CN103857624A - 通过收附而储存氨的容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于收附储存氨的容器，所述容器包括隔间，优选是塑料制成的，该隔间彼此相通且通向至少一个连通外部的洞孔，所述隔间适用于装一个用于收附氨的固体。

Description

通过收附而储存氨的容器

技术领域

本发明涉及一种通过收附而储存氨的容器，优选是通过化学收附到固体上而储存氨的容器。

背景技术

车辆尤其是柴油车辆的排气中含有的氮氧化物可以通过选择性催化还原（通常被称为SCR或Selective Catalytic Reduction）技术来去除。在所述方法中，在催化剂的上游将定量的氨注入排气管路内，在该催化剂上发生还原反应。目前，氨是通过前体——通常是尿素水溶液——的热分解所产生的。因此，用于储存、分配以及配给标准尿素溶液（例如以

命名的商品，水中含有32.5%尿素的共晶溶液）的车载系统已被投放到市场当中。

另一个技术则是把氨收附储存在一种盐上，通常是碱土金属氯化物。使用热激活可以在汽车运作阶段释放出氨。于是会产生氨气压力。因此，在此技术应用于车辆的情况下，有必要设置一个拥有与此技术相关的不同功能的系统。现有系统，在原型阶段，使用可以周边加热的不锈钢圆柱形储存容器。

美国专利申请US2010/0062296公开了一种氨化学收附储存系统，该系统包含至少两个容器或同一个容器的两个隔间，所述至少两个容器或两个隔间内包含不同的吸收材料并且具有不同的尺寸，这些容器/隔间是相通的，以便氨能够在它们之间流通。当系统的氨用完时，其中最大的（通常是作为最小的容器/隔间的储备）会被替换掉。

发明内容

本发明目的是提供一种氨收附储存容器，该容器易于制造，并且其形状可以轻易地适应车辆上的环境，还可以轻松地往该容器内充氨，而不是将其至少局部地替换掉。

为此，本发明涉及一种通过收附而储存氨的容器，所述容器包括隔间，所述隔间彼此相通且与至少一个和外部连通的洞孔相通，所述隔间适用于容纳用于收附氨的固体。

“容器”是指限定了至少一个用于容纳固体的内部空间的器皿或者壳体。根据本发明，所述容器包括至少一个限定隔间——即能够容纳所述固体的腔——的壁。这些腔可以是任意形状。它们优选形状一致。

根据本发明，所述固体是用于收附（优选是化学收附）氨的。上述的美国专利申请描述和列出了这种固体，因此该申请的内容被并入本发明。该固体通常是碱金属氯化物、碱土金属氯化物或过渡金属氯化物。该固体可以是粉状或是凝聚物状。优选地，每个隔间有一个凝聚物。优选地，所述隔间的形状以及尺寸被调整为使其能够贴合凝聚物外表面的至少一部分。

优选地，隔间由塑料制成，特别是热塑性塑料。在本发明框架中，用热塑性塑料取得了很好的效果，尤其是由于在重量、机械和化学强度以及实施简单化（正因为此，可以获得复杂的形状）上具有优势。

尤其可以使用聚烯烃、聚乙烯基卤化物、热塑性聚酯、聚酮、聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺（polyphtalamide）以及其共聚物。另外也可以使用聚合物或共聚物形成的混合物，同样可以使用含有无机、有机和/或天然填料的聚合材料的混合物，该填料例如但不限于：碳、盐和其他无机衍生物、天然纤维、玻璃纤维和聚合物纤维。同样还可以使用包括至少一种前述的聚合物或共聚物的多层结构，该多层结构由叠置或相连的层构成。

使用添加了玻璃纤维的聚邻苯二甲酰胺取得了极好的结果。

在一种实施方式中，至少两个隔间偏移一个角度（α）。

这种配置允许在容器具有复杂形状时——尤其是在容器包括具有弯曲形状的部分时——隔间的布局可以适应容器的形状。

根据本发明的容器的隔间至少部分是可以一体成型的，例如采用注塑板的形式。优选地，将包含正弦段的下板与凸状的上板组装在一起。

为了改善隔间的机械强度，可以添加呈筋形式的侧面加强件。

可替代地，隔间可以分开制成（单独地或分批地），例如通过塑料注射或吹塑法，然后通过任何已知方法组装在一起，例如用焊接方法。利用该变体可以制作出非平行的隔间组装体，即例如对于形状相同的隔间，所述隔间的至少一面与相邻隔间相对应的面是非平行的。

分批注射制造隔间尤其有利，因为该方法可以经济实惠地制作出很小的隔间。尺寸小的隔间是有利的，因为它们能很好地抵抗内部压力（或负压），并且能够改善加热和/或冷却系统与反应物之间的热量交换，这尤其是因为较小的热惯量。此外，尺寸小的隔间使运行安全得到改善。实际上，如果其中一个隔间的运行出现故障，那么该隔间的尺寸——因此该隔间所装有反应物的量——越小，它对容器的整体运行产生的影响越低。特别是，如果该故障运行导致了不希望产生的氨释放，那么隔间的尺寸越小，所释放的氨的量也相应的越低。此外，当加热被中断时，小尺寸隔间的低热惯量能实现更快速的冷却。所述更快速的冷却使得隔间的内部压力同样更快速地减低，因此，在非正常运行导致加热中断的情况下，容器的安全性也得到了相应的提高。

所述隔间的直径（针对它们的横截面大致为圆形的情况，在它们的横截面不是圆形的情况下，是指所述隔间外接圆柱的直径）是在，例如，15至100毫米之间，优选是在40至80毫米之间。

根据本发明，所述隔间彼此是连通的，使得氨在容器重新填充和使用过程（消耗或释放氨）中能够流通。这种连通通常由每个隔间中的至少一个洞孔、连接所述洞孔并与和容器外部连通的至少一个洞孔连接的设备来保证，以便实现氨的再填充和释放。

在另一个变体中，在所有的隔间或一个子组的隔间之上设置有用于连通所述隔间的管道网。在所述隔间是由至少一个局部焊接的片/板所制成的情况下，该变体特别有利。在该变体中，所述网通常也有机械加强的作用，即提高容器的机械强度和抗压力或抗负压的性能。在该变体中，所述管道网可以是自由的，但优选地，该管道网是固定在覆盖所述隔间的盖子上，该盖子拥有附加加强作用。

在另一个变体（任选地可以与前述变体结合）中，所述隔间集中在共同的盖子下方，所述隔间的上表面与所述盖子一起限定一个空间，并且，每个隔间均包括至少一个与所述空间连通的洞孔，所述盖子包括至少一个用于使所述空间和所述容器的外部连通的洞孔。在该变体中，所述盖子还可以用于组装隔间（把它们机械连接在一起）和/或加强容器。

在一个实施方式中，所述盖子还包括所述管道网。

在一个实施方式中，所述容器包括至少一个另外的管道网，所述管道网和所述至少一个另外的管道网布置为形成加强罩。

优选地，所述隔间（全部或部分）的形状和/或它们的制作和/或组装方法使得系统的至少一个工作元件（其具有有用的功能，例如加热、冷却、机械加强、温度探测，等等）能够插入其中或其间。

在一个实施方式中，一些所述隔间设有一个或多个管道，所述管道构成至少一个能够容纳系统的至少一个工作元件的仓。

在一个实施方式中，所述至少一个仓在所述隔间之间并且在所述隔间内部空间的外面。

在一个实施方式中，所述至少一个工作元件以可拆卸的方式被放置在所述至少一个仓里。

例如，有利地，加热元件或相变材料（MCP或可以根据周围温度通过相变而储存或释放热量的材料）被插入在所述隔间里或之间。

使用加热元件或相变材料可以稳定放置在隔间里的反应物的温度，因此保证稳定地产生氨。另外，利用隔间之间加热的区别和/或相变材料相对量的不同，令一些隔间增加或减少氨的含量；例如，当系统停止时（比如在车辆停止后），冷却较快的隔间内（比如含有少量或不含有相变材料）氨的含量会增加，而冷却较慢的隔间内（比如含有很多的相变材料）氨的含量会减少。这可以特别有利地保证在停车后快速地提供氨，例如通过在此时优先激活含有大量氨的隔间来实现。

