BE1020057A3

BE1020057A3 - SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION TANK WITH HEATING ELEMENT.

Info

Publication number: BE1020057A3
Application number: BE2011/0425A
Authority: BE
Inventors: Steve Verstraeten; Filip Lanckmans; Inge Schildermans; Wassenhove Veerle Van; Lieven Tack
Original assignee: Bekaert Sa Nv
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-04-02

Abstract

De uitvinding beschrijft een tank die een oplossing of dispersie bevat voor de toepassing van selectieve catalytische reductie bij verbrandingsmotoren. Deze tank bevat een elektrisch weerstandsverwarmingselement ondergedompeld in de tank. Dit elektrisch weerstandsverwarmingselement bevat ten minste één verwarmingskoord. Dit verwarmingskoord bevat metaalfilamenten. Deze metaalfilamenten - hebben een laag in koper of in een koperlegering en hebben een roestvaststalen omhulsel, - ofwel hebben deze metaalfilamenten een stalen laag, met errond een laag in koper of een koperlegering en hierrond een omhulsel in nikkel, zink of tin; - ofwel hebben deze metaalfilamenten een laag in laagkoolstof of hoogkoolstof staal, met er rond en omhulsel in nikkel, zink of tin en het verwarmingskoord heeft een polymere coatinglaag.The invention describes a tank containing a solution or dispersion for the use of selective catalytic reduction in combustion engines. This tank contains an electrical resistance heating element immersed in the tank. This electrical resistance heating element contains at least one heating cord. This heating cord contains metal filaments. These metal filaments - have a copper or copper alloy layer and have a stainless steel sheath, - or these metal filaments have a steel layer with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin sheath; - either these metal filaments have a layer in low-carbon or high-carbon steel, with a nickel, zinc or tin casing around it and the heating cord has a polymeric coating layer.

Description

Selectieve catalytische reductie tank met verwarmingselementSelective catalytic reduction tank with heating element

BeschrijvingDescription

Technisch domeinTechnical domain

De uitvinding betreft een tank voor gebruik in selectieve katalytische reductie systemen (SCR: Sélective Catalytic Réduction) en een elektrisch weerstandsverwarmingssysteem er voor. Dergelijke tanks worden bijvoorbeeld in vrachtwagens en auto’s gebruikt en bevatten het reductieproduct of een precursor voor een selectief katalytisch reductieproduct. Het elektrisch verwarmingssysteem volgens de uitvinding bevat één of meerdere verwarmingskoorden die in de vloeistof in de tank ondergedompeld zijn.The invention relates to a tank for use in selective catalytic reduction systems (SCR: Selective Catalytic Reduction) and an electrical resistance heating system for it. Such tanks are used, for example, in trucks and cars and contain the reduction product or a precursor for a selective catalytic reduction product. The electric heating system according to the invention comprises one or more heating cords which are immersed in the liquid in the tank.

AchtergrondBackground

In een aantal landen zijn in de wetgeving maximum waarden opgenomen voor de hoeveelheid stikstofoxides (NOX) die uitlaatgassen mogen bevatten van voertuigen aangedreven door verbrandingsmotoren. Eén methode om de hoeveelheid NOX te reduceren is door gebruik te maken van selectieve catalytische reductie (SCR: Sélective Catalytic Réduction). Bij SCR-systemen worden NOX uit de uitlaatgasstroom gereduceerd tot stikstof en water via een catalytische reactie in de uitlaatgasstroom waarbij een reduceermiddel (reductans) gebruikt wordt. Er wordt vooral ammoniak als reduceermiddel gebruikt. Deze ammoniak wordt bekomen door ontbinding van een precursor oplossing die ammoniak of urea bevat. Deze precursor oplossing wordt in de uitlaatgassen geïnjecteerd. Hiervoor heeft het voertuig één of meerdere tanks die deze precursor oplossing bevatten. Een voorbeeld van een dergelijke precursor oplossing is AdBlue (merknaam van VDA, Verband der Automobilindustrie), commerciële naam voor een waterige oplossing die 32.5% ureum bevat. Andere voorbeelden zijn ureum/ammonium formiaat waterige oplossingen (verkocht onder de naam Denoxium). Dergelijke precursor oplossingen zijn zeer corrosief.In a number of countries, the legislation includes maximum values for the amount of nitrogen oxides (NOX) that exhaust gases may contain from vehicles powered by combustion engines. One method to reduce the amount of NOX is by using selective catalytic reduction (SCR: Selective Catalytic Reduction). With SCR systems, NOX from the exhaust gas stream is reduced to nitrogen and water via a catalytic reaction in the exhaust gas stream using a reducing agent (reductant). Ammonia is primarily used as a reducing agent. This ammonia is obtained by dissolving a precursor solution containing ammonia or urea. This precursor solution is injected into the exhaust gases. For this the vehicle has one or more tanks that contain this precursor solution. An example of such a precursor solution is AdBlue (brand name of VDA, Verband der Automobilindustrie), commercial name for an aqueous solution containing 32.5% urea. Other examples are urea / ammonium formate aqueous solutions (sold under the name Denoxium). Such precursor solutions are very corrosive.

De meeste waterige precursor oplossingen kunnen bevriezen bij temperaturen die normaal in de natuur kunnen voorkomen (b.v. een waterige oplossing van 32.5% ureum bevriest bij -11°C). Daarom is een verwarmingselement nodig om de precursor tank te ontdooien wanneer de precursor vloeistof in de tank bevroren is. Het verwarmingselement kan ook gebruikt worden om de precursor oplossing tot op een geschikte werkingstemperatuur op te warmen.Most aqueous precursor solutions can freeze at temperatures that can normally occur in nature (e.g., an aqueous solution of 32.5% urea freezes at -11 ° C). Therefore, a heating element is needed to defrost the precursor tank when the precursor liquid in the tank is frozen. The heating element can also be used to heat the precursor solution to a suitable operating temperature.

