CN101678242A - 用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法 - Google Patents

用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101678242A
CN101678242A CN200880015604A CN200880015604A CN101678242A CN 101678242 A CN101678242 A CN 101678242A CN 200880015604 A CN200880015604 A CN 200880015604A CN 200880015604 A CN200880015604 A CN 200880015604A CN 101678242 A CN101678242 A CN 101678242A
Authority
CN
China
Prior art keywords
passage
section
main body
vaporising device
pipe fitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880015604A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101678242B (zh
Inventor
P·希尔特
M·布鲁格尔
T·黑里希
R·布吕科
C·沃斯曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200710023424 external-priority patent/DE102007023424A1/de
Priority claimed from DE102007058486A external-priority patent/DE102007058486A1/de
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Publication of CN101678242A publication Critical patent/CN101678242A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101678242B publication Critical patent/CN101678242B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/08—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances
    • C01C1/086—Preparation of ammonia from nitrogenous organic substances from urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
    • Y10T29/49988—Metal casting

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于氨的蒸发装置(1)，该蒸发装置用在机动车排气***中并包括一主体(2)，所述主体(2)具有至少一个输入部(3)和至少一个输出部(4)，在所述主体(2)内设有至少一个加热元件(5)和至少一个通道(6)，所述通道(6)用于连接所述输入部(3)和所述输出部(4)，其中，所述至少一个加热元件(5)与所述至少一个通道(6)的蒸发部分(7)导热接触，所述至少一个通道(6)在所述蒸发部分(7)内具有蜿蜒走向(8)。

Description

用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种蒸发装置以及用于制造该蒸发装置的方法，所述蒸发装置包括一主体，所述主体具有至少一个输入部和至少一个输出部，在所述主体内设有至少一个加热元件和至少一个通道，所述通道用于连接所述输入部和所述输出部。这种蒸发装置尤其用于加热或过度加热尿素水溶液进而以这种方式最终生成氨，所述氨可被供给到机动车的排气***以转化排气中的有害物质。
背景技术
特别是在柴油内燃机中已证实有效的是，为内燃机产生的排气直接添加尿素水溶液或者在外部水解之后添加氨。在已知方法中使用水解催化器，在水解催化器中由尿素得到氨。尿素水溶液在水解催化器上游被添加，被转换成气态，并与水解催化器接触。在此生成的氨例如借助于处于排气流更下游的所谓SCR催化器与那里包含的氮氧化物反应生成分子氮和水。
在蒸发尿素水溶液时的温度控制特别困难。这一点正是在以下条件下必须予以考虑：所需的尿素溶液量和可提供的温度在移动应用期间可能发生明显改变。如果没有达到完全蒸发，则可能形成也许会导致蒸发器单元阻塞的中间产物。这种不期望的副产物例如是由异氰酸和尿素形成的不溶于水的缩二脲和作为异氰酸的三聚产物的氰尿酸。
发明内容
由此本发明的目的在于提供一种至少部分地解决前述问题的蒸发装置。特别是希望提供一种结构紧凑的蒸发装置，其即使在高动态的温度负荷变化情况下也保证以预定的准确性和完整性输送或者生成氨。此外希望提供一种用于制造蒸发装置的相应方法。
该目的通过具有权利要求1的特征的蒸发装置以及具有权利要求14的特征的方法实现。由从属权利要求得到本发明的其他较有利的实施形式。应当指出：在权利要求中单独列出的特征能够以技术上有意义的任意方式相互组合并形成本发明的其他实施形式。特别是与附图相关的说明示出了本发明的其他实施例。
