EP3421745B1 - Baueinheit für eine abgasanlage - Google Patents

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EP3421745B1
EP3421745B1 EP17210170.1A EP17210170A EP3421745B1 EP 3421745 B1 EP3421745 B1 EP 3421745B1 EP 17210170 A EP17210170 A EP 17210170A EP 3421745 B1 EP3421745 B1 EP 3421745B1
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EP
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coating
assembly
base body
accordance
thermal conductivity
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EP17210170.1A
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Henry Bosch
Dennis Sailer
Jürgen Schmidt
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Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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Friedrich Boysen GmbH and Co KG
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    • F01N2530/06Aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the present invention relates to a structural unit for an exhaust system for guiding an exhaust gas flow, in particular an internal combustion engine.
  • Such a structural unit is known in principle, for example from the publications DE 26 21 474 A1 , GB 2 328 979 A or EP 2 889 338 A1 .
  • An assembly with the features of the preamble of claim 1 is in the document US 2009/0205324 A1 disclosed.
  • Such a structural unit is used, for example, in systems for reducing nitrogen oxide emissions from an internal combustion engine, in particular a diesel engine, by means of selective catalytic reduction (SCR).
  • SCR selective catalytic reduction
  • ammonia is used as a reducing agent, which is obtained from a urea-water solution injected into the exhaust gas flow.
  • the injected urea-water solution is evaporated and distributed as completely as possible before it reaches the catalyst.
  • the evaporation of the urea-water droplets on a surface (hot during operation) of the structural unit is becoming increasingly important, which is due to the fact that modern exhaust systems are becoming more and more compact Distance for droplet evaporation is available.
  • One possibility to increase the evaporation rate of the droplets of the urea-water solution on a surface of the structural unit is to manufacture the structural unit from a material with high thermal conductivity, so that sufficient heat is always available for the Ver Evaporation of the urea-water solution is available on the surface of the component.
  • the materials typically used with high thermal conductivity such as copper or a low-alloy steel, for example, easily corrode under the conditions prevailing in the exhaust gas flow, which significantly reduces the service life of the structural unit.
  • One object of the invention is to create a more efficient and at the same time more durable structural unit for an exhaust system of the type mentioned at the beginning.
  • the structural unit according to the invention for an exhaust system for guiding an exhaust gas flow comprises a base body which at least in sections has a first material with a first thermal conductivity, and a coating which has a second material with a second thermal conductivity that is lower relative to the first thermal conductivity and which has the base body, covered at least in sections in a region of the first material on a side facing the exhaust gas flow.
  • the invention is based on the general idea of increasing the evaporation rate of a urea-water solution by a structural unit with a base body made at least in sections of a first material with increased thermal conductivity and at the same time increasing the base body of the structural unit by a coating with a second material, which is a Has lower thermal conductivity than the first material to protect against corrosion.
  • the increased thermal conductivity of the first material ensures that the amount of thermal energy required for evaporation optimally reaches the points on the structural unit at which the urea-water solution is to evaporate.
  • the coating of a second material that is less reactive than the first material effectively prevents corrosion of the base body of the structural unit.
  • Such a structural unit according to the invention offers the advantages of an improved efficiency of the selective catalytic reaction and an increased service life of the structural unit.
  • a coating is to be understood here generally as a coating with a layer, which can be both a thin layer and a layer with layer thicknesses such as are usual for foils or sheets.
  • the coating can have a uniform or locally varying layer thickness.
  • the thermal conductivity of the first material is at least twice as high, preferably at least four times as high and particularly preferably at least ten times as high as the thermal conductivity of the second material.
  • the first material can have a thermal conductivity of at least 80 W / (m ⁇ K), preferably of at least 150 W / (m ⁇ K) and particularly preferably of at least 400 W / (m ⁇ K).
  • the thermal conductivity of metals such as aluminum, copper, silver or zinc is typically particularly high, which is why it is advantageous if the first material consists of at least one of the aforementioned metals.
  • consisting of metal means that the first material consists of an unalloyed metal, which may contain unavoidable impurities.
  • the first material can be an alloy which comprises at least one of the aforementioned metals.
  • the alloy is preferably one Copper alloy, such as a copper alloy containing essentially zinc (brass), a copper alloy containing essentially tin (bronze) or a copper alloy comprising tin, zinc and optionally lead (gunmetal).
