Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo.

Dispositivo (1) para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos:

a) solución precursora de agente reductor y

b) un precursor de agente reductor

que comprende al menos una zona de calentamiento (2) que se puede calentar eléctricamente, caracterizadoporque la zona de calentamiento (2) presenta al menos un elemento calefactor (3) que puede ser accionadoeléctricamente con una resistencia calefactora (4), que es auto-reguladora alrededor de una temperatura significativa(30), en el que el elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubointerior (5) delimita un volumen del evaporador (21), en el que el volumen del evaporador (21) está dispuesto dentrodel tubo interior (5).

Dispositivo para la evaporación de un agente reactivo Objeto de la presente invención es un dispositivo y un procedimiento para la evaporación de un agente reductor, como especialmente de un precursor de reducción o de una solución precursora de agente reductor. En particular, la invención se puede emplear para la preparación de agentes reductores para la reducción catalítica selectiva (SCR, Selective Catalytic Reduction) de óxido nítrico en gas de escape de motores de combustión interna. En particular, la invención se puede emplear para la evaporación de una solución de agua y urea.

Los gases de escape de motores de combustión interna contienen sustancias, cuya emisión al medio ambiente no es deseada en muchos países. Por ejemplo, los gases de escape de motores de combustión interna contienen con frecuencia óxidos nítricos (NOx) , cuya porción en el gas de escape se puede reducir, por una parte, a través de medidas dentro del motor como por ejemplo la selección de un punto de funcionamiento adecuado y, por otra parte, a través de una preparación de los gases de escape. Para la reducción de la porción de óxidos nítricos en el gas de escape de motores de combustión interna se conoce el procedimiento de la reducción catalítica selectiva (SCR, Selective Catalytic Reduction) , en el que se emplea un agente reductor, que actúa selectivamente sobre los óxidos nítricos, como por ejemplo amoniaco.

Con frecuencia, se añade amoníaco en forma de precurso de amoníaco, que puede disociar el amoníaco o puede reaccionar en amoniaco. En este caso, se puede añadir regularmente una solución de agua y urea al precursor de agente reductor también en forma de vapor. Tales evaporaciones plantean requerimientos muy altos a la técnica de regulación a emplear, cuando están presentes sistemas fuertemente dinámicos, en los que la porción de óxido nítrico en el gas de escape puede variar rápidamente y, por lo tanto, también la adición de agente reductor debe realizarse muy dinámicamente.

Se conoce a partir del documento WO-A-00/32914 un dispositivo para el tratamiento posterior de gases de escape de un motor de combustión interna. Al dispositivo se añade un agente reductor a través de una tobera. La tobera comprende una instalación de evaporación con un elemento calefactor de conductor frío auto-regulador para la evaporación del agente reductor. El agente reductor circula alrededor del elemento calefactor de conductor frío autoregulador, para que se evapore el calor producido por el elemento calefactor de conductor frío.

Partiendo de aquí, la invención tiene el cometido de preparar un procedimiento y un dispositivo, con los que es posible una regulación sencilla de la evaporación.

Este cometido se soluciona a través de un dispositivo y un procedimiento con las características de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes están dirigidas a desarrollos ventajosos.

El dispositivo de acuerdo con la invención para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos: a) solución precursora de agente reductor y b) un precursor de agente reductor comprende al menos una zona de calentamiento que se puede calentar eléctricamente. De acuerdo con la invención, la zona de calentamiento presenta al menos un elemento calefactor que puede ser accionado eléctricamente con una resistencia calefactora. La resistencia calefactora es auto-reguladora en torno a una temperatura significativa.

El elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubo interior (5) delimita un volumen de evaporador (21) . El volumen de evaporador (21) está dispuesto dentro del tubo interior (5) .

De manera alternativa o adicional, la resistencia calefactora presenta una curva de la resistencia eléctrica en función de la temperatura con al menos un punto de inversión. Por una resistencia calefactora auto-reguladora se entiende una resistencia calefactora, que a través de la modificación de su resistencia eléctrica mantiene una temperatura determinada, la llamada temperatura significativa o nominal. En particular, en este caso se trata de las llamadas resistencias PTC (positive temperature coefficient, coeficiente positivo de la temperatura) , que presentan un intervalo de temperatura, en el que la resistencia se eleva fuertemente contra la temperatura, y en particular una zona, en la que este subida se modifica. Por un agente reductor se entiende aquí especialmente un agente reductor para la reducción catalítica selectiva de óxidos nítricos. Especialmente preferido es en este caso el empleo de amoníaco como agente reductor, de manera que el precursor de agente reductor comprende todas las sustancias, que pueden reacción en amoníaco o que pueden disociar el amoniaco. En particular, en este caso se entiende una solución acuosa de al menos un precursor de amoníaco. Por ejemplo, en este caso se puede tratar de soluciones de agua y urea, como se distribuyen bajo el nombre comercial “AdBlue” o, en cambio, también de soluciones de urea y/o formiato de amonio, como se distribuyen, por ejemplo, bajo el nombre comercial “Denoxium”.

