DE112006001140B4

DE112006001140B4 - Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator und hierfür geeigneter Heizeinsatz

Info

Publication number: DE112006001140B4
Application number: DE112006001140.5T
Authority: DE
Inventors: Roland Starck; Oleg Kexel; Gerhard Thome; Armin Lang
Original assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 2005-06-04
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2026-05-23
Also published as: WO2006131201A2; US7836684B2; DE112006001140A5; US20090100824A1; WO2006131201A3

Abstract

Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator (1) einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Harnstofftank (3) zur Aufnahme von Harnstofflösung, eine Verbindungsleitung (6, 11), die den Harnstofftank (3) mit einem Abgasreinigungskatalysator (1) verbindet, eine Pumpe (5), um Harnstofflösung durch die Verbindungsleitung (6, 11) von dem Harnstofftank (3) zu dem Katalysator (1) zu pumpen, einen Heizeinsatz (8) zum Auftauen von gefrorener Harnstofflösung, der ein Heizelement (28) enthält, und eine Rückführleitung (4), die von der Verbindungsleitung (6, 11) abzweigt und zu dem Harnstofftank (3) führt, wobei die Rückführleitung (4) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass im Betrieb durch aus der Rückführleitung (4) austretende Harnstofflösung das Entstehen eines Luftspaltes zwischen dem Heizeinsatz (8) und aufzutauendem Harnstofflösungs-Eis verhindert wird, wobei an die Verbindungsleitung (6) ein Auftaubehälter (9) angeschlossen ist, in dem ein für die Inbetriebnahme des Katalysators (1) ausreichender Bruchteil der in dem System speicherbaren Harnstoffmenge mittels des Heizeinsatzes (8) auftaubar ist, und wobei die Rückführleitung (4) zu dem Auftaubehälter (9) führt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator, wie es standardmäßig in Kraftfahrzeugen eingebaut ist. Ein solches Harnstoffversorgungssystem umfasst einen Harnstofftank zur Aufnahme von Harnstofflösung, eine Verbindungsleitung, die den Harnstofftank mit dem Katalysator verbindet, eine Pumpe, um Harnstofflösung durch die Verbindungsleitung von dem Harnstofftank zu dem Katalysator zu pumpen, einen Heizeinsatz zum Auftauen von gefrorener Harnstofflösung, und eine Rückführleitung, die von der Verbindungsleitung abzweigt und zu dem Harnstofftank führt. Ein derartiges Harnstoffversorgungssystem ist beispielsweise aus der US 6063350 sowie aus der WO 00/21881 A1 bekannt.
Ein derartiges Harnstoffversorgungssystem ist auch aus der JP 2005 083 223 A bekannt. Aus der Rückführleitung austretender Harnstoff kann verhindern, dass sich zwischen dem Heizeinsatz und dem aufzutauenden Harnstofflösungs-Eis ein Luftspalt bildet. Der Heizeinsatz dieses Systems ist ein Kühlwasser-Wärmetauscher.
Aus der DE 103 35 716 A1 ist eine elektrische Heizeinrichtung bekannt, bei der ein PTC-Heizelement in einem Gehäuse auf einem Rohr angeordnet ist. Das Gehäuse und das Rohr sind von einem Kunststoffmantel umgeben.
Harnstoff wird von einem Abgasreinigungskatalysator als Ammoniaklieferant benötigt. Bei Frost kann die Harnstofflösung einfrieren, so dass ein Heizeinsatz benötigt wird, um die Harnstofflösung möglichst rasch aufzutauen, damit der für den Betrieb des Katalysators benötigte Harnstoff zur Verfügung gestellt werden kann.
Da Harnstofflösung korrosiv ist, müssen alle flüssigkeitsführenden Teile des Harnstoffversorgungssystems aus chemisch beständigen Materialien bestehen oder mit einer geeigneten Schutzschicht überzogen sein. Geeignete Materialien, wie beispielsweise Edelstahl oder säurebeständige Kunststoffe, haben jedoch einen relativ geringen Wärmeleitwert, so dass es nicht einfach ist, Harnstofflösung auch bei Umgebungstemperaturen von beispielsweise –30°C ausreichend schnell aufzutauen, um den Abgasreinigungskatalysator mit Harnstoff versorgen zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen Weg aufzuzeigen, wie ein Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator einer Verbrennungskraftmaschine bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt in kurzer Zeit in einen betriebsbereiten Zustand versetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Harnstoffversorgungssystem der Eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rückführleitung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass im Betrieb durch aus der Rückführleitung austretende Harnstofflösung das Entstehen eines Luftspaltes zwischen dem Heizeinsatz und aufzutauendem Harnstofflösungs-Eis verhindert wird.
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass die im Stand der Technik bekannten Schwierigkeiten beim Auftauen von Harnstofflösung in dem Harnstofftank eines Harnstoffversorgungssystems überraschender Weise nicht in erster Linie auf der relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit der für den Heizeinsatz üblicherweise verwendeten Materialien, beispielsweise Edelstahl, beruhen. Statt dessen wird die Abfuhr der von dem Heizeinsatz erzeugten Wärme im wesentlichen durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit der aufzutauenden Harnstofflösung begrenzt. Bei bekannten System kann insbesondere zwischen dem Heizeinsatz und gefrorener Harnstofflösung ein Luftspalt entstehen, durch den die Wärmeabfuhr zusätzlich erschwert wird. Bei einem erfindungsgemäßen System wird das Entstehen eines isolierenden Luftspalts verhindert, indem dem Heizeinsatz mittels der Rückführleitung aufgetaute Harnstofflösung zugeführt wird. Bildet sich beim Auftauen der in dem Tank enthaltenen gefrorenen Harnstofflösung (Harnstofflösungs-Eis) zwischen dem Heizeinsatz und umgebendem Harnstofflösungs-Eis ein Spalt, so wird dieser mit aufgetauter Harnstofflösung gefüllt, die aus der Rückführleitung austritt. Auf diese Weise ist stets eine gute Wärmeankopplung des Heizeinsatzes an den Inhalt der Harnstofftanks gegeben.