  • Iron alloys can also be used as the first material.
  • the first material can be a low-alloy steel, which is defined by the fact that the mass fraction of one of its alloy elements is below 5%.
  • the second material has a particularly high resistance to the gases occurring in the exhaust gas flow and to the urea-water solution or ammonia, if according to the invention the second material is nickel, a nickel-containing alloy or a stainless steel. If the second material consists only of nickel, this is unalloyed nickel, which may contain unavoidable impurities. Instead of stainless steel, another non-rusting or corrosion-resistant steel alloy can be used, in particular which is characterized by a minimum content of 10.5% chromium.
  • the base body is preferably designed at least in sections, in particular completely, as a sheet metal component with two opposite surfaces, at least one of the surfaces, in particular the surface facing the exhaust gas flow, being covered at least in sections, in particular essentially completely, by the coating.
  • a particularly high level of protection against corrosion of the base body can be achieved if the base body is not only coated on one side, but if the coating essentially covers the two opposing surfaces, at least in sections, in particular completely.
  • a delimiting edge delimiting the sheet metal component can be exposed, i.e. have no coating. This can be the case, in particular, if the base body is a sheet metal component coated with the coating, which was produced, for example, by means of a stamping process or a laser cutting process.
  • the coating extends both at least in sections over a surface of the base body and at least in sections over its boundary edge.
  • the coating covering the delimiting edge can emerge in one piece from the coating covering the surface (s).
  • the coating covering the delimiting edge can be embodied separately from the coating covering the surface, at least in sections.
  • the coating can be the base body, i.e. also its boundary edge (s), completely surrounded.
  • the narrow side of the sheet metal component is to be understood here as the limiting edge.
  • the coating is preferably applied to the base body by means of at least one of the following methods: electroplating, vacuum-based coating method, plating, lacquer coating.
  • the vacuum-based coating processes include, for example, chemical vapor deposition processes, in particular plasma-assisted chemical vapor deposition, but also physical vapor deposition processes, such as vapor deposition processes or physical sputtering, which is also known as Sputtering process is known.
  • a film or sheet metal forms the coating of the base body
  • the coating can be applied to the base body by means of plating, in particular roll cladding, and / or by means of a composite solder.
  • a copper, nickel or iron-based solder for example, can be used as the composite solder.
  • the lacquer coating can take place, for example, by means of dip coating, brushing, spraying or any other desired lacquer coating process. It goes without saying that the surface or the surfaces and / or the delimiting edge or the delimiting edges of the base body can be coated using the same method or else using different methods.
  • the coating is attached to the base body in a form-fitting and / or non-positive and / or material fit.
  • a structural unit for an exhaust system can be any component or any part of the exhaust system, including a section of the exhaust system with several components.
  • a pipe or pipe section or a functional unit e.g. a silencer or an exhaust gas cleaning device
  • the structural unit is preferably used to evaporate and distribute a fluid, in particular a urea-water solution, in the exhaust gas flow of the internal combustion engine and can in particular be a static mixer
  • the Figs. 1 to 5 each show sections through different embodiments of a structural unit for an exhaust system (not shown) for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine.
  • a structural unit for an exhaust system not shown
  • a static mixer structural unit
  • the inventive concept can also be used with other components of an exhaust system.
  • the structural unit comprises a base body 10 which, in the exemplary embodiments shown, is designed as a sheet metal component and which at least in sections comprises a first material with a first thermal conductivity.
  • the sheet metal component has two opposite surfaces 12 and is delimited by a circumferential delimiting edge 14 which forms the narrow side of the base body 10.
  • the base body 10 is also covered with a coating 16 on at least one side facing the exhaust gas flow. Specifically, in the exemplary embodiments shown, the base body 10 is covered with the coating 16 at least on the two opposite surfaces 12.
  • the coating 16 serves to protect the base body 10 from corrosion and comprises a second material with a second thermal conductivity which is lower than the first thermal conductivity of the first material.
  • the second thermal conductivity of the second material can be at least half, preferably four times and particularly preferably ten times lower than the first thermal conductivity of the first material, the first material having a thermal conductivity of at least 80 W / (m ⁇ K) , preferably of at least 150 W / (m ⁇ K) and particularly preferably of at least 400 W / (m ⁇ K).