Er bestaan een aantal algemene vereisten voor verwarmingssystemen die in SCR tanks ondergedompeld moeten worden. Een eerste vereiste is dat het verwarmingssysteem voldoende warmte moet kunnen genereren om op voldoende korte tijd de nodige hoeveelheid precursor oplossing te kunnen ontdooien en opwarmen. De nodige warmte die gegenereerd moet worden, is afhankelijk van het volume van de tank, in het bijzonder van het maximum volume aan precursor oplossing dat de tank kan bevatten. Het verwarmingssysteem moet beperkt zijn in afmetingen, om voldoende ruimte in de tank te laten voor een voldoende volume aan precursor oplossing, zonder dat de tank en de accessoires in en rond de tank te volumineus zouden worden. Het is noodzakelijk dat er eerst verwarmd wordt in de omgeving van de pomp die de precursor oplossing uit de tank oppompt, maar andere delen van de tank moeten ook ontdooid en opgewarmd kunnen worden. Bij voorkeur kan het verwarmingssysteem verschillende delen van de tank opwarmen (b.v. afgelegen secties in de tank of secties die fysisch gescheiden zijn van andere secties in de tank). Er moet niet alleen rond de pomp ontdooid worden; maar ook in andere delen, zodat ontdooide precursor oplossing beschikbaar is aan en voor de pomp. Hier moet worden vermeld dat de tank een complex ontwerp kan hebben, met verschillende accessoires er in (pomp, sensoren...). Verwarmingssystemen die in de precursor oplossing ondergedompeld zijn, zijn zeer efficiënt vanuit het oogpunt van energie (warmte) overdracht naar de (bevroren) precursor oplossing. De ondergedompelde verwarmingssystemen moeten echter ook bestand zijn tegen de omstandigheden in de tank: de corrosieve precursor oplossing (of vluchtige componenten (zoals ammoniak) en temperaturen die bij gebruik tot boven 100°C kunnen oplopen. Een lange levensduur van het verwarmingselement wordt vereist, zonder dat de karakteristieken (warmtegeneratie) van het verwarmingselement over de tijd veranderen. Elekrische (weerstands) verwamingssystemen moeten energie - efficiënt zijn, en in staat zijn hun functie uit te voeren zonder dat (te) grote hoeveelheden energie van de batterij van het voertuig gevraagd wordt, dit is vooral van belang bij het koud starten van het voertuig. Verder geven producenten van SCR systemen de voorkeur aan verwarmingssystemen die gemakkelijk te installeren zijn.There are a number of general requirements for heating systems that must be immersed in SCR tanks. A first requirement is that the heating system must be able to generate sufficient heat to defrost and heat up the required amount of precursor solution in a sufficiently short time. The necessary heat to be generated depends on the volume of the tank, in particular on the maximum volume of precursor solution that the tank can contain. The heating system must be limited in size to allow sufficient space in the tank for a sufficient volume of precursor solution, without the tank and the accessories in and around the tank becoming too bulky. It is necessary to first heat in the area of the pump that pumps the precursor solution out of the tank, but it must also be possible to defrost and heat up other parts of the tank. Preferably, the heating system can heat different parts of the tank (e.g., remote sections in the tank or sections that are physically separated from other sections in the tank). It is not only necessary to defrost around the pump; but also in other parts, so that thawed precursor solution is available at and for the pump. It must be stated here that the tank can have a complex design, with various accessories in it (pump, sensors ...). Heating systems immersed in the precursor solution are very efficient from the point of view of energy (heat) transfer to the (frozen) precursor solution. However, the immersed heating systems must also be able to withstand the conditions in the tank: the corrosive precursor solution (or volatile components (such as ammonia) and temperatures that can exceed 100 ° C when used. Long life of the heating element is required, without that the characteristics (heat generation) of the heating element change over time Electric (resistance) heating systems must be energy efficient and able to perform their function without requiring (too) large amounts of energy from the vehicle's battery This is especially important when the vehicle is cold starting and SCR systems manufacturers prefer heating systems that are easy to install.

Een aantal verschillende systemen zijn ontwikkeld om de tank met de precursor oplossing te ontdooien en op te warmen. Sommige systemen bevatten afzonderlijke weerstandsverwarmingssystemen of een bypass van een warme vloeistof of hete gas stroom rond of door de tank. In het algemeen zijn de verwarmingssystemen complex en duur. Het gebruik van een elektrische weerstandsdraad in de tank als verwarmingselement is gekend, EP 1582732 vermeldt een dergelijk systeem. Een ander voorbeeld is W02008/023021, waarin een ureum tank en een voedingsleiding beschreven worden waarbij een verwarmingsdraad te minste gedeeltelijk in de voedingsleiding loopt. Dit deel heeft de vorm van een spiraal of lus die zich ten minste gedeeltelijk in de tank of in de toevoerleiding bevindt.A number of different systems have been developed to defrost and heat up the tank with the precursor solution. Some systems contain separate resistance heating systems or a bypass of a hot liquid or hot gas stream around or through the tank. In general, the heating systems are complex and expensive. The use of an electrical resistance wire in the tank as a heating element is known, EP 1582732 mentions such a system. Another example is WO2008 / 023021, in which a urea tank and a feed line are described wherein a heating wire runs at least partially in the feed line. This part has the shape of a spiral or loop that is at least partially in the tank or in the supply line.

Het is een nadeel in systemen die verwarmingsdraden gebruiken, dat deze verwarmingsdraden een minimum diameter van verschillende millimeters hebben. Deze dikte maakt het moeilijk (of zelfs onmogelijk) om de verwarmingsdraden te buigen en zo in de tank in te brengen dat de volledige tank verwarmd wordt. Bovendien kunnen deze verwarmingsdraden niet ingebracht worden bij accessories in de tank of in veraf gelegen secties van de tank, wegens het gebrek aan buigzaamheid van deze verwarmingsdraden.It is a disadvantage in systems using heating wires that these heating wires have a minimum diameter of different millimeters. This thickness makes it difficult (or even impossible) to bend the heating wires and insert them into the tank in such a way that the entire tank is heated. Moreover, these heating wires cannot be inserted into accessories in the tank or in distant sections of the tank due to the lack of flexibility of these heating wires.

Het is een specifiek probleem van bestaande verwarmingssystemen dat positionering er van in (afgelegen) hoeken van de tank moeilijk of zelfs onmogelijk is. Daarenboven zijn bestaande systemen complex en hun assemblage en installatie is tijdrovend, moeilijk en duur.It is a specific problem with existing heating systems that positioning them in (remote) corners of the tank is difficult or even impossible. Moreover, existing systems are complex and their assembly and installation is time-consuming, difficult and expensive.

Als de tank te warm wordt, bestaat er gevaar voor oververhitting. Het is wenselijk dat de verwarmingssystemen veiligheidsmechanismen bevatten om oververhitting te voorkomen.There is a danger of overheating if the tank becomes too hot. It is desirable that the heating systems include safety mechanisms to prevent overheating.

Een belangrijke problematiek is de levensduur, want de omstandigheden in de tank zijn zeer corrosief.An important problem is the service life, because the conditions in the tank are very corrosive.

Beschrijving van de uitvindingDescription of the invention

Het is een doelstelling van de uitvinding om een selectieve katalytische reductie (SCR) tank te voorzien met een verbeterd elektrisch weerstandsverwarmingselement ondergedompeld in de SCR oplossing. Het is een specifieke doelstelling om een SCR tank te voorzien met een elektrisch weerstandsverwarmingselement dat geschikt is in afmetingen, vorm en vermogen voor specifieke designs van SCR tanks, of voor SCR tanks en hun accessoires (b.v. een pomp en sensoren in de tank). Het is een verdere doelstelling om een elektrisch weerstandsverwarmingselement te ontwikkelen met efficiënt gebruik van het aangelegde vermogen en dat bestand is tegen de werkingsomstandigheden van een SCR systeem. Het is een verdere doelstelling om een elektrisch weerstandsverwarmingselement te ontwikkelen dat gemakkelijk in de SCR module geïnstalleerd kan worden, ook in afgelegen secties bij complexe vorm van de SCR tank (dit betekent inclusief volume verwarming). Het is een andere specifieke doelstelling om het weerstandsverwarmingselement op eenvoudige wijze van een systeem te voorzien dat beschermt tegen oververhitting van het verwarmingselement. Een andere belangrijke doelstelling is een verwarmingsdraad aan te bieden die voldoende duurzaamheid heeft tegen cyclische belasting, want het is mogelijk dat bevroren blokken precursor oplossing aan de verwarmingsdraad hangen bij starten van het voertuig, of in de precursor oplossing zweven en tegen de verwarmingsdraad botsen, waardoor een dynamische mechanische belasting op de verwarmingsdraad ontstaat.It is an object of the invention to provide a selective catalytic reduction (SCR) tank with an improved electrical resistance heating element immersed in the SCR solution. It is a specific objective to provide an SCR tank with an electrical resistance heating element that is suitable in size, shape and power for specific designs of SCR tanks, or for SCR tanks and their accessories (e.g. a pump and sensors in the tank). It is a further objective to develop an electrical resistance heating element with efficient use of the applied power and which can withstand the operating conditions of an SCR system. It is a further objective to develop an electrical resistance heating element that can be easily installed in the SCR module, also in remote sections with complex shape of the SCR tank (this means including volume heating). It is another specific objective to provide the resistance heating element in a simple manner with a system that protects against overheating of the heating element. Another important objective is to offer a heating wire that has sufficient durability against cyclic loading, as it is possible that frozen blocks of precursor solution hang on the heating wire when the vehicle is started, or float in the precursor solution and collide with the heating wire, causing A dynamic mechanical load on the heating wire is created.

