WO2011157602A1

WO2011157602A1 - Vorrichtung zur förderung von flüssigem reduktionsmittel

Info

Publication number: WO2011157602A1
Application number: PCT/EP2011/059428
Authority: WO
Inventors: Rolf BRÜCK; Jan Hodgson; Sven Schepers
Original assignee: Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US8955311B2; US20130219869A1; DE102010024022A1; EP2582937A1; JP2013530339A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel (2) aus einem Tank (3) zu einem Zufuhrelement (4), aufweisend ein Anschlusselement (5) zum Anschluss einer Reduktionsmittelleitung (6) und eine Systemheizung (7) sowie eine Wärmeleitstruktur (8), die zum Transport von Wärme von der Systemheizung (7) zu dem Anschlusselement (5) eingerichtet ist.

Description

Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel aus einem Tank zu einem Zufuhrelement zur Zugabe des flüssigen Reduktionsmittels zu einer Abgasbehandlungsvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine.

In letzter Zeit finden zur Reinigung der Abgase von mobilen Verbrennungskraftmaschinen vermehrt Abgasbehandlungsvorrichtungen Verwendung, in welche ein flüssiges Reduktionsmittel zugeführt wird. Ein hierfür häufig verwendetes Verfahren zur Abgasreinigung ist das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR : selective catalytic reac- tion). Bei diesem Verfahren wird ein Reduktionsmittel, vorzugsweise Ammoniak, zur Reduktion von Stickoxidverbindungen (NOx) im Abgas eingesetzt. Das Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion findet insbesondere bei mager betriebenen Verbrennungskraftmaschinen (wie beispielsweise Diesel-Motoren) Anwendung. Derartige Verbrennungskraftmaschinen weisen typischerweise einen besonders hohen Ausstoß an Stickoxidverbindungen auf.

Das Reduktionsmittel (bzw. Ammoniak) wird insbesondere in mobilen Anwendungen nicht direkt selbst bevorratet sondern in Form eines Vor- läufers gespeichert. Ein derartiger Vorläufer ist beispielsweise Harnstoff, oder insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung. Besonders häufig eingesetzt wird eine 32,5 ige Harnstoff -Wasser Lösung, die auch unter dem Handelsnamen AdBlue erhältlich ist. Problematisch bei der Bevorratung einer derartigen Lösung ist, dass diese bei Temperaturen von unter -11 ^°C einfriert. Derart niedrige Temperaturen können insbesondere während langer Stillstandszeiten des Kraftfahrzeuges auftreten. Aus diesem Grund muss eine Vorrichtung zur Förderung bzw. zur Bereitstellung von Reduktionsmittel derart ausgelegt sein, dass diese schnell in der Lage ist, zumindest ein Startvolumen an Reduktionsmittel aufzutauen, damit der Betrieb der Abgasbehandlungsvorrichtung direkt möglich ist, auch wenn in der Vorrichtung noch gefrorenes Reduktionsmittel vorliegt.

Zudem sind Vorrichtungen zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel bekannt, die unmittelbar an einem Tank für das flüssige Reduktionsmittel angeordnet sind und welche an eine beheizbare Leitung angeschlossen sind, durch die das Reduktionsmittel von der Vorrichtung über das Zufuhrelement in ein Abgassystem gefördert werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere der Anschluss der Fördervorrichtung für die Leitung besonders leicht einfriert. Eine thermische Isolierung kann hier nur schwer vorgesehen werden, so dass das Reduktionsmittel in diesem Bereich normalerweise zuerst einfriert. Gleichzeitig muss gera- de dieser Bereich eisfrei sein, damit nach Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine und der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sichere Bereitstellung von Reduktionsmittel erfolgen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der hier vorlie- genden Erfindung, eine Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel anzugeben, die die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise löst. Insbesondere soll eine Vorrichtung angegeben werden, die besonders schnell und zuverlässig in Betrieb genommen werden kann, wenn im Inneren der Vorrichtung einge- frorenes Reduktionsmittel vorliegt und die gleichzeitig besonders kostensgünstig ist, z.B. indem auf zusätzliche elektrische Heizsysteme verzichtet werden kann.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkma- len des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und wei- tere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Erfindung und gibt zusätzliche Ausführungsbeispiele an. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel aus einem Tank zu einem Zufuhrelement weist zumindest ein Anschlusselement zum Anschluss einer Reduktionsmittelleitung und eine Systemheizung auf sowie eine Wärmeleitstruktur, die zum Transport von Wärme von der Systemheizung zu dem Anschlusselement eingerichtet ist.