  • the first material can for example consist of at least one of the following metals aluminum, copper, silver or zinc or an alloy which comprises at least one of these metals.
  • the second material can be, for example, nickel, a nickel-containing alloy, or a stainless steel.
  • At least one of the following methods can be used, for example: galvanic deposition, vacuum-based coating, plating, lacquer coating, with the coating 16 form-fitting and / or non-positive and / or material-locking on the base body 10 for better heat transfer from the base body 10 to the coating 16 and improved adhesion properties of the coating 16 on the base body 10 is upset.
  • the coating 16 covering the surfaces 12 is applied to the surfaces 12 by means of roll cladding of a foil or a sheet metal.
  • the coating 16 of at least one of the surfaces 12 is a thin layer deposited by means of a vacuum-based coating method.
  • the base body 10 is only covered with a coating 16 on two opposite surfaces 12 of the base body 10, so that the delimiting edges 14 of the base body 10 are uncovered or exposed. It goes without saying that only one of the two surfaces 12 can be covered with the coating 16.
  • the base body 10 In order to achieve even better protection of the base body 10 against corrosion, not only the two opposing surfaces 12 of the base body 10 can be covered with a coating 16, but also the respective delimiting edges 14, as shown in FIGS Figs. 2 to 5 shown embodiments is shown. In other words, the base body 10 is completely covered with the coating 16. It goes without saying, however, that at least one of the delimiting edges 14 of the base body 10 can also be uncoated.
  • the base body 10 is coated on both surfaces 12 in such a way that the coatings 16 protrude beyond the delimiting edges 14.
  • the bent sections of the upper coating 16 come to rest with the protruding sections of the other coating 16, here the lower coating 16, whereby the delimiting edges 14 are also covered by the coating 16 or are protected.
  • the lower coating 16 protrudes less over the delimiting edges 14 than the upper coating 16, so that the bent sections of the upper coating 16 are essentially flush with the protruding sections of the lower coating 16, but this is not necessarily exactly the case must be provided.
  • the illustrated third embodiment of the structural unit differs from the second embodiment of the structural unit in that the coatings 16 of the lower and upper surface 12 protrude so far beyond the delimiting edges 14 of the base body 10 that each protruding section is longer and covers the delimiting edge 14 and the other protruding section is shorter and serves to support the bent, longer section.
  • the coatings 16 of the upper and lower surfaces 12 protrude so far that the protruding portions of the coatings 16 form a common fold 18 by pressing together, which protects the delimiting edges 14 of the base body 10 from corrosion.
  • the coating 16 on the delimiting edges 14 of the base body 10 can, however, not only emerge in one piece from the coatings 16 covering the surfaces 12 ( Figs. 2 to 4 ), but also separately from the coatings 16 covering the surfaces 12.
  • the coating 16 of the delimiting edges 14 can be applied to the delimiting edges 14 of the base body 10 by means of another method.
  • the illustrated fifth embodiment of the structural unit covers the surfaces 12 of the base body 10 by means of a roll-clad coating 16, whereas the coating 16 of the delimiting edges 14 includes corrosion protection by means of classic corrosion protection agents, for example based on paint, or by nickel plating, which is achieved by spraying, painting, vapor deposition or the like can be applied.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baueinheit für eine Abgasanlage zur Führung eines Abgasstroms, insbesondere einer Brennkraftmaschine.
  • Eine derartige Baueinheit ist grundsätzlich bekannt, zum Beispiel aus den Druckschriften DE 26 21 474 A1 , GB 2 328 979 A oder EP 2 889 338 A1 . Eine Baueinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist in der Druckschrift US 2009 / 0205324 A1 offenbart.
  • Eine derartige Baueinheit kommt beispielsweise in Systemen zur Reduzierung der Stickoxidemission einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, mittels selektiver katalytischer Reduktion (SCR) zum Einsatz. Allgemein wird dabei Ammoniak als Reduktionsmittel verwendet, welcher aus einer in den Abgasstrom eingespritzten Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnenen wird.