本发明的蒸发装置包括一主体，所述主体具有至少一个输入部和至少一个输出部，在所述主体内设有至少一个加热元件和至少一个通道，所述通道用于连接所述输入部和所述输出部，其中，所述至少一个加热元件与所述至少一个通道的蒸发部分导热接触，所述至少一个通道在所述蒸发部分内具有蜿蜓/曲折的走向。
主体特别是一种坚实(massive)的构件(例如壁区域明显比通道横截面厚)，而输入部和/或输出部优选是形状稳定的管状独立构件。就此而言，例如可沿着一公共的纵轴线通过一连接部将一输入部固定在主体上，在该主体内形成通道，其中在主体的另一侧上输出部同样固定在一连接部上。
通道延伸穿过所述主体。为了在能量方面特别有利地引入将用于蒸发的热能，将至少一个加热元件如此定位在主体内或者主体上(优选是均匀分布地内置在主体中的多个加热元件)，从而至少在这里所谓的蒸发部分中能将由此产生的热量传导到的通道壁上。
此外这里提出，所述(优选仅一个)通道在蒸发部分内有蜿蜒的走向。这特别是指：通道在蒸发部分内不是沿直线(例如沿纵轴线)延伸，而是优选具有多个环、圈、弯曲部等。已发现正是这种蜿蜒走向带来两种积极效果：首先能够在主体的较小尺寸上形成很长的通道长度，从而能以主体的极紧凑的构造形式实现充分的蒸发路段。另外发现迫使流过通道的流体换向会带来更快、更完全的蒸发。这样，例如在通道的输送量的范围直至125毫升每分钟时，能够达到明显超过95％、特别是超过98％的蒸发效率，因此与相同类型的直线延伸的通道路段相比，得到了惊人的明显改善。
根据蒸发装置的一种扩展方案，至少是所述至少一个通道的所述蒸发部分至少部分地包括至少一个管件。管件特别是理解为长形空心体，管件的长度明显大于其横截面。该横截面可以具有任意形状，其中圆形横截面由于周长和横截面积之间的良好比例是优选的，这是因为该比例允许良好的引入热量。所述至少一个管件的壁厚优选为0.1mm至0.5mm(毫米)，这是因为这样的壁厚允许以材料结合的方式良好地连接在主体上。特别是这允许将该管件灌封/熔接(eingieβen)到主体中，因为该壁厚一方面大到足以防止管件在灌封时熔穿/熔断，但仍允许管件的外层熔结。另一方面，所述壁厚小到足以进行良好的传热。
根据该蒸发装置的另一有利扩展方案，所述管件与主体以材料结合的方式连接。特别有利的是，将所述至少一个管件灌封(或者也称为埋封/熔接(vergieβen))到主体内，或以主体灌封。通过灌封或者埋封在主体与管件之间、进而在主体与蒸发部分之间得到了可靠的材料结合的接触，而不会在主体和蒸发部分之间形成间隙。因此允许良好的热接触进而允许良好的传热，从而能够在蒸发部分内实现有效蒸发。优选也可以由用于埋封的浇注材料自身来形成主体。
根据另一有利的扩展方案，管件的材料包含以下物质中的至少一种：
a)钢；
b)铝；和
c)钛。
特别是如果利用含铝的物质——特别是利用铝——来埋封所述至少一个管件，那么钢——优选为耐高温和耐腐蚀的钢——和钛的熔点高于铝的熔点。较有利地，也可以使用熔点高于铝的铝基合金或含铝合金。
根据蒸发装置的另一扩展方案，所述至少一个通道在所述蒸发部分内具有以下特征中的至少一个：
5.1  多个交替的平直延伸区和弯曲延伸区，
5.2  通道横截面的扩展的弯曲延伸区，
5.3  300mm至1000mm[毫米]的通道段长度，
5.4  0.2至10mm2的平均通道横截面，
5.5  不同的弯曲延伸区，
5.6   曲率至少为90°的多个弯曲延伸区，
5.7   被布置在主体的蒸发器平面内，
5.8   含铝的通道壁，
5.9   含钛的通道壁，
5.10  平均粗糙度Rz在2μm至50μm[微米]的范围内的通道壁，
5.11  水解活性的通道壁；以及
5.12  具有通道横截面的收缩部。
关于上述特征优选的是，通道在蒸发部分内具有这些特征中的至少五个、优选甚至至少八个，特别是特征5.1、5.2、5.3、5.4、5.7、5.8、5.10和5.11的组合。
特别是如此理解特征5.1：通道具有多个特别是相互平行延伸的、平直的延伸区，在这些平直延伸区之间分别设有一弯曲延伸区。恰是在这些平直延伸区平行取向的情况下，例如以180°转弯或两次90°转弯的方式(必要时可在中间设置较短的平直延伸区)实现弯曲延伸区。
关于特征5.2应指出：在弯曲延伸区中通道横截面扩展了至少30％、特别是至少40％。这些扩展部优选以***的形式布置在弯曲延伸区的在流体技术上为外侧的区域中。所述扩展部也可以表现为前述平直延伸区的超出弯曲延伸区的延续部。这种扩展同样形成对湍流流动的流动蓄能器，进而在该区域内形成与热通道壁非常紧密的接触。
特征5.3和5.4表明通过多么小的换热面积(通道段长度×平均通道周长)能够在这里引入完全蒸发所需的能量。在此优选的是，通道在蒸发部分中在一给定的通道段长度上形成至少十个(10)，优选至少二十个(20)弯曲延伸区。
特征5.5例如涉及一种变形实施方式，其中不形成相互平行的平直延伸区，而是必要时不采用平直延伸区(仅)设置不同类型的弯曲延伸区。这些弯曲延伸区的区别例如在于曲率半径不同。
为了规则地得到紧凑的布置结构、同时实现良好的流动特性而提出：设有多个曲率至少为90°(度)的弯曲延伸区(参见特征5.6)。在此特别优选的是，这些弯曲部与在蒸发部分内的整个通道一样位于主体的一公共的蒸发器平面内(参见特征5.7)。这一点的优点在于能够相对简单地制造这种通道，还可以实现将温度均匀地引入该公共的蒸发器平面。
关于材料在特征5.8中提出，用铝构形成通道壁，必要时还带有(内置于主体中并至少部分地形成通道壁的)一镶件。特别优选的是，(与流体接触的)通道壁的材料成分至少还包含质量百分比超过50％，特别是90％的铝和/或铝复合物/化合物(Verbindung)。铝在传热方面具有特别有利的性能，并可通过形成氧化铝而具有水解活性。在特别良好的传热方面还提出，通道壁的表面粗糙度在2μm至50μm的范围内，特别是在5μm至20μm的范围内。为了提供水解活性的通道壁，必要时可以(附加地)设置涂层，其中尤其优选的是——例如由铝、钛和/或钒——形成金属氧化物。另外有利的是，也可以用钛形成通道壁(特征5.9)。钛具有较高的熔融温度，而且钛的氧化物也是水解活性的。