Die Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel weist insbesondere eine Förderpumpe auf, die bedarfsgerecht flüssiges Reduktionsmittel aus einem Tank hinaus fördern und unter einem definierten Druck bereitstellen kann.

Zusätzlich können in der Vorrichtung ein oder mehrere Filterelemente vorgesehen sein, die das Reduktionsmittel filtern, damit Verschmutzungen und Partikel im Reduktionsmittel nicht in die Vorrichtung zur Förderung, in die Pumpe bzw. in das Zufuhrelement gelangen. Durch die Vor- richtung wird regelmäßig eine Strömungsrichtung des Reduktionsmittels von dem Tank zu dem Anschlusselement definiert. Bei einer hier bevorzugten Anordnung ist in Strömungsrichtung vor der Pumpe zunächst ein Grobfilter und anschließend ein Feinfilter angeordnet. Darüber hinaus können in der Vorrichtung verschiedene Sensoren zur Überwachung des Reduktionsmittels vorgesehen sein. Dies können beispielsweise Drucksensoren, Temperatursensoren, Massenstromsensoren und/oder Qualitätssensoren sowie Kombinationen dieser Sensoren sein. Weiterhin kann in der Vorrichtung zumindest ein Ventil vorgesehen sein. Ein Ventil kann z. B. als ein Rücklaufventil ausgeführt sein, welches sich in einer Rücklaufleitung für Reduktionsmittel aus der Vorrichtung hinaus zurück in den Tank befindet. Die Rücklaufleitung zweigt typischerweise von einer Förderleitung der Vorrichtung in Strömungsrichtung hinter der Pum e ab.

Das Zufuhrelement umfasst typischerweise einen Injektor, durch welchen das Reduktionsmittel einer Abgasbehandlungsvorrichtung definiert zugeführt werden kann. Die von dem Zufuhrelement einer Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführte Menge an Reduktionsmittel kann dabei über einen an einem Injektor vorliegenden Druck, die Geometrie des Injektors und/oder die Öffnungszeit des Injektors genau definiert werden.

Das Anschlusselement an der Vorrichtung zum Anschluss einer Reduktionsmittelleitung kann als Kupplung oder als Stutzen ausgeführt sein, wobei die Reduktionsmittelleitung dort fluiddicht montierbar ist. Der Stutzen kann beispielsweise mit einer glatten Oberfläche und/oder mit einer geriffelten Oberfläche ausgeführt sein, so dass die Reduktionsmittelleitung an dem Stutzen fluiddicht anliegt bzw. diesen fluiddicht umschließt.

Die Reduktionsmittelleitung kann beheizbar ausgeführt sein. Beispiels- weise kann die Reduktionsmittelleitung ein (flexibler) Schlauch sein, in welchem Heizdrähte eingelassen sind. Außerdem ist auch möglich, dass die Reduktionsmittelleitung nach Art einer starren Leitung (z. B. als Rohr) ausgeführt ist. Die Reduktionsmittelleitung deckt das Anschlusselement regelmäßig nicht vollständig ab, so dass das Anschlusselement regelmä- ßig unmittelbar den vorliegenden Temperaturen ausgesetzt ist.