  • Für eine besonders effiziente, stöchiometrische Reaktion zwischen dem aus der Harnstoff-Wasser-Lösung generierten Ammoniak und den Stickoxiden des Abgases ist es günstig, wenn die eingespritzte Harnstoff-Wasser-Lösung vor Erreichen des Katalysators möglichst vollständig verdampft und verteilt wird. Dabei gewinnt neben der reinen Tröpfchenverdampfung in einer fluidischen Phase auch zunehmend die Verdunstung der Harnstoff-Wasser-Tröpfchen an einer (im Betrieb heißen) Oberfläche der Baueinheit an Bedeutung, was darauf zurückzuführen ist, dass aufgrund einer stets kompakter werdenden Bauweise moderner Abgasanlagen immer weniger freie Wegstrecke für die Tröpfchenverdampfung zur Verfügung steht.
  • Eine Möglichkeit die Verdunstungsrate der Tröpfchen der Harnstoff-Wasser-Lösung an einer Oberfläche der Baueinheit zu erhöhen, besteht darin, die Baueinheit aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu fertigen, so dass durch einen genügend hohen Wärmetransport stets ausreichend Wärme für die Ver dunstung der Harnstoff-Wasser-Lösung an der Oberfläche des Bauteils zur Verfügung steht. Es erweist sich jedoch als nachteilig, dass die typischerweise verwendeten Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Kupfer oder ein niedrig legierter Stahl, unter den im Abgasstrom herrschenden Bedingungen leicht korrodieren, wodurch die Lebensdauer der Baueinheit signifikant herabgesetzt ist. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine effizientere und gleichzeitig beständigere Baueinheit für eine Abgasanlage der eingangs genannten Art zu schaffen.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist eine Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Baueinheit für eine Abgasanlage zur Führung eines Abgasstroms umfasst einen Grundkörper, welcher zumindest abschnittsweise ein erstes Material mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit aufweist, und eine Beschichtung, welche ein zweites Material mit einer relativ zu der ersten Wärmeleitfähigkeit geringeren zweiten Wärmeleitfähigkeit aufweist und welche den Grundkörper, in einem Bereich des ersten Materials, auf einer dem Abgasstrom zugewandten Seite zumindest abschnittsweise bedeckt.
  • Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Verdampfungsrate einer Harnstoff-Wasser-Lösung durch eine Baueinheit mit einem Grundkörper aus zumindest abschnittsweise einem ersten Material mit einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und gleichzeitig den Grundkörper der Baueinheit durch eine Beschichtung mit einem zweiten Material, welches eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das erste Material, vor Korrosion zu schützen. Mit anderen Worten wird durch die erhöhte Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials erreicht, dass die für die Verdampfung notwendige Wärmeenergiemenge optimal an die Stellen der Baueinheit gelangt, an welchen die Harnstoff-Wasser-Lösung verdampfen soll. Durch die Beschichtung aus einem im Vergleich zu dem ersten Material reaktionsträgeren zweiten Material wird eine Korrosion des Grundkörpers der Baueinheit effektiv unterbunden.
  • Eine derartige erfindungsgemäße Baueinheit bietet die Vorteile, einer verbesserten Effizienz der selektiven katalytischen Reaktion sowie einer erhöhten Lebensdauer der Baueinheit.
  • Als Beschichtung ist hier allgemein eine Beschichtung mit einer Schicht zu verstehen, welche sowohl eine Dünnschicht sein kann als auch eine Schicht mit Schichtdicken, wie sie für Folien oder Bleche üblich sind. Die Beschichtung kann eine gleichmäßige oder lokal variierende Schichtdicke aufweisen.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Um eine genügend hohe Verdampfungsrate der Harnstoff-Wasser-Lösung zu erreichen, ist die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials mindestens doppelt so hoch, vorzugsweise mindestens viermal so hoch und besonders bevorzugt mindestens zehnmal so hoch, wie die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials. Insbesondere kann das erste Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 80 W/(m·K), bevorzugt von mindestens 150 W/(m·K) und besonders bevorzugt von mindestens 400 W/(m·K) aufweisen.
  • Typischerweise ist die Wärmeleitfähigkeit von Metallen wie Aluminium, Kupfer, Silber oder Zink besonders hoch, weshalb es vorteilhaft ist, wenn das erste Material aus zumindest einem der vorstehend genannten Metallen besteht. Aus Metall bestehend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das erste Material aus einem unlegierten Metall besteht, welches allenfalls unvermeidbare Verunreinigungen enthalten kann.
