CN101313169B - 用于scr系统的可加热管道的管配件 - Google Patents

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Abstract

用于SCR(“选择性催化还原”)系统的可加热管道(9)的管配件(11)具有限定液压连接的管体(12),以使尿素溶液流出到该管道(9)/流入该管道(9);管配件进一步具有电联接器(20),其设有连接到电源供给的第一终端(21)、设有连接到管道(9)的加热元件的第二终端(27);电连接器(20)还设有嵌入到管配件(11)的管体(12)中的电阻器(23),管配件(11)的材料为聚合物基,并具有热传导以在电阻通电时加热尿素溶液。

Description

用于SCR系统的可加热管道的管配件
技术领域
本发明涉及一种用于SCR系统的可加热管道的管配件。
背景技术
为了满足减少机动车的尾气所造成的大气污染的更严格的标准,需要在机动车本身的排放系统中应用称为SCR(“选择性催化还原”)的净化系统,特别是对“载重车”和“重型卡车”货运和客运运输车辆来说更是如此。
SCR系统包括通过位于废气消声器处的转化器入口处压缩的空气注射含有32.5%尿素的水溶液:尿素与包含在废气中的氧化氮在转化器中反应,以从喷射的气体中去除该氧化物。
因此为实现该过程,需要在箱体中获得尿素溶液,当可以与压缩的空气混合后,根据通过表示各种外部(温度、湿度等)和内部(发动机操作、转速等)参数的电子控制单元限定的时间和方法,溶液本身可以从箱体中获得以喷射到转化器中。
尿素溶液需要在车辆的全部工作温度范围内流入,也就是说,尿素溶液在-40℃到+80℃温度范围内和在所有的流速条件(从0到5.5l/h)下流入。
然而,尿素溶液只可以在液态时使用,且其冷冻温度等于大约-11℃。因此,如果运输装置保持低于该值的温度时,则SCR系统必须装备有电加热管道。
为此,SCR系统的管道通常设有外部螺旋缠绕的电阻器。使用时,当装备有SCR系统的车辆停车时,尿素溶液在低于-12℃的温度时冷冻;当发动机停止后再点火时,含有尿素溶液的管道立即通过电流的流通加热。
在实际应用中,发动机点火后,如果SCR系统最初处于-35℃的环境温度下时,则尿素溶液达到至少+5℃的温度的时间需要不少于10分钟的时间。
由于已知溶液不能始终达到要求,并且不能始终消除形成在将加热管道连接到SCR系统的其它部件的液压管配件内部的固溶体中的“堵塞物”,所以,上述已知溶液不能很好地满足要求。
当然,通过螺旋缠绕在管道上的电阻器所产生的热不能始终充分地加热管配件内部中的溶液的凝固部分。
发明内容
本发明的一个目的是制作用于SCR系统的加热管道的管配件,其可以简单且合算地解决上述问题。
根据本发明,制作用于SCR系统的可加热管道的管配件;所述管配件包括由聚合物基材料制成的管体,并限定用于使尿素溶液从所述管道流出/流入到所述管道的液压连接;
其特征在于所述聚合物基材料具有热传导性,且其特征在于其包括通过所述管体承载的电连接装置,该电连接装置包括:
-第一终端,所述第一终端可以电连接到供电电路,
-电加热元件,所述电加热元件嵌入到所述管体中并电连接到所述第一终端,以及
-第二终端,所述第二终端电连接到所述第一终端,并可电连接到所述管道的另一电加热元件。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的非限制性实施例的实例,其中:
-图1是显示用于根据本发明的SCR系统的可加热管道的管配件的优选实施例的横截面和示意图;以及
-图2是SCR系统的视图。
具体实施方式
在图2中,附图标记1表示机动车辆的SCR系统(示意地示出),SCR系统包括包含35%的尿素溶液的箱体2、泵组件3、以及测量组件4,测量组件4可以将尿素溶液与压缩的空气相混合以将其发送到机动车辆自身的转化器5中(示意地示出)。
泵组件3通过传输管线6连接到测量组件4,并通过吸入管线7和再循环管线8连接到箱体2。管线6-8包括可通过电流加热并通过管配件连接到系统1中的其它部件的各自的管道9。
根据本发明,电加热系统1中的至少一部分的管配件也可电加热并将除液压连接外的连接限定为电连接。所述管配件中的一个在图1中示出,并由附图标记11表示。管配件11包括管体12,其端部13、14限定各自的管配件,或适用于流体密封连接到管道9a(部分且示意地示出),以及分别连接到系统1中的另一部件(未在图1中示出)的连接部分。具体地,端部13是被限定为已知类型且在此不做具体说明的阳联接器,其配合到形成在管道9a的端部15上相应的阴联接器,同时端部14是被限定为已知类型且在此不做具体说明的阴连接,其与系统1的相应的阳联接器(未显示)流体密封连接。联接器13、14为卡扣型,以保证流体密封,并且联接器13、14设有各自的填料环17,特别是由HNBR制成的O型圈。
