專利名稱：包括半透膜的氨前體存儲系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括半透膜的用于氨前體的存儲系統。
背景技術：
管理客運車輛和多功能車輛排放的法律要求部分減少釋放到大氣中的氮氧化物(NOx)。通過SCR(選擇性催化還原)方法可以達到這一目標，該方法用于通過將一種還原劑(一般是氨)注入該排氣管線中來還原這些氮氧化物。可以通過一種氨前體(其濃縮物可能是低共熔的)的溶液的熱分解來生產這些氨。這樣的一種氨前體可以是例如尿素溶液。使用SCR法，燃燒期間在發動機中產生的高NOx排放在發動機出口處在一種催化劑中以優化的效率得到處理。這種處理要求以精確的濃度并且以極端的品質使用該還原齊U。因此準確計量該溶液并將其注入排氣流中，在其中它被水解，然后將氮氧化物(NOx)轉 化為氮氣(N2)和水(H2O)。為了這個目的，車輛可以配備有一個包含水性尿素溶液的儲箱以及一個用于計量并將希望量值的添加劑注入排氣管線中的裝置。除了能夠被加注，尿素儲箱在它們達到某個閾值壓力和/或真空時必須總體上進行通風。因此，尿素儲箱可以配備有壓力控制閥，例如一個雙閥系統(即，結合2個閥元件的系統一個能夠負責過壓情況并且一個能夠負責負壓(真空)情況)，用于促進通風。利用雙閥系統限制了溫度升高、尿素溶液的結冰、或大氣壓的減小可能造成的儲箱中的超壓。利用雙閥系統還限制了由溫度的降低、尿素溶液的融化、大氣壓的增加、或尿素溶液的消耗所造成的儲箱中的過度降低。本申請人發現，當該閥的密封區由于該尿素溶液而變濕之后，該尿素溶液的結晶可以阻塞包括一個移動部件在內的通風閥。因此，該閥門可能難以打開或關閉，從而導致差的壓力控制。因此，本申請人有這樣的想法用一個半透膜替換這樣一個閥門，該半透膜被配置成阻擋來自氨前體的液體、并且被配置成允許空氣和來自氨前體的蒸氣從中穿過。優選地，選擇一種特定的膜，該膜在其性能方面不受尿素結晶的影響。然而，當使用這樣的膜作為通風裝置時，有利地將其與一個OFP (防加注過滿)裝置相結合(因為一般，壓力積聚將是非常有限的，典型地僅為約lOmbar，這樣使得在重新加注結束時,加注噴嘴不自動關閉)，這增加了該系統的成本和技術復雜性(抗結晶性、工藝、包裝)的。為了避免使用這樣的裝置，本申請人有這樣的想法將所述膜包括在加注管的帽內部，這樣使得在加注過程中該儲箱不被通風并且壓力可以積聚。除此以外，通過這樣做，通風功能變得可用(在損壞時易于更換)，這受到汽車制造商的高度贊賞，因為在通風部件故障的情況下，不必更換整個儲箱。已知了對于燃料箱使用這樣一種通風膜(參見例如US 2006/0096258和US2007/0175514)，但是直到現在，它從未被用于(或建議用于)SCR儲箱上，S卩，與尿素應用兼容的膜在市場上并不常見。值得注意的是，后者(US 2007/0175514)提出將該膜結合在加注管帽中，但是因為所述帽配備有一個具有小尺寸通風孔的蓋，該通風孔僅在該儲箱內部和外部之間提供有限的連通，因此在使用中出現了實質性量值的壓力積聚，從而要求機械的強化手段(過大的壁厚尺寸、特定的形狀&強化物等)，再次給系統增加了成本(和重量)。

發明內容
本發明的目的在于提供一種用于儲存氨前體的系統，該系統允許在使用中進行通風、同時仍具有減小的重量、是魯棒的、便宜并且容易使用的。因此，本發明涉及一種用于儲存氨前體的系統，該前體包括一個被配置成用于容納氨前體的儲箱， 由一個帽關閉的一個加注口，所述帽是可取下的以便重新加注該儲箱；以及一個位于所述帽內的半透膜，其中在該帽關閉該加注口時，該半透膜被配置成阻擋來自氨前體的液體、并且被配置成允許空氣和來自氨前體的蒸氣從中穿過，并且其中在該帽關閉該加注口時，提供了允許實質性量值的蒸氣從該儲箱逃逸到大氣中的一個通路，這樣使得儲存器I的總的內部體積除以在IOmbar下穿過該膜的流速(Ι/h)是低于20h。