  • Alternativ kann das erste Material eine Legierung sein, welche zumindest eines der vorstehend genannten Metalle umfasst. Die Legierung ist vorzugsweise eine Kupfer-Legierung, wie zum Beispiel eine im Wesentlichen Zink beinhaltende Kupfer-Legierung (Messing), eine im Wesentlichen Zinn beinhaltende Kupfer-Legierung (Bronze) oder eine Kupfer-Legierung umfassend Zinn, Zink und gegebenenfalls Blei (Rotguss). Es können aber auch Eisenlegierungen als erstes Material in Betracht kommen. Beispielsweise kann das erste Material ein niedrig legierter Stahl sein, welcher dadurch definiert ist, dass der Massenanteil eines seiner Legierungselemente unter 5 % liegt.
  • Überraschenderweise hat es sich erwiesen, dass das zweite Material eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber den im Abgasstrom auftretenden Gasen sowie der Harnstoff-Wasser-Lösung bzw. Ammoniak aufweist, wenn erfindungsgemäß das zweite Material Nickel, eine Nickel-haltige Legierung oder ein Edelstahl ist. Besteht das zweite Material lediglich aus Nickel, so handelt es sich hierbei um unlegiertes Nickel, welches allenfalls unvermeidbare Verunreinigungen enthalten kann. Anstelle eines Edelstahls kann auch eine andere nicht-rostende bzw. korrosionsbeständige Stahllegierung verwendet werden, insbesondere welche sich durch einen Mindestgehalt von 10,5 % Chrom auszeichnet. Grundsätzlich können als zweites Material aber auch andere zum Korrosionsschutz verwendete Materialien, wie zum Beispiel Chrom oder ein Korrosionsschutzlack, geeignet sein, wobei aufgrund der im Abgasstrom herrschenden hohen Temperaturen besonderer Wert auf eine hohe Wärmebeständigkeit und/oder eine hohe Schmelztemperatur des Materials gelegt werden sollte.
  • Bevorzugt ist der Grundkörper zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, als Blechbauteil mit zwei gegenüberliegenden Oberflächen ausgebildet, wobei zumindest eine der Oberflächen, insbesondere die dem Abgasstrom zugewandte Oberfläche, zumindest abschnittsweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, von der Beschichtung bedeckt ist.
  • Ein besonders hoher Schutz vor Korrosion des Grundkörpers kann erreicht werden, wenn der Grundkörper nicht nur einseitig beschichtet ist, sondern wenn die Beschichtung im Wesentlichen die beiden gegenüberliegenden Oberflächen zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, bedeckt. Dabei kann eine das Blechbauteil begrenzende Begrenzungskante freiliegen, d.h. keine Beschichtung aufweisen. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn der Grundkörper ein mit der Beschichtung beschichtetes Blechbauteil ist, welches beispielsweise mittels eines Stanzverfahrens oder eines Laserschneidprozesses hergestellt wurde.
  • Ein noch höherer Schutz vor Korrosion des Grundkörpers ergibt sich, wenn nicht nur die Oberfläche oder Oberflächen des Grundkörpers mit der Beschichtung bedeckt sind, sondern auch zumindest abschnittsweise die Begrenzungskante des als Blechbauteil ausgestalteten Grundkörpers. Mit anderen Worten erstreckt sich die Beschichtung sowohl zumindest abschnittsweise über eine Oberfläche des Grundkörpers als auch zumindest abschnittsweise über dessen Begrenzungskante. Dabei kann die die Begrenzungskante bedeckende Beschichtung einstückig aus der die Oberfläche(n) bedeckenden Beschichtung hervorgehen. Zusätzlich oder alternativ kann die die Begrenzungskante bedeckende Beschichtung zu der die Fläche bedeckenden Beschichtung zumindest abschnittsweise separat ausgebildet sein. Insbesondere kann die Beschichtung den Grundkörper, d.h. auch dessen Begrenzungskante(n), vollständig umgeben. Als Begrenzungskante ist hier die Schmalseite des Blechbauteils zu verstehen.