Daher ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Wärmeleitstruktur vorgesehen, die Wärme von einer Systemheizung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu dem Anschlusselement transportiert. Die Wärmeleitstruk- tur ist typischerweise als metallischer Block mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgeführt. Besonders bevorzugtes Material für die Wärmeleitstruktur ist Stahl, insbesondere Edelstahl oder Aluminium. Aluminium zeichnet sich durch ein besonders vorteilhaftes Verhältnis von Gewicht und Wärmekapazität zur Wärmeleitfähigkeit aus. Die Systemheizung ist vorzugsweise als PTC-Heizelement (PTC = positive temperature coefficient) ausgeführt, welches elektrischen Strom zu Wärme umwandelt, wobei die Heizleistung des PTC-Heizelementes bei Tem- peraturen oberhalb einer Schwelltemperatur automatisch heruntergeregelt wird. Ebenso ist bevorzugt, dass die Systemheizung in einem funktionalen Bauteil der Vorrichtung zur Förderung des Reduktionsmittels integriert ist (wie z. B. in einer Baueinheit mit der Pumpe und/oder dem Filter), so dass die Systemheizung z. B. in einem dieser Bauteilgehäuse integriert ist. Die Heizleistung einer derartigen Systemheizung liegt vorzugsweise zwischen 20 W [Watt] und 500 W [Watt], besonders bevorzugt zwischen 50 W [Watt] und 100 W [Watt].

Die Systemheizung ist hierbei folglich nicht direkt an dem Anschlusselement angeordnet sondern davon entfernt, z. B. mindestens 5 cm [Zentimeter] oder sogar mindestens 10 cm [Zentimeter]. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Vorrichtung zur Förderung des Reduktionsmittels nur eine (einzelne) Systemheizung aufweist, die nicht nur direkt einem funktionalen Bauteil zugeordnet sondern gleichzeitig mit dem Anschlusselement in wärmeleitendem Kontakt ist. Dieser wärmeleitende Kontakt ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass ein signifikanter (insbesondere gegenüber anderen Bereichten verstärkter) Wärmestrom hin zum Anschlusselement feststellbar ist, so dass bei einem eingefrorenen System z. B. nach dem funktionalen Bauteil insbesondere ein Auftauen von gefrorenem Reduktionsmittel an/in dem Anschlusselement erreicht wird.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die Wärmeleitstruktur dazu eingerichtet ist, zumindest 20 % der von der Systemheizung erzeugten Heizenergie zu dem Anschlusselement zu trans- portieren. Besonders bevorzugt ist, wenn die Wärmeleitstruktur dazu eingerichtet wird zumindest 40 % und insbesondere zumindest 60 % der von der Systemheizung erzeugten Heizenergie zu dem Anschlusselement zu transportieren. Um eine derartige Transportrate von Heizenergie zu dem Anschlusselement zu gewährleisten, kann die Wärmeleitstruktur so zur Umgebung isoliert sein, dass der Wärmefluss von der Systemheizung bevorzugt in Richtung zu dem Anschlusselement erfolgt, während der Wärmefluss in andere Bereiche der erfindungsgemäßen Vorrichtung erschwert wird. Dies kann beispielsweise durch Isolierstoffe erreicht wer- den, die die Wärmeleitstruktur bereichsweise umgeben. Auch ist möglich, dass der Querschnitt der Verbindungen der Wärmeleitstruktur zur Umgebung so klein ist, dass nur ein geringer Wärmetransport von der Wärmeleitstruktur zur Umgebung erfolgt. Mit der Umgebung sind hier insbesondere das Gehäuse und/oder andere funktionale Bauteile der erfindungs- gemäßen Vorrichtung gemeint.

Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die Wärmeleitstruktur eine Wärmekapazität von weniger als 500 J/K [Joule pro Kelvin] aufweist. Vorzugsweise weist die Wärmeleitstruktur eine Wärmekapazität von weniger als 250 J/K [Joule pro Kelvin] und besonders bevorzugt weniger als 100 J/K [Joule pro Kelvin] auf. Bei Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung muss die Systemheizung zunächst die Wärmeleitstruktur aufheizen, bevor Wärme von der Systemheizung zu dem Anschlusselement gelangt. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Wärmekapazität der Wärmeleitstruktur besonders klein ist. Gleichzeitig soll die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitstruktur von der Systemheizung zu dem Anschlusselement jedoch möglichst hoch sein.