隔间还可以被一个或多个管道——优选是在最大尺寸方向——穿过或进入，所述管道的一端可以是封闭的，并且也可以在所述管道中插入系统的工作元件。该布局特别有利于加热或冷却装置的布置：所述管道被基本放在反应物中心，因而保证快速地交换热量。此外，如果管道内部的仓与反应物是被壁分隔开的（也就是说：如果管道和隔间的内部空间是以密封的方式分隔开），则在其中放置的加热或冷却装置不应该以密封的方式附接。这尤其允许轻松地拆除加热或冷却装置，以及在该管道里替代地安装加热装置（在解收附氨时）或冷却装置（在吸收氨时）。

在所有隔间上管道的数量超过了1个管道/4升反应物的情况下取得了很好的结果；尤其当这个数量超过1/升反应物时。

加热装置和/或MCP以及冷却装置既可以被放置在管道内部又可以被放置在隔间外部，甚至，在是MCP时，被放置在隔间内部，在反应物室里。一种特别有利的结合是把加热装置放在如上所述的管道内，把MCP放在隔间外，任选地在隔间之上设置绝缘装置（moyensd’isolation）；这种布置实际上可以取得加热系统良好的动态特性：如果在冷状态下启动，在管道内产生的热量实际上会很快地传递给反应物，因为由于管道的小尺寸和低重量，管道的加热只需要少量的焓。放置在隔间外部的MCP只在反应物床热了之后才开始热，因此可以获取到达周边的热量和稳定反应物的温度与氨气压。放在外部的MCP还起到绝缘的作用，用于补充可以当外层设在MCP上方的绝缘体的作用。

在本发明的一个特别有利的变体中，所述容器包含相变材料，所述相变材料位于至少部分所述隔间里和/或至少部分所述隔间之间和/或至少部分所述隔间的绝缘管道（canal isolant）里。

隔间的壁可以设有内部筋，所述内部筋允许气体顺畅地流通于反应物和壁之间。该流通还允许限制热量往设备外流失。

在本发明的一个变体中，该容器包括至少一个用于——例如从罐子——填充氨的入口。该容器还可以包括出口，用于扫描式填充氨（remplissage sous balayage d’ammoniac），该氨可以是稀释过的。在必要时，可以用真空法或借助气流效应清除容器里的氨。

本发明还涉及一种包含如上所述固体的上述容器。本发明还涉及一种还包括至少一个上述工作元件的所述容器。

最终，本发明还涉及一种用上述容器储存氨的方法。

附图说明

图1-3以非限制性的方式示意地示出了本发明，其中：

图1是根据本发明的第一变体的容器的俯视图。

图2是根据本发明的第二变体的容器的竖直切面图。

图3是两幅根据本发明第三变体的容器沿两个相互垂直的竖直平面剖切的视图。

图中相同的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

图1示出了被分成具有相同截面的隔间1的容器。这些隔间的尺寸被设计为能够在其中放入反应物（图中未显示）。这些隔间的壁2被成型为拥有良好的抗生压和抗真空特性。在所示的示例中，壁是由正弦段组成。隔间之间的间隙3拥有与外界连通的镂空4，并且用于插入加热或冷却元件。它们组成热量交换网。

凸状盖子（图中未显示）固定在隔间上方；该盖子包括一个加强全体结构的管道网5。这些管道通过洞孔6与隔间内部连通。该盖子以完全密封的方式被装配在容器的外周边上。盖子与隔间在容器内部的壁之间的装配可以通过部分密封或完全密封的方式来实现。。

该盖子拥有至少一个用于例如从一个罐子填充氨的入口7。

在该示例的一个变体中，容器可以拥有用于扫描式输入氨的出口，输入的氨可以是稀释过的。在必要时，可以用真空法或借助气流效应清除容器里的氨。

在该示例中侧面设置的副室8能够加强所述结构。这些副室可以装有相变材料，其目的是方便所述系统的热管理。

需注意，盖子的管道5可以通过隔间侧面的管道5bis延伸至与容器底部的（与管道5）相似的管道会和，从而确保了附加加强作用（请参照图1右侧的版本）。这样，全部管道形成一个加强罩。

