具有加熱元件的選擇性催化還原罐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述一種包含用于內燃機中的選擇性催化還原的溶液、分散體或者乳液的罐。該罐包含浸入在罐中的電阻加熱元件。該電阻加熱元件包括至少一個加熱絲。該加熱絲包含金屬絲。該金屬絲：·包含銅層或銅合金層，并包含不銹鋼包圍層，·或者包含鋼層，其被銅或銅合金層包圍，該銅或銅合金層被鎳、鋅或錫層或者包含這些金屬的合金層包圍；·或者包含低碳或高碳鋼層，并包含包圍的鎳、鋅或錫層或者包含這些金屬的合金層，和該加熱絲包含聚合物涂層。
【專利說明】具有加熱元件的選擇性催化還原罐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的罐和用于這種罐的電阻加熱系統(tǒng)。這種罐例如用于卡車和轎車中，并且包含用于選擇性催化還原產物的還原劑或者前體。本發(fā)明的電加熱系統(tǒng)包括一個或多個浸入到罐中的液體中的加熱絲。
【背景技術】
[0002]許多國家已經(jīng)設立法律，其中包括對于內燃機驅動的車輛的廢氣中氮氧化物(Ν0Χ)的排放進行最大限制。降低廢氣中Ν0Χ量的一種方法是使用選擇性催化還原(SCR)。在SCR系統(tǒng)中，將廢氣中的Ν0Χ經(jīng)由還原性化學反應轉化成氮氣和水。該轉化包括使用還原劑的催化反應。氨經(jīng)常被用作還原劑。通過分解含有氨或者尿素的前體溶液來獲得氨。將該前體液體注入到廢氣流中。為此目的，轎車具有一個或多個含有前體液體的罐。這樣的前體液體的一個例子是AdBlue (VDA, Verband der Automobilindustrie的商標)，它是含有32.5%尿素的水基溶液的商業(yè)名稱。其他例子是尿素/甲酸氨溶液(例如在商業(yè)名稱Denoxium銷售)。這種前體溶液是高腐蝕性的。
[0003]多數(shù)水基前體溶液會在自然存在的溫度凍結(例如32.5%尿素的水基溶液在-1re凍結)。所以當罐中的前體液體凍結時，需要系統(tǒng)(例如加熱元件)來解凍該前體罐。該加熱元件也可以用于將前體液體加熱到合適的運行溫度。
[0004]要浸入到SCR罐中的加熱系統(tǒng)必須符合許多要求。第一要求是該加熱系統(tǒng)必須能夠產生足量的熱，以在足夠短的時間內解凍和/或加熱所需量的液體。所需的熱量取決于罐的容積，和具體取決于罐能夠容納的前體液體的最大量。加熱元件的尺寸必須限制為在罐中留下足夠的空間，以使得該罐容納足夠體積的前體液體，而不使罐和罐內和周圍的附件變得龐大。要求加熱首先在泵周圍進行，該泵將前體液體從罐中泵出，但是罐的其他區(qū)域也必須解凍和加熱。優(yōu)選該加熱系統(tǒng)可以加熱罐的不同區(qū)域(例如，罐中的遠端區(qū)域或者與罐的其他區(qū)域物理分開的區(qū)域)。解凍應當不僅在泵周圍進行，而且在其他區(qū)域中進行，以使得前體液體在泵處和朝著泵處可以利用。罐可能設計復雜，在罐中具有不同的附件(泵、傳感器……)。浸入罐中的加熱系統(tǒng)在將能量(熱)轉移到(凍結的)前體液體方面非常有效。但是，浸入的加熱系統(tǒng)也應當耐受罐中的條件:腐蝕性前體(或者揮發(fā)性組分，例如氨)，并且所用的溫度可以達到超過100°C。要求加熱元件具有長的使用期限，它的特性(包括產生熱)不隨時間而改變。電(電阻)加熱系統(tǒng)必須是能量有效的，并且必須能夠不需要來自車輛電池的(過)大量能量而運行，這在當車輛在寒冷氣候條件下啟動時特別重要。SCR系統(tǒng)的制造傾向于易于安裝的加熱系統(tǒng)。