管体12限定向外引导通过联接器13、14的、与联接器13、14本身同轴的通道18,并使管道9a与系统1的其余部分连通,以允许尿素溶液从管道9a本身离开/到达管道9a本身的流程。具体地,通道18为直线,从而使联接器13、14的角度距离相互定位成180°,但明显地联接器13、14可以以不同的角度相互偏离,例如,等于90°的角度。
管体12的材料为聚合物基,并且由热传导材料制成,以便具有热传导性,根据ASTM E1461测试标准的测量的热传导性至少等于1.2W/(Km),并优选等于20W/(Km)。以此方式下,管体12可以在其全部容积内将热量快速传递到通道18。
具体地,管体12的聚合物基是聚酰胺,优选是聚酰胺PA66或PA22。甚至更优选地,管体12的聚合物基是PA22。
具体地,管体12的聚酰胺用玻璃纤维填充,优选填充量等于30%,以增加其机械阻力。
在管体12形成之前,管体12的聚酰胺通过将电填充物、即例如金属或石墨的导电添加剂与其混合物一体形成以具有热传导性。
管配件11进一步包括通过管体12承载的电连接或电路20(示意地示出),该电连接或电路20包括终端21,单极或双极型的终端21可电连接到形成部分机动车辆的供电电路(未显示)。终端21通过管体12的中间部分22承载,并相对通道18径向面向外,从而使其与联接器13、14间隔开,以便以此方式直接连接到电源插座、连接到接地插座、或连接到串联到另一用电设备的插座连接,而不干扰联接器13、14本身的液压联接。
连接器20还包括电加热元件23,该电加热元件23嵌入在管体12的固定位置中,并电连接到终端21,因此,当为元件23供电时,加热元件23通过热传导加热部分22和全部管体12,并因此加热包含在通道18中的尿素溶液。具体地,聚合物基材料在元件23上共同模制的操作期间,元件23被嵌入在管体12中。
元件23包括限定电阻器的芯线24、以及环绕芯线24以使其与管体12的聚合物基材料电绝缘的护套25。
具体地,芯线由高导电性的金属材料制成。优选地,芯线24由NiCr8020制成,因为此材料在高温下稳定。
可替换的是,护套25由适用于传递热量和保护可能与芯线24接触的电绝缘聚合物材料制成。具体地,护套25由聚酰胺制成,例如聚酰胺PA12或PA66。优选地,护套25由聚酰胺PA12制成。
连接器20进一步包括终端27,该终端27与元件23的电阻串联或并联地电连接到终端21、以将电力供给传送到管道9a。具体地,终端27连接到没有中间电线的、要被电连接到通过管道9a承载的电加热元件的联接器13,具体地,连接到螺旋缠绕在管道9a上的电阻器28。如图1所示,终端27设置在部分22的侧部上,即在外部上并在联接器13的侧部附近,同时电阻器28沿与相对通道18和管道9a的轴的径向位置相对应的位置设有布置在管道9a的外部的其自身的终端29(示意地示出)。
具体地,终端27和29通过管体12承载,并分别由在固定位置的端部15承载,以便当端部15卡扣配合到联接器13上时,允许终端27和29之间的自动联接。
例如,终端21、27通过阳终端的各自的底座限定。可选地,这些终端可以根据当前机动车辆和系统1的需要通过“快接(fastom)”型连接器或“插头”限定。
使用时,供电时,设置在管体12内部的元件23产生热量,该热量通过从管体12的材料的传导发送,以融化通道18中的尿素溶液的凝固部分。
因此,与管体12的材料的热传导相对应的特征和与管体12中的元件23的位置相对应的特征的组合可以简单地消除存在在通道18中的固体材料的“堵塞物”。同时,作为整体的连接器20可通过单个输入终端、即终端21供电至电阻器24、28。
在由汽车制造商设定的时间间隔中,元件23进一步可以实现使包含在系统1中的尿素溶液融化的目的,并可以沿系统1的管线6-8均匀地分布产生的热能,避免在管道9处的热集中。结果,沿管线6-8的均匀分布也会减少地球能源的浪费。
然而,可以简单地制造轻、相对便宜的管配件11,并相对简单地制造管道9到系统1的其它部件的液压和电联接器,并因此,制造机动车辆中的系统1本身的组件。
最后,从上述明显看出,可以在不脱离本发明的保护范围的情况下,参照附图对所述的管配件11进行各种改变和变更。
具体地,相对热能设计元件的长度、位置和几何形状、以及管体12的形状和几何形状,该热能是根据情况通过具体使用和相对系统1的部件的尺寸和配置而需要的热能。具体地,元件23的一部分可以相邻于通道18的区域设置,或在通过通道18中的尿素溶液部分接触的位置处设置。
最后,如果终端21以与上述用于联接器13和终端27相同的方式与联接器14连接,则管配件11可以用于相互地连接系统1中的两个加热管道,不仅是液压连接而且是电连接。