Bei einem erfindungsgemäßen Harnstoffversorgungssystem ist an die Verbindungsleitung ein Auftaubehälter angeschlossen, in dem ein für die Inbetriebnahme des Katalysators ausreichender Bruchteil der in dem System speicherbare Harnstoffmenge mittels des Heizeinsatzes auftaubar ist. Besonders günstig ist es, den Heizeinsatz in dem Auftaubehälter und den Auftaubehälter in einem größeren Harnstofftank anzuordnen.
Auf diese Weise wird bei einem erfindungsgemäßen System zunächst nur ein kleiner Teil der gesamten Harnstoffmenge, bevorzugt etwa 0,2 l bis 1,0 l, aufgetaut. Der Auftaubehälter ermöglicht es, rasch eine für den Betrieb des Abgasreinigungskatalysators ausreichende Menge Harnstofflösung aufzutauen, da die Heizleistung des Heizeinsatzes zunächst in erster Linie zum Erwärmen der in dem Auftaubehälter enthaltene Harnstofflösung genutzt werden kann. Das Auftauen der restlichen Harnstofflösung, die sich außerhalb des Auftaubehälters in dem Harnstofftank befindet, kann ohne Beeinträchtigung der Funktion des Harnstoffversorgungssystems zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
Von der Verbindungsleitung zweigt eine Rückführleitung ab, die zu dem Auftaubehälter führt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehen Rückführleitung kann die Pumpe des Harnstoffversorgungssystem verwendet werden, um in dem Harnstofftank für eine bessere Durchmischung von bereits aufgetauter Harnstofflösung mit noch aufzutauender Harnstofflösung zu sorgen, insbesondere kann dabei die Bildung eines isolierenden Luftspalts zwischen dem Heizeinsatz und Harnst offeis verhindert werden. Auf diese Weise lässt sich die von dem Heizeinsatz erzeugte Wärme wesentlich effizienter an gefrorene Harnstofflösung abführen und dem Katalysator schneller flüssige Harnstofflösung in einer ausreichenden Menge zur Verfügung stellten. Die erfindungsgemäße Maßnahme, an die Verbindungsleitung eine Rückführleitung anzuschießen ist außerordentlich kostengünstig, da die ohnehin vorhandene Pumpe des Harnstoffversorgungssystems genutzt werden kann, um eine bessere Wärmeankopplung des Heizeinsatzes an die aufzutauende Harnstofflösung zu bewirken.
Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Harnstoffversorgungssystems besteht dann, dass zum Auftauen von Harnstofflösung in dem Harnstofftank nicht nur die Heizleistung des Heizeinsatzes sondern zusätzlich auch die Heizleistung von Leitungs- oder Pumpenheizungen genutzt werden kann, an denen Harnstofflösung auf dem von der Verbindungsleitung und der Rückführleitung gebildeten Kreislauf vorbeigeführt wird.
Bevorzugt hat der Auftaubehälter eine Überlauföffnung, durch die Harnstofflösung von dem Auftaubehälter in den restlichen Harnstofftank austreten kann. Um diese Überlauföffnung effizient zu nutzen hat die Verbindungsleitung bevorzugt einen ersten Anschluss, mit dem Harnstofflösung aus dem Auftaubehälter gesaugt werden kann, und einen zweiten Anschluss, mit dem Harnstofflösung aus dem übrigen Teil des Harnstofftanks gesaugt werden kann. Auf diese Weise lässt sich über die Rückführleitung dem Harnstoffbehälter kalte Harnstofflösung zuführen und über die Überlauföffnung erwärmte Harnstofflösung in den übrigen Teil des Harnstofftanks befördern. Nachdem die Harnstofflösung in dem Auftaubehälter vollständig aufgetaut ist, lässt sich so auch die übrige Harnstofflösung rasch auftauen und die Heizleistung des Heizeinsatzes effizient nutzen.
Der Auftaubehälter kann beispielsweise als Becher ausgebildet sein, der in dem Harnstofftank angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Auftaubehälter als Abteil des Harnstofftanks oder in Form eines zweiten, separaten Tanks auszubilden. Beispielsweise kann ein seitlicher Bereich des Harnstofftanks durch eine Zwischenwand von dem übrigen Harnstofftank abgetrennt werden, um den Auftaubehälter zu bilden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Zwischenwand flüssigkeitsdicht ist. Ein Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Aufbaubehälter und dem übrigen Harnstofftank ist prinzipiell unschädlich. Je größer dieser Flüssigkeitsaustausch ist, desto weniger ist jedoch die Heizleistung des Heizeinsatzes auf die Harnstofflösung in dem Auftaubehälter konzentriert. Ein zu großer Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Auftaubehälter und dem übrigen Harnstofftank kann deshalb dazu führen, dass sich der Vorteil eines besonders raschen Erwärmens einer kleinen Menge Harnstofflösung, die für den Betrieb des Katalysators zunächst ausreicht, nur eingeschränkt nutzbar ist.
Die Vorteile der Rückführleitung lassen sich besonders effizient nutzen, wenn an dem Ausgang der Rückführleitung ein Verteilelement angeordnet ist, um einen aus der Rückführleitung austretenden Harnstoffstrom aufzuteilen und verteilt in den Auftaubehälter einzuleiten. Das Verteilelement kann beispielsweise als eine Düse oder eine Platte mit mehreren Durchtrittsöffnungen ausgebildet sein, so dass der aus der Rückführleitung austretende Harnstoffstrom wie von einer Dusche verteilt wird. Auf diese Weise wird bereits erwärmte Harnstofflösung noch besser mit noch aufzutauender Harnstofflösung vermischt, so dass die von dem Heizeinsatz erzeugte Wärme besonders effizient genutzt wird, um gefrorene Harnstofflösung aufzutauen.
Für eine besonders effiziente Durchmischung des aus der Rückführleitung austretenden Harnstoffstroms kann die Rückführleitung mit mehreren Austrittsöffnungen versehen sein, durch die im Betrieb Harnstofflösung zurückgeführt wird. Beispielsweise können diese Austrittsöffnungen als seitliche Öffnungen, beispielsweise in der Mantelfläche eines Schlauches oder Rohres, ausgebildet sein, so dass Harnstofflösung durch die seitlichen Öffnungen in den Harnstofftank gelangt.