[0005]已經(jīng)開發(fā)了許多不同的系統(tǒng)來解凍和加熱該罐。一些系統(tǒng)包括獨立的電阻加熱元件或者熱液體或熱氣體繞過罐周圍或者穿過罐的旁路。通常該加熱系統(tǒng)是復雜和昂貴的。在罐中使用電阻加熱元件是已知的。EP1582732公開了這樣的系統(tǒng)。W02008/023021中提供了另一例子，其中描述了尿素罐和供給軟管，其中加熱絲部分提供在供給軟管中。加熱絲是螺旋形或者環(huán)形，其至少部分存在于罐中或者供給軟管中。EP2339138A1描述 了用于在罐中保持一定量流體的法蘭。該法蘭裝備有加熱元件，該加熱元件包括至少一個電阻絲，用于傳導電流和消散電流效應產生的熱。該至少一個電阻絲在沿著它的長度的多個分別的位置由導向裝置導向來形成加熱表面，其中該加熱表面的第一部分存在于法蘭內和該加熱表面的第二部分存在于法蘭外。
[0006]使用加熱絲的系統(tǒng)的一個缺點是該加熱絲需要具有至少幾毫米的直徑。這樣的厚度使得難以(或者甚至不可能)彎曲加熱絲來將它布置在罐中，從而能夠加熱整個罐。此夕卜，該加熱絲不能布置在罐的附件處或附近或者罐的遠端區(qū)域中，這是因為該加熱絲抗彎阻力高。
[0007]現(xiàn)有加熱系統(tǒng)的一個具體問題是難以或者甚至不可能將該加熱系統(tǒng)布置到罐的(遠端)角落。這種現(xiàn)有系統(tǒng)是復雜的，并且它們的組裝和安裝是耗時、困難和昂貴。
[0008]如果罐獲得過多的熱量，則它會變得過熱。期望該加熱系統(tǒng)包括安全機構以防止過熱。
[0009]一個具體問題與使用期限有關，因為加熱罐的條件是高腐蝕性的。

【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種具有改進的電阻加熱元件的選擇性催化還原(SCR)罐，該加熱元件浸入在罐中的SCR液體中。一個具體目的是提供具有電阻加熱元件的SCR罐，該電阻加熱元件具有適于SCR罐的具體設計或者適于SCR罐及其附件(例如罐中的泵和傳感器)的尺寸、形狀和功率。另一目的是開發(fā)一種電阻加熱元件，其能夠有效使用所施加的功率并且耐受SCR系統(tǒng)的操作條件。另一目的是開發(fā)一種電阻加熱元件，其能夠容易地安裝到SCR組件中，包括具有復雜形狀的SCR罐的遠端區(qū)域(這意味著包括容積加熱)。另一具體目的是以簡單方式提供電阻加熱元件，其具有防止加熱元件過熱的特征。
[0011]另一個重要的目的是提供加熱絲，其足夠耐受循環(huán)載荷，因為當車輛的發(fā)動機啟動時前體液體的凍結塊可能附著于加熱絲，或者漂浮在前體液體中和撞擊該加熱絲，導致加熱絲上動態(tài)的機械負荷。
[0012]一個具體的目的是開發(fā)一種系統(tǒng)，其足夠耐久，特別是對于該加熱元件的腐蝕。
[0013]這些目的通過如下來實現(xiàn):提供罐，其包含用于內燃機中的選擇性催化還原的溶液(例如水溶液)、分散體(例如水分散體)或者乳液(例如水乳液)。該罐包括浸入罐中的電阻加熱元件。該電阻加熱元件包括至少一個加熱絲(電阻加熱絲)。該加熱絲包含金
屬絲。該金屬絲
[0014].包括銅層或銅合金層，并且具有不銹鋼包圍層；