根据蒸发装置的一种扩展方案，所述至少一个通道在所述至少一个输入部与所述蒸发部分之间形成一入口部分，所述入口部分设置为与所述蒸发部分错开。在本文中，“错开”特别是包括这样的位置：在该位置中入口部分受所述至少一个加热元件的热影响较小或者对其热影响的加热元件数量较小。这样所述至少一个加热元件例如也能够延伸直至入口部分的邻近区域中，然而对该通道部分的作用仍优选被降低。
关于上述说明认为优选的是：所述至少一个通道在所述入口部分内具有以下特征中的至少一个：
7.1  与所述主体的一蒸发器平面错开的位置，
7.2  0.2～30mm2[平方毫米]的平均通道横截面，
7.3  冷却装置，
7.4  电流隔离部(galvanische Trennung)。
如果考虑蒸发装置的其中通道在蒸发部分内设置在一公共的蒸发器平面内的优选结构，那么这里提出入口部分在该平面外一直延伸到该蒸发部分。如果蒸发器平面例如在主体的纵轴线上延伸，则入口部分可平行于该纵轴线地定位在蒸发器平面外。优选的是，因为此处(入口部分)主要引导的是液体，所以平均通道横截面略小。在此例如可以将入口部分设计成简单的孔，使入口部分至少大体上呈直线形。
此外还提出入口部分具有冷却装置。这种冷却装置可用于在加热元件的不同工作情况下限制入口部分的温度。例如可设有在必要时能针对性激活的珀耳帖元件，该珀耳帖元件在需要时从入口部分排出热量。
此外优选的是，在输入部和入口部分之间设置电流隔离部。恰是对于同时在出口部分的区域内设置电流隔离部的情况，由此可以使得主体与相邻构件电隔离。这一点在以下情况下会是有利的：主体的部件直接通过电流来加热(欧姆电阻加热)。
根据本发明的另一变形实施方式，所述至少一个通道在所述蒸发部分与所述至少一个输出部之间形成一出口部分，所述出口部分包括所述通道横截面的扩宽部。如此设计该扩宽部，使此处优选达到上述的平均通道横截面的多倍，例如至少4倍或者甚至至少10倍。因而保证在此期间是气态的流体的进一步膨胀。
在这方面优选的是，所述至少一个通道在出口部分内具有以下特征中的至少一个：
9.1  至少一个水解活性反应器室，
9.2  至少一个蜂窝体，所述蜂窝体借助于含铝的金属箔形成多个流动路径，
9.3  在所述蒸发部分和一水解活性反应器室之间的呈锥形的扩宽部，
9.4  隔开所述至少一个加热元件的隔热部。
水解活性反应器室优选具有引起催化作用的水解反应的涂层。为此例如考虑采用氧化铝、氧化钛、氧化钒和/或氧化钨或者由前述这些催化剂的至少两者组成的混合物。
为了保证气体与水解活性涂层的尽可能紧密的接触而提出：在反应器室设置(至少一个)所谓的蜂窝体。所述蜂窝体例如用光滑和波纹状的金属箔制成，将这些金属箔设置为形成多个流动路径或微通道。这些流动路径还可以具有涡流区域，也许还设有多个开口，这些开口保证在各个流动路径之间的流动交换。金属箔原则上也可以用钢箔制成，然而其优选(至少在表面的大部分上)用铝制成。此外，可以例如以氧化铝的形式提供相应的水解活性涂层。特别是，对于将蜂窝体设置在反应器室内的情况，呈锥形的扩宽部适于沿蜂窝体横截面均匀分配流入的气体，使所有流动路径均等地用于催化转化。至少部分地——但优选完全地——围绕反应器室设置隔热部，从而可以——必要时有针对性地——调节反应器室内的温度。
此外认为有利的是，所述主体具有以下特征中的至少一个：
10.1  以铝为材料形成，
10.2  具有一居中的蒸发器平面的两件式构造，
10.3  在所述主体的一分界面中至少形成所述至少一个通道的所述蒸发部分，
10.4  所述至少一个通道的所述入口部分仅形成在两件式主体的第一部件内，
10.5  分别用于至少一个加热元件的多个接纳部。
在有利的传热性能方面提出：主体的主要成分由铝(质量百分比例如大于95％)制成。优选按照坚实圆柱体的形式制造主体，其中例如沿着纵轴线在中间分开，从而在主体的两个基本上大小相等的部件之间形成一分界面。这时便可以例如通过表面去除方法来利用该分界面加工出通道的蜿蜒走向。为此，例如铣削方法、磨削方法、刻蚀方法等均为适当的。
在入口部分与蒸发部分之间的过渡区域内，可从分界面出发相对于纵轴线沿径向设置一孔，该孔由此与通道入口部分错开。于是使所述入口部分以平行于纵轴线和分界面的方式仅形成在两件式主体的第一部件中。特别优选的是，仅设置一个通道用于引导流体的流动。
可围绕该通道——特别是与纵轴线的距离相等地——设置分别用于至少一个加热元件的多个接纳部。这些特别是具有空腔的接纳部至少能够从一侧接触到，从而能够将例如加热元件推入。原则上可行的是，例如针对每个部分(入口部分、蒸发部分、出口部分)在相应的接纳部内设置分离的加热元件，从而能够互不相关地控制各个部分的期望温度。然而出于简化结构的原因，以及出于由于这里提出的措施而部分地自动形成的温度梯度的原因，在每个接纳部中仅设置一个在通道的所有部分上延伸或至少在入口部分和蒸发部分上延伸的加热元件可能也是足够的。
此外还提出，所述至少一个输入部与一泵连接，并且具有无弹性/不屈服的导通横截面。所述泵能例如以最大6巴的压力输送流体，在工作中通常保持至少2巴的压力。必要时可行的是，设置一能沿两个方向进行输送的泵，从而用这一个泵一方面能将流体输送到蒸发装置中，而另一方面又能——特别是当不再需要另外的蒸发时——从输入部中取出流体。此外为了尽可能准确地计量而提出，输入部的导通横截面被构造成不具弹性的，这特别是指：在工作压力下允许的直径扩大不超过0.25％。