Auch vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die Wärme- leitstruktur von der Systemheizung zu dem Anschlusselement eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/K [Watt pro Kelvin] aufweist. Vorzugsweise weist die Wärmeleitstruktur sogar eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 15 W/K [Watt pro Kelvin] und insbesondere von mehr als 20 W/K [Watt pro Kelvin] von der Systemheizung zu dem Anschlusselement auf. Mit einer Wärmeleitfähigkeit von 10 W/K [Watt pro Kelvin] ist gemeint, dass bei einer Temperaturdifferenz von 1 K [Kelvin] zwischen der Systemheizung und dem Anschlusselement eine Wärmeenergiemenge von 10 W [Watt] von der Systemheizung zu dem Anschlusselement fließt. Weiterhin vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wenn die Vorrichtung neben der Systemheizung keine weitere aktive Heizung aufweist. Eine weitere aktive Heizung in der Vorrichtung zur Förderung von Reduktionsmittel stellt regelmäßig einen erheblichen Kostenfaktor dar. Hier sind nicht nur die Kosten für das Heizelement der Heizung selbst sondern auch der Energieverbrauch der Heizung während des Betriebes sowie die zur Ansteuerung der Heizung notwendige Elektronik zu berücksichtigen. Durch die Wärmeleitstruktur in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine effiziente Verteilung der Heizenergie der System- heizung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden, so dass keine zusätzlichen aktiven Heizungen notwendig sind. Selbstverständlich können extern weitere aktive (also insbesondere regelbare bzw. unabhängig bedarfsgerecht zu/abschaltbare) Heizsysteme vorliegen, die z. B. den Tank oder einen Teil der externen Reduktionsmittelleitungen betreffen. Die einzelne Systemheizung betrifft demnach insbesondere den Abschnitt von der Tankentnahmestelle bis hin zum Anschlusselement, so dass sie für das Auftauen dieses Abschnitts allein verantwortlich bzw. eigenständig eingerichtet ist. Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Wärmeleitstruktur eine Wärmestromrichtung von der Systemheizung zu dem Anschlusselement aufweist, und die Wärmeleitstruktur entlang der Wärme Stromrichtung einen sich kontinuierlich verjüngenden Querschnitt aufweist. In der Wärmeleitstruktur treten entlang der Wärmestromrichtung normalerweise Wärmeverluste nach außen auf. Aus diesem Grund wird die durch die Wärmeleitstruktur von der Systemheizung zu dem Anschlusselement transportierte Wärmemenge entlang der Wärmestromrichtung immer geringer. Daher ist es vorteilhaft, die Wärmeleitstruktur in ihrem wärmetransportierenden Querschnitt an die tatsächlich in der Wärmeleitstruktur transportierte Wärme anzupassen. So kann eine Minimierung der Masse der Wärmeleitstruktur und gleichzeitig auch eine Minimierung der Wärmekapazität der Wärmeleitstruktur erreicht werden. Anzumerken ist hierbei, dass die Verjüngung des Querschnitts stetig (streng kontinuierlich) und/oder in (klei- nen) Stufen bzw. Absätzen erfolgen kann, so dass insbesondere keine Verbreiterung hin zum Anschlusselement vorgesehen ist.

Weiterhin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft, wenn die Wärmeleitstruktur zumindest ein Wärmerohr umfasst. Ein Wärmerohr ist auch unter der Bezeichnung Heat-Pipe bekannt. Ein Wärmerohr ermöglicht eine sehr große Wärmeübertragung auch bei geringen Temperaturdifferenzen über längere Strecken. Ein Wärmerohr stellt einen Hohlkörper dar, in welchem sich ein Fluid befindet. Das Fluid ist typischerweise teil- weise in der gasförmigen und teilweise in der flüssigen Phase und kann Wärme transportieren. Folglich wird das flüssige Fluid nahe und über die Systemheizung verdampft, strömt zum gegenüber liegenden Ende des Wärmerohres nahe des Anschlusselements und gibt dort die Wärme an das Anschlusselement ab. In der Wärmeleitstruktur können auch mehrere Wärmerohre vorgesehen sein, um Wärme in besonders effizienter Weise zu transportieren.

Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung wird auch vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, und die Wärmeleitstruktur mit dem Gehäuse über zumindest eine Wärmebrücke in wärmeleitender Verbindung steht, wobei die zumindest eine Wärmebrücke derart ausgebildet ist, dass ein maximaler Wärmestrom zwischen 5 W [Watt] und 50 W [Watt] von der Wärmeleitstruktur in das Gehäuse fließt, wenn an dem Gehäuse gefrorenes Reduktionsmittel vorliegt.

Das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise metallisch. Das Gehäuse ist vorzugsweise zumindest teilweise in einem Tank für das flüssige Reduktionsmittel angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders platzsparende Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, weil die erfindungsgemäße Vorrichtung dann nicht über den Tank hinaus ragt und der Tank an den in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst sein kann. Wie bereits erläutert, kann das Reduktionsmittel in dem Tank einfrieren. Damit sich kein Unterdruck in dem Tank bildet, der eine Entnahme von flüssigem Reduktionsmittel aus dem Tank hinaus verhindert würde, ist es vorteilhaft, dass eine Entlüftungsöffnung in eine in dem Tank vorliegende Eisdecke aus gefrorenem Reduktionsmittel geschmolzen wird, durch die der Unterdruck ausgeglichen werden kann. Eine derartige Entlüftungsöffnung kann beispielsweise auch dort erzeugt werden, wo eine Eisdecke an das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung grenzt. Sobald allerdings eine Entlüftungsöffnung geschmolzen ist, sollte möglichst keine weitere Heizenergie in die Eisdecke im Reduktionsmitteltank fließen. Die Eisdecke im Reduktionsmitteltank stellt im Verhältnis zu der Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel eine sehr große Wärmesenke dar. Diese Wärmesenke mit elektrischer Heizenergie aufzuheizen, ist sehr aufwändig, und die hier verbrauchte Heizenergie würde dann an anderer Stelle nicht mehr zur Verfügung stehen. Beispielsweise stünde die verbrauchte Heizenergie nicht mehr an dem Anschlusselement zur Verfügung und es würde nur eine ineffiziente Aufheizung des Anschlusselementes für eine Reduktionsmittelleitung an der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen.

Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, einerseits von der Wärmeleitstruktur zu dem Gehäuse eine Wärmebrücke vorzusehen, so dass eine Entlüftungsöffnung in eine Eisdecke geschmolzen werden kann. Andererseits ist aber auch vorgesehen, den maximalen Wärmestrom von der Wär- meleitstruktur zu dem Gehäuse zu begrenzen, damit kein unnötiger Energieverlust durch diese Wärmeleitstruktur auftritt. Damit wird insbesondere nur eine einzelne Wärmebrücke vorgeschlagen, die eine gezielte und begrenzte Wärmemenge zur Erzeugung einer Entlüftungsöffnung in der Eisdecke nahe (in der direkten Umgebung) des Gehäuses bereitstellt. Die- se Wärmemenge wird bevorzugt ebenfalls von der (einzelnen) Systemheizung generiert.

Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Abgasbehandlungsvorrichtung zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine und eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung ein Zufuhrelement zur Zufuhr von Reduktionsmittel zu der Abgasbehandlungsvorrichtung aufweist, und das Zufuhrelement durch eine Reduktionsmittelleitung mit der Vorrichtung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung fördert flüssiges Reduktionsmittel von einem Tank für das flüssige Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelleitung zu dem Zufuhrelement.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind und die Erfindung nicht darauf begrenzt ist. Es zeigen:

Fig. 1: einen Tank mit einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2: eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3: einen Trank mit einer dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4: ein Wärmerohr; und

Fig. 5: ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.