Günstig ist es insbesondere, die erwärmte Harnstofflösung mit der Rückführleitung gezielt zu dem Heizeinsatz zu leiten. Um den Heizeinsatz bildet sich nämlich gleich zu Beginn des Auftauvorgangs eine Kavität in dem Harnstoffeis, die mit aufgetauter Harnstofflösung gefüllt ist. Durch Absaugen von Harnstofflösung besteht die Gefahr, dass diese Kavität entleert wird und ein isolierender Luftspalt um das Heizelement entsteht. Dieser Gefahr kann mittels der Rückführleitung entgegenwirkt werden, insbesondere indem die Rückführleitung nahe an dem Heizelement und der Ansaugöffnung, also in dieser Kavität, endet. Günstig ist es, wenn die Rückführleitung in einem Abstand von nicht mehr als 2 cm von dem Heizelement endet. Günstig ist es ferner, wenn die Rückführleitung in einem Abstand von nicht mehr als 5 cm von der Ansaugöffnung des Ansaugrohres endet.
Eine vorteilhafte Maßnahme in diesem Zusammenhang ist es, die Rückführleitung mit einer Belüftungsöffnung zu versehen, um die Kavität zu belüften und das Absaugen von Harnstofflösung zu erleichtern. Die Belüftungsöffnung sollte in der Rückführleitung oberhalb des bei gefülltem Tank vorhandenen Harnstoffspiegels angeordnet sein, so dass durch die Belüftungsöffnung Luft in die Rückführleitung gelangen kann. Die Belüftungsöffnung ist bevorzugt recht klein, so dass durch die Belüftungsöffnung keine nennenswerte Menge Harnstofflösung austreten kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Heizeinsatz zum Auftauen einer korrosiven Lösung, der insbesondere für ein erfindungsgemäßes Harnstoffversorgungssystem geeignet ist. Der erfindungsgemäße Heizeinsatz umfasst ein korrosionsbeständiges Rohr zum Eintauchen in die Harnstofflösung, ein Metallgehäuse, an dem Rohr zumindest indirekt befestigt ist, mindestens ein Heizelement, das in dem Metallgehäuse angeordnet ist, einen Rahmen, der sich außerhalb des Metallgehäuses erstreckt und eine elektrische Anschlussleitung des Heizelements trägt, und einen Kunststoffmantel, der den Rahmen und das Metallgehäuse schützt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die darin beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Gleiche und einander entsprechende Teile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszahlen gekennzeichnet. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Harnstoffversorgungssystems für ein Abgasreinigungskatalysator eines Kraftfahrzeugs;
2 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Heizeinsatzes für das in 1 gezeigte Harnstoffversorgungssystem;
3 den in 2 gezeigten Heizeinsatz ohne Auftaubehälter;
4 eine Querschnittansicht zu 3;
5 ein Metallgehäuse des gezeigten Heizeinsatzes in einer Querschnittansicht;
6 eine Detailansicht zu 5;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizeinsatzes;
8 das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel ohne Kunststoffmantel;
9 das Metallgehäuse des in 7 und 8 gezeigten Heizeinsatzes in einer Querschnittansicht;
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Heizeinsatzes;
11 das in 10 dargestellte Ausführungsbeispiel ohne Kunststoffmantel;
12 der Rahmen des in 10 und 11 gezeigten Ausführungsbeispiels;
13 das Metallgehäuse des in 10 und 11 gezeigten Heizeinsatzes in einer Querschnittansicht; und
14 eine Rückansicht zu 10.
1 zeigt schematisch einen Abgasreinigungskatalysator 1 eines Kraftfahrzeugs und ein dazugehörendes Harnstoffversorgungssystem 2. In dem Abgasreinigungskatalysator 1 werden Stickoxide (NO, NO₂) mittels Ammoniak (NH₃) zu Stickstoff reduziert. Der dafür benötigte Ammoniak wird aus Harnstofflösung gewonnen, die von dem Harnstoffversorgungssystem 2 bereit gestellt wird.
Das in 1 dargestellte Harnstoffversorgungssystem 2 umfasst einen Harnstofftank 3 zur Aufnahme von Harnstofflösung, eine Verbindungsleitung 6, 11, die den Harnstofftank 3 mit dem Katalysator 1 verbindet, eine Pumpe 5, um Harnstofflösung durch die Verbindungsleitung 6, 11 von dem Harnstofftank 3 zu dem Katalysator 1 zu pumpen, und einen Heizeinsatz 8 zum Erwärmen von Harnstofflösung in dem Harnstofftank 3. Von der Verbindungsleitung 11 zweigt eine Rückführleitung 4 ab, die in den Harnstofftank 3 führt, so dass erwärmte Harnstofflösung in den Harnstofftank 3 zurückgeleitet werden kann. Auf diese Weise wird eine bessere Durchmischung von bereits aufgetauter Harnstofflösung mit noch zu erwärmender Harnstofflösung erreicht, so dass rasch eine für den Betrieb des Abgasreinigungskatalysators 1 erforderliche Menge Harnstofflösung aufgetaut werden kann. Der Ausgang der Rückführleitung 4 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass im Betrieb durch aus der Rückführleitung 4 austretende Harnstofflösung das Entstehen eines Luftspaltes zwischen dem Heizeinsatz 8 und aufzutauendem Harnstofflösungs-Eis verhindert wird.