此外本发明还提出一种蒸发装置，其中所述至少一个输出部能够与排气管连接，并具有多孔的端部区域。这特别是指：输出部具有其中设有多个开口的端部区域，通过这些开口也可以在输出部的侧向排出气体。这种多孔的端部区域能够伸入排气管中，实现了沿排气管的横截面均匀分配含氨的气体。
特别优选的是，将本发明应用在具有产生排气的驱动装置和至少一个排气管的机动车中。在此提出将本文所述的蒸发装置中的至少一个定位成，使所述蒸发装置的输入部与一储存容器和一流体输送器协同工作，而所述蒸发装置的输出部伸入所述排气管中。特别是将泵用作流体输送器。
本发明另一方面涉及一种制造蒸发装置的方法，所述蒸发装置包括主体，所述主体具有至少一个输入部和至少一个输出部，在所述主体内设有至少一个加热元件和至少一个通道，所述通道用于连接所述输入部和所述输出部，其中所述至少一个加热元件与所述至少一个通道的蒸发部分导热接触，其中所述蒸发部分的至少一个部件由至少一个管件构成，其中所述至少一个管件具有包括以下物质中的至少一种的材料：
a)铝；
b)钛；以及
c)钢
并以浇注材料埋封。
至少一个管件优选被***在主体中并以主体埋封。所述方法特别是用于制造根据本发明说明的蒸发装置。
根据本发明方法的一种较有利的设计方案，与所述浇注材料的熔点相比，制造所述至少一个管件的材料的熔点更高。原则上，该方法的这样一种实施方式也是优选的，其中在埋封时如此选择浇注材料的温度，使所述至少一个管件的外部区域发生熔化，从而在浇注材料与管件材料之间出现紧密的材料结合连接，而不会使得所述至少一个管件的内部区域也熔化。
根据本发明方法的另一有利设计方案，浇注材料包含铝。这一点可以理解为使用铝或者含铝合金作为浇注材料。特别是将导热系数大于200W/(mK)(瓦特每米开尔文)的材料用作浇注材料。
根据本发明方法的另一有利设计方案，在管件被埋封时，使得一流体流过所述管件。由此可以获得温度控制，特别是冷却所述至少一个管件的内表面，借助于所述温度控制能够避免管件材料在所述管件的整个厚度上熔化，从而避免所述管件熔穿。
根据本发明方法的另一较有利的设计方案，所述流体包含以下物质中的至少一种：
A)空气；
B)惰性气体；
C)氧气(O2)；
D)氮气(N2)；以及
E)由蒸发液化气体得到的气体。
根据本发明方法的另一较有利的设计方案，以在埋封时可靠地避免所述至少一个管件被熔穿为目的来选择以下参数中的至少一个：a)流体穿流管件的体积流量，b)流体的温度和流体的成分。
附图说明
结合附图进一步说明本发明以及技术领域。应当指出本发明不应局限于附图中示出的蒸发装置设计方案。附图中：
图1以三维分解图示意性示出蒸发装置的第一变形实施方式；
图2示意性示出主体的下方第一部件的俯视图；
图3示意性示出根据图2的主体第一部件的截面图；
图4示意性示出图2标识区域的细节图；
图5示意性示出蒸发装置在机动车内的布置方式；
图6示意性示出蜂窝体的变形实施方式；
图7以立体图示意性示出管件；
图8至图10示意性示出管件的不同设计方案；以及
图11示意性示出一埋封的管件。
具体实施方式
图1示意性示出蒸发装置1的一个特别优选的变形实施方式的结构，在该图中为清楚起见以“打开”的方式示出在此使用的主体2。根据图1，主体2包括第一部件28和第二部件29，为了使蒸发装置1工作，这两个部件通过它们共同的分界面27连接在一起。在主体2的这种两件式构造中，第一部件28和第二部件29均具有两个接纳部30，每个接纳部用于接纳一个加热元件5，加热元件5在主体2纵轴线39的方向上延伸经过整个长度。在右侧区域中还示出电接口，该电接口用于如PTC电阻(PTC：正温度系数或所谓的Kaltleiter)形成的加热元件。从分界面27出发，在第二部件29内形成有反应器室21的上方区域。因而在该第二部件29内仅形成有通道6的出口部分19。
主体2或蒸发装置1基本沿纵轴线39、在流动方向40上被穿流。在此，待处理的流体经由具有预定的导通横截面32的输入管路3进入主体2的第一部件28，主体2优选由铝制成。在这里未示出通道6在入口部分16中延伸的区段，这是因为通道6的该区段与分界面27错开地形成在第一部件28内部。仅在蒸发部分7的区域内，通道6才通向分界面27，在那里通道6最终在蒸发器平面14内形成蜿蜒走向。在与该蒸发部分7的连接处，通道6具有一扩宽部20，扩宽部20形成通向出口部分19的过渡。所述扩宽部20通入反应器室21，在反应器室21中加入或放置有被隔热部26包围的蜂窝体22，该蜂窝体的形式为水解催化剂载体。连接在该蜂窝体22上示出的是输出部4，输出部4具有多孔的端部区域34。
图2示出第一部件28的分界面27的俯视图。通道走向基本沿纵轴线39排列，其中通道6仅在中间区域才进入分界面27。在这里通道6形成蜿蜒走向8，其中在各个转角处均设有一扩展部11。在通道6多次——例如八次或者十次——离开纵轴线39之后，通道6又再次与纵轴线39同心地前进，之后通道横截面朝向扩宽部20扩宽，扩宽部20最后过渡至反应器室21中。
这一点由图3中示出的横截面再次表明。这里也可以看出：通道6在入口部分16的区域内按照孔的方式形成，从而仅由第一部件28构成通道壁15。在入口部分16的区域内在所述通道附近还设有一冷却装置17，冷却装置17例如按照珀耳帖元件的方式构造以调节希望的温度水平。此外，在过渡至(这里未示出的)输入部的过渡区域内还设有电流隔离部18。在离开入口部分16时，通道6通向分界面27，在此通道6开设在分界面27中，特别是在分界面27中铣削得到通道6。因而，在所述蒸发部分7内的通道壁15由主体2的两个部件构成。