Het is een specifieke doelstelling om een systeem te ontwikkelen met voldoende duurzaamheid, vooral met betrekking tot weerstand tegen corrosie van het verwarmingselement.It is a specific objective to develop a system with sufficient durability, especially with regard to corrosion resistance of the heating element.

De doelstellingen worden bereikt door een tank te voorzien die een oplossing (bijvoorbeeld in water) of dispersie (bijvoorbeeld in water) bevat voor de toepassing van selectieve catalytische reductie bij verbrandingsmotoren. Deze tank bevat een elektrisch weerstandsverwarmingselement ondergedompeld in de tank. Dit elektrisch weerstandsverwarmingselement bevat ten minste één weerstandsverwarmingskoord (verwarmingskoord). Dit verwarmingskoord bevat metaalfilamenten. Deze metaalfilamenten ® hebben een laag in koper of in een koperlegering en hebben een roestvaststalen omhulsel, • ofwel hebben deze metaalfilamenten een stalen laag, met errond een laag in koper of een koperlegering en hierrond een omhulsel in nikkel, zink of tin; • ofwel hebben deze metaalfilamenten een laag in laagkoolstof of hoogkoolstof staal, met er rond een omhulsel in nikkel, zink of tin en het verwarmingskoord heeft een polymere cöatinglaag.The objectives are achieved by providing a tank containing a solution (for example in water) or dispersion (for example in water) for the application of selective catalytic reduction in combustion engines. This tank contains an electrical resistance heating element immersed in the tank. This electrical resistance heating element contains at least one resistance heating cord (heating cord). This heating cord contains metal filaments. These metal filaments ® have a copper or copper alloy layer and have a stainless steel shell, or • these metal filaments have a steel layer, with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin shell around it; • either these metal filaments have a layer in low-carbon or high-carbon steel, with a nickel, zinc or tin casing around it and the heating cord has a polymeric coating.

In de productie van het verwarmingskoord worden bijvoorbeeld de metaalfilamenten in één of meerdere stappen samengetwijnd. Het gebruik van een koord betekent dat een buigzaam weerstandsverwarmingselement bekomen wordt.For example, in the production of the heating cord, the metal filaments are twisted together in one or more steps. The use of a cord means that a flexible resistance heating element is obtained.

Het verwarmingskoord combineert een corrosiebestendige buitenste metaallaag van het filament (hetzij roestvast staal, hetzij nikkel, zink of tin) met een polymere coatinglaag van het koord. Deze combinatie is noodzakelijk gebleken, omdat de polymere coatinglaag alleen niet voldoet om corrosieweerstand te bekomen, wegens niet te vermijden diffusie van corrosieve gassen (b.v. ammoniak) door de polymere coatinglaag. Daardoor is een corrosiebestendige buitenste metaallaag van het filament nodig. Een corrosiebestendige buitenste metaallaag van het filament volstaat ook niet om corrosieweestand te bekomen, wegens het optreden van elektrochemische corrosie.The heating cord combines a corrosion-resistant outer metal layer of the filament (either stainless steel or nickel, zinc or tin) with a polymeric coating layer of the cord. This combination has been found to be necessary because the polymeric coating layer alone does not suffice to achieve corrosion resistance due to unavoidable diffusion of corrosive gases (e.g., ammonia) through the polymeric coating layer. This requires a corrosion-resistant outer metal layer of the filament. A corrosion-resistant outer metal layer of the filament is also not sufficient to achieve corrosion resistance, due to the occurrence of electrochemical corrosion.

Bij voorkeur is de polymere coatinglaag een fluor bevattende polymere coatinglaag. Alternatief kunnen ook bijvoorbeeld siliconencoatings gebruikt worden. Bij voorkeur heeft de polymere coatinglaag een dikte tussen 0.15 en 0.6 mm.Preferably, the polymeric coating layer is a fluorine-containing polymeric coating layer. Alternatively, for example, silicone coatings can be used. The polymeric coating layer preferably has a thickness between 0.15 and 0.6 mm.

De tank kan uit om het even welk geschikt materiaal gemaakt zijn, bij voorkeur materiaal met een hoge chemische bestendigheid tegen de precursor oplossing die bijvoorbeeld ureum bevat. Metalen en plastics, bijvoorbeeld polyolefinen (en vooral hoge dichtheids polyethyleen) en polyamide zijn zeer geschikt. De tank kan via om het even welke methode gemaakt zijn die geschikt is voor het produceren van holle lichamen. Bij gebruik van een tank in een polymere kunststof (plastic) zijn bijvoorbeeld spuitgieten en blaasgieten zeer geschikte productiemethodes.The tank can be made of any suitable material, preferably material with a high chemical resistance to the precursor solution containing, for example, urea. Metals and plastics, for example polyolefins (and especially high density polyethylene) and polyamide are very suitable. The tank can be made by any method suitable for producing hollow bodies. When using a tank in a polymeric plastic (plastic), injection molding and blow molding, for example, are very suitable production methods.

De tank kan bijvoorbeeld een maximaal volume hebben tussen 1 en 25 liter; bijvoorbeeld tussen 3 en 22 liter; bijvoorbeeld tussen 4 en 15 liter. De uitvinding heeft uitzonderlijk interessante voordelen bij tanks die in het hogere maximale volumebereik liggen (b.v. hoger dan 10 liter). Hoe hoger het volume van de tank, hoe moeilijker het is om het volume vloeistof in de tank te ontdooien en op te warmen. De uitvinding biedt een zeer effectief en efficiënt verwarmingssysteem in het bijzonder voor deze grotere tanks, aangezien de verwarmingskoord op eenvoudige manier een driedimensionaal pad in de tank kan volgen en daarenboven ook gemakkelijk te installeren is.The tank can, for example, have a maximum volume between 1 and 25 liters; for example between 3 and 22 liters; for example between 4 and 15 liters. The invention has extremely interesting advantages with tanks that are in the higher maximum volume range (e.g., higher than 10 liters). The higher the volume of the tank, the harder it is to defrost and heat up the volume of liquid in the tank. The invention offers a very effective and efficient heating system, in particular for these larger tanks, since the heating cord can follow a three-dimensional path in the tank in a simple manner and, in addition, is also easy to install.