[0015].或者該金屬絲包括鋼層，其被銅層或銅合金層包圍，該銅層或銅合金層被鎳、鋅或錫層包圍或者被這些金屬的合金層包圍，
[0016].或者該金屬絲包括低碳鋼層或高碳鋼層，其被鎳、鋅或錫層包圍或者被這些金屬的合金層包圍，和
[0017]該加熱絲包括聚合物涂層。
[0018]該金屬絲可以在加熱絲生產過程的一個或多個步驟中捻或擰在一起。使用絲確保了將獲得易于彎曲的電阻加熱元件。
[0019]該加熱絲將絲的耐腐蝕包圍層(不銹鋼，或者鎳，鋅或錫或者這些金屬的合金)與該加熱絲的聚合物涂層進行組合。該組合顯示出是必需的，因為聚合物涂層本身不足以獲得所需的耐腐蝕性，這是因為腐蝕性氣體(例如氨)不可避免的擴散穿過該聚合物涂層。因此需要絲的耐腐蝕性金屬包圍層。絲的耐腐蝕性金屬包圍層也不足以獲得所需的耐腐蝕性，這是因為發(fā)生了電化學腐蝕。
[0020]優(yōu)選聚合物涂層是含氟聚合物涂層?？蛇x地，可以施用硅酮涂層。優(yōu)選該聚合物涂層的厚度是0.15-0.6mm。
[0021]罐可以由任何合適的材料制成，優(yōu)選由對于包含例如尿素的前體液體具有高耐化學品性的材料制成。金屬和塑料例如聚烯烴(特別是高密度聚乙烯)和聚酰胺是非常合適的。該罐可以使用任何適于生產空心物體的方法制成。為了生產塑料罐，例如吹塑和注塑的工藝是特別合適的。
[0022]罐可以例如具有1-25升；例如3-22升；例如4_15升的最大容積。本發(fā)明特別有益于容積范圍更高的罐(例如大于10升的罐)。罐容積越大，解凍和加熱罐中的液體量越困難。本發(fā)明提供了非常有效和高效的加熱系統(tǒng)，特別是用于這些較大的罐，因為加熱絲可以在罐中容易地形成三維路徑并且能夠更容易地安裝。
[0023]優(yōu)選加熱絲能夠提供的總所需功率是90-400W/元件，更優(yōu)選100-220W/元件。電源電壓可以例如是8V-15V。
[0024]罐可以例如包含32.5%尿素的水基溶液。這種水基溶液的一個例子是已知的商業(yè)名稱AdBlue。其他例子是水基尿素/甲酸氨溶液(例如以商標Denoxium銷售)。尿素/甲酸氨溶液的好處是凍結溫度比32.5%尿素溶液低，但是具有會形成甲酸的缺點，導致高腐蝕性條件。
[0025]當使用包含銅層(或者銅合金層)和不銹鋼層的組合的金屬絲時，在對于用于SCR罐中而言特別有益的電阻方面存在重要的益處。使用這種絲，可以生產具有用于SCR罐的合適的長度和電阻(并因此的電阻加熱功率)的加熱絲。這允許優(yōu)化SCR罐容積的加熱。具有相同直徑和僅含銅(或者銅合金)的金屬絲會使相同的電阻下加熱絲過長，這種長度將難以插入加熱罐中，因為它將導致在高功率密度區(qū)域中的問題。僅含銅將導致直徑小和耐疲勞性不足。不可避免的氨穿過聚合物層的擴散(即使是充分選擇的涂層，也將發(fā)生一定程度的擴散)將非常快地影響銅。
[0026]對于相同的電阻，不銹鋼絲將導致加熱絲長度過短。長度過短將導致在罐容積中熱分布不均勻。使用電阻加熱絲，其包含含銅層(或者銅合金層)和鋼層的組合的金屬絲，電導率主要取決于銅層(或者銅合金層)。
[0027]使用包含銅層或銅合金層和不銹鋼包圍層的金屬絲，該銅層或銅合金層優(yōu)選為金屬絲20-80%的體積百分比，更優(yōu)選30-50%。