Fig. 1 zeigt einen Tank 3, in welchen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 am Boden 36 eingebaut ist. Die Vorrichtung 1 ist am Boden des Tankes 3 im Bereich eines Sumpfes 29 angeordnet. Die Vorrichtung 1 weist eine Entnahme stelle 31 auf, durch welche dem Tank 3 im Bereich des Sumpfes 29 flüssiges Reduktionsmittel 2 entnommen werden kann. Innerhalb der Vorrichtung 1 ist die Wärmeleitstruktur 8 vorgesehen. Die Wärmeleitstruktur 8 ist dazu eingerichtet, Wärmeenergie von der Systemheizung 7 in einer Wärmestromrichtung 9 zu einem Anschlusselement 5 zu transportieren. An dem Anschlusselement 5 kann eine Reduktionsmittelleitung 6 zur Förderung von Reduktionsmittel zu einem Zufuhrelement angeschlossen sein. Dies kann mit Hilfe eines Anschlusssteckers 28 an der Reduktionsmittelleitung 6 geschehen, der an das Anschlusselement 5 passt. Die Wärmeleitstruktur 8 ist nach Art eines (insbesondere einteili- gen) metallischen Blocks ausgeführt. An der Wärmeleitstruktur 8 sind verschiedene Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 montiert. Hierzu zählen beispielsweise ein Filter 20, eine Pumpe 18, ein Rücklaufventil 19 und ein Sensor 21. Die verschiedenen Komponenten sind über in den Block zumindest teilweise integrierte Kanäle 34 in der Wär- meleitstruktur 8 miteinander verbunden. So stellt die Wärmeleitstruktur 8 auch eine effiziente Aufheizung besagter Komponenten und der Kanäle 34 sicher. Auch Reduktionsmittel 2 in den Komponenten und in den Kanälen 34 wird so über die Wärmeleitstruktur 8 aufgeheizt. Die einzelnen Komponenten verbrauchen teilweise auch elektrische Energie, wobei Energieverluste in den Komponenten als Wärmeenergie auftreten, die zumindest teilweise auch in die Wärmeleitstruktur 8 eingebracht wird und von der Wärmeleitstruktur 8 effizient verteilt wird.

Die Wärmeleitstruktur 8 weist in Wärme Stromrichtung 9 von der System - heizung 7 zu dem Anschlusselement 5 einen abnehmenden, sich verjüngenden Querschnitt 10 auf. Die Vorrichtung 1 hat zudem ein metallisches Gehäuse 12, welches die Vorrichtung 1 von dem Tank 3 abtrennt. Zwischen der Wärmeleitstruktur 8 und dem Gehäuse 12 sind Wärmebrücken 13 vorgesehen, durch welche eine Übertragung von Wärmeenergie von der Wärmeleitstruktur 8 zu dem Gehäuse 12 und damit auch zu dem Reduktionsmittel 2 im Tank 3 erfolgt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung l. Diese Ausführungsvariante weist auch eine Wärmeleit- struktur 8, eine Systemheizung 7 und ein Anschlusselement 5 auf. An dem Anschlusselement 5 kann über einen Anschlussstecker 28 eine Reduktionsmittelleitung 6 angeschlossen werden. Die Wärmeleitstruktur 8 ist auch gemäß der Fig. 2 als metallischer Block ausgeführt. Dieser weist 5 jedoch eine Verjüngung 30 auf. Die Verjüngung 30 stellt auch eine Aussparung in der Wärmeleitstruktur 8 dar. Durch die Verjüngung 30 verringern sich das Gewicht und die Wärmekapazität der Wärmeleitstruktur 8. Gleichzeitig wird jedoch auch die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitstruktur 8 von der Systemheizung 7 zu dem Anschlusselement 5 verschlechte) tert, weil die Verjüngung 30 den wärmeleitenden Querschnitt der Wärmeleitstruktur 8 reduziert. Dies wird dadurch ausgeglichen, dass in einer Wärme Stromrichtung 9 von der Systemheizung zu dem Anschlusselement 5 an der Wärmeleitstruktur 8 ein Wärmerohr 11 zum Transport von Wärme angebracht ist. Das Wärmerohr 11 ist vorzugsweise an der Wär- 15 meleitstruktur 8 angelötet, bzw. in diese eingelötet, um einen möglichst effizienten Wärmeübergang von der Wärmleitstruktur 8 zu dem Wärmerohr 11 zu realisieren. Generell ist jede stoffschlüssige Verbindungstechnik geeignet, um die Wärmeleitstruktur 8 mit dem Wärmerohr 11 zu verbinden. Die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 ist ebenfalls gekapselt und 20 weist daher auch ein Gehäuse 12 auf.