图4具体示出通道6在蒸发部分7内的蜿蜒走向8。通道6具有大体上保持不变的通道横截面12。这尤其是指在平直的延伸区9中，这些平直的延伸区9被弯曲的延伸区10反复中断。在弯曲的延伸区10中，在之前的平直延伸区9的延长线上设有扩展部11。这使得能够通过较短的一段通道长度13实现完全蒸发。而且，通道壁15还可以具有预定的表面粗糙度，这种表面粗糙度进一步促进蒸发。通道壁15的部分也可以是如氧化铝这样的水解性涂层。
图5示意性示出蒸发装置1的一种可能的应用方式。在机动车35中设有如内燃机(特别是柴油发动机)这样的驱动装置26，驱动装置26的排气经由排气管33向环境排放。在此提出，例如将尿素水溶液储存在储存容器37内，并根据需要借助于流体输送器38——例如形式为泵31——经由输入部3输送到蒸发装置1。在蒸发和“内”水解之后，经由输出部4将氨输入排气管33，输出部4优选具有一多孔的端部区域。这时可将氨与排气混合，其中必要时还可以提供其他混合成分。然后，这种混合物抵达如所谓的SCR催化器这样的催化转化器21，从而在那里能够有效且显著地转化氮氧化物。
针对蒸发装置1的部件也包括水解催化器的情况，采用一内置的——特别是金属的——蜂窝体。在图6中举例示出这种蜂窝体22。蜂窝体22可以由多个光滑的金属箔23和形成一定结构的金属箔24构成，形成一定结构的金属箔24形成能够被待处理流体穿流的流动路径25。可例如按照表面涂层方式的将水解催化剂设置在所述流动路径25内。在此，首先优选单独的涂层，而也可能是：例如金属箔的主要成分是铝进而使用自身生成的氧化物来进行转化或者水解。蜂窝体22也可以额外地由隔热部26环绕。
根据本发明，通道6至少在局部区域中可以包括至少一个管件42。图7以立体视图示意性示出管件42的一例子。管件42具有壁43，壁43限定内部空间44。壁43优选以材料结合的方式与主体2(这里未示出)连接，特别是与利用该主体埋封。
如图8至图10示意性示出的那样，所述至少一个管件42能够具有至少一个凸出部45，所述凸出部45凸入所述管件42的内部空间44中。所述凸出部45形成通道横截面12的收缩部47。收缩部47被示例性地示出。
所述至少一个凸出部45可在横截面内环绕整个管件42，或者也可以仅在径向的局部区域内、进而在局部周缘上形成。在凸出部45形成在局部周缘上的情况下，这些凸出部45能够分别至少部分地覆盖其他周边区域，特别是可被构造成对置地对称(如图8所示)，或者相互错开(如图9至图10所示)。在此，凸出部45的凸出部高度46可以是均等的或可变的。特别是如图10所示，凸出部45可设计成使凸出部45的凸出部高度46大于管件42在该区域内的净宽47的一半，在此这些凸出部45沿径向非对称地形成，优选基本在相对侧上彼此错开地形成。对于圆形的管件42，净宽47相当于管件直径。原则上，通道6优选设计成净宽47为0.1～1mm，优选为0.2～0.5mm。
在工作中给蒸发装置1加入待蒸发的液体。凸出部45改善了蒸发性能，这是因为待蒸发流体的滴液滴在至少一个凸出部45上并通过与凸出部45的接触而至少部分地被蒸发，这些滴液例如基于在滴液与通道6或管件42的壁43之间的蒸汽垫(Dampfpolster)被驱动经过通道6和/或管件42。
图11示出主体2的剖面图。主体2包含作为通道6的管件42，管件42以浇注材料48埋封。由此在管件42和主体2之间获得材料结合的连接，主体2还包括未示出的加热元件5。通过这种材料结合的连接实现从加热元件5到至少一个管件42的良好的传热。浇注材料48优选是铝或者含铝材料。
附图标记列表
1    蒸发装置
2    主体
3    输入部
4    输出部
5    加热元件
6    通道
7    蒸发部分
8    走向
9    平直延伸区
10   弯曲延伸区
11   扩展部
12   通道横截面
13   通道部分长度
14   蒸发器平面
15   通道壁
16   入口部分
17    冷却装置
18    电流隔离部
19    出口部分
20    扩宽部
21    反应器室
22    蜂窝体
23    光滑的金属箔
24    形成结构的金属箔
25    流动路径
26    隔热部
27    分界面
28    第一部件
29    第二部件
30    接纳部
31    泵
32    导通横截面
33    排气管
34    端部区域
35    机动车
36    驱动装置
37    储存容器
38    流体输送器
39    纵轴线
40    流动方向
41    转化器
42    管件
43    壁
44    内部空间
45    凸出部
46    凸出部高度
47    收缩部
48    浇注材料

Claims (18)

1.一种蒸发装置(1)，包括一主体(2)，所述主体具有至少一个输入部(3)和至少一个输出部(4)，在所述主体内设有至少一个加热元件(5)和至少一个通道(6)，所述至少一个通道用于连接所述输入部(3)和所述输出部(4)，其中，所述至少一个加热元件(5)与所述至少一个通道(6)的一蒸发部分(7)导热接触，所述至少一个通道(6)在所述蒸发部分(7)内具有蜿蜒走向(8)。
2.根据权利要求1所述的蒸发装置(1)，其中，至少是所述至少一个通道(6)的所述蒸发部分(7)至少部分地包括至少一个管件。
3.根据权利要求2所述的蒸发装置(1)，其中，所述管件与所述主体(2)以材料结合的方式连接。
4.根据权利要求2或3所述的蒸发装置(1)，其中，所述管件的材料包含以下物质中的至少一种：
a)钢；
b)铝；和
c)钛。
5.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个通道(6)在所述蒸发部分(7)内具有以下特征中的至少一个：
5.1多个交替的平直延伸区(9)和弯曲延伸区(10)，