[0028]當使用包含被銅層或銅合金層包圍的鋼層，并且該鋼層被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍的金屬絲時，優(yōu)選使用被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍的CCS40或者CCS30。CCS40(銅包覆的鋼40)是被銅層包圍的鋼絲，由此該絲的電導率等于相同直徑的銅絲的電導率的40%。CCS30(銅包覆的鋼30)是被銅層包圍的鋼絲，由此該絲的電導率等于相同直徑的銅絲的電導率的30%。在給定耐久性和電導率以及鋼層厚度和絲直徑的平衡的情況下，特別是在加熱絲的單位表面積所提供的功率方面，CCS40和CCS30最適于本發(fā)明(優(yōu)于例如CCS20、CCS50或CCS60)。[0029]低碳鋼是一種鋼等級，其全部合金元素的重量百分比低于0.5%(很顯然除了鐵和可能除了硅和錳之外)，例如低于0.2重量％ ;和碳的重量百分比低于0.3%。本發(fā)明有利地使用碳的重量百分比低于0.2%，甚至更優(yōu)選碳的重量百分比低于0.06%的低碳鋼等級。
[0030]高碳鋼是一種鋼等級，具有0.3-1.7的碳重量百分比。本發(fā)明有利地使用碳的重量百分比為0.4-0.95%，甚至更優(yōu)選的碳重量百分比為0.55-0.85%的高碳鋼。高碳鋼可以包含合金元素。
[0031]當金屬絲具有鎳、錫或鋅或者這些金屬的合金的包圍層時，該包圍層優(yōu)選占金屬絲的0.5-10重量％，更優(yōu)選2-6重量％，進一步優(yōu)選3-5重量％。
[0032]當使用鋅包圍層時，該包圍層優(yōu)選為金屬絲的0.5-5重量％，更優(yōu)選為0.5-2.5重量％。當使用鎳包圍層時，該包圍層優(yōu)選為金屬絲的0.5-5重量％，更優(yōu)選為0.5-2.5重量％。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，罐包括耐受SCR罐中腐蝕性條件的電阻加熱絲。該腐蝕條件是復雜的。一方面，前體液體是腐蝕性的，例如由于釋放氨。另一方面，該條件會發(fā)生電化學腐蝕。
[0034]加熱絲包含聚合物涂層。聚合物涂層的作用是為該加熱絲提供耐電化學腐蝕性。當加熱絲沿著它的長度接觸加熱絲或者當罐中的兩個加熱絲沿著它們的長度接觸時，該涂層還防止短路。在本發(fā)明的一個具體的實施方案中，該加熱絲具有含氟的聚合物涂層。對于用于SCR罐中來說，加熱絲上的含氟涂層具有所需的耐化學品(腐蝕)性和耐溫性，其中溫度可以升高到例如150°C。
[0035]能夠用于本發(fā)明的含氟涂層的例子是PFA(全氟烷氧基樹脂)，ETFE(乙烯四氟乙烯共聚物)，MFA和PPS (聚苯硫醚)。當使用PFA時，優(yōu)選使用在使用中耐溫性高至250°C的等級的PFA。
[0036]優(yōu)選聚合物涂層的厚度是0.15-0.6mmο加熱絲的涂層的一個重要功能(除了提供耐電化學腐蝕性、耐高溫性和改進耐久性之外)是確定加熱絲的厚度以限制加熱絲單位表面積上的發(fā)熱，例如0.3-0.9ff/cm2,更優(yōu)選0.35-0.6W/cm2。需要這種發(fā)熱的限制來防止前體液體變得局部過熱，局部過熱將導致產生氣態(tài)產物(例如過量產生氣態(tài)氨)。結果是罐中壓力將增加和加熱絲的使用期限將降低，這歸因于穿過涂層的擴散的增加。涂層越厚，加熱絲單位表面積上發(fā)熱將越低。
[0037]還可以施用涂層到單個的金屬絲上。該涂層可以是聚氨酯涂層。該涂層的一個益處是如果金屬絲斷裂，則防止該加熱絲長度上局部電阻更高的點，因此也防止局部過熱(或者局部熱點)。