Die Rückführleitung kann, wie in 1 dargestellt, nahe an der Ansaugöffnung eines Ansaugrohres des Heizeinsatzes 8 enden, oder, wie im folgenden anhand der 2 und 3 erläutert wird, oberhalb des sich bei gefülltem Tank 3 einstellendem Harnstoffspiegels enden. Endet die die Rückführleitung gemäß 1 nahe an der Ansaugöffnung eines Ansaugrohres des Heizeinsatzes 8, um besonders effizient durch gezieltes Einleiten von aufgetauter Harnstofflösung das Entstehen eines Luftspaltes zwischen dem Heizeinsatz 8 und aufzutauendem Harnstofflösungs-Eis zu verhindern, ist es günstig in der Rückführleitung 4 eine Belüftungsöffnung 19 vorzusehen. Die Belüftungsöffnung ist in der Rückführleitung oberhalb des bei gefülltem Tank vorhandenen Harnstoffspiegels angeordnet, so dass durch die Belüftungsöffnung 19 Luft in die Rückführleitung gelangen kann. Durch den Auftauvorgang kann sich nämlich in dem Harnstoffeis eine Kavität um den Heizeinsatz 8 bilden. Mittels der Belüftungsöffnung 19 kann das Entstehen eines Unterdrucks verhindert werden, der das Absaugen von Harnstofflösung erschweren würde. Hierfür ist es günstig, wenn die Rückführleitung 4 in einem Abstand von nicht mehr als 5 cm von der Ansaugöffnung des Ansaugrohres endet.
Zu dem Heizeinsatz 8 gehört ein Auftaubehälter 9, der sowohl an die Rückführleitung 4 als auch an die Verbindungsleitung 6 angeschlossen ist. Der Auftaubehälter 9 bewirkt, dass die Heizleistung des Heizeinsatzes 8 zunächst in erster Linie zum Erwärmen der in dem Auftaubehälter 9 enthaltenen Harnstofflösung genutzt werden kann. Der Auftaubehälter 9 hat ein Fassungsvermögen von etwa einem Liter und enthält in der Regel mindestens 0,2 bis 0,3 Liter Harnstofflösung, so dass besonders rasch eine für den Betrieb des Abgasreinigungskatalysators 1 ausreichende Harnstoffmenge aufgetaut werden kann. Das Auftauen der übrigen Harnstofflösung kann ohne Beeinträchtigung der Funktion des Harnstoffversorgungssystems 2 zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Der Auftaubehälter 9 hat eine Außenwand, die an Flüssigkeit in dem Harnstofftank angrenzt. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass nach dem Auftauen von Harnstofflösung in dem Auftaubehälter Wärme in den Harnstofftank 3 abgegeben wird und auf diese Weise der Heizeinsatz 8 sowohl für den Auftaubehälter 9 als auch für den Harnstofftank 3 genutzt werden kann.
Die Verbindungsleitung 6 hat einen ersten Anschluss 17, mit dem Harnstofflösung aus dem Auftaubehälter 9 gesaugt werden kann, und einen zweiten Anschluss 7, mit dem Harnstofflösung aus dem übrigen Teil des Harnstofftanks 3 gesaugt werden kann. Die beiden Anschlüsse 7, 17 werden über ein Umschaltventil 18 zusammengeführt. Der Auftaubehälter 9 hat eine Überlauföffnung 29 (siehe 2), so dass beim Ansaugen von Harnstofflösung über den zweiten Anschluss 7 die durch die Rückführleitung 4 verbesserte Wärmeverteilung auch für das Auftauen der übrigen Harnstofflösung, die sich außerhalb des Auftaubehälters 9 befindet, genutzt werden kann.
Das Harnstoffversorgungssystem 1 umfasst ferner ein Regelventil 10, das an einen Luftvorrat 12 mit einem Luftverdichter 13 angeschlossen ist, und ein Dosierventil 14, mit dem Harnstofflösung und Luft in dosierten Mengen dem Katalysator 1 zugeführt werden können. Die Pumpe 5, die Ventile 9, 10, 18 und das Dosierventil 14 werden von einer Steuereinheit 15 gesteuert, die von einer Sonde 16 mit Daten über den Sauerstoffpartialdruck in dem Katalysator 1 und von einem Temperaturfühler mit Daten über die Harnstofftemperatur im Harnstofftank 3 versorgt wird.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Heizeinsatzes 8 für das in 1 gezeigte Harnstoffversorgungssystem 2. Der Heizeinsatz 8 umfasst ein korrosionsbeständiges Rohr 20, beispielsweise aus Kunststoff oder Edelstahl, zum Eintauchen in zu erwärmende Harnstofflösung, das als Ansaugrohr an die in 1 gezeigte Verbindungsleitung 17, 6 angeschlossen ist, ein Metallgehäuse (siehe 4), das an der Außenseite des Ansaugrohrs 20 befestigt ist, und mindestens ein PTC-Heizelement (siehe 4), das in dem Metallgehäuse angeordnet ist. Das Metallgehäuse ist zum Schutz vor der korrosiven Harnstofflösung mit einem korrosionsbeständigen Überzug in Form eines Kunststoffmantels 21 umgeben. Bei diesem Kunststoffmantel 21 handelt es sich um ein Spritzgussteil, in das die Anschlussleitungen 22 des mindestens einen Heizelements eingebettet sind.
Zu dem Heizeinsatz 8 gehört ferner der bereits beschriebene Auftaubehälter 9 für Harnstofflösung, in dem das Ansaugrohr 20 mit dem mindestens einen Heizelement angeordnet ist. An dem Ansaugrohr 20 ist ein Verteilelement 23 befestigt, das bestimmungsgemäß aus der zu erwärmenden Harnstofflösung herausragt und dazu dient, einen darauf auftreffenden Harnstoffstrom aufzuteilen. Die Rückführleitung 4, aus der dieser Harnstoffstrom austritt, ist in 2 ebenfalls dargestellt. Bei dem Verteilelement 23 handelt es sich um eine Platte mit mehreren Durchtrittsöffnungen 24, die wie ein Duschkopf einen auftreffenden Flüssigkeitsstrom in Tropfen oder Teilstrahlen aufteilt. Günstig ist es, wenn das Verteilelement 23 auf die Rückführleitung 4 oder das Ansaugrohr 20 des Heizeinsatzes 8 aufgesteckt ist. Alternativ kann das Verteilelement 23 auch an dem Auftaubehälter 9 befestigt sein. Das Verteilelement 23 kann als Lochelement, beispielsweise gemäß 2, oder als Prallelement aus Blech oder Kunststoff ausgebildet sein. Alternativ kann das Verteilelement auch als Düse oder perforiertes Schlauchende ausgebildet sein.
Alternativ kann Flüssigkeit auch gezielt zu dem Heizeinsatz 8 geleitet werden, um einen eventuellen Spalt zwischen dem Heizeinsatz 8 und gefrorener Harnstofflösung zu füllen.
Unterhalb von dem Verteilelement 23 ist in dem Auftaubehälter 9 eine Überlauföffnung 29 angeordnet, durch die erwärmter Harnstoff austreten kann.
In 3 ist der in 2 gezeigte Heizeinsatz 8 ohne Auftaubehälter 9 in einer Schrägansicht zusammen mit der Rückführleitung 4 dargestellt. Um Wärme von dem Ansaugrohr 20 aus Edelstahl möglichst effizient in die zu erwärmende Harnstofflösung abzuführen, ist an dem Ansaugrohr 20 ein Wärmeleitelement 25 befestigt. Bei diesem Wärmeleitelement 25 handelt es sich um ein im wesentlich scheibenförmiges Metallblech aus Edelstahl, das auf das untere Ende des Ansaugrohrs 20 aufgesteckt ist. In dem Wärmeleitelement befinden sich Durchtrittsöffnungen 26, durch die Harnstofflösung zirkulieren kann. Bei dem verwendeten Edelstahl handelt es sich bevorzugt um V4A-Stahl.
4 zeigt eine Querschnittansicht des in 2 und 3 gezeigten Heizeinsatzes 8. In dieser Darstellung ist das von dem Kunststoffmantel 21 umgebene Metallgehäuse 27, in dem plattenförmige PTC-Heizelemente 28 angeordnet sind, zu erkennen. PTC-Heizelemente werden auch als Kaltleiter bezeichnet und haben wegen ihres positiven Temperaturkoeffizienten den Vorteil eines inhärenten Schutzes vor Überhitzung.
Bei dem Metallgehäuse 27 handelt es sich um ein auf das Ansaugrohr 20 aufgeschobenes Profilrohr aus einem gut wärmeleitenden Material, bevorzugt einer Aluminiumlegierung. Die Heizelemente 28 werden in dem Metallgehäuse 27 von einem Montagerahmen 30 gehalten. Durch einen Montagerahmen 30 lässt sich die Fertigung wesentlich vereinfachen, da eine leicht handhabbare Einheit in das Metallgehäuse 27 eingebracht wird. Der Montagerahmen 30 trägt Anschlussbleche 31 mit einer Isolierschicht, beispielsweise aus Keramikfasern, so dass die Heizelemente 28 über die Anschlussleitungen 22 mit Strom versorgt werden können. Ein geeigneter Montagerahmen 30 mit den von ihm gehaltenen Bauteilen ist in der DE 102 58 257 A1 beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme zum Gegenstand der Anmeldung gemacht wird.
Nach dem Einbringen des Montagerahmens 30 mit den von ihm gehaltenen Bauteilen (insbesondere den Heizelementen 28 und den Anschlussblechen 31) in das Metallgehäuse 27, wird dieses verpresst, um eine möglichst gute Wärmeankopplung der Heizelemente 28 an das Metallgehäuse 27 zu erreichen. Des weiteren wird das Metallgehäuse 20 an das Ansaugrohr angepresst, so dass sich auch zu dem Ansaugrohr 20 eine gute Wärmekopplung ergibt. Wie 4 zeigt, ist zwischen dem Ansaugrohr 20 und dem Heizelement 28 eine Wand 27a des Metallgehäuses 27 angeordnet. Diese Wand 27a trägt dazu bei, die von den Heizelementen 28 erzeugte Wärme großflächig über das Ansaugrohr 20 zu verteilen. Das Metallgehäuse 27 besteht aus einer federharten Aluminiumlegierung, beispielsweise einer AlMgSi-Legierung insbesondere einer AlMgSi_0,5..1-Legierung.
Das Metallgehäuse 27 ist von dem Kunststoffmantel 21 dicht umschlossen und auf diese Weise vor der korrosiven Harnstofflösung geschützt. Der Kunststoffmantel 21 weist eine Nut 32 für einen das Ansaugrohr 20 umgebenden O-Ring 33 auf. Auf diese Weise wird verhindert, dass Harnstofflösung zwischen dem Ansaugrohr 20 und dem Kunststoffmantel 21 hindurch zu dem Metallgehäuse 27 gelangt. Das Metallgehäuse 27 und das Ansaugrohr 20 können aber auch umspritzt werden, um den Kunststoffmantel 21 zu bilden, so dass auf einen O-Ring verzichtet werden kann.
In 4 ist ferner zu erkennen, dass das Wärmeleitelement 25 mit Klemmlaschen 34 flächig an dem Ansaugrohr 20 anliegt, um eine möglichst gute Wärmeankopplung zu erreichen.
In 5 ist das Metallgehäuse 27 des beschriebenen Heizeinsatzes 8 in einer Querschnittansicht dargestellt. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Metallgehäuse 27 um ein Profilrohr aus einer federharten Aluminiumlegierung. Das Metallgehäuse 27 hat einen Kanal 35 zur Aufnahme des Montagerahmens 30 mit den Heizelementen 28. In einen weiteren Kanal 36 des Metallgehäuses 27 wird bei der Montage des Heizeinsatzes 8 das Ansaugrohr 20 eingeschoben. Zwischen diesen beiden Kanälen 35, 36 verläuft die Zwischenwand 27a, so dass von den Heizelementen 28 erzeugte Wärme über das Metallgehäuse 27 allseitig zu dem Ansaugrohr 20 geleitet werden kann.