本發明的系統包括一個儲箱(由一個壁界定的儲存體積)，優選是由塑料材料(例如聚乙烯)制成的，并且它包括配備有帽的一個加注口，該帽集成了一個半透膜。該加注口可以僅僅是儲箱壁中的一個開口，即僅僅是一個通路，或者它可以是一個加注管的上部(實際中一般是這種情況)。一般，能夠關閉所述開口的帽包括一個允許它被固定到所述開口上的裝置。一個凹凸狀的(in relief)部分與該加注管上的一個對應的凹凸狀部分共同作用給出了良好的結果。實際上，帽上和加注管上的對應的螺紋部分是適宜的，因為一般加注管和帽是用塑料材料模制的。因此，根據本發明的一個優選實施方案，該儲箱是由塑料材料制成并且包括一個包括該加注口的加注管，該加注管和該帽是由塑料材料模制的并且包括相對應的螺紋部分。根據本發明，該半透膜被配置成阻擋液體但是允許氨蒸氣從中穿過而沒有任何實質性的壓力積聚。這是指，優選地，該半透膜被配置成允許不大于IOOmbar的過壓、更優選不大于50mbar,或甚至更優選地在運行中出現不大于IOmbar的過壓。為此，一般必須提供允許實質性量值的蒸氣從該儲箱逃逸到大氣中的一個通路。實際上，根據以下規則確定所述通路的大小儲存器I的總的內部體積除以在IOmbar下穿過該膜的流速(Ι/h)是低于20h、優選低于15h并且甚至更優選地低于10h。該半透膜可以包括一種適當的紡織品或其他已知的多孔材料。例如，該半透膜可以由一種基于聚四氟乙烯(PTFE)的材料(或可以包括燒結的PTFE)或另一種全氟化的聚合物構成。然而，疏水的或斥水的替代材料可能是適合的，例如像膜或在商品名G0RE-TEX 下可得的織物。該半透膜優選包括大小范圍從0.05μπι至ΙΟμπι的多個開孔。此外，該半透膜的厚度優選是從50 μ m至250 μ m。尤其是來自戈爾公司(GORE)的商業類型AMlXX的膜(具有約O. 07 μ m的開口直徑以及約200 μ m的厚度)在實際中給出了良好的結果。
在一個優選的實施方案中，該半透膜不含任何不疏水的材料。在一個優選的實施方案中，該膜不含任何被水或極性液體潤濕的材料、金屬網、聚酰胺膜、玻璃纖維、或玻璃基的膜。一般地，根據本發明，該帽是包括一個本體的部件，該本體優選是通過塑料材料的注塑模制而制成、并且優選地包括一個螺紋部分(參見以上內容)。這個本體一般是包括一個孔洞的空心部件，該孔洞限定了一個總體上圓柱形的通道，該通道被該膜“阻塞”(即其中該膜以總體上基本垂直于其軸線的方式被固定，從而占據它的一個完整的截面)。該半透膜可以通過焊接、例如通過熱焊接或(超)聲波焊接而固定到該帽上。焊接寬度應當足夠大，以確保該膜被恰當地錨定在該帽中，以便甚至在車輛上老化以后仍能防止漏泄。高度推薦使用一個十字形區段(cross section)(即，用來支撐該膜的一種網格)以避免膜隨時間的伸展，尤其是對于具有大于15mm的直徑的膜而言。對于非常大的膜,優選將其每隔15mm支撐并固定到該支撐件上(例如通過焊接)。

在本發明的一個優選實施方案中，該帽包括最終通過肋材或輻條強化的一個膜支架或一種空心環(該膜一般是圓形的，雖然可以使用其他形狀)，在其外圍上焊接了該膜，所述膜支架進而被固定在該帽的本體中，優選也是通過焊接。優選地，在需要時，所述膜支架結合了上述膜支架用于大膜。優選地，該帽結合了一個密封件以獲得該帽在該加注口上的密封固定。雖然這個密封件可以具有O型環或類似的(經典)形狀，但是根據本發明的一個優選的實施方案，這個密封件是包括多個小孔口的扁平的、圓形密封件。這個實施方案防止使用者接近該膜、并且因此防止該膜被損壞。為了在該帽被安裝在該加注口上時使該密封件能夠如此發揮作用并且被壓緊，該帽優選包括一個凹切，所述密封件可以被壓緊在該凹切上。