5.2具有通道横截面(12)的扩展部(11)的弯曲延伸区(10)，
5.3300毫米至1000毫米的通道段长度(13)，
5.40.2平方毫米至10平方毫米的平均通道横截面(12)，
5.5不同的弯曲延伸区(10)，
5.6曲率至少为90°的多个弯曲延伸区(10)，
5.7被布置在主体(2)的蒸发器平面(14)内，
5.8含铝的通道壁(15)，
5.9含钛的通道壁(15)，
5.10平均粗糙度Rz在2微米至50微米的范围内的通道壁(15)，
5.11水解活性的通道壁(15)；以及
5.12具有通道横截面(12)的收缩部(47)的延伸区(10)。
6.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个通道(6)在所述至少一个输入部(3)和所述蒸发部分(7)之间形成一入口部分(16)，所述入口部分设置为与所述蒸发部分(7)错开。
7.根据权利要求6所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个通道(6)在所述入口部分(16)内具有以下特征中的至少一个：
7.1与所述主体(2)的一蒸发器平面(14)错开的位置，
7.20.2平方毫米至30平方毫米的平均通道横截面(12)，
7.3冷却装置(17)，
7.4电流隔离部(18)。
8.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个通道(6)在所述蒸发部分(7)与所述至少一个输出部(4)之间形成一出口部分(19)，所述出口部分包括一通道横截面(12)的扩宽部(20)。
9.根据权利要求8所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个通道(6)在所述出口部分(19)内具有以下特征中的至少一个：
9.1至少一个水解活性反应器室(21)，
9.2至少一个蜂窝体(22)，所述蜂窝体借助于含铝的金属箔(23、24)形成多个流动路径(25)，
9.3在所述蒸发部分(7)和一水解活性反应器室(21)之间的一呈锥形的扩宽部(20)，
9.4相对于所述至少一个加热元件(5)的隔热部(26)。
10.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述主体(2)具有以下特征中的至少一个：
10.1以铝为材料形成，
10.2具有一居中的蒸发器平面(14)的两件式构造，
10.3在所述主体(2)的一分界面(27)中至少形成所述至少一个通道(6)的所述蒸发部分(7)，
10.4所述至少一个通道(6)的所述入口部分(16)仅形成在两件式主体(2)的第一部件(28)内，
10.5分别用于至少一个加热元件(5)的多个接纳部(30)。
11.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个输入部(3)与一泵(31)连接，并具有无弹性的导通横截面(32)。
12.根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，其中，所述至少一个输出部(4)能够与一排气管(33)连接，并具有一多孔的端部区域(34)。
13.一种机动车(35)，具有产生排气的驱动装置(36)和至少一个排气管(33)，其中设有至少一个根据前述权利要求之一所述的蒸发装置(1)，所述蒸发装置的输入部(3)与一储存容器(37)和一流体输送器(38)协同工作，所述蒸发装置的输出部(4)伸入所述排气管(33)中。
14.一种用于制造蒸发装置(1)的方法，所述蒸发装置包括一主体(2)，所述主体具有至少一个输入部(3)和至少一个输出部(4)，在所述主体内设有至少一个加热元件(5)和至少一个通道(6)，所述通道用于连接所述输入部(3)和所述输出部(4)，其中所述至少一个加热元件(5)与所述至少一个通道(6)的一蒸发部分(7)导热接触，其中所述蒸发部分(7)的至少一部分由至少一个管件构成，其中所述至少一个管件的材料包含以下物质中的至少一种：
a)铝；
b)钛；以及
c)钢
以浇注材料(48)埋封。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，与所述浇注材料(48)相比，形成所述至少一个管件的所述材料的熔点更高。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述浇注材料(48)包含铝。
17.根据权利要求14至16之一所述的方法，其中，使所述管件(42)在埋封时被一流体流过。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述流体包含以下物质中的至少一种：
A)空气；
B)惰性气体；
C)氧气(O2)；
D)氮气(N2)；以及
E)由蒸发液化气体得到的气体。
CN2008800156046A 2007-05-16 2008-04-30 用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法 Expired - Fee Related CN101678242B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710023424 DE102007023424A1 (de) 2007-05-16 2007-05-16 Verdampfervorrichtung zur mobilen Ammoniakgas-Erzeugung
DE102007023424.6 2007-05-16