[0038]優(yōu)選加熱絲在罐中的總長度是0.8-20米,更優(yōu)選3-12米,進一步優(yōu)選5_7.5米。例如，可以在罐中提供每個7.2米長的兩個回路。第一回路可以提供在緊挨在泵下面(該泵例如位于罐中間)和第二回路處于罐的其余容積中。
[0039]本發(fā)明的SCR罐中所用的加熱絲足夠耐疲勞。當車輛移動當冰塊仍然附著在該加熱絲上或者漂浮在SCR罐中時，加熱絲上施加了相當大的機械負荷(其會導致加熱絲疲勞失效)。材料的選擇和金屬絲直徑的選擇和加熱絲上聚合物涂層的存在對加熱絲的耐疲勞性有貢獻。足夠細的絲的組合提高耐疲勞性。絲直徑過大明顯降低加熱絲的耐疲勞性。
[0040]金屬絲優(yōu)選的直徑范圍是50-250微米，更優(yōu)選55-150微米。直徑這樣細的絲更好地耐受周期彎曲負荷。
[0041]優(yōu)選在添加聚合物涂層之前加熱絲的當量直徑是0.2-1.2mm，例如0.65mm。當量直徑表示與所考慮的絲的截面(其不必是完美的圓形)具有相同的截面積的完美圓形絲的直徑。具有聚合物涂層的加熱絲的直徑優(yōu)選是0.5-2mm，例如1.45mm。
[0042]優(yōu)選該加熱絲的電阻是0.05-2.5歐姆/米(在20°C );更優(yōu)選0.1-2歐姆/米(在20°C );甚至更優(yōu)選0.1-0.5歐姆/米(在20°C )。
[0043]本發(fā)明所用的金屬絲在加熱絲中產生了 PTC效應(正溫度系數(shù))。它在SCR系統(tǒng)中產生了重要的益處，因為正PTC效應意味著加熱絲的電阻隨著罐中溫度的升高而升高。當罐中溫度升高時，該加熱絲將產生較少的熱，這是一個期望的效應。一方面，在該罐處于低溫時(特別是當罐中液體處于凍結條件時)需要產生更多的熱。在較高的溫度，存在著罐過熱的風險，所以具有正溫度系數(shù)的加熱絲作為用于防止罐過熱的安全特征是期望的。
[0044]?1'(:效應可以使用式1?(1')=1?0*(1+0*(1'-1'0))來表達，其中R(T)表示作為溫度T(°c )函數(shù)的加熱絲的電阻，單位歐姆/米。R0(歐姆/米)是在參考溫度TO(°C)的加熱絲電阻(歐姆/米)。T0大部分采用0°C。系數(shù)d (/°C ) —個重要的正值表示存在著重要的PTC效應。對于本發(fā)明的罐中使用加熱絲的情況，α是約0.004/°C。由不銹鋼制成的金屬絲的PTC效應具有遠小于本發(fā)明的加熱絲的程度或者根本不能與本發(fā)明的加熱絲相比，因為由不銹鋼制成的加熱絲的系數(shù)α處于比本發(fā)明所用的加熱絲低10的量級。
[0045]優(yōu)選電阻加熱絲的彎曲半徑小于加熱絲直徑的1.5倍。彎曲半徑表示該加熱絲可以彎曲到這樣的半徑，它不必然表示它實際上在罐中彎曲到這樣的半徑。彎曲半徑通過用手產生盡可能短的彎曲來確定。這個彎曲的半徑(其是彎曲半徑)可以以諸多方式來測定。一種方式是使用厚度規(guī)，尋找能夠放入彎曲絲中的最厚的規(guī)。
[0046]當加熱絲是柔性的時，當它能夠容易彎曲時，是有益的。它允許將加熱絲容易地安裝到SCR罐中，甚至在罐中狹窄的地方或者在遠端的、難以接近的區(qū)域中。使用柔性(易于彎曲的)加熱絲使得該加熱絲能夠在罐中給出復雜的路徑或者高密度(例如在需要高的發(fā)熱功率的泵模塊下)，目的是以有效方式來加熱罐中不同的區(qū)域。