5 zeigt das Metallgehäuse 27 bevor es mit dem Ansaugrohr 20 verpresst wird. Das Metallgehäuse 27 hat bevorzugt mindestens eine, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei, in Längsrichtung verlaufende Erhebungen 37, die einen U-förmigen Querschnitt mit einer dem Kanal 36 zugewandten Öffnung aufweisen. Nach dem Aufschieben des Metallgehäuses 27 auf das Ansaugrohr 20 werden diese Erhebungen 37 verpresst, so dass sich der Querschnitt des Kanals 36 reduziert und das Metallgehäuse 27 eng an den Ansaugrohr 20 anliegt. In 6 sind diese Erhebungen 37 nach dem Verpressen dargestellt. Wie 6 zeigt, werden die Erhebungen 37 zu Pressfalten 39 zusammengepresst.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizeinsatzes 8 für das in 1 gezeigte Harnstoffversorgungssystem 2 ohne den dazugehörenden Auftaubehälter. Der wesentliche Unterschied zu dem im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht dann, dass der in 7 dargestellte Heizeinsatz mehrere Edelstahlrohre 41 umfasst. Eines dieser Edelstahlrohre 41 kann als Ansaugrohr an die Anschlussleitung 17 des Harnstoffversorgungssystems 2 angeschlossen werden. Der in 7 dargestellte Heizeinsatz 8 hat durch die Verwendung mehrerer Edelstahlrohre 41 eine verbesserte Wärmeankopplung an die zu erwärmende Harnstofflösung. Dies liegt daran, dass die Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl höher als die Wärmeleitfähigkeit des zum Schutz des Metallgehäuses 27 erforderlichen Kunststoffmantels 21 ist. Ein weiterer Vorteil des dargestellten Heizeinsatzes 8 besteht darin, dass die erzeugte Heizleistung auf den unteren Teil eines Auftaubehälters konzentriert werden kann. Auf diese Weise kann selbst bei einem nur teilweise gefüllten Auftaubehälter die von dem Heizeinsatz 8 erzeugte Wärme vollständig zum Auftauen von Harnstofflösung genutzt werden.
8 zeigt den in 7 dargestellten Heizeinsatz 8 ohne den Kunststoffmantel 21, mit dem das Metallgehäuse 27 und die Anschlussleitungen 22 vor der Einwirkung korrosiver Harnstofflösung geschützt werden. Der in 7 gezeigte Kunststoffmantel 21 kann kostengünstig aufgebracht werden, indem das Metallgehäuse 27 umspritzt wird. Im Interesse einer möglichst guten Wärmeankopplung ist dabei darauf zu achten, dass die Innenseiten der Edelstahlrohre 41 frei bleiben.
Bei dem Metallgehäuse 27 handelt es sich – wie bei dem im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel – um ein Hohlprofil aus einer federharten Aluminiumlegierung. Das in 8 dargestellte Metallgehäuse 27 hat jedoch mehrere (nämlich zwei) Heizkanäle 35, in denen jeweils mindestens ein Heizelement 28 mit einem Abschnitt des Montagerahmens 30 angeordnet ist.
Als weitere Kanäle weist das Metallgehäuse 27 mehrere Rohrabschnitte 40 auf, in denen jeweils ein Edelstahlrohr 41 angeordnet ist. Die Rohrabschnitte 40 sind über Anne 42 mit einem Zentralkörper 43 verbunden, in dem die Heizelemente angeordnet sind. Auf diese Weise wird die erzeugte Wärme großflächig in die aufzutauende Harnstofflösung eingeleitet.
In 9 ist das Metallgehäuse 27 in einem Querschnitt dargestellt. Wie man darin sieht, sind die Rohrabschnitte 40 mit Erhebungen 37 versehen, die – wie anhand von 5 und 6 beschrieben – nach Einbringen der Edelstahlrohre 41 zu Pressfalten 39 verpresst werden.
Wie 9 zeigt, weist der Zentralkörper 43 zwischen den Heizkanälen 35 einen zentralen Kanal 44 auf. Dieser zentrale Kanal 44 bewirkt in erster Linie, dass sich der Zentralkörper 43 leichter verpressen lässt, um eine optimale Wärmeankopplung zwischen den Heizelementen 28 und dem Metallgehäuse 27 zu schaffen. In dem zentralen Kanal 44 kann ebenfalls ein Edelstahlrohr angeordnet werden. Um das Verpressen nicht zu erschweren, bleibt der zentrale Kanal 44 bevorzugt jedoch frei, so dass dessen innere Oberfläche ebenfalls mit dem Kunststoffmantel 21 überzogen werden muss.
In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Heizeinsatzes 8 zum Auftauen einer korrosiven Lösung dargestellt, der für das im vorhergehenden beschriebene Harnstoffversorgungssystem 2 geeignet ist. Der Heizeinsatz 8 umfasst ein korrosionsbeständiges Rohr 20 als Ansaugrohr zum Eintauchen in die Lösung, ein Metallgehäuse 27, das über einen Kunststoffmantel 21 an dem Ansaugrohr 20 befestigt ist, zwei PTC-Heizelemente, die in dem Metallgehäuse 27 angeordnet sind, einen in den 11 und 12 dargestellten Rahmen 30, der sich außerhalb des Metallgehäuses 27 erstreckt und mindestens eine elektrische Anschlussleitung 50, 51 des Heizelements, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beide Anschlussleitungen 50, 51, fixiert. Der Rahmen 30 und das Metallgehäuse 27 sind von einem schützenden Kunststoffmantel 21 umgeben.
Der Kunststoffmantel 21 wurde als Spritzgussteil um den Rahmen 30 und das Metallgehäuse 27 herumgespritzt. Eine Besonderheit des dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Kunststoffmantel 21 mehrschichtig ist. Bei der Herstellung wurde nach dem Zusammenfügen von Rahmen 30 und Metallgehäuse 27 zunächst eine erste Kunststoffschicht auf den Rahmen 30 und das Metallgehäuse 27 gespritzt, um den Rahmen 30 in Bezug auf das Metallgehäuse 27 und die Anschlussleitungen 50, 51 in Bezug auf den Rahmen 30 zu fixieren.
Die erste Kunststoffschicht wird bevorzugt in einem Hot-melt-Spritzgussverfahren bei relativ niedrigem Druck aufgebracht. Auf diese Weise wird eine größere Maßgenauigkeit vor dem endgültigen Umspritzen mit der zweiten Schicht und eine sichere Positionierung und Abdichtung des gesamten Heizeinsatzes mit den Anschlüssen erreicht. Die zweite Schicht wird bei einem höheren Druck aufgebracht. Bevorzugt wird für die zweite Schicht ein glasfaserverstärkter Kunststoff, insbesondere ein Polyamid, verwendet. Geeignet ist insbesondere ein hydrolysebeständig modifiziertes Polyamid.