Die Fig. 3 zeigt einen Tank 3 mit einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist an einer Oberseite 35 des Tankes 3 montiert und erstreckt sich

25 ausgehend von der Oberseite 35 des Tankes 3 hin zu dem Boden 36 des Tankes 3. Zur Entnahme von Reduktionsmittel 2 in der Nähe des Bodens 36 ist an der Vorrichtung 1 ein Entnahmerohr 27 mit einer am Ende angeordneten Entnahmestelle 31 angeordnet, welche sich über die Höhe des Tankes 1 von der Oberseite 35 zu dem Boden 36 erstreckt. Die Vorrich-

30 tung 1 gemäß Fig. 3 weist auch eine Systemheizung 7, eine Wärmeleitstruktur 8 und ein Anschlusselement 5 auf. An dem Anschlusselement 5 kann eine Reduktionsmittelleitung 6 mit einem Anschlussstecker 28 befestigt werden. Die Wärmeleitstruktur 8 ist dazu ausgebildet, Wärmeener- gie von der Systemheizung 7 zu dem Anschlusselement 5 zu transportieren.

Auch gemäß der Ausführungsvariante in Fig. 3 weist die Wärmeleitstruk- tur 8 ein Wärmerohr 11 auf. An der Wärmeleitstruktur 8 sind auch hier verschiedene Komponenten der Vorrichtung 1 montiert. Dazu zählen beispielsweise ein Filter 20, eine Pumpe 18 und ein Sensor 21. Die Systemheizung 7 ist bei der Ausführungsvariante gemäß der Fig. 3 zumindest teilweise innerhalb des Filters 20 angeordnet. Darüber hinaus erstreckt sich die Systemheizung 7 in das Entnahmerohr 27 hinein und ist so in der Lage, einen Entlüftungskanal 37 durch eine Decke 38 aus gefrorenem Reduktionsmittel 14 im Tank 3 zu schmelzen, unabhängig davon, in welcher Höhe die Decke 38 aus gefrorenem Reduktionsmittel 14 im Tank 3 existiert. Das Entnahmerohr 27 ist vorzugsweise auch metallisch. Damit eine Decke 38 aus gefrorenem Reduktionsmittel 14 effizient durchschmolzen werden kann, wenn diese auf Höhe des Gehäuses 12 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vorliegt, sind zwischen der Wärmeleitstruktur 8 und dem Gehäuse 12 Wärmebrücken 13 vorgesehen. Fig. 4 verdeutlicht den Aufbau eines Wärmerohres 11. Ein Wärmerohr 11 weist ein vorzugsweise metallisches Rohr 22 als Außenhülle auf. Dieses Rohr 22 ist beidseitig dicht verschlossen. Innerhalb des Rohres 22 sind Dochte 23 angeordnet. Diese Dochte 23 erstrecken sich von einer Wärmeaufnahmestelle 32 des Wärmerohres 11 zu einer Wärmeabgabe stelle 33 des Wärmerohres 11. An der Wärmeaufnahmestelle 32 liegt im Wärmerohr 11 normalerweise flüssiges Transportmedium 25 vor. Während der Wärmeaufnahme verdampft dieses flüssige Transportmedium 25 und gelangt durch seinen zunehmenden Druck zur Wärmeabgabestelle 33. Hier liegt im Wärmerohr 11 typischerweise gasförmiges Transportmedi- um 26 vor, welches unter Abgabe der in ihm gespeicherten Wärme kondensiert. Das kondensierte Transportmedium fließt aufgrund von Kapillarkräften entlang der Dochte 23 zurück zu der Wärmeaufnahmestelle 32. Auf diese Art stellt sich entlang einer Wärmestromrichtung 24 von der Wärmeaufnahmestelle 32 zu der Wärmeabgabestelle 33 ein kontinuierli- eher Wärmefluss ein. Ein derartiges Wärmerohr 11 wird auch als Heat- Pipe bezeichnet.