  • Vorzugsweise ist die Beschichtung mittels zumindest eines der folgenden Verfahren auf den Grundkörper aufgebracht: galvanisches Abscheiden, vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, Plattieren, Lackbeschichtung. Zu den vakuumbasierten Beschichtungsverfahren zählen beispielsweise chemische Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere die plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung, aber auch physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren, wie zum Beispiel Aufdampfverfahren oder physikalisches Zerstäuben, welches auch als Sputter-Verfahren bekannt ist. Bildet eine Folie oder ein Blech die Beschichtung des Grundkörpers, so kann die Beschichtung mittels Plattieren, insbesondere Walzplattieren, und/oder mittels eines Verbundlots auf den Grundkörper aufgebracht sein. Als Verbundlot kann beispielsweise ein Kupfer-, Nickel, oder Eisenbasislot verwendet werden. Die Lackbeschichtung kann beispielsweise mittels Tauchbeschichtung, Streichen, Aufsprühen oder einem beliebigen anderen Lackbeschichtungsverfahren erfolgen. Es versteht sich, dass die Oberfläche oder die Oberflächen und/oder die Begrenzungskante oder die Begrenzungskanten des Grundkörpers mit demselben Verfahren oder aber auch mit unterschiedlichen Verfahren beschichtet werden können.
  • Um eine möglichst hohe Stabilität der Haftung der Beschichtung auf dem Grundkörper sowie eine gute Wärmeübertragung von dem Grundkörper auf die Beschichtung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Beschichtung form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig an dem Grundkörper angebracht ist.
  • Grundsätzlich ist der Begriff "Baueinheit" im vorliegenden Kontext breit zu verstehen. Eine Baueinheit für eine Abgasanlage kann eine beliebige Komponente oder ein beliebiger Bestandteil der Abgasanlage sein, auch ein Abschnitt der Abgasanlage mit mehreren Komponenten. Ein Rohr oder Rohrabschnitt oder eine Funktionseinheit (z.B. ein Schalldämpfer oder eine Abgasreinigungseinrichtung) bzw. ein Bestandteil davon ist ebenfalls eine Baueinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt dient die Baueinheit zum Verdampfen und Verteilen eines Fluids, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, in dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine und kann insbesondere ein statischer Mischer sein
  • Manche der Materialien, die für den Grundkörper oder die Beschichtung verwendet werden können, lassen sich schlecht oder gar nicht schweißen. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, eine form- oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Bestandteilen der Baueinheit und/oder zwischen der Baueinheit und anderen Bautei len der Abgasanlage zu wählen, wie etwa eine Schraubverbindung, Nieten, Falzen oder Bördeln. Auch eine Kombination verschiedener Verbindungsarten ist denkbar.
  • Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand von möglichen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baueinheit gemäß einer ersten Ausführungsform;
    Fig. 2
    eine Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baueinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    Fig. 3
    eine Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baueinheit gemäß einer dritten Ausführungsform;
    Fig. 4
    eine Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baueinheit gemäß einer vierten Ausführungsform; und
    Fig. 5
    eine Schnitt durch eine erfindungsgemäße Baueinheit gemäß einer fünften Ausführungsform.
  • Die Fig. 1 bis 5 zeigen jeweils Schnitte durch unterschiedliche Ausführungsformen einer Baueinheit für eine nicht weiter dargestellte Abgasanlage zur Führung eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine. Konkret handelt es sich bei den in Fig. 1 bis 5 dargestellten Querschnittansichten jeweils um einen Abschnitt eines statischen Mischers (Baueinheit), welcher zum Verdampfen und Verteilen eines Fluids, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, in dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine dient. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Konzept aber auch bei anderen Komponenten einer Abgasanlage zum Einsatz gelangen.
  • Die Baueinheit umfasst einen Grundkörper 10, welcher in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Blechbauteil ausgebildet ist und welcher zumindest abschnittsweise ein erstes Material mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit umfasst. Das Blechbauteil weist zwei gegenüberliegende Oberflächen 12 auf und ist durch eine umlaufende Begrenzungskante 14 begrenzt, welche die Schmalseite des Grundkörpers 10 bildet.
  • Der Grundkörper 10 ist ferner auf mindestens einer dem Abgasstrom zugewandten Seite mit einer Beschichtung 16 bedeckt. Konkret ist der Grundkörper 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen zumindest auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen 12 mit der Beschichtung 16 bedeckt. Die Beschichtung 16 dient zum Schutz des Grundkörpers 10 vor Korrosion und umfasst ein zweites Material mit einer zweiten Wärmeleitfähigkeit, welche im Vergleich zur ersten Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials geringer ist. Dabei kann die zweite Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials mindestens um die Hälfte geringer, vorzugsweise um das Vierfache und besonders bevorzugt um das Zehnfache geringer sein als die erste Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials, wobei das erste Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 80 W/(m·K), bevorzugt von mindestens 150 W/(m·K) und besonders bevorzugt von mindestens 400 W/(m·K) aufweist.