Durch den beschriebenen zweischaligen Aufbau kann eine doppelte Dichtfunktion und damit eine höhere Zuverlässigkeit erreicht werden, da die Dichtwirkung des Kunststoffmantels 21 durch Risse in nur einer der beiden Kunststoffschichten nicht beeinträchtigt wird.
Der Kunststoffmantel 21 ist so geformt, dass er eine Aufnahme bildet, in der das Ansaugrohr 20 angeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme als Rinne, insbesondere Ω-förmige Rinne, ausgebildet. Bei dem Ansaugrohr 20 handelt es sich um ein gut wärmeleitendes, elastisches Kunststoffrohr, beispielsweise aus EPDM mit einer Shore-Härte von 60 bis 80 Shore A.
Der in 11 und 12 dargestellte Rahmen 30 hat eine stabilitätserhöhende Gitterstruktur und erstreckt sich entlang des Ansaugrohrs 20. Wie 12 zeigt, hat der Rahmen 30 eine deutlich größere Länge als das Metallgehäuse 27. Günstig ist es wenn der Rahmen 30 eine mindestens doppelt so große Länge wie das Metallgehäuse 27 hat, noch besser wenn er mindestens dreimal so große Länge wie das Metallgehäuse 27 hat. Auf diese Weise können die in dem Metallgehäuse 27 angeordneten PTC-Heizelemente ihre Heizenergie in einem unteren Bereich des Flüssigkeitstanks abgeben und so frühzeitig Eis an der Mündung des Ansaugrohrs 20 auftauen. Der Rahmen 30 stützt das Ansaugrohr 20 und führt es zusammen mit den elektrischen Anschlussleitungen 50, 51 aus der bestimmungsgemäß in dem Tank vorhandenen Flüssigkeit heraus.
Die Anschlussleitung 50, 51 sind in Rinnen 52, 53 des Rahmens 30 (12) angeordnet, durch welche die Anschlussleitungen bei der Montage fixiert und positioniert werden. Besonders günstig ist es, mindestens eine der elektrischen Anschlussleitungen 50, 51, bevorzugt beide elektrischen Anschlussleitungen 50, 51, an dem Rücken des Ansaugrohrs 20 entlang zu führen, so dass das Ansaugrohr von den Anschlussleitungen erwärmt werden kann. Hierfür ist es günstig, mindestens, eine bevorzugt beide Anschlussleitungen, zumindest abschnittsweise aus einer Heizleiterlegierung zu fertigen, so dass im Betrieb eine Erwärmung durch ohmsche Widerstandsheizung statt findet.
Der in 12 dargestellte Rahmen 30 ist zugleich ein Montagerahmen, von dem plattenförmige PTC-Heizelemente des Heizeinsatzes gehalten werden. Der Rahmen 30 hat zu diesem Zweck zwei Aufnahmen 54, in die bestimmungsgemäß plattenförmige PTC-Heizelemente eingesetzt werden. Der Rahmen 30 trägt ferner zwei Anschlussbleche 55, 56, die gemäß 11 jeweils an eine der beiden Anschlussleitungen 50, 51, bevorzugt durch Schweißen angeschlossen sind und einen Kontakt zu eingesetzten PTC-Heizelementen in den Aufnahmen 54 herstellen. Nach Einsetzen der plattenförmigen PTC-Heizelemente werden die Aufnahmen 54 des Rahmens 30 schubladenartig in passende rechteckige Öffnungen des Metallgehäuses 27 eingeschoben.
Bei dem Gehäuse 27 handelt es sich um eine Strangpressprofil, das nach dem Einschieben der Aufnahmen 54 im Bereich der PTC-Elemente verpresst wird, um eine gute thermische Ankopplung des Gehäuses an die PTC-Heizelemente zu schaffen. Dabei wird ein elektrischer Kontakt des Metallgehäuses 27 zu der auf Masse gelegten Kontaktplatte 56 hergestellt, so dass für beide PTC-Elemente ein Masseanschluss vorhanden ist.
Das Metallgehäuse 27 besteht ebenso wie bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen aus einer Aluminiumlegierung und weist Heizkanäle 35 auf, in der der Rahmen 30 mit dem PTC-Heizelementen eingeschoben ist. Von den Heizelementen erzeugte Wärme wird durch Wärmeabgabeflächen 45, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Rippen ausgebildet sind, abgegeben.
Wie 10 zeigt, ragt das Ansaugrohr 20 mit seinem Ansaugende über das Metallgehäuse 27 und mit seinem Anschlussende über den Rahmen 30 hinaus. Das Ansaugrohr 20 enthält zwei getrennte Kanäle 60, 61. Einer der beiden Kanäle, bevorzugt der kleinere Kanal 61 ist an dem Ansaugende des Ansaugrohrs 20, beispielsweise durch einen eingeschobenen Edelstahlstift verschlossen. Wird der dargestellte Heizeinsatz 8 in einem Auftaubehälter 9 eingesetzt, der in einem Harnstofftank 3 angeordnet ist, ragt das Ansaugrohr 20 mit seinem Ansaugende durch eine Öffnung des Auftaubehälters 9 (nicht dargestellt) hindurch und in den Harnstofftank 3 hinein. Wie 14 zeigt, befindet sich in einer Mantelfläche des Ansaugrohrs 20 eine zweite Ansaugöffnung 63, durch die Flüssigkeit in den zweiten Kanal 61 gesaugt werden kann. Die zweite Ansaugöffnung 63 hat einen Abstand von mindestens 1 cm, bevorzugt mehreren cm, von dem Ansaugende des Ansaugrohrs 20. Ist der Heizeinsatz 8 bestimmungsgemäß in einem Auftaubehälter 9 angeordnet, so kann durch die zweite Ansaugöffnung 63 Flüssigkeit aus dem Auftaubehälter und mit der ersten Ansaugöffnung des Kanals 60 Flüssigkeit aus einem Harnstofftank 3 gesaugt werden. Ist die Flüssigkeit in dem Harnstofftank 3 eingefroren, so wird auf diese Weise automatisch Flüssigkeit aus dem Auftaubehälter 9 gefördert.