Fig. 5 zeigt ein Kraftfahrzeug 15, aufweisend eine Verbrennungskraftma- schine 16 und eine Abgasbehandlungsvorrichtung 17 zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine 16. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 17 weist ein Zufuhrelement 4 zur Zufuhr von flüssigem Reduktionsmittel auf. Das Zufuhrelement 4 wird von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit Reduktionsmittel aus einem Tank 3 versorgt.

Die hier beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel löst die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise. Insbesondere wurde eine Vorrichtung angegeben, die besonders schnell und zuverlässig in Betrieb genommen werden kann, wenn im Inneren der Vorrichtung eingefrorenes Reduktionsmittel vorliegt und die gleichzeitig besonders kostensgünstig ist, z. B. indem auf zusätzliche elektrische Heizsysteme verzichtet werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Reduktionsmittel

3 Tank

4 Zufuhrelement

5 Anschlusselement

6 Reduktionsmittelleitung

7 Systemheizung

8 Wärmeleitstruktur

9 Wärme Stromrichtung

10 Querschnitt

11 Wärmerohr

12 Gehäuse

13 Wärmebrücke

14 gefrorenes Reduktionsmittel

15 Kraftfahrzeug

16 Verbrennungskraftmaschine

17 Abgasbehandlungsvorrichtung

18 Pumpe

19 Rücklaufventil

20 Filter

21 Sensor

22 Rohr

23 Docht

24 Wärmestromrichtung

25 flüssiges Transportmedium

26 gasförmiges Transportmedium

27 Entnahmerohr

28 Anschlussstecker

29 Sumpf

30 Verjüngung

31 Entnahme stelle Wärmeaufnahme stelle Wärmeabgabestelle Kanal

Oberseite

Boden

Entlüftungskanal Decke

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1) zur Förderung von flüssigem Reduktionsmittel (2) aus einem Tank (3) zu einem Zufuhrelement (4), aufweisend zumin- dest ein Anschlusselement (5) zum Anschluss einer Reduktionsmittelleitung (6) und eine Systemheizung (7) sowie eine Wärmeleitstruktur (8), die zum Transport von Wärme von der Systemheizung (7) zu dem Anschlusselement (5) eingerichtet ist.

Vorrichtung (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Wärmeleitstruktur (8) dazu eingerichtet ist, zumindest 20 % der von der Systemheizung (7) erzeugten Heizenergie zu dem Anschlusselement (5) zu transportieren.

Vorrichtung (1) einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur (8) eine Wärmekapazität von weniger als 500 J/K [Joule pro Kelvin] aufweist.

Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur (8) von der Systemheizung (7) zu dem Anschlusselement (5) eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/K [Watt pro Kelvin] aufweist.

Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorrichtung (1) neben der Systemheizung (7) keine weitere aktive Heizung aufweist.

Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur (8) eine Wärme Stromrichtung (9) von der Systemheizung zu dem Anschlusselement (5) aufweist, und die Wärmeleitstruktur (8) entlang der Wärmestromrichtung (9) einen sich kontinuierlich verjüngenden Querschnitt (10) aufweist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur (8) zumindest ein Wärmerohr (11) um- fasst.

8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ein Gehäuse (12) aufweist und die Wärmeleitstruktur (8) mit dem Gehäuse (12) über zumindest eine Wärmebrücke (13) in wärmeleitender Verbindung steht, wobei die zumindest eine Wärmebrücke (13) derart ausgebildet ist, dass ein maxima- 1er Wärme ström zwischen 5 W [Watt] und 50 W [Watt] von der

Wärmeleitstruktur (8) in das Gehäuse (12) fließt, wenn an dem Gehäuse (12) gefrorenes Reduktionsmittel (14) vorliegt.

Kraftfahrzeug (15), aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine (16) und eine Abgasbehandlungsvorrichtung (17) zur Reinigung der Abgase der Verbrennungskraftmaschine (6) und eine Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Abgasbehandlungsvorrichtung (17) ein Zufuhrelement (4) zur Zufuhr von Reduktionsmittel (2) zu der Abgasbehandlungsvorrichtung (17) aufweist, und das Zufuhrelement (4) durch eine Reduktionsmittelleitung (6) mit der Vorrichtung (1) verbunden ist.