[0047]在本發(fā)明的一個具體實施方案中，具有不同(或相同)的電阻(歐姆/米)的多個(相同或者不同的)加熱絲彼此連接，其中每個加熱絲以合適的方式加熱SCR罐中的特定區(qū)域。具有不同電阻(歐姆/米)的加熱絲可以用于不同的區(qū)域，這取決于罐中發(fā)熱的局部要求。
[0048]優(yōu)選電阻加熱絲在沿著它的長度的至少一個位置上內部固定在罐的壁或者罐的一部分上。固定可以例如在罐 內壁的錨定點上進行，或者經(jīng)由為此提供在罐中的擋板來進行。固定可以通過將加熱絲經(jīng)由夾住或者經(jīng)由將加熱絲穿過凹罐或者穿過開口來進行。這種將電阻加熱絲固定在罐內壁上或者在壁的一部分上防止了加熱絲在罐中不想要的位移或者移動。加熱絲處于合適的位置，和因此在根據(jù)系統(tǒng)的設計應當發(fā)熱之處進行發(fā)熱。
[0049]本發(fā)明的一個或多個加熱絲可以以串聯(lián)或者并聯(lián)布置，或者以串聯(lián)和并聯(lián)布置的組合存在于罐中。如果使用多于一個的加熱絲，則該加熱絲可以相同或者不同。這種構造允許在設計系統(tǒng)時規(guī)定罐的不同區(qū)域中的發(fā)熱。
[0050]加熱元件可以包含加熱絲固定在其上的織物。優(yōu)選該織物是開放織物。開放織物表示覆蓋系數(shù)明顯低于1的織物。覆蓋系數(shù)是織物的紗線所覆蓋的表面相比于織物所覆蓋的面積的分數(shù)。對于覆蓋系數(shù)等于1的織物，全部表面被紗線覆蓋，在構成織物的紗線之間沒有開放空間；覆蓋系數(shù)等于0.5時，一半表面被紗線覆蓋，一半表面沒有被覆蓋，因為在構成織物的紗線之間存在著空間。優(yōu)選在本發(fā)明中，使用覆蓋系數(shù)低于0.7，更優(yōu)選覆蓋系數(shù)低于0.6的織物。
[0051]使用開放織物(和特別是覆蓋系數(shù)低于0.7和更特別覆蓋系數(shù)低于0.6)的一個具體的好處是加熱元件允許足夠的流體穿過該織物在罐中流動。這種流體流動會在罐中存在溫差時發(fā)生。該流體流動有助于均衡SCR罐中流體溫度。
[0052]加熱絲固定在其上的織物可以例如是機織物或者經(jīng)編針織物。
[0053]電阻加熱絲(或多個電阻加熱絲)固定在織物上可以例如經(jīng)由依靠縫合紗線的縫合來進行，或者依靠焊接(例如超聲波焊接到包含熱塑性聚合物的織物上)來進行。經(jīng)由預定的圖案進行固定。該圖案通過罐的形狀等其他原因來選擇。在固定電阻加熱絲(或多個電阻加熱絲)后，從織物切割或者沖壓出形狀。
[0054]包含加熱絲縫合在其上的織物的電阻加熱元件的一個益處是該織物可以經(jīng)由在多于一個平面內彎曲而被賦予三維形狀。這可以例如通過切割和折疊織物的分叉來進行，每個分叉包含部分加熱絲，和/或通過將織物以彎曲方式覆蓋在罐中，由此不同于平坦的二維織物。還可能的是織物的部分經(jīng)過在多于一個平面內彎曲而被賦予三維形狀。因此，具有固定到其上的加熱絲的織物或者織物的部分可以在罐中產生雙彎曲形狀。通過這樣的方式，加熱可以更集中于罐中的特定位置。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，描述了至少一個加熱絲的用途，其用于在加熱或解凍在內燃機的選擇性催化還原中所用的溶液、分散體或者乳液的電阻加熱元件中，其中該至少一個加熱絲浸入到需要加熱絲來加熱或解凍的溶液、分散體或者乳液中；和其中該加熱絲包含金屬絲；