En preferencia, el dispositivo de acuerdo con la invención forma parte de un dispositivo para la reducción catalítica selectiva de óxidos nítricos en el gas de escape de un motor de combustión interna, en el que curso abajo del dispositivo para la evaporación está configurado un catalizador SCR. En este caso, con preferencia entre el dispositivo para la evaporación y el catalizador CSR está configurado un catalizador de hidrólisis para la hidrólisis de un precursor de agente reductor en agente reductor. Por un motor de combustión interna se entienden aquí tanto

motores de combustión interna estacionarios como por ejemplo en centrales de calefacción para bloques de viviendas como también motores de combustión interna móviles, por ejemplo en automóviles, aviones y vehículos acuáticos. Con preferencia, el dispositivo de acuerdo con la invención encuentra aplicación en aplicaciones móviles, es decir, en vehículos, automóviles, camiones, turismos, motocicletas, quads, vehículos todo terreno, vehículos acuáticos y aviones.

Por un punto de inversión se entiende un punto en la curva de la resistencia eléctrica en función de la temperatura, en el que el desarrollo modifica su comportamiento de curvatura. En tales lugares, la segunda derivada del desarrollo contra la temperatura es cero.

La temperatura significativa se caracteriza porque el desarrollo de la resistencia eléctrica presenta, a esta temperatura significativa, una modificación significativa de la resistencia. Por una modificación significativa de entiende especialmente una modificación en más de 1 ohmio/Kelvin. Por la temperatura significativa se entiende en el sentido de esta invención la regulación de la temperatura, alrededor de la cual el conductor calefactor autoregulador regula la temperatura. Con preferencia, en este caso la temperatura significativa está en el intervalo de una temperatura de funcionamiento del dispositivo de acuerdo con la invención, es decir, esencialmente en el intervalo de 5 ºC por debajo hasta 5 ºC por encima de la temperatura de funcionamiento. A través del comportamiento del desarrollo a la temperatura significativa se produce en este caso de una manera especialmente ventajosa una auto-regulación del elemento calefactor. Con preferencia, el desarrollo presenta en esta zona y también en la zona del punto de inversión un gradiente positivo. Esto conduce de manera especialmente ventajosa a que exista una resistencia calefactora auto-reguladora, puesto que un gradiente positivo conduce a que en el caso de una elevación de la temperatura, se eleve la resistencia eléctrica. En virtud de la proporcionalidad inversa de la potencia calefactora con respecto a la resistencia, esto conduce a una bajada de la potencia calefactora y, por lo tanto, a una refrigeración en la dirección de la temperatura teórica.

De acuerdo con una configuración ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención, un desarrollo de la resistencia eléctrica en función de la temperatura presenta al menos un punto de inversión y la derivada del desarrollo de la resistencia eléctrica en la zona de la temperatura del punto de inversión presenta una anchura media (FWHM, Full Width Half Maximum, anchura total a media altura) de máximo 40 K (Kelvin) .

Esta anchura media conduce a que se pueda realizar un circuito de regulación muy rápido, puesto que esta modificación empinada de la resistencia contra la temperatura conduce a una regulación rápida de una resistencia calefactora eléctrica auto-reguladora. En este caso, se prefiere una anchura media... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para la evaporación de al menos uno de los siguientes agentes reactivos: a) solución precursora de agente reductor y b) un precursor de agente reductor que comprende al menos una zona de calentamiento (2) que se puede calentar eléctricamente, caracterizado porque la zona de calentamiento (2) presenta al menos un elemento calefactor (3) que puede ser accionado eléctricamente con una resistencia calefactora (4) , que es auto-reguladora alrededor de una temperatura significativa (30) , en el que el elemento calefactor (3) está retenido entre un tubo interior (5) y un tubo exterior (6) y el tubo interior (5) delimita un volumen del evaporador (21) , en el que el volumen del evaporador (21) está dispuesto dentro del tubo interior (5) .

2. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un desarrollo (22) de la resistencia eléctrica presenta, en función de la temperatura, al menos un punto de inversión (26) y la derivada del desarrollo (22) de la resistencia eléctrica presenta en la zona de la temperatura (27) del punto de inversión (26) una anchura media de máximo 40 (Kelvin) .

3. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el desarrollo de la resistencia eléctrica presenta una temperatura significativa, que corresponde a una temperatura de funcionamiento de la zona de calentamiento (2) .

4. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de calentamiento (2) comprende al menos una de las siguientes estructuras: a) un volumen de evaporador (21) adecuado para la evaporación del agente reactivo y

b) un volumen de calentamiento adecuado para el calentamiento del agente reactivo evaporado.

5. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el desarrollo (22) presenta en la zona de la temperatura significativa (30) un gradiente de más de 1 (ohmio por Kelvin) .

6. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una resistencia (4) está configurada a partir de al menos uno de los siguientes materiales: a) una resistencia-PTC; b) una cerámica de titanato; c) una cerámica de titanato dorada;

d) una cerámica de titanato de bario. 7. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura significativa (30) del desarrollo está en el intervalo de 140 ºC a 180 ºC.

8. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura significativa (30)

del desarrollo es al menos 300 ºC. 9. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una resistencia calefactora auto-reguladora.