In einfacher Weise kann so durch Wahl der Querschnittsverhältnisse der beiden Kanäle 60, 61 des Ansaugrohrs 20 ein definiertes Strömungsverhältnis zur Harnstoffförderung hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Abgasreinigungskatalysator
2: Harnstoffversorgungssystem
3: Harnstofftank
4: Rückführleitung
5: Pumpe
6: Verbindungsleitung
7: zweiter Anschluss der Verbindungsleitung
8: Heizeinsatz
9: Auftaubehälter
10: Regelventil
11: Verbindungsleitung
12: Luftvorrat
13: Luftverdichter
14: Dosierventil
15: Steuereinheit
16: Sonde
17: erster Anschluss der Verbindungsleitung
18: Umschaltventil
19: Belüftungsöffnung
20: Ansaugrohr
21: Kunststoffmantel
22: Anschlussleitungen
23: Verteilelement
24: Durchtrittsöffnungen
25: Wärmeleitelement
26: Durchtrittsöffnungen
27: Metallgehäuse
27a: Wand des Metallgehäuses
28: Heizelemente
29: Überlauföffnung
30: Montagerahmen
31: Anschlussbleche
32: Nut
33: O-Ring
34: Klemmlaschen
35: Kanal zur Aufnahme des Montagerahmens
36: Kanal zur Aufnahme des Ansaugrohrs
37: Erhebungen
38: Öffnung der Erhebungen
39: Pressfalten
40: Rohrabschnitte des Metallgehäuses
41: Rohr
42: Arm des Metallgehäuses
43: Zentralkörper des Metallgehäuses
44: zentraler Kanal
45: Wärmeabgabeflächen
50: Anschlussleitung des Heizelements
51: Anschlussleitung des Heizelements
52: Rinne für Anschlussleitung 50
53: Rinne für Anschlussleitung 52
54: Aufnahme für PTC-Heizelement
60: Kanal des Ansaugrohr 20
61: Kanal des Ansaugrohr 20
63: seitliche Ansaugöffnung des Ansaugrohrs 20

Claims

Harnstoffversorgungssystem für einen Abgasreinigungskatalysator (1) einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Harnstofftank (3) zur Aufnahme von Harnstofflösung, eine Verbindungsleitung (6, 11), die den Harnstofftank (3) mit einem Abgasreinigungskatalysator (1) verbindet, eine Pumpe (5), um Harnstofflösung durch die Verbindungsleitung (6, 11) von dem Harnstofftank (3) zu dem Katalysator (1) zu pumpen, einen Heizeinsatz (8) zum Auftauen von gefrorener Harnstofflösung, der ein Heizelement (28) enthält, und eine Rückführleitung (4), die von der Verbindungsleitung (6, 11) abzweigt und zu dem Harnstofftank (3) führt, wobei die Rückführleitung (4) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass im Betrieb durch aus der Rückführleitung (4) austretende Harnstofflösung das Entstehen eines Luftspaltes zwischen dem Heizeinsatz (8) und aufzutauendem Harnstofflösungs-Eis verhindert wird, wobei an die Verbindungsleitung (6) ein Auftaubehälter (9) angeschlossen ist, in dem ein für die Inbetriebnahme des Katalysators (1) ausreichender Bruchteil der in dem System speicherbaren Harnstoffmenge mittels des Heizeinsatzes (8) auftaubar ist, und wobei die Rückführleitung (4) zu dem Auftaubehälter (9) führt.
Harnstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ausgang der Rückführleitung (4) ein Verteilelement (23) angeordnet ist, um einen aus der Rückführleitung (4) austretenden Harnstoffstrom zu verteilen.
Harnstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass im Betrieb Harnstoff gezielt zu dem Heizeinsatz (8) geleitet wird, um einen eventuellen Spalt zwischen dem Heizeinsatz (8) und gefrorener Harnstofflösung zu füllen.
Harnstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinsatz (8) ein Ansaugrohr (20) aufweist, das an die Verbindungsleitung (6, 11) angeschlossen ist.
Harnstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4) mehrere Austrittsöffnungen aufweist, durch die im Betrieb Harnstoff zurückgeführt wird.
Harnstoffversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (4) eine Belüftungsöffnung (19) aufweist.
Heizeinsatz zum Auftauen einer korrosiven Lösung, insbesondere für ein Harnstoffversorgungssystem nach einem der vorgehenden Ansprüche, umfassend: ein korrosionsbeständiges Rohr (20, 41) zum Eintauchen in die Lösung, ein Metallgehäuse (27), das an dem Rohr (20, 41) befestigt ist, mindestens ein Heizelement (28), das in dem Metallgehäuse (27) angeordnet ist, einen Rahmen (30), der sich außerhalb des Metallgehäuses (27) erstreckt und eine elektrische Anschlussleitung des Heizelements (28) trägt, und einen Kunststoffmantel (21), der den Rahmen (30) und das Metallgehäuse (27) schützt, wobei der Kunststoffmantel (21) als Spritzgussteil um den Rahmen (30) und das Metallgehäuse (27) herum gespritzt wurde.
Heizeinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgehäuse (27) ein Profilrohr ist.
Heizeinsatz nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rahmen (30) entlang des als Ansaugrohr dienenden Rohrs (20) erstreckt.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (30) eine größere Länge als das Metallgehäuse (27), vorzugsweise eine mindest doppelt so große Länge wie das Metallgehäuse (27), hat.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (30) eine Gitterstruktur hat.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (30) ein Montagerahmen ist, von dem das mindestens eine Heizelement (28) in dem Metallgehäuse (27) gehalten ist.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffmantel (21) mehrschichtig ist.
Heizeinsatz nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (20) ein Ansaugrohr ist, in dem zwei Kanäle (60, 61) verlaufen.
Heizeinsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmungsgemäß einer der Kanäle (60) des Ansaugrohrs (20) mit seiner Ansaugöffnung Flüssigkeit aus einem Harnstofftank (3) und ein anderer der Kanäle (61) mit seiner Ansaugöffnung (63) Flüssigkeit aus einem Auftaubehälter (9) fördert.