Bij voorkeur is het totale nodige vermogen dat door het verwarmingskoord geleverd kan worden tussen 90 en 400 W per element, meer bij voorkeur tussen 100 en 220 W per element. De voedingsspanning kan bijvoorbeeld tussen 8 en 15 V liggen.Preferably, the total required power that can be supplied by the heating cord is between 90 and 400 W per element, more preferably between 100 and 220 W per element. The supply voltage can, for example, be between 8 and 15 V.

De tank kan bijvoorbeeld een waterige oplossing bevatten van 32.5% ureum. Een voorbeeld van dergelijke waterige oplossing is gekend onder de commerciële naam AdBlue. Andere voorbeelden zijn waterige ureum/ammoniak formiaat oplossingen (b.v. zoals verkocht onder de merknaam Denoxium). Ureum/ammoniak formiaat oplossingen hebben het voordeel op lagere temperatuur te bevriezen dan 32.5% ureum oplossingen, maar hebben het nadeel dat zij mogelijks mierenzuur kunnen vrijstellen, wat tot zeer corrosieve omstandigheden leidt.The tank may, for example, contain an aqueous solution of 32.5% urea. An example of such an aqueous solution is known under the commercial name AdBlue. Other examples are aqueous urea / ammonia formate solutions (e.g., as sold under the brand name Denoxium). Urea / ammonia formate solutions have the advantage of freezing at a lower temperature than 32.5% urea solutions, but have the disadvantage that they may release formic acid, leading to highly corrosive conditions.

Bij gebruik van het metaalfilament dat de combinatie van een koperen laag (of een laag uit een koperlegering) en een roestvaststalen laag in het metaalfilament is, is er een belangrijk voordeel qua elektrische weerstand die bijzonder voordelig gebleken is voor toepassing in een SCR-tank. Met dergelijke filamenten kunnen verwarmingskoorden gemaakt worden die een geschikte lengte en elektrische weerstand (en dus elektrisch verwarmingsvermogen) hebben voor toepassing in een SCR tank. Dit laat optimaal opwarmen van het volume in de SCR-tank toe. Een metaalfilament met een zelfde diameter en enkel koper (of een koperlegering) zou tot een verwarmingskoord met een te lange lengte leiden voor een zelfde weerstand; deze lengte zou moeilijk in de SCR tank ingebracht kunnen worden; in zones van hoge vermogendensiteit kan dit problemen geven. Enkel koper zou tot lage diameters leiden en onvoldoende vermoeiingsweerstand. Door onvermijdelijke diffusie van ammoniak door de polymere coating (zelfs bij een goed gekozen coating zal een zekere mate van diffusie optreden), zou het koper te snel aangetast worden.When using the metal filament that is the combination of a copper layer (or a copper alloy layer) and a stainless steel layer in the metal filament, there is an important electrical resistance advantage that has proven to be particularly advantageous for use in an SCR tank. With such filaments, heating cords can be made which have a suitable length and electrical resistance (and thus electrical heating capacity) for use in an SCR tank. This allows optimum heating of the volume in the SCR tank. A metal filament with the same diameter and only copper (or a copper alloy) would lead to a heating cord with too long a length for the same resistance; this length would be difficult to introduce into the SCR tank; this can cause problems in high power density zones. Only copper would lead to low diameters and insufficient fatigue resistance. Unavoidable diffusion of ammonia through the polymeric coating (even with a well-chosen coating a certain degree of diffusion will occur), the copper would be attacked too quickly.

Een metaalfilament uit enkel roestvast staal zou leiden tot een verwarmingskoord met een te korte lengte voor een zelfde elektrische weerstand. Belangrijk is ook dat een te korte lengte een niet-homogene warmteverdeling in het tankvolume zal geven. Bij een weerstandsverwarmingskoord dat metaalfilamenten omvat die een combinatie zijn van een koperen laag (of een laag uit een koperlegering) en een stalen laag wordt de elektrische geleiding hoofdzakelijk bepaald door de koperen laag (of de laag uit een koperlegering).A metal filament from only stainless steel would lead to a heating cord with a length too short for the same electrical resistance. It is also important that a length that is too short will give a non-homogeneous heat distribution in the tank volume. In a resistance heating cord comprising metal filaments that are a combination of a copper layer (or a copper alloy layer) and a steel layer, the electrical conductivity is mainly determined by the copper layer (or the copper alloy layer).

Bij gebruik van metaalfilamenten met een laag in koper of in een koperlegering en met een roestvaststalen omhulsel, heeft de laag in koper of in een koperlegering bij voorkeur een volumepercentage tussen 20 en 80 van het metaalfilament, bij hogere voorkeur tussen 30 en 50 volumepercent.When using metal filaments with a layer in copper or in a copper alloy and with a stainless steel casing, the layer in copper or in a copper alloy preferably has a volume percentage between 20 and 80 of the metal filament, more preferably between 30 and 50 volume percent.

Bij gebruik van metaalfilamenten met een stalen laag, met er rond een laag in koper of een koperlegering en hierrond een omhulsel in nikkel, zink of tin; wordt bij voorkeur CCS40 of CCS30 gebruikt met er rond een omhulsel in nikkel, zink of tin. CCS40 (Copper Cladded Steel 40) is een staalfilament met er rond een koperlaag, zodat het filament een elektrische weerstand heeft gelijk aan 40% van de elektrische weerstand van een koper filament met zelfde diameter. CCS30 (Copper Cladded Steel 30) is een staalfilament met er rond een koperlaag, zodat het filament een elektrische weerstand heeft gelijk aan 30% van de elektrische weerstand van een koper filament met zelfde diameter. CCS40 en CCS30 zijn meest geschikt voor de uitvinding (beter dan b.v. CCS20, CCS50 or CCS60) gezien de duurzaamheid en geleidbaarheid en de balans van de dikte van de laag in staal en van dikte van de filamenten, voornamelijk met betrekking van het vermogen ontwikkeld per oppervlakte van het verwarmingskoord.When using metal filaments with a steel layer, with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin covering around it; CCS40 or CCS30 is preferably used with a nickel, zinc or tin casing around it. CCS40 (Copper Cladded Steel 40) is a steel filament with a copper layer around it, so that the filament has an electrical resistance equal to 40% of the electrical resistance of a copper filament with the same diameter. CCS30 (Copper Cladded Steel 30) is a steel filament with a copper layer around it, so that the filament has an electrical resistance equal to 30% of the electrical resistance of a copper filament with the same diameter. CCS40 and CCS30 are most suitable for the invention (better than eg CCS20, CCS50 or CCS60) in view of the durability and conductivity and the balance of the thickness of the layer in steel and the thickness of the filaments, mainly with regard to the power developed per surface of the heating cord.

Een laagkoolstof staal is een staalsoort met voor alle aanwezige elementen een gewichtspercentage kleiner dan 0.5 (uiteraard met uitzondering van ijzer en mogelijks met uitzondering voor silicium en mangaan); bijvoorbeeld lager dan 0.2 gewichtspercent; en een gewichtspercentage koolstof lager dan 0.3. Voor de uitvinding wordt bij voorkeur een iaagkoolstofstaal gebruikt met een gewichtspercentage koolstof bij voorkeur lager dan 0.2 gewichtspercent, met meer voorkeur lager dan 0.06 gewichtspercent.A low carbon steel is a type of steel with a weight percentage of less than 0.5 for all elements present (of course with the exception of iron and possibly with the exception of silicon and manganese); for example, lower than 0.2 weight percent; and a weight percentage of carbon lower than 0.3. For the invention, a low carbon steel is preferably used with a weight percentage of carbon, preferably lower than 0.2 weight percent, more preferably lower than 0.06 weight percent.

Een hoogkoolstofstaal is een staalsoort met een gewichtspercentage koolstof tussen 0.3 en 1.7. Voor de uitvinding wordt bij voorkeur hoogkoolstofstaal met een gewichtspercentage koolstof tussen 0.4 en 0.95% gebruikt, met meer voorkeur met een gewichtspercentage koolstof tussen 0.55 en 0.85%. Het hoogkoolstof staal kan legeringselementen bevatten.A high carbon steel is a steel with a weight percentage of carbon between 0.3 and 1.7. High carbon steel with a weight percentage of carbon between 0.4 and 0.95% is preferably used for the invention, more preferably with a weight percentage of carbon between 0.55 and 0.85%. The high carbon steel can contain alloying elements.

Waar volgens de uitvinding de metaalfilamenten een omhulsel hebben in nikkel, zink of tin, bedraagt dit omhulsel bij voorkeur tussen 0.5 en 10 gewichtsprocent van het metaalfilament, met meer voorkeur tussen 2 en 6 gewichtsprocent, met meeste voorkeur tussen 3 en 5 gewichtsprocent.Where according to the invention the metal filaments have an envelope in nickel, zinc or tin, this envelope is preferably between 0.5 and 10% by weight of the metal filament, more preferably between 2 and 6% by weight, most preferably between 3 and 5% by weight.

Bij gebruik van een zink omhulsel heeft het metaalfilament met meer voorkeur tussen 0.5 en 5 gewichtsprocent zink als omhulsel, met meeste voorkeur tussen 0.5 en 2.5 gewichtsprocent zink als omhulsel. Bij gebruik van een nikkel omhulsel heeft het metaalfilament met meer voorkeur tussen 2 en 6 gewichtsprocent nikkel als omhulsel, met meeste voorkeur tussen 3 en 5 gewichtsprocent nikkel als omhulsel.When a zinc sheath is used, the metal filament is more preferably between 0.5 and 5 weight percent zinc as sheath, most preferably between 0.5 and 2.5 weight percent zinc as sheath. When a nickel sheath is used, the metal filament is more preferably between 2 and 6 weight percent nickel as sheath, most preferably between 3 and 5 weight percent nickel as sheath.

Volgens deze uitvinding bevat de tank een elektrisch weerstandsverwarmingskoord dat bestand is tegen de corrosieve omstandigheden in de SCR-tank. Deze corrosieve omstandigheiden zijn complex. Enerzijds is er het corrosieve medium (vrijstelling van ammoniak). Anderzijds zijn de omstandigheden aanwezig die tot elektrochemische corrosie aanleiding kunnen geven.According to this invention, the tank contains an electrical resistance heating cord that is resistant to the corrosive conditions in the SCR tank. These corrosive conditions are complex. On the one hand there is the corrosive medium (exemption from ammonia). On the other hand, the conditions are present that can lead to electrochemical corrosion.

Het verwarmingskoord heeft een polymere coatinglaag. Een functie van deze polymere coatinglaag is om elektrochemische corrosieweerstand te verlenen aan het verwarmingskoord. De coatinglaag op het verwarmingskoord voorkomt tevens kortsluitingen wanneer twee punten van het verwarmingskoord, of twee verwarmingskoorden met elkaar in contact zouden komen in de SCR-tank. In een specifieke uitvoering van de uitvinding heeft het verwarmingskoord een polymere coatinglaag die fluor bevat. Fluor bevattende coatings rond het verwarmingskoord hebben de nodige chemische (corrosie) weerstand en temperatuursbestendigheid voor gebruik in SCR-tanks, waar temperaturen kunnen oplopen tot bijvoorbeeld 150°C. Voorbeelden van fluor bevattende coatings die gebruikt kunnen worden in de uitvinding zijn PFA (perfluoroalcoxy), ETFE (ethyleen tetrafluorethyleen copolymeer), MFA en PPS (polyfenyleensulfide). Bij gebruik van PFA, wordt bij voorkeur een graad PFA gebruikt die bestand is tot 250° gebruikstemperatuur.The heating cord has a polymeric coating layer. A function of this polymeric coating layer is to impart electrochemical corrosion resistance to the heating cord. The coating layer on the heating cord also prevents short circuits if two points of the heating cord, or two heating cords, come into contact with each other in the SCR tank. In a specific embodiment of the invention, the heating cord has a polymeric coating layer containing fluorine. Coatings containing fluorine around the heating cord have the necessary chemical (corrosion) resistance and temperature resistance for use in SCR tanks, where temperatures can rise to, for example, 150 ° C. Examples of fluorine-containing coatings that can be used in the invention are PFA (perfluoroalcoxy), ETFE (ethylene tetrafluoroethylene copolymer), MFA and PPS (polyphenylene sulfide). When using PFA, a grade of PFA is preferably used that is resistant to 250 ° use temperature.

De dikte van de polymere coatinglaag is bij voorkeur tussen 0.15 - 0.6 mm. Een belangrijke rol van de coating op het verwarmingskoord (naast het leveren van elektrochemische corrosieweerstand, hoge temperatuurbestendigheid en verbeteren van de duurzaamheid) is het sturen van de dikte van het verwarmingskoord om aan het oppervlak van dit koord slechts een bepaalde vermogensontwikkeling te hebben. Dit is bij voorkeur 0.3 - 0.9 W/cm2, bij hogere voorkeur 0.35 - 0.6 W/cm2. Deze begrenzing van warmteontwikkeling is nodig om te vermijden dat de precursoroplossing lokaal te warm wordt en te veel gas zou ontwikkelen (b.v. te veel vrijstelling van ammoniak). Hierdoor zou de druk in tank toenemen en de levensduur van het element dalen door meer diffusie doorheen de coating. Hoe dikker de coating, hoe lager de warmteontwikkeling per eenheid van manteloppervlakte aan hèt oppervlak van het koord zal zijn.The thickness of the polymeric coating layer is preferably between 0.15 - 0.6 mm. An important role of the coating on the heating cord (in addition to providing electrochemical corrosion resistance, high temperature resistance and improving durability) is to control the thickness of the heating cord to have only a certain power development on the surface of this cord. This is preferably 0.3 - 0.9 W / cm 2, more preferably 0.35 - 0.6 W / cm 2. This limitation of heat development is necessary to prevent the precursor solution from becoming too hot locally and developing too much gas (e.g., too much ammonia exemption). This would increase the pressure in the tank and decrease the lifetime of the element due to more diffusion through the coating. The thicker the coating, the lower the heat development per unit of jacket surface on the surface of the cord will be.