DE102007058486A DE102007058486A1 (de) 2007-12-04 2007-12-04 Verdampfervorrichtung zur mobilen Ammoniakgas-Erzeugung und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE102007058486.7 2007-12-04
PCT/EP2008/055293 WO2008138756A1 (de) 2007-05-16 2008-04-30 Verdampfervorrichtung zur mobilen ammoniakgas-erzeugung und verfahren zur herstellung einer solchen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101678242A true CN101678242A (zh) 2010-03-24
CN101678242B CN101678242B (zh) 2013-01-02

Family

ID=39810281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800156046A Expired - Fee Related CN101678242B (zh) 2007-05-16 2008-04-30 用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8107799B2 (zh)
EP (1) EP2146791B1 (zh)
JP (1) JP2010526964A (zh)
KR (1) KR101221713B1 (zh)
CN (1) CN101678242B (zh)
RU (1) RU2478821C2 (zh)
WO (1) WO2008138756A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437868A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 东风商用车有限公司 一种用于scr反应的氨气制备及定量喷射***
CN109098893A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 菲利普斯&坦洛工业有限公司 用于车辆的进气加热***

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011516770A (ja) * 2008-02-29 2011-05-26 エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンス テクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング 少なくとも１つの還元剤前駆体および／または還元剤を含むガスを生成するための蒸発装置
DE102009026808A1 (de) * 2009-06-08 2010-12-09 aDROP Feuchtemeßtechnik GmbH Vorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten
DE102009025135A1 (de) * 2009-06-17 2010-12-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Verdampfung einer Harnstoff-Wasser-Lösung
US8265465B2 (en) * 2009-10-30 2012-09-11 Ming Jen Hsiao Pebble stone-shaped aroma diffuser
DE102010053737A1 (de) * 2010-12-08 2012-06-14 Voss Automotive Gmbh Beheizbare Fluidleitung, deren Verwendung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
CN104548626A (zh) * 2013-10-15 2015-04-29 中国石油化工股份有限公司 烟气脱硫***液氨蒸发工艺及其装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6124898A (ja) * 1984-07-13 1986-02-03 Chiyoda Seiki:Kk 液化ガスの蒸発器
DE4038054A1 (de) * 1990-11-29 1992-06-04 Man Technologie Gmbh Verfahren und vorrichtung zur selektiven katalytischen no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-reduktion in sauerstoffhaltigen abgasen
EP1193462A3 (en) * 2000-09-29 2006-04-12 Calsonic Kansei Corporation Heat exchanger
DE10155675A1 (de) * 2001-08-18 2003-05-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung und Dosierung eines Reduktionsmittels