尤其在該帽的本體是被注塑模制的情況下，這個凹切可以包括一個水平表面、并且因此可以提供在該膜下面的一個液體滯留區。為了避免那樣，可以使用一個內部錐形表面，從而在該膜和該凹切之間提供一個傾斜的錐形表面，這樣使得避免了所述滯留區。這個內部錐形表面可以位于一個作為單獨部件被固定于該帽內部的環上。可替代地，該帽可以被模制為具有這樣一個內部錐形表面的單件。這個方案在工業規模上是普遍優選的。最后，為了在其裝運過程中以及將其安裝在該加注口(其中扭矩會使該帽變形并且將其損壞)上的過程中保護該帽(的膜)，可以有利地使用一個蓋，這個蓋被機械地固定在該帽的頂部、但是是以一種非密封的方式，這樣可以獲得所要求的蒸氣通路。為此，該蓋優選包括至少一個開口，并且甚至更優選地，所述開口是切縫形狀的。有利地，所述開口是在該蓋的側壁之中，這樣使得沒有灰塵或污物可以弄臟該膜。實際上，如果穿過該通路在該膜下游處的壓降至少是比跨過該膜的壓降小20倍(優選15倍并且甚至更優選10倍)，則利用本發明獲得了良好的結果。關于用于根據本發明的系統的部件的材料，它們優選是用于儲箱壁的聚乙烯(并且優選地是高密度聚乙烯HDPE)用于帽(和蓋，情況是如此)的聚酰胺(PA，例如像PA 6)或聚縮醛，并且優選是POM (或聚甲醛)，前者從經濟上說更有興趣，而后者由于其化學耐受性(不但直接針對尿素/氨腐蝕、而且還針對由于該系統的其他部件(例如可以釋放HCl的PVC部件)的腐蝕而導致的物質的腐蝕)而可能是更好的。該氨前體有利地在水溶液中。使用尿素的水溶液、并且特別是尿素和水的低共熔溶液(例如AdBlue 溶液，其尿素含量是在按重量計31. 8%與33. 2%之間、并且含有18%左右的氨)，本發明給出了良好的結果。本發明還可以應用于水溶液中的尿素/甲酸銨混合物，是在商標Denoxium 下銷售的并且含有13%左右的氨。后者相對于尿素具有的優點是僅從_35°C開始(與-irC不同)才結冰、但是具有的缺點是與甲酸的釋放相關的腐蝕問題。


將易于獲得對本發明更全面的理解以及它的很多附帶優點，因為通過參考以下詳細說明、在結合附圖進行考慮時這些內容將變得更好理解，在附圖中圖I示出了穿過了根據本發明的系統的帽、沿著包括所述帽的軸線的一個豎直平面獲得的一個切口的示意圖；并且 圖2示出了所述帽(被切成一半)的一個三維(或CAD)視圖。
具體實施例方式在附圖中，相同的數字參考號指代相同的或對應的部分，SP I. 一個具有螺紋部分的帽，該螺紋部分旨在被擰到儲箱的加注管的一個對應的螺紋部分上(未不出)。2. 一個蓋，該蓋被機械地固定(以任何已知的方式，像快速連接或類似方式)到所述帽的頂部上并且賦予它足夠的機械強度以在將其擰到該加注管上的過程中經受住扭矩。3. 一個膜支架，該膜支架具有一個十字形狀的框架，該框架充當了用于膜的內部(非焊接的)部件的支撐件。4.具有足夠的透氣性和氨耐受性的一個膜。5.具有圓形開口的一個圓形的扁平密封件。6. 一個凹切，當將該帽安裝在該加注管上時，所述述密封件可以被壓緊在該凹切上。7. 一個環，在該帽的內部在該膜和該凹切之間提供了一個內部錐形表面。很明顯，鑒于以上傳授內容，本發明的眾多變更和變體是有可能的。因此應理解在所附權利要求書的范圍內，可以按照除具體說明的之外的其他方式來實踐本發明。
權利要求
1.一種用于儲存氨前體的系統，包括 被配置成用于容納該氨前體的一個儲箱， 由一個帽關閉的一個加注口，所述帽是可取下的以便用于重新加注該儲箱；以及 位于所述帽內的一個半透膜， 其中在該帽關閉該加注口時，該半透膜被配置成阻擋來自該氨前體的液體、并被配置成允許空氣和來自氨前體的蒸氣從中穿過，并且其中在該帽關閉該加注口時提供了允許實質性量值的蒸氣從該儲箱逃逸到大氣中的一個通路，這樣使得該儲存器(I)的總的內部體積除以在IOmbar下穿過該膜的流速(1/h)是低于20h。