Ook is het mogelijk op de individuele metaalfilamenten een coating aan te brengen. Deze coating kan een polyurethaan coating zijn. Hierdoor worden, na eventuele filamentbreuk, plaatsen vermeden met een lokaal hoge weerstand en dus lokale oververhitting.It is also possible to apply a coating to the individual metal filaments. This coating can be a polyurethane coating. Because of this, after possible filament breakage, places with a local high resistance and therefore local overheating are avoided.

Bij voorkeur is de totale lengte van het verwarmingskoord in de tank tussen 0.8 en 20 meter; meer bij voorkeur tussen 3 en 12 meter; en zelfs met nog meer voorkeur tussen 5 en 7.5 m. Bijvoorbeeld worden twee circuits van elk 7.2 m in de tank aangebracht. Een eerste circuit direct onder de pomp (die zich bijvoorbeeld centraal in de tank bevindt) en een tweede circuit in de rest van de tank.The total length of the heating cord in the tank is preferably between 0.8 and 20 meters; more preferably between 3 and 12 meters; and even more preferably between 5 and 7.5 m. For example, two circuits of 7.2 m each are installed in the tank. A first circuit directly below the pump (which is centrally located in the tank, for example) and a second circuit in the rest of the tank.

Verwarmingskoorden gebruikt in de SCR tank volgens de uitvinding zijn ook voldoende geschikt tegen vermoeiing. Er wordt een niet onbelangrijke mechanische belasting (die tot vermoeiingsbreuken van de verwarmingskoord zouden kunnen leiden) op het verwarmingskoord uitgeoefend wanneer het voertuig beweegt op het moment dat er nog ijsblokken aan de verwarmingskoord hangen of in de tank rondzweven. De materiaalkeuze en de diameterkeuze van de metaalfilamenten en de aanwezigheid van de polymere coatinglaag rond het verwarmingskoord dragen bij tot de vermoeiingsweerstand van het verwarmingskoord. Het samennemen van voldoende fijne filamenten draagt bij tot een verhoging van de vermoeiingsweerstand. Te grote filamentdiameter zal de vermoeiingsweerstand drastisch verlagen.Heating cords used in the SCR tank according to the invention are also sufficiently suitable against fatigue. A not insignificant mechanical load (which could lead to fatigue breaks of the heating cord) is applied to the heating cord when the vehicle is moving when ice blocks are still hanging on the heating cord or floating around in the tank. The choice of material and diameter selection of the metal filaments and the presence of the polymeric coating layer around the heating cord contribute to the fatigue resistance of the heating cord. The combination of sufficiently fine filaments contributes to an increase in fatigue resistance. Too large filament diameter will drastically reduce fatigue resistance.

De diameter van de metaalfilamenten is bij voorkeur 50 - 250 micrometer, met meer voorkeur 55-150 micrometer. Filamenten van dergelijke fijne diameter hebben het voordeel beter bestand te zijn tegen cyclische belastingen in buiging.The diameter of the metal filaments is preferably 50 - 250 micrometers, more preferably 55-150 micrometers. Filaments of such a fine diameter have the advantage of being more resistant to cyclic loads in bending.

Bij voorkeur bedraagt de equivalente diameter van het verwarmingskoord voor opbrengen van een polymere coating 0.2 - 1.2 mm, bijvoorbeeld 0.65 mm. Met equivalente diameter wordt de schijnbare diameter bedoeld van een perfect ronde koord met zelfde oppervlakte van de doorsnede als het betreffende koord (dat niet noodzakelijk perfect rond is). De diameter van het verwarmingskoord met polymere coating bedraagt 0.5 - 2 mm, bijvoorbeeld 1.45 mm.The equivalent diameter of the heating cord for applying a polymeric coating is preferably 0.2 - 1.2 mm, for example 0.65 mm. With equivalent diameter is meant the apparent diameter of a perfectly round cord with the same cross-sectional area as the cord in question (which is not necessarily perfectly round). The diameter of the heating cord with polymeric coating is 0.5 - 2 mm, for example 1.45 mm.

Bij voorkeur heeft het verwarmingskoord een elektrische weerstand tussen 0.05 en 2.5 Ohm/meter (bij 20°C); zelfs met meer voorkeur tussen 0.1 en 2 Ohm/meter (bij 20°C); met nog meer voorkeur tussen 0.1 en 0.5 Ohm/meter (bij 20°C)..The heating cord preferably has an electrical resistance between 0.05 and 2.5 Ohm / meter (at 20 ° C); even more preferably between 0.1 and 2 Ohm / meter (at 20 ° C); even more preferably between 0.1 and 0.5 Ohm / meter (at 20 ° C).

De metaalfilamenten die volgens de uitvinding gebruikt worden, zorgen er voor dat het verwarmingskoord een PTC-effect (Positieve Temperatuurs Coëfficiënt) heeft. Dit is een belangrijk voordeel in SCR-systemen omdat een positieve temperatuurseffect betekent dat de elektrische weerstand van het verwarmingskoord toeneemt bij stijgende temperatuur in de tank. Dit heeft tot gevolg dat als de temperatuur in de tank hoger is, er minder warmte ontwikkeld wordt. Dit is een gewenst effect. Enerzijds is meest warmteontwikkeling nodig bij lage temperatuur in de tank (vooral bij bevroren toestand van de inhoud van de tank). Bij hoge temperatuur kan een gevaar bestaan van oververhitting in de tank, vandaar dat een verwarmingskoord met een positieve temperatuurscoëfficiënt interessant is als beveiligingselement in de tank tegen oververhitting.The metal filaments used according to the invention ensure that the heating cord has a PTC effect (Positive Temperature Coefficient). This is an important advantage in SCR systems because a positive temperature effect means that the electrical resistance of the heating cord increases with increasing temperature in the tank. This means that if the temperature in the tank is higher, less heat is generated. This is a desired effect. On the one hand, most heat development is required at low temperatures in the tank (especially when the contents of the tank are frozen). At high temperature there can be a danger of overheating in the tank, hence a heating cord with a positive temperature coefficient is of interest as a protection element in the tank against overheating.

Het PTC-effect kan uitgedrukt worden via de formule R(T)=R0*(1+alpha*(T-T0)), waarbij R(T) de elektrische weerstand is van het verwarmingskoord in Ohm/m in functie van de temperatuur T (in °C). R0 (in Ohm/m) is de elektrisch weerstand (in Ohm/m) van het verwarmingskoord bij een referentietemperatuur T0 (in °C). T0 wordt meestal bij 0°C genomen. Een belangrijke positieve waarde van de coëfficiënt alpha (/°C) wijst op een belangrijk PTC effect. Dit is het geval bij verwarmingskoorden voor de tank zoals in de uitvinding waarbij de waarden van alpha rond 0.004 /°C liggen. Metaalfilamenten uit roestvast staal hebben dit PTC-effect veel minder tot helemaal niet in vergelijking met de uitvinding, aangezien de coëfficiënt alpha bij verwarmingskoorden uit roestvast staal in de orde van grootte 10 keer kleiner is dan deze van verwarmingskoorden gebruikt in de uitvinding.The PTC effect can be expressed via the formula R (T) = R0 * (1 + alpha * (T-T0)), where R (T) is the electrical resistance of the heating cord in Ohm / m as a function of the temperature T (in ° C). R0 (in Ohm / m) is the electrical resistance (in Ohm / m) of the heating cord at a reference temperature T0 (in ° C). T0 is usually taken at 0 ° C. An important positive value of the alpha (/ ° C) coefficient indicates an important PTC effect. This is the case with heating cords for the tank as in the invention where the values of alpha are around 0.004 / ° C. Stainless steel metal filaments have this PTC effect much less or not at all compared to the invention, since the coefficient alpha for stainless steel heating cords is 10 times smaller than that of heating cords used in the invention.

