 2 weist einen zulaufenden Teilbereich 47 auf, der trichter förmig ausgebildet ist. Weiterhin weist der Verdampferhohlraum einen sich öffnenden Teilbereich 48 auf. 4 schematically shows an evaporation unit 1 with an evaporator volume 2 which of a wall construction 42 is limited, the example in the 6 and 7 is shown. The evaporator cavity 2 has an entrance opening 43 for the supply of urea-water solution, which is opposite to a part of the wall structure 42 and with it the wall 4 is trained. In operation, through a through the inlet opening 43 passing through as a tube 44 , For example, as a capillary, formed drop drops 45 the urea-water solution in the evaporator cavity 2 given on the inside 46 the Wall 4 of wall construction 42 hit and evaporate there. The wall construction 42 also includes the heating layer, by means of an electrical heating of the evaporator volume 2 he follows. The evaporated urea-water solution, due to the formation of the wall 4 Titanium and the corresponding present titanium oxide may already contain amounts of ammonia leaves the evaporator cavity 2 through a spout 13 on. This has projections 46 on, prevent the not yet evaporated urea-water solution from evaporating the spout 13 crosses. Alternatively or additionally, the spout 13 be wound and / or formed with multiple deflections. The projections 46 are in thermal contact with the heating layer 6 so that upon contact of the urea-water solution with the protrusions 46 an evaporation takes place. To the outlet 13 For example, a hydrolysis catalyst body (not shown) may join to increase the ammonia content of the gas. The evaporator cavity 2 has a tapered section 47 on, the funnel-shaped design. Furthermore, the evaporator cavity has an opening portion 48 on.

5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verdampfungseinheit 1, die zulaufend kegelförmig ausgebildet ist. Die Verdampfungseinheit 1 weist ein von einem Wandaufbau 42 begrenzten Verdampferhohlraum 2 auf, dessen innere Wand 4 aus Titan aufgebaut ist. Die Verdampfungseinheit 1 weist weiterhin eine Tropfenzugabe auf, die als Düse 53 ausgebildet ist, die im Betrieb mehrere Tropfensträhle mit Tropfen 45 von Harnstoff-Wasser-Lösung auf die Wand 4 des Verdampferhohlraums gibt. Der Auslauf 13 ist ähnlich gestaltet wie im Ausführungsbeispiel in 4. Die in den 4 und 5 gezeigte Ausführungsform der Verdampfungseinheit 1 kann ebenfalls in vorteilhafter Weise in einer Vorrichtung 47 eingesetzt werden. 5 schematically shows a further embodiment of an evaporation unit 1 , which is tapered tapered. The evaporation unit 1 indicates one of a wall construction 42 limited evaporator cavity 2 on, its inner wall 4 made of titanium. The evaporation unit 1 also has a dropper addition, which serves as a nozzle 53 is formed, which in operation several Tropfensträhle with drops 45 of urea-water solution on the wall 4 of the evaporator cavity. The spout 13 is designed similarly as in the embodiment in 4 , The in the 4 and 5 shown embodiment of the evaporation unit 1 can also be advantageously in a device 47 be used.

6 zeigt beispielhaft einen Wandaufbau 42, der in einem Ausführungsbeispiel nach den 4 bzw. 6, aber auch in einem Ausführungsbeispiel mit einem Kahal 3 als Verdampferhohlraum 2 gewählt werden kann. Der Verdampferhohlraum 2 wird durch die Wand 4 begrenzt, die aus Titan aufgebaut ist. Mit der Wand 4 wärmeleitend verbunden ist die Wärmevermittlungsschicht 5 aus Aluminium und/oder Kupfer. Mit dieser Wärmevermittlungsschicht 5 ist eine Heizschicht 6 aussenseitig stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet. Die Heizschicht 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel von innen nach außen eine innere Kontaktschicht 49, einen selbstregelnden Heizwiderstand 50 und eine äußere Kontaktschicht 51. Durch die innere 49 und äußere Kontaktschicht 51 wird der selbstregelnde Heizwiderstand 50 elektrisch kontaktiert und betrieben. Diese Heizschicht 6 kann außenseitig von einer thermischen Isolierung umgeben sein und beheizt die Wärmevermittlungsschicht 5. Innere Kontaktschicht 49, selbstregelnder Heizleiter 50 und äußere Kontaktschicht 51 sind als koaxial und konzen trisch zueinander ausgebildet und können auch koaxiale und konzentrische Röhren bilden. 6 shows an example of a wall structure 42 , which in one embodiment according to the 4 respectively. 6 , but also in an embodiment with a Kahal 3 as evaporator cavity 2 can be chosen. The evaporator cavity 2 gets through the wall 4 limited, which is made of titanium. With the wall 4 thermally conductive is the heat-transfer layer 5 made of aluminum and / or copper. With this heat transfer layer 5 is a heating layer 6 on the outside materially connected, in particular soldered. The heating layer 6 includes in this embodiment, from inside to outside, an inner contact layer 49 , a self-regulating heating resistor 50 and an outer contact layer 51 , Through the inner 49 and outer contact layer 51 becomes the self-regulating heating resistor 50 electrically contacted and operated. This heating layer 6 may be surrounded on the outside by a thermal insulation and heats the heat-transfer layer 5 , Inner contact layer 49 , self-regulating heating conductor 50 and outer contact layer 51 are formed as coaxial and concentrated tric to each other and can also form coaxial and concentric tubes.