  • Das erste Material kann beispielsweise aus zumindest einem der folgenden Metalle Aluminium, Kupfer, Silber oder Zink bestehen oder eine Legierung sein, welche zumindest eines dieser Metalle umfasst. Dahingegen kann das zweite Material zum Beispiel Nickel, eine Nickel-haltige Legierung, oder ein Edelstahl sein.
  • Bei der Beschichtung des Grundkörpers 10 mit der Beschichtung 16 kann beispielsweise mindestens eines der folgenden Verfahren zur Anwendung gelangen: galvanisches Abscheiden, vakuumbasiertes Beschichten, Plattieren, Lackbeschichten, wobei zur besseren Wärmeübertragung von dem Grundkörper 10 auf die Beschichtung 16 sowie verbesserten Haftungseigenschaften der Beschichtung 16 auf dem Grundkörper 10 die Beschichtung 16 form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig an dem Grundkörper 10 aufgebracht ist.
  • In den in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen ist die die Oberflächen 12 bedeckende Beschichtung 16 mittels Walzplattieren einer Folie oder eines Blechs auf den Oberflächen 12 aufgebracht. Es ist aber auch denkbar, dass die Beschichtung 16 mindestens einer der Oberflächen 12 eine mittels eines vakuumbasierten Beschichtungsverfahrens abgeschiedene Dünnschicht ist.
  • Gemäß einer in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Baueinheit ist der Grundkörper 10 lediglich auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen 12 des Grundkörpers 10 jeweils mit einer Beschichtung 16 bedeckt, so dass die Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 unbedeckt bzw. freiliegend sind. Es versteht sich, dass auch nur eine der beiden Oberflächen 12 mit der Beschichtung 16 bedeckt sein kann.
  • Um einen noch besseren Schutz des Grundkörpers 10 gegen Korrosion zu erreichen, können nicht nur die beiden gegenüberliegenden Oberflächen 12 des Grundkörpers 10 mit einer Beschichtung 16 bedeckt sein, sondern auch die jeweiligen Begrenzungskanten14, wie es in den in Fig. 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen dargestellt ist. Mit anderen Worten ist der Grundkörper 10 vollständig mit der Beschichtung 16 bedeckt. Es versteht sich, dass aber auch mindestens eine der Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 unbeschichtet sein kann.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Baueinheit (Fig. 2) ist der Grundkörper 10 auf beiden Oberflächen 12 derart beschichtet, dass die Beschichtungen 16 über die Begrenzungskanten 14 überstehen. Durch Umbiegen oder Falzen der überstehenden Abschnitte einer der beiden Beschichtungen 16, hier der oberen Beschichtung 16, gelangen die umgebogenen Abschnitte der oberen Beschichtung 16 mit den überstehenden Abschnitten der anderen Beschichtung 16, hier der unteren Beschichtung 16, zur Anlage, wodurch die Begrenzungskanten 14 ebenfalls durch die Beschichtung 16 bedeckt bzw. geschützt sind.
  • Wie anhand von Fig. 2 zu erkennen ist, steht die untere Beschichtung 16 weniger über die Begrenzungskanten 14 über, als die obere Beschichtung 16, so dass die umgebogenen Abschnitte der oberen Beschichtung 16 mit den überstehenden Abschnitten der unteren Beschichtung 16 im Wesentlichen bündig abschließen, was aber nicht zwingend genau so vorgesehen sein muss.
  • Die in Fig.3 dargestellte dritte Ausführungsform der Baueinheit unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform der Baueinheit darin, dass die Beschichtungen 16 der unteren und der oberen Oberfläche 12 derart weit über die Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 überstehen, dass jeweils ein überstehender Abschnitt länger ist und zur Abdeckung der Begrenzungskante 14 dient und der jeweils andere überstehende Abschnitt kürzer ist und zur Auflage des umgebogenen, längeren Abschnitts dient.