Bij voorkeur heeft het weerstandsverwarmingskoord een buigingsradius die kleiner is dan 1.5 maal de diameter van het weerstandsverwarmingskoord.Preferably, the resistance heating cord has a bend radius that is less than 1.5 times the diameter of the resistance heating cord.

De buigingsradius wordt bepaald door met de hand het weerstandsverwarmingskoord zo kort als mogelijk om te buigen. De buigingsradius kan dan gemeten worden op verschillende manieren. Eén manier is het gebruik van dikteplaatjes, namelijk uitzoeken welk het dikste plaatje is dat in het omgebogen koord gestopt kan worden.The bending radius is determined by manually bending the resistance heating cord as short as possible. The bending radius can then be measured in various ways. One way is to use thickness plates, namely figuring out which is the thickest plate that can be put in the bent cord.

Het is een voordeel wanneer het verwarmingskoord buigzaam is. Dit laat toe dat het verwarmingskoord gemakkelijk in de SCR tank geïnstalleerd kan worden, zelfs in nauwe ruimtes of in afgelegen, moeilijk bereikbare zones in de tank. Gebruik van een buigzaam verwarmingskoord laat toe dat deze een complex pad of hoge dichtheid (zoals onder de pompmodule waar veel vermogen nodig is) in de SCR tank kan volgen, om verschillende delen van de tank efficiënt te kunnen opwarmen.It is an advantage when the heating cord is flexible. This allows the heating cord to be easily installed in the SCR tank, even in confined spaces or in remote, hard-to-reach areas in the tank. Use of a flexible heating cord allows it to follow a complex path or high density (such as under the pump module where a lot of power is required) in the SCR tank, to efficiently heat different parts of the tank.

In een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn meerdere (al dan niet gelijke) verwarmingskoorden - met verschillende (of gelijke) elektrische weerstanden (in Ohm/meter) - met elkaar verbonden, waarbij elk verwarmingskoord op geschikte wijze een specifieke zone of specifieke zones verwarmt. Verwarmingskoorden met verschillende weerstandswaarden (in Ohm/meter) kunnen voor verschillende secties gebruikt worden, afhankelijk van de plaatselijke noodzaak aan warmteontwikkeling in de tank.In a specific embodiment of the invention, a plurality of (identical or different) heating cords - with different (or equal) electrical resistances (in ohms / meter) - are connected to each other, each heating cord suitably heating a specific zone or specific zones. Heating cords with different resistance values (in Ohm / meter) can be used for different sections, depending on the local need for heat generation in the tank.

Bij voorkeur wordt het weerstandsverwarmingskoord op ten minste één positie langs zijn lengte inwendig aan een wand of onderdeel van de tank bevestigd. Bijvoorbeeld kan de bevestiging aan ankerpunten aan de binnenwand van de tank gebeuren, of via daarvoor voorziene schotten in de tank. De bevestiging kan via inklemmen gebeuren, of via het doorhalen van het weerstandsverwarmingskoord door een gleuf of opening. Een dergelijke bevestiging van het weerstandsverwarmingskoord inwendig aan een wand van de tank of aan een onderdeel van de tank vermijdt ongewenste verschuivingen of verplaatsingen van het verwarmingskoord in de tank. Het verwarmingskoord blijft zijn positie behouden, waardoor de warmte gegenereerd wordt daar waar dit via het design van het systeem bepaald is.Preferably, the resistance heating cord is attached internally to at least one position along its length on a wall or component of the tank. For example, attachment can be made to anchor points on the inner wall of the tank, or via baffles provided in the tank for this purpose. The confirmation can be done by clamping, or by cutting the resistance heating cord through a slot or opening. Such an attachment of the resistance heating cord internally to a wall of the tank or to a part of the tank avoids unwanted shifts or displacements of the heating cord in the tank. The heating cord retains its position, so that the heat is generated where this is determined by the design of the system.

In de tank kunnen één of meerdere verwarmingskoorden volgens de uitvinding aanwezig zijn, in seriële of parallelle schikking of in een combinatie van seriële of parallelle schikkingen. Als meer dan één verwarmingskoord aanwezig is, kunnen deze gelijk of verschillend zijn. Deze configuraties laten toe bij het ontwerp van het systeem de ontwikkeling van warmte in de verschillende delen van de tank vast te leggen.One or more heating cords according to the invention can be present in the tank, in serial or parallel arrangement or in a combination of serial or parallel arrangements. If more than one heating cord is present, they can be the same or different. These configurations allow the development of heat in the various parts of the tank to be recorded when designing the system.

Volgens het tweede aspect van de uitvinding, wordt het gebruik beschreven van ten minste één verwarmingskoord in een elektrisch weerstandsverwarmingselement voor het opwarmen of ontdooien van een oplossing (b.v. in water) of dispersie (b.v. in water) voor de toepassing van selectieve catalytische reductie bij verbrandingsmotoren. Dit verwarmingskoord is ondergedompeld in de oplossing of dispersie die het moet opwarmen of ontdooien. Dit verwarmingskoord bevat metaalfilamenten; • deze metaalfilamenten hebben een laag in koper of in een koperlegering en hebben een roestvaststalen omhulsel, • ofwel hebben deze metaalfilamenten een stalen laag, met errond een laag in koper of een koperlegering en hierrond een omhulsel in nikkel, zink of tin; • ofwel hebben deze metaalfilamenten een laag in laagkoolstof of hoogkoolstof staal, met er rond een omhulsel in nikkel, zink of tin; en het verwarmingskoord heeft een polymere coatinglaag.According to the second aspect of the invention, the use of at least one heating cord is described in an electrical resistance heating element for heating or thawing a solution (eg in water) or dispersion (eg in water) for the application of selective catalytic reduction in combustion engines . This heating cord is immersed in the solution or dispersion that it needs to heat up or thaw. This heating cord contains metal filaments; • these metal filaments have a copper or copper alloy layer and have a stainless steel casing; • either these metal filaments have a steel layer with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin casing around it; • either these metal filaments have a layer in low-carbon or high-carbon steel, with an envelope in nickel, zinc or tin around it; and the heating cord has a polymeric coating layer.