7 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines weiteren Beispiels eines Wandaufbaus 42. In die Wärmevermittlungsschicht 5 sind außenseitig Ausnehmungen 52 eingebracht, in die mindestens ein Heizleiter 7 eingelegt und mit der Wärmevermittlungsschicht 5 verlötet wird. Die Ausnehmungen 52 sind insbesondere gewindeartig und umlaufend um den Verdampferhohlraum 2 ausgeführt. 7 schematically shows a section of another example of a wall structure 42 , In the heat-transfer layer 5 are recesses on the outside 52 introduced, in the at least one heat conductor 7 inserted and with the heat-transfer layer 5 is soldered. The recesses 52 are in particular thread-like and circumferentially around the evaporator cavity 2 executed.

Die erfindungsgemäße Verdampfungseinheit 1 kann in vorteilhafter Weise zur Bereitstellung von gasförmigem Ammoniak aus Harnstoff-Wasser-Lösung eingesetzt werden. Durch den Aufbau mit einer Heizschicht, die bevorzugt elektrisch beheizbar ist, kann eine hochdynamische Regelung aufgebaut werden, mit der auch bei schnellen Lastwechsel und dadurch bedingten starken Anstiegen der Stickoxidkonzentrationen im Abgas der Verbrennungskraftmaschine eine genügend große Menge Ammoniak bereitgestellt werden kann. Durch die kompakte Bauform der Verdampfungseinheit 1 kann diese in vorteilhafter Weise in mobilen Anwendungen wie in den Abgasanlagen 29 von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen.The evaporation unit according to the invention 1 can be used advantageously for the provision of gaseous ammonia from urea-water solution. Due to the structure with a heating layer, which is preferably electrically heated, a highly dynamic control can be constructed with which a sufficiently large amount of ammonia can be provided even with rapid load changes and consequent large increases in nitrogen oxide concentrations in the exhaust gas of the internal combustion engine. Due to the compact design of the evaporation unit 1 This can be advantageously used in mobile applications such as in the exhaust systems 29 used by motor vehicles.