  • Gemäß einer in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsform sind die Beschichtungen 16 der oberen und der unteren Oberfläche 12 derart weit überstehend, dass die überstehenden Abschnitte der Beschichtungen 16 durch Zusammenpressen eine gemeinsame Falz 18 bilden, welche die Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 vor Korrosion schützt.
  • Die Beschichtung 16 an den Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 kann aber nicht nur einstückig aus den die Oberflächen 12 bedeckenden Beschichtungen 16 hervorgehen (Fig. 2 bis 4), sondern auch separat zu den die Oberflächen 12 bedeckenden Beschichtungen 16 ausgebildet sein. Insbesondere kann die Beschichtung 16 der Begrenzungskanten 14 mittels eines anderen Verfahrens auf die Begrenzungskanten 14 des Grundkörpers 10 aufgebracht sein. Beispielsweise sind in der in Fig. 5 dargestellten fünften Ausführungsform der Baueinheit die Oberflächen 12 des Grundkörpers 10 mittels einer walzplattierten Beschichtung 16 bedeckt, wohingegen die Beschichtung 16 der Begrenzungskanten 14 einen Korrosionsschutz mittels klassischer Korrosionsschutzmittel, zum Beispiel auf Lackbasis, oder durch Vernickelung umfasst, die durch Spritzen, Streichen, Aufdampfen oder dergleichen aufgebracht sein können.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Grundkörper
    12
    Oberfläche
    14
    Begrenzungskante
    16
    Beschichtung
    18
    Falz

Claims (10)

  1. Baueinheit für eine Abgasanlage zur Führung eines Abgasstroms, insbesondere einer Brennkraftmaschine, mit einem Grundkörper (10), welcher zumindest abschnittsweise ein erstes Material mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit umfasst, und mit einer Beschichtung (16), welche ein zweites Material mit einer relativ zu der ersten Wärmeleitfähigkeit geringeren zweiten Wärmeleitfähigkeit umfasst und welche den Grundkörper (10), in einem Bereich des ersten Materials, auf einer dem Abgasstrom zugewandten Seite zumindest abschnittsweise bedeckt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das zweite Material Nickel, eine Nickel-haltige Legierung, oder ein Edelstahl ist.
  2. Baueinheit nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials mindestens doppelt so hoch, vorzugsweise mindestens viermal so hoch und besonders bevorzugt mindestens zehnmal so hoch ist wie die Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials.
  3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 80 W/(m·K), bevorzugt von mindestens 150 W/(m·K) und besonders bevorzugt von mindestens 400 W/(m·K) aufweist.
  4. Baueinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Material aus zumindest einem der folgenden Metalle Aluminium, Kupfer, Silber oder Zink besteht oder eine Legierung ist, welche zumindest eines der vorstehenden Metalle umfasst.
  5. Baueinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Grundkörper (10) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, als Blechbauteil mit zwei gegenüberliegenden Oberflächen (12) ausgebildet ist, wobei zumindest eine der Oberflächen (12) zumindest abschnittsweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, von der Beschichtung (16) bedeckt ist.
  6. Baueinheit nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beschichtung (16) die beiden gegenüberliegenden Oberflächen (12) zumindest abschnittsweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig, bedeckt.
  7. Baueinheit nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beschichtung (16) ferner eine Begrenzungskante (14) des Blechbauteils zumindest abschnittsweise bedeckt und die die Begrenzungskante (14) bedeckende Beschichtung (16) einstückig aus der die Oberfläche (12) bedeckenden Beschichtung (16) hervorgeht und/oder die die Begrenzungskante (14) bedeckende Beschichtung (16) zu der die Oberfläche (12) bedeckenden Beschichtung (16) zumindest abschnittsweise separat ausgebildet ist.
  8. Baueinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beschichtung (16) mittels zumindest eines der folgenden Verfahren auf dem Grundkörper (10) aufgebracht ist: galvanisches Abscheiden, vakuumbasiertes Beschichtungsverfahren, Plattieren, Lackbeschichtung.
  9. Baueinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Beschichtung (16) form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig an dem Grundkörper (10) angebracht ist.
  10. Baueinheit nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Baueinheit zum Verdampfen und Verteilen eines Fluids, insbesondere einer Harnstoff-Wasser-Lösung, in dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine geeignet und ausgebildet ist.
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