Voorbeelden van uitvoeringsvormenExamples of embodiments

Een eerste voorbeeld is een verwarmingskoord gemaakt uit metalen filamenten die een koperen kern hebben en een mantel uit roestvast staal. Het volumeaandeel koper in deze metalen filamenten is 34%. De metalen filamenten worden getrokken tot een diameter van 0.058 mm; deze filamenten hebben een elektrische weerstand van 18.3 Ohm/meter lengte (bij 20°C). Zeven filamenten worden samen getwijnd om een streng te vormen. Dan worden twaalf van dergelijke strengen samengetwijnd om een verwarmingskoord te vormen. Dit resulteert in een verwarmingskoord met een elektrische weerstand van 0.22 Ohm/meter lengte (bij 20°C). Dit koord wordt vervolgens gecoat met een PFA (perfluoroalcoxy)-coating om de effecten van corrosie in de SCR tank zo veel als mogelijk tegen te gaan. Bijvoorbeeld worden twee circuits met elk een lengte van 7 meter verwarmingskoord in parallel in een SCR tank gestopt. Een eerste circuit bevindt zich nabij de pomp (die zich bijvoorbeeld centraal in de tank bevindt) en een tweede circuit bevindt zich in de rest van de tank. De weerstand van beide verwarmingskoorden in de tank bedraagt 1.5 Ohm (bij 20°G), bij een voedingsspanning van 13.5 V. De voedingsspanning kan variëren afhankelijk van constructeur en model van voertuig.A first example is a heating cord made from metal filaments that have a copper core and a stainless steel jacket. The volume share of copper in these metal filaments is 34%. The metal filaments are drawn to a diameter of 0.058 mm; these filaments have an electrical resistance of 18.3 Ohm / meter in length (at 20 ° C). Seven filaments are twisted together to form a strand. Twelve such strands are then twisted together to form a heating cord. This results in a heating cord with an electrical resistance of 0.22 Ohm / meter length (at 20 ° C). This cord is then coated with a PFA (perfluoroalcoxy) coating to counteract the effects of corrosion in the SCR tank as much as possible. For example, two circuits, each with a length of 7 meters of heating cord, are put in parallel in an SCR tank. A first circuit is located near the pump (which is centrally located in the tank, for example) and a second circuit is located in the rest of the tank. The resistance of both heating cords in the tank is 1.5 Ohm (at 20 ° G), with a supply voltage of 13.5 V. The supply voltage can vary depending on the manufacturer and vehicle model.

In een tweede voorbeeld wordt een draad gemaakt bestaande uit metalen filamenten die een koperen kern hebben een een mantel uit roestvast staal. Elk filament heeft een volume percentage aan koper van 34% (in de kern) en een mantel uit roestvast staal. De metalen filamenten worden getrokken tot een diameter van 0.212 mm. Als zodanig, hebben de filamenten een elektrische weerstand van 1.4 Ohm/meter (bij 20°C). Zes van deze filamenten worden rond een zevende, centraal gelegen gelijkaardig filament getwijnd. Op deze manier wordt een verwarmingskoord gemaakt met een elektrische weerstand van 0.20 Ohm/meter(bij 20°C). Dit koord wordt vervolgens gecoat met een PFA (perfluoroalcoxy)-coating om de effecten van corrosie in de SCR tank zo veel als mogelijk tegen te gaan. Bijvoorbeeld wordt een lengte van 7 meter verwarmingskoord in een SCR tank ingebracht, wat betekent dat de weerstand van de lengte verwarmingskoord in de tank 1.4 Ohm is (bij 20°C).In a second example, a wire is made from metal filaments that have a copper core and a stainless steel sheath. Each filament has a volume percentage of copper of 34% (in the core) and a jacket made of stainless steel. The metal filaments are drawn to a diameter of 0.212 mm. As such, the filaments have an electrical resistance of 1.4 Ohm / meter (at 20 ° C). Six of these filaments are twisted around a seventh, centrally located, similar filament. In this way a heating cord is made with an electrical resistance of 0.20 Ohm / meter (at 20 ° C). This cord is then coated with a PFA (perfluoroalcoxy) coating to counteract the effects of corrosion in the SCR tank as much as possible. For example, a length of 7 meters of heating cord is introduced into an SCR tank, which means that the resistance of the length of heating cord in the tank is 1.4 Ohm (at 20 ° C).

In een ander voorbeeld wordt in de tank een weerstandsverwarmingskoord gebruikt bestaande uit metaalfilamenten met een stalen laag, met errond een laag in koper en hierrond een omhulsel in nikkel, zink of tin. Er wordt bijvoorbeeld gebruik gemaakt van CCS30 met nog een laag nikkel er rond (bijvoorbeeld 4 gewichtsprocent nikkel ten opzichte van het totale gewicht van het metaalfilament). Negentien dergelijke filamenten met elk een diameter van 0.135 millimeter worden samen getwijnd tot een koord met equivalente diameter 0.76 millimeter. Vervolgens wordt op dit koord een PFA coating met dikte 0.35 mm gelegd. Het koord in de tank heeft een lengte van 7.2 meter en een weerstand van 0.219 Ohm/meter lengte (bij 20°C).In another example, a resistance heating cord is used in the tank consisting of metal filaments with a steel layer, surrounded by a layer in copper and around this a casing in nickel, zinc or tin. For example, CCS30 is used with another layer of nickel around it (e.g. 4% nickel by weight relative to the total weight of the metal filament). Nineteen such filaments, each with a diameter of 0.135 millimeters, are twisted together into a cord with an equivalent diameter of 0.76 millimeters. A PFA coating with a thickness of 0.35 mm is then laid on this cord. The cord in the tank has a length of 7.2 meters and a resistance of 0.219 Ohm / meter in length (at 20 ° C).

Claims

1. A tank containing a solution or dispersion for the application of selective catalytic reduction in combustion engines, the tank contains an electrical resistance heating element immersed in the tank, said electrical resistance heating element contains at least one heating cord; this heating cord contains metal filaments; • these metal filaments have a copper or copper alloy layer and have a stainless steel casing; • either these metal filaments have a steel layer with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin casing around it; • or these metal filaments have a layer in low-carbon or high-carbon steel, with a nickel, zinc or tin casing around it and the heating cord has a polymeric coating layer.

A tank as in claim 1, wherein the polymeric coating layer is a fluorine-containing polymeric coating layer.

A tank as in any of the preceding claims, wherein the polymeric coating layer is a perfluoroalcoxy coating layer.

A tank as in any of the preceding claims, wherein the polymeric coating layer has a thickness between 0.15 and 0.6 mm.

A tank as in any one of the preceding claims, wherein the resistance heating cord at 20 ° C has an electrical resistance between 0.05 and 2.5 Ohm per meter length of the resistance heating cord.

A tank as in any preceding claim, wherein the resistance heating cord has a bend radius less than 1.5 times the diameter of the resistance heating cord.

A tank as in any one of the preceding claims, wherein the resistance heating cord is internally attached to a wall or component of the tank in at least one position along its length.

A tank as in any of the preceding claims, wherein the tank contains more than one heating cord and wherein the heating cords are organized in a serial electrical circuit.

A tank as in any of the preceding claims, wherein the tank contains more than one heating cord and wherein the heating cords are organized in a parallel electrical circuit.

A tank as in any of the preceding claims, wherein the tank contains more than one heating cord and wherein the heating cords are organized in a combination of parallel and serial circuits.

11. Use of at least one heating cord in an electrical resistance heating element for heating or thawing a solution or dispersion for the application of selective catalytic reduction in combustion engines, the at least one heating cord being immersed in the solution or dispersion to be heated or thaw; this heating cord contains metal filaments; • these metal filaments have a copper or copper alloy layer and have a stainless steel casing; • either these metal filaments have a steel layer with a copper or copper alloy layer around it and a nickel, zinc or tin casing around it; • either these metal filaments have a layer in low-carbon or high-carbon steel, with an envelope in nickel, zinc or tin around it; and the heating cord has a polymeric coating layer.