11
VerdampfungseinheitEvaporation unit
22
Verdampferhohlraumevaporator cavity
33
Kanalchannel
44
Wandwall
55
WärmevermittlungsschichtHeat network layer
66
Heizschichtheating layer
77
Heizleiterheating conductor
88th
erster Verdampfungsabschnittfirst Evaporation section
99
zweiter Verdampfungsabschnittsecond Evaporation section
1010
Spaltgap
1111
Einlaufenema
1212
Zwischenstückconnecting piece
1313
Auslaufoutlet
1414
Reaktionszonereaction zone
1515
HydrolysekatalysatorkörperHydrolysekatalysatorkörper
1616
Einlaufkonusintake cone
1717
Wabenkörperhoneycombs
1818
Hydrolysebeschichtunghydrolysis coating
1919
thermische Isolierungthermal insulation
2020
Keramikschichtceramic layer
2121
Keramikrohrceramic tube
2222
Strömungsrichtungflow direction
2323
zentrale Achsecentral axis
2424
Durchmesserdiameter
2525
Abstanddistance
2626
Gehäusecasing
2727
Kraftfahrzeugmotor vehicle
2828
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
2929
Abgasanlageexhaust system
3030
katalytischer Konvertercatalytic converter
3131
SCR-KatalysatorkörperSCR catalyst body
3232
Anschlussconnection
3333
Ammoniakhaltiger Gasstromammoniacal gas flow
3434
StrömungsbeeinflusserFlow influencer
3535
Eintrittsbereichentry area
3636
Austrittsbereichexit area
3737
Leitungsabschnittline section
3838
Reservoirreservoir
3939
Dosierpumpemetering
4040
Steuerungcontrol
4141
Vorrichtungcontraption
4242
Wandaufbauwall construction
4343
Eingangsöffnungentrance opening
4444
Röhrchentube
4545
Tropfendrops
4646
Vorsprunghead Start
4747
zulaufender Teilbereichtapering subregion
4848
öffnender Teilbereichopening subregion
4949
innere Kontaktschichtinner contact layer
5050
selbstregelnder Heizwiderstandself-regulating heating resistor
5151
äußere Kontaktschichtouter contact layer
5252
Ausnehmungrecess
5353
Düsejet

Claims (15)