[0056]-該金屬絲包含銅層或銅合金層，和具有不銹鋼包圍層；
[0057]-或者該金屬絲包含鋼層，其被銅層或銅合金層包圍，該銅層或銅合金層被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，
[0058]-或者該金屬絲包含低碳鋼或高碳鋼層，其被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，
[0059]和該加熱絲包含聚合物涂層。
【具體實施方式】
[0060]第一實施例是由金屬絲制成的加熱絲，其具有銅芯和不銹鋼護皮。銅在金屬絲中的體積百分比是34%。將該金屬絲單端拉伸到直徑為0.058mm ;該絲的電阻是18.3歐姆/米長度(在20°C)。將這些絲的七根捻在一起形成股。將這些股的十二根捻在一起來形成加熱絲。該加熱絲的電阻是0.22歐姆/米長度(在20°C )。加熱絲具有PFA (全氟烷氧基樹脂)涂層來盡可能抵制SCR罐中的腐蝕效應。例如，將每個7米長加熱絲的兩個回路并聯(lián)安裝到SCR罐中。第一回路位于泵附近(該泵可以例如位于罐中間)和第二回路提供在罐容積的其余部分中。罐中每個加熱絲的電阻是1.5歐姆(在20°C)，并且電源電壓是
13.5V。該電源電壓可以根據(jù)轎車制造商和車型而變化。
[0061]在第二實施例中，加熱絲是金屬絲制成，其具有銅芯和不銹鋼護皮。每根絲具有34%體積百分比的銅(在芯中)和不銹鋼護皮。將該金屬絲拉伸到直徑為0.212mm。這樣，經(jīng)拉伸的金屬絲的電阻是1.4歐姆/米(在20°C溫度)。將六根這樣的絲捻在第七根、中心位置的相同的絲上。通過這種方式，所制造的加熱絲的電阻是0.20歐姆/米(在20°C )。該加熱絲涂覆有PFA (全氟烷氧基樹脂)涂層來盡可能防止SCR罐中腐蝕條件的不利作用。例如，將7米長的加熱絲引入到SCR罐中，使得罐中該長度的加熱絲的總電阻是1.4歐姆(在20°C溫度)。
[0062]在另一實施例中，將加熱絲用于罐中，該加熱絲由金屬絲構成，該絲具有鋼芯，其被銅或銅合金層包圍，并且再次被鎳、鋅或錫層包圍。例如可以使用具有鎳包圍層(例如相對于金屬絲的總重量為4重量％的鎳)的CCS30。將每根直徑0.135mm的十九根絲捻在一起來形成當量直徑為0.76mm的絲。將0.35mm厚的PFA涂層施涂到絲上。將長度7.2米的加熱絲安裝到SCR罐中。該加熱絲的電阻是0.219歐姆/米長度(在20°C的溫度)。
[0063]電阻加熱元件可以包含例如由聚酰胺6.6單絲制成的機織物。聚酰胺6.6單絲的直徑可以是350μπι和具有圓形截面。該織物是以2/1斜紋組織來編織。該織物的紗羅開口是590 μ m。該織物的覆蓋系數(shù)是0.605。該織物的質量是300g/m2和該織物的厚度是750 μ m0在編織后，該織物已經(jīng)進行了熱穩(wěn)定化。例如使用PTFE (聚四氟乙烯)縫合紗線將加熱絲縫合在織物上。一個或多個加熱絲在織物表面上的定位尤其是通過在罐中不同區(qū)域的發(fā)熱要求和通過罐形狀等來確定。在將加熱絲縫合到織物上后，將該織物切割或者沖壓為一定尺寸和形狀。形狀通過罐的設計和通過罐中需要加熱之處來確定。在一個例子中，在織物上縫合的是由金屬絲制成的加熱絲，該金屬絲具有銅芯和不銹鋼護皮。銅在金屬絲中的體積百分比是34%。將該金屬絲單端拉伸到直徑為0.058mm ;該絲的電阻是18.3歐姆/米長度(在20°C)。將這些絲的七根捻在一起形成股。將這些股的十二根捻在一起來形成加熱絲。該加熱絲的電阻是0.22歐姆/米長度(在20°C)。加熱絲具有PFA(全氟烷氧基樹脂)涂層來盡可能抵制SCR罐中的腐蝕效應。該加熱絲涂覆有PFA (全氟烷氧基樹脂)涂層(厚度0.40mm)。該加熱絲在涂覆后直徑是1.45mm。例如，將每個7米長加熱絲的兩個回路依靠PTFE(聚四氟乙烯)縫合紗線縫合到織物上。