2.根據前一權利要求所述的系統，其中該儲箱是由塑料材料制成的并且包括一個加注管，該加注管包括該加注口，該加注管和該帽是由塑料材料模制的并且包括對應的螺紋部分。
3.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該半透膜被配置成允許不大于IOOmbar的過壓力。
4.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該半透膜包括在商品名GORE-TEX 下可獲得的一種織物。
5.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該半透膜包括大小范圍從0.05至10 ii m的多個開孔、并且具有從50 ii m至250 ii m的厚度。
6.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該半透膜是通過焊接而固定到該帽上。
7.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該帽包括一個本體，該本體是具有一個孔洞的一個空心部件，該孔洞限定了一個總體上圓柱形的通道，其中該膜是以基本上垂直于其軸線的方式進行固定的，以此占據其一個完整的截面。
8.根據前一權利要求所述的系統，其中該帽包括一個膜支架，在其外圍上焊接了該膜，所述膜支架進而被固定在該帽的本體中，優選也是通過焊接。
9.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該帽結合了一個扁平的圓形密封件，該密封件包括多個小孔口。
10.根據前一權利要求所述的系統，其中該帽包括一個凹切以及一個內部錐形表面，該密封件可以被壓緊在該凹切上并且該內部錐形表面在該膜和該凹切之間提供了一個傾斜的錐形表面。
11.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，包括機械地固定到該帽的頂部上的一 個蓋 o
12.根據前一權利要求所述的系統，其中該蓋包括至少一個切縫形狀的開口。
13.根據前一權利要求所述的系統，其中所述開口是在該蓋的側壁之中。
14.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中穿過該蒸氣通路在該膜下游處的壓降至少是比跨過該膜的壓降小20倍(優選15倍并且甚至更優選10倍)。
15.根據以上權利要求中任何一項所述的系統，其中該儲箱具有由聚乙烯(并且優選是高密度聚乙烯HDPE)制成的一個壁，并且其中該帽(以及該蓋，情況是如此)是由聚酰胺(PA，例如像PA 6)或聚縮醛制成的，并且優選地是由POM(或聚甲醛)制成的。
全文摘要
本發明涉及包括半透膜的氨前體存儲系統。一種用于儲存氨前體的系統包括一個被配置成用于容納氨前體的儲箱；由一個帽關閉的加注口，所述帽是可取下的以便用于重新加注該儲箱；以及位于所述帽內的一個半透膜；其中當這個帽關閉該加注口時，該半透膜被配置成阻擋來自氨前體的液體、并被配置成允許空氣和來自氨前體的蒸氣從中穿過，并且其中當這個帽關閉該加注口時提供了允許實質性量值的蒸氣從該儲箱逃逸到大氣中的一個通路，這樣使得該儲存器(l)的總的內部體積除以在10mbar下穿過該膜的流速(l/h)是低于20h。該系統允許在使用中進行通風、同時仍具有減小的重量、便宜并且容易使用的。
文檔編號F01N3/28GK102678234SQ20121004128
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月21日 優先權日2011年2月22日
發明者尼古拉斯·勒克萊希, 菲利普·格奧里斯 申請人:因勒紀汽車系統研究公司