Verdampfungseinheit (1) zum Verdampfen einer wässrigen Lösung umfassend mindestens einen Reduktionsmittelvorläufer, umfassend: wenigstens einen Verdampferhohlraum (2, 3), welcher durch eine Wand (4) aus einem Werkstoff umfassend Titan begrenzt ist und eine außerhalb des Verdampferhohlraums (2) liegende Wärmevermittlungsschicht (5) aus einem Werkstoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/mK (Watt pro Meter und Kelvin), die mit dem Verdampferhohlraum (2) wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb der Wärmevermittlungsschicht (5) eine Heizschicht (6) ausgebildet ist, die stoffschlüssig mit der Wärmevermittlungsschicht (5) verbunden ist.Evaporation unit ( 1 ) for evaporating an aqueous solution comprising at least one reducing agent precursor, comprising: at least one evaporator cavity ( 2 . 3 ), which through a wall ( 4 ) is bounded by a material comprising titanium and one outside the evaporator cavity ( 2 ) lying heat transfer layer ( 5 ) made of a material with a thermal conductivity of at least 100 W / mK (watts per meter and Kelvin), which is connected to the evaporator cavity ( 2 ) is thermally conductively connected, characterized in that outside the heat-transfer layer ( 5 ) a heating layer ( 6 ) is formed, the cohesively with the heat transfer layer ( 5 ) connected is. Verdampfungseinheit (1) nach Anspruch 1, bei der die Wärmevermittlungsschicht (5) mindestens eine außenseitig umlaufende Ausnehmung (52) aufweist, in die mindestens ein Heizleiter (7) eingelegt und mit der Wärmevermittlungsschicht (5) verlötet ist.Evaporation unit ( 1 ) according to claim 1, wherein the heat transfer layer ( 5 ) at least one outer circumferential recess ( 52 ), into which at least one heating conductor ( 7 ) and with the heat transfer layer ( 5 ) is soldered. Verdampfungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Heizschicht (6) mindestens einen selbstregelnden Heizwiderstand (50) umfasst.Evaporation unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the heating layer ( 6 ) at least one self-regulating heating resistor ( 50 ). Verdampfungseinheit nach Anspruch 3, bei der die Heizschicht (6) eine innere (49) und eine äußere Kontaktschicht (51) aufweist, zwischen der der selbstregelnde Heizwiderstand (50) ausgebildet ist.Evaporation unit according to claim 3, wherein the heating layer ( 6 ) an inner ( 49 ) and an outer contact layer ( 51 ), between which the self-regulating heating resistor ( 50 ) is trained. Verdampfungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Wärmevermittlungsschicht (5) aus einem Werkstoff umfassend mindestens eines der folgenden Materialien aufgebaut ist: a) Kupfer; und b) Aluminium.Evaporation unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the heat transfer layer ( 5 ) is constructed of a material comprising at least one of the following materials: a) copper; and b) aluminum. Verdampfungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Verdampferhohlraum (2) einen Kanal (3) umfasst.Evaporation unit ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein the evaporator cavity ( 2 ) a channel ( 3 ). Verdampfungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Verdampferhohlraum (2) eine Eingangsöffnung (43) für die Zufuhr von wässriger Lösung aufweist, die gegenüber eines Teils der Wand (4) des Verdampferhohlraums (2) ausgebildet ist.Evaporation unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the evaporator cavity ( 2 ) an entrance opening ( 43 ) for the supply of aqueous solution which is opposite to a part of the wall ( 4 ) of the evaporator cavity ( 2 ) is trained. Verdampfungseinheit (1) nach Anspruch 7, bei der eine Tropfenzugabe (44, 53) ausgebildet ist, die geeignet ist, wässrige Lösung zumindest teilweise in Tropfenform (45) auf einen Teil der Wand (4) des Verdampferhohlraums (2) aufzugeben.Evaporation unit ( 1 ) according to claim 7, in which a dropping addition ( 44 . 53 ), which is suitable, aqueous solution at least partially in drop form ( 45 ) on a part of the wall ( 4 ) of the evaporator cavity ( 2 ) give up. Verdampfungseinheit (1) nach Anspruch 8, bei der die Tropfenzugabe eine Zerstäuberdüse (53) umfasst.Evaporation unit ( 1 ) according to claim 8, in which the addition of the drop is a spray nozzle ( 53 ). Verdampfungseinheit (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Tropfenzugabe geeignet ist, einen Tropfenstrahl auf einen Teil der Wand (4) des Verdampferhohlraums (2) aufzugeben.Evaporation unit ( 1 ) according to claim 8 or 9, in which the drop addition is suitable for applying a droplet jet to a part of the wall ( 4 ) of the evaporator cavity ( 2 ) give up. Verdampfungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei der der Verdampferhohlraum (2) zumindest in Teilbereichen (47) zulaufend ausgebildet ist.Evaporation unit ( 1 ) according to one of claims 7 to 10, wherein the evaporator cavity ( 2 ) at least in subareas ( 47 ) is formed tapering. Verdampfungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der der Verdampferhohlraum (2) zumindest in mindestens einem Teilbereich trichterförmig ausgebildet ist.Evaporation unit ( 1 ) according to one of claims 7 to 11, wherein the evaporator cavity ( 2 ) is funnel-shaped at least in at least a portion. Verdampfungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Hydrolysekatalysatorkörper (15) stromabwärts des Verdampferhohlraums (2) ausgebildet ist.Evaporation unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which a hydrolysis catalyst body ( 15 ) downstream of the evaporator cavity ( 2 ) is trained. Vorrichtung (41) umfassend zumindest ein Reservoir (38), eine Pumpe (39), eine Verdampfungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, sowie zumindest einen, die vorgenannten Komponenten zumindest teilweise verbindenden Leitungsabschnitt (37).Contraption ( 41 ) comprising at least one reservoir ( 38 ), a pump ( 39 ), an evaporation unit ( 1 ) according to one of the preceding claims, as well as at least one, the aforementioned components at least partially connecting line section ( 37 ). Kraftfahrzeug (27) mit einer Verbrennungskraftmaschine (28) und einer Abgasanlage (29), wobei die Abgasanlage (29) zumindest einen SCR-Katalysatorkörper (31) aufweist und zwischen der Verbrennungskraftmaschine (28) und dem zumindest einen SCR-Katalysatorkörper (31) wenigstens ein Anschluss (32) mit einer Verdampfungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eine Vorrichtung nach Anspruch 14 vorgesehen ist, so dass gasförmiges Reduktionsmittel und/oder ein gasförmiger Reduktionsmittelvorläufer so in die Abgasanlage (29) einleitbar sind, dass dieses beziehungsweise dieser zu dem zumindest einen SCR-Katalysatorkörper (31) strömt.Motor vehicle ( 27 ) with an internal combustion engine ( 28 ) and an exhaust system ( 29 ), Where at the exhaust system ( 29 ) at least one SCR catalyst body ( 31 ) and between the internal combustion engine ( 28 ) and the at least one SCR catalyst body ( 31 ) at least one connection ( 32 ) with an evaporation unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 13 or an apparatus according to claim 14, so that gaseous reducing agent and / or a gaseous reducing agent precursor so into the exhaust system ( 29 ) can be introduced, that this or this to the at least one SCR catalyst body ( 31 ) flows.
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