图2显示一种隔间布局（这次显示出了它们所装的固体），该布局赋予容器更大的形状灵活性。隔间1a、1b、1c、1d彼此偏移一个角度α9，这允许按照曲线10来成型容器。

角度α可以随隔间而变化，导致隔间拥有不同的相对排列方向。隔间之间的空间4可以装有变相材料。这些空间还可以用于放置加热和冷却系统。这些空间还可以包括（一个位置，用于放置）容器结构加强元件。

图3（以沿两个相互垂直的竖直平面剖切的视图）显示了另一种在由两个或多个部件（本例中为4个分别制造的隔间1）构成的注塑容器中分割反应物11的可能性。“预浸”材料（预浸复合纤维）可以用于制造容器。

在组装好装有被氨所饱和的固体的四个隔间1之后，用被凸缘13保持的盖子12以密封的方式关闭容器。盖子12上设有出/入洞孔7以便氨能够流通。容器包括插在隔间1之间的空心型件14，该空心型件用于装加热元件15，因而该加热元件在罩之外。该容器被内部的壁和筋16加强，该壁和筋可以设有导热翼片。加强筋也可以设在外罩上。

图4（以沿两个相互垂直的竖直平面剖切的视图）显示了注射模制的隔间1，该隔间包括可以装加热元件15的空心管道14。在充氨时，加热元件15可以被轻易的取出，并被一个冷却元件替换（以便有助于吸附氨），因为这些元件不是密封地固定在隔间1的壁上。因此，加热元件15和冷却元件是可互换的（或可移除的），这意味着它们能够以可拆卸的方式安放在空心管道14中。

腔室1的内壁设有筋17，该筋有助于气体在壁和反应物11之间流通；这种流通也限制了热量往隔间1的外部流失。

容器可以由双层壁（图中未显示）环绕，该双层壁形成能够起热交换器作用的空间。该空间还可以装有相变材料。

Claims (18)

1.一种通过收附而储存氨的容器，所述容器包括隔间，所述隔间彼此相通且与至少一个和外部连通的洞孔相通，所述隔间适用于容纳用于收附氨的固体。

2.按照权利要求1所述的容器，其中，所述隔间全部具有相同的形状。

3.按照权利要求1或2所述的容器，其中，至少两个隔间偏移一个角度（α）。

4.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，所述隔间至少部分地通过塑料注射一体成型。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的容器，其中，所述隔间是通过塑料注射或吹塑分开（单独地或者分批地）制作而成，然后被组装在一起。

6.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，在至少部分所述隔间之上设置有用于连通所述隔间的管道网。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的容器，其中，所述隔间集中在共同的盖子下方，所述隔间的上表面与所述盖子一起限定一个空间，并且其中，每个所述隔间均包括至少一个与所述空间连通的洞孔，所述盖子包括至少一个用于使所述空间和所述容器的外部连通的洞孔。

8.按照权利要求7所述的容器，其中，所述盖子还包括所述管道网。

9.按照权利要求6至8中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器包括至少一个另外的管道网，所述管道网和所述至少一个另外的管道网布置为形成加强罩。

10.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，至少部分所述隔间的形状和/或其制作和/或组装方法使得系统的至少一个工作元件能够插入其中或其间。

11.按照权利要求10所述的容器，其中，一些所述隔间设有一个或多个管道，所述管道构成至少一个能够容纳系统的至少一个工作元件的仓。

12.按照权利要求11所述的容器，其中，所述至少一个仓在所述隔间之间并且在所述隔间内部空间的外面。

13.按照权利要求11或12所述的容器，其中，所述至少一个工作元件以可拆卸的方式被放置在所述至少一个仓里。

14.按照权利要求10至13中任一项所述的容器，其中，所述工作元件是加热元件、相变材料或冷却元件。

15.按照权利要求10至14中任一项所述的容器，其中，所述容器包含相变材料，所述相变材料位于至少部分所述隔间里和/或至少部分所述隔间之间和/或至少部分所述隔间的绝缘管道里。

16.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，所述隔间的内壁上设有筋。

17.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，所述容器包括至少一个入口和一个出口。

18.按照前述权利要求中任一项所述的容器，其中，所述隔间包括用于收附氨的固体，例如碱金属氯化物、碱土金属氯化物或过渡金属氯化物。

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