JP3869314B2 (ja) * 2002-03-29 2007-01-17 バブコック日立株式会社 排ガス脱硝装置およびこれに用いる尿素気化器
TW592830B (en) * 2002-03-29 2004-06-21 Casio Computer Co Ltd Chemical reaction apparatus and power supply system
JP4075435B2 (ja) * 2002-03-29 2008-04-16 カシオ計算機株式会社 化学反応装置および燃料電池システム
GB2418478A (en) * 2004-09-24 2006-03-29 Ti Group Automotive Sys Ltd A heat exchanger
DE102005023956A1 (de) * 2005-05-20 2006-11-23 Universität Stuttgart Kompakter Totalverdampfer
JP4341587B2 (ja) * 2005-06-09 2009-10-07 カシオ計算機株式会社 反応装置
US20070163245A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-19 Sheridan Todd A Reagent refill and supply system for an SCR exhaust aftertreatment system
DE102006023148A1 (de) * 2006-05-16 2007-11-22 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Aufbereitung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437868A (zh) * 2013-08-30 2013-12-11 东风商用车有限公司 一种用于scr反应的氨气制备及定量喷射***
CN109098893A (zh) * 2017-06-21 2018-12-28 菲利普斯&坦洛工业有限公司 用于车辆的进气加热***
CN109098893B (zh) * 2017-06-21 2021-08-03 菲利普斯&坦洛工业有限公司 用于车辆的进气加热***

Also Published As

Publication number Publication date
RU2478821C2 (ru) 2013-04-10
US8107799B2 (en) 2012-01-31
CN101678242B (zh) 2013-01-02
KR101221713B1 (ko) 2013-01-11
WO2008138756A1 (de) 2008-11-20
KR20100008377A (ko) 2010-01-25
EP2146791A1 (de) 2010-01-27
US20100092162A1 (en) 2010-04-15
RU2009146333A (ru) 2012-03-27
EP2146791B1 (de) 2018-06-13
JP2010526964A (ja) 2010-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101678242B (zh) 用于移动地生成氨的蒸发装置及其制造方法
CN101959567B (zh) 用于产生气态氨的蒸发单元
CN101443096B (zh) 用于制备气体混合物的方法和装置
CN102132450B (zh) 包括制氢组件的燃料电池***
CN101443097B (zh) 用于制备气体混合物的方法和装置
JP5016026B2 (ja) 内燃機関の排気ガスの処理方法および処理装置
CN103477042B (zh) 用于机动车辆的热电发生器的具有热交换器的装置
US20090120078A1 (en) Apparatus for Treating Exhaust Gas of an Internal Combustion Engine
CN108071453A (zh) 反应剂释放布置***
CN109681302A (zh) 混合装置
US8915066B2 (en) Device for evaporating a urea-water solution, method for operating the device and motor vehicle
CN110617491A (zh) 一种尾气催化焚烧塔及使用其的尾气处理方法
JP6242143B2 (ja) 複合化された熱交換および流体混合装置
CN220870905U (zh) 锅炉换热管及脱硝***
CN113707920B (zh) 一种醇类重整燃料电池***
CN217999697U (zh) 一种排气管
JP2008069053A (ja) 硫酸分解及びｓｏ３分解機能を有するミスト蒸発利用型熱交換器
CN217300686U (zh) 尿素溶液加热供给***
CN117753359A (zh) 一种多套管氨分解反应器及***
JPH11325762A (ja) 溶融プラスチックの熱分解用熱交換器
CN108996473A (zh) 裂解器及车辆

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130102

Termination date: 20190430

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee