具有加热元件的选择性催化还原罐制造技术

本发明专利技术描述一种包含用于内燃机中的选择性催化还原的溶液、分散体或者乳液的罐。该罐包含浸入在罐中的电阻加热元件。该电阻加热元件包括至少一个加热丝。该加热丝包含金属丝。该金属丝：·包含铜层或铜合金层，并包含不锈钢包围层，·或者包含钢层，其被铜或铜合金层包围，该铜或铜合金层被镍、锌或锡层或者包含这些金属的合金层包围；·或者包含低碳或高碳钢层，并包含包围的镍、锌或锡层或者包含这些金属的合金层，和该加热丝包含聚合物涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有加热元件的选择性催化还原罐
本专利技术涉及用于选择性催化还原(SCR)系统的罐和用于这种罐的电阻加热系统。这种罐例如用于卡车和轿车中，并且包含用于选择性催化还原产物的还原剂或者前体。本专利技术的电加热系统包括一个或多个浸入到罐中的液体中的加热丝。
技术介绍
许多国家已经设立法律，其中包括对于内燃机驱动的车辆的废气中氮氧化物(Ν0Χ)的排放进行最大限制。降低废气中Ν0Χ量的一种方法是使用选择性催化还原(SCR)。在SCR系统中，将废气中的Ν0Χ经由还原性化学反应转化成氮气和水。该转化包括使用还原剂的催化反应。氨经常被用作还原剂。通过分解含有氨或者尿素的前体溶液来获得氨。将该前体液体注入到废气流中。为此目的，轿车具有一个或多个含有前体液体的罐。这样的前体液体的一个例子是AdBlue (VDA, Verband der Automobilindustrie的商标)，它是含有32.5%尿素的水基溶液的商业名称。其他例子是尿素/甲酸氨溶液(例如在商业名称Denoxium销售)。这种前体溶液是高腐蚀性的。多数水基前体溶液会在自然存在的温度冻结(例如32.5%尿素的水基溶液在-1re冻结)。所以当罐中的前体液体冻结时，需要系统(例如加热元件)来解冻该前体罐。该加热元件也可以用于将前体液体加热到合适的运行温度。要浸入到SCR罐中的加热系统必须符合许多要求。第一要求是该加热系统必须能够产生足量的热，以在足够短的时间内解冻和/或加热所需量的液体。所需的热量取决于罐的容积，和具体取决于罐能够容纳的前体液体的最大量。加热元件的尺寸必须限制为在罐中留下足够的空间，以使得该罐容纳足够体积的前体液体，而不使罐和罐内和周围的附件变得庞大。要求加热首先在泵周围进行，该泵将前体液体从罐中泵出，但是罐的其他区域也必须解冻和加热。优选该加热系统可以加热罐的不同区域(例如，罐中的远端区域或者与罐的其他区域物理分开的区域)。解冻应当不仅在泵周围进行，而且在其他区域中进行，以使得前体液体在泵处和朝着泵处可以利用。罐可能设计复杂，在罐中具有不同的附件(泵、传感器……)。浸入罐中的加热系统在将能量(热)转移到(冻结的)前体液体方面非常有效。但是，浸入的加热系统也应当耐受罐中的条件:腐蚀性前体(或者挥发性组分，例如氨)，并且所用的温度可以达到超过100°C。要求加热元件具有长的使用期限，它的特性(包括产生热)不随时间而改变。电(电阻)加热系统必须是能量有效的，并且必须能够不需要来自车辆电池的(过)大量能量而运行，这在当车辆在寒冷气候条件下启动时特别重要。SCR系统的制造倾向于易于安装的加热系统。已经开发了许多不同的系统来解冻和加热该罐。一些系统包括独立的电阻加热元件或者热液体或热气体绕过罐周围或者穿过罐的旁路。通常该加热系统是复杂和昂贵的。在罐中使用电阻加热元件是已知的。EP1582732公开了这样的系统。W02008/023021中提供了另一例子，其中描述了尿素罐和供给软管，其中加热丝部分提供在供给软管中。加热丝是螺旋形或者环形，其至少部分存在于罐中或者供给软管中。EP2339138A1描述 了用于在罐中保持一定量流体的法兰。该法兰装备有加热元件，该加热元件包括至少一个电阻丝，用于传导电流和消散电流效应产生的热。该至少一个电阻丝在沿着它的长度的多个分别的位置由导向装置导向来形成加热表面，其中该加热表面的第一部分存在于法兰内和该加热表面的第二部分存在于法兰外。使用加热丝的系统的一个缺点是该加热丝需要具有至少几毫米的直径。这样的厚度使得难以(或者甚至不可能)弯曲加热丝来将它布置在罐中，从而能够加热整个罐。此夕卜，该加热丝不能布置在罐的附件处或附近或者罐的远端区域中，这是因为该加热丝抗弯阻力高。现有加热系统的一个具体问题是难以或者甚至不可能将该加热系统布置到罐的(远端)角落。这种现有系统是复杂的，并且它们的组装和安装是耗时、困难和昂贵。如果罐获得过多的热量，则它会变得过热。期望该加热系统包括安全机构以防止过热。一个具体问题与使用期限有关，因为加热罐的条件是高腐蚀性的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有改进的电阻加热元件的选择性催化还原(SCR)罐，该加热元件浸入在罐中的SCR液体中。一个具体目的是提供具有电阻加热元件的SCR罐，该电阻加热元件具有适于SCR罐的具体设计或者适于SCR罐及其附件(例如罐中的泵和传感器)的尺寸、形状和功率。另一目的是开发一种电阻加热元件，其能够有效使用所施加的功率并且耐受SCR系统的操作条件。另一目的是开发一种电阻加热元件，其能够容易地安装到SCR组件中，包括具有复杂形状的SCR罐的远端区域(这意味着包括容积加热)。另一具体目的是以简单方式提供电阻加热元件，其具有防止加热元件过热的特征。另一个重要的目的是提供加热丝，其足够耐受循环载荷，因为当车辆的发动机启动时前体液体的冻结块可能附着于加热丝，或者漂浮在前体液体中和撞击该加热丝，导致加热丝上动态的机械负荷。一个具体的目的是开发一种系统，其足够耐久，特别是对于该加热元件的腐蚀。这些目的通过如下来实现:提供罐，其包含用于内燃机中的选择性催化还原的溶液(例如水溶液)、分散体(例如水分散体)或者乳液(例如水乳液)。该罐包括浸入罐中的电阻加热元件。该电阻加热元件包括至少一个加热丝(电阻加热丝)。该加热丝包含金属丝。该金属丝.包括铜层或铜合金层，并且具有不锈钢包围层；.或者该金属丝包括钢层，其被铜层或铜合金层包围，该铜层或铜合金层被镍、锌或锡层包围或者被这些金属的合金层包围，.或者该金属丝包括低碳钢层或高碳钢层，其被镍、锌或锡层包围或者被这些金属的合金层包围，和该加热丝包括聚合物涂层。该金属丝可以在加热丝生产过程的一个或多个步骤中捻或拧在一起。使用丝确保了将获得易于弯曲的电阻加热元件。该加热丝将丝的耐腐蚀包围层(不锈钢，或者镍，锌或锡或者这些金属的合金)与该加热丝的聚合物涂层进行组合。该组合显示出是必需的，因为聚合物涂层本身不足以获得所需的耐腐蚀性，这是因为腐蚀性气体(例如氨)不可避免的扩散穿过该聚合物涂层。因此需要丝的耐腐蚀性金属包围层。丝的耐腐蚀性金属包围层也不足以获得所需的耐腐蚀性，这是因为发生了电化学腐蚀。优选聚合物涂层是含氟聚合物涂层。可选地，可以施用硅酮涂层。优选该聚合物涂层的厚度是0.15-0.6mm。罐可以由任何合适的材料制成，优选由对于包含例如尿素的前体液体具有高耐化学品性的材料制成。金属和塑料例如聚烯烃(特别是高密度聚乙烯)和聚酰胺是非常合适的。该罐可以使用任何适于生产空心物体的方法制成。为了生产塑料罐，例如吹塑和注塑的工艺是特别合适的。罐可以例如具有1-25升；例如3-22升；例如4_15升的最大容积。本专利技术特别有益于容积范围更高的罐(例如大于10升的罐)。罐容积越大，解冻和加热罐中的液体量越困难。本专利技术提供了非常有效和高效的加热系统，特别是用于这些较大的罐，因为加热丝可以在罐中容易地形成三维路径并且能够更容易地安装。优选加热丝能够提供的总所需功率是90-400W/元件，更优选100-220W/元件。电源电压可以例如是8V-15V。罐可以例如包含32.5%尿素的水基溶液。这种水基溶液的一个例子是已知的商业名称AdBlue。其他例子是水基尿素/甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含用于内燃机中的选择性催化还原的溶液、分散体或者乳液的罐，该罐包含浸入在该罐中的电阻加热元件，该电阻加热元件包括至少一个加热丝；该加热丝包含金属丝；·该金属丝包含铜层或铜合金层，并具有不锈钢包围层；·或者该金属丝包含钢层，其被铜层或铜合金层包围，该铜层或铜合金层被镍、锌或锡层或者这些金属的合金层包围，·或者该金属丝包含低碳钢或高碳钢层，其被镍、锌或锡层或者这些金属的合金层包围，和该加热丝包含聚合物涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.07 BE 2011/0426;2011.07.07 BE 2011/04251.一种包含用于内燃机中的选择性催化还原的溶液、分散体或者乳液的罐，该罐包含浸入在该罐中的电阻加热元件，该电阻加热元件包括至少一个加热丝；该加热丝包含金属丝；?该金属丝包含铜层或铜合金层，并具有不锈钢包围层；?或者该金属丝包含钢层，其被铜层或铜合金层包围，该铜层或铜合金层被镍、锌或锡层或者这些金属的合金层包围，?或者该金属丝包含低碳钢或高碳钢层，其被镍、锌或锡层或者这些金属的合金层包围，和该加热丝包含聚合物涂层。2.权利要求1的罐，其中该聚合物涂层包含氟。3.前述权利要求任一项的罐，其中该聚合物涂层是全氟烷氧基树脂涂层。4.前述权利要求任一项的罐，其中该聚合物涂层的厚度是0.15-0.6mm。5.前述权利要求任一项的罐，其中该加热丝在20°C的电阻是0.05-2.5欧姆/米长度。6.前述权利要求任一项的罐，其中该加热丝的弯曲半径小于该加热丝的直径的1.5倍。7.前述权利要求任 一项的罐，其中该加热丝在沿着它的长度的至少一个位置上内部固...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·沃斯特拉坦，F·兰克曼斯，I·施尔德曼斯，V·范瓦森赫夫，L·塔克，
申请(专利权)人：贝卡尔特公司，
类型：
国别省市：