【權利要求】
1.一種包含用于內燃機中的選擇性催化還原的溶液、分散體或者乳液的罐，該罐包含浸入在該罐中的電阻加熱元件，該電阻加熱元件包括至少一個加熱絲；該加熱絲包含金屬絲；?該金屬絲包含銅層或銅合金層，并具有不銹鋼包圍層；?或者該金屬絲包含鋼層，其被銅層或銅合金層包圍，該銅層或銅合金層被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，?或者該金屬絲包含低碳鋼或高碳鋼層，其被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，和該加熱絲包含聚合物涂層。
2.權利要求1的罐，其中該聚合物涂層包含氟。
3.前述權利要求任一項的罐，其中該聚合物涂層是全氟烷氧基樹脂涂層。
4.前述權利要求任一項的罐，其中該聚合物涂層的厚度是0.15-0.6mm。
5.前述權利要求任一項的罐，其中該加熱絲在20°C的電阻是0.05-2.5歐姆/米長度。
6.前述權利要求任一項的罐，其中該加熱絲的彎曲半徑小于該加熱絲的直徑的1.5倍。
7.前述權利要求任 一項的罐，其中該加熱絲在沿著它的長度的至少一個位置上內部固定在罐的壁或者罐的部分上。
8.前述權利要求任一項的罐，其中該罐包括多于一個加熱絲和其中加熱絲以串聯(lián)電路布置。
9.權利要求1-7任一項的罐，其中該罐包括多于一個加熱絲和其中加熱絲以并聯(lián)電路布置。
10.權利要求1-7任一項的罐，其中該罐包括多于一個加熱絲和其中加熱絲以并聯(lián)和串聯(lián)電路的組合來布置。
11.前述權利要求任一項的罐，其中所述加熱絲固定到織物上。
12.權利要求11的罐，其中所述織物是開放織物，優(yōu)選具有小于0.7的覆蓋系數(shù)。
13.權利要求11或12的罐，其中所述織物是機織物或者經(jīng)編針織物。
14.權利要求11-13的罐，其中所述加熱絲縫合到所述織物上。
15.至少一個加熱絲在電阻加熱元件中的用途，該電阻加熱元件用于加熱或者解凍用于內燃機內的選擇性催化還原的溶液、分散體或者乳液，其中該至少一個加熱絲浸入到需要該加熱絲加熱或解凍的該溶液、分散體或者乳液中；該加熱絲包含金屬絲；-該金屬絲包含銅層或銅合金層，并具有不銹鋼包圍層；-或者該金屬絲包含鋼層，其被銅層或銅合金層包圍，該銅層或銅合金層被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，-或者該金屬絲包含低碳鋼或高碳鋼層，其被鎳、鋅或錫層或者這些金屬的合金層包圍，和該加熱絲包含聚合物涂層。
【文檔編號】F01N3/20GK103635666SQ201280032367
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年7月3日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】S·沃斯特拉坦, F·蘭克曼斯, I·施爾德曼斯, V·范瓦森赫夫, L·塔克 申請人:貝卡爾特公司