Claims (14)

1.一种用于SCR系统(1)的可加热管道(9)的管配件(11);所述管配件包括由聚合物基材料制成的管体(12),并限定液压连接(18)以使尿素溶液流出/流入到所述管道(9);
其特征在于所述聚合物基材料是热传导材料,且其特征在于所述管配件包括通过所述管体(12)承载的电连接装置(20),所述电连接装置包括:
-第一终端(21),所述第一终端(21)电连接到供电电路,
-电加热元件(23),所述电加热元件(23)嵌入到所述管体(12)中并电连接到所述第一终端(21),以及
-第二终端(27),所述第二终端(27)电连接到所述第一终端(21),并电连接到所述管道(9)的其它电加热元件(28)。
2.根据权利要求1所述的管配件,其中所述聚合物基材料包括电填充物,在管体形成前添加所述电填充物以制成热传导。
3.根据权利要求1或2所述的管配件,其特征在于,所述管体(12)包括两个联接器(13、14),所述两个联接器(13、14)适用于流体密封地联接到所述管道(9)、并分别联接到所述SCR系统(1)的另外部件(2、3、4、9),且其中所述第一和第二终端(21、27)向外设置到所述联接器(13、14)。
4.根据权利要求3所述的管配件,其特征在于所述第一终端(21)与所述联接器(13、14)间隔开,以便不与所述联接器(13、14)的液压联接发生干涉。
5.根据权利要求3所述的管配件,其特征在于所述第一和第二终端(21、27)通过阳终端的各自的底座限定。
6.根据权利要求1所述的管配件,其特征在于根据ASTM E1461测试标准测量的所述聚合物基材料的热传导性至少等于1.2W/(Km)。
7.根据权利要求6所述的管配件,其特征在于根据ASTM E1461测试标准测量的所述聚合物基材料的热传导性等于20W/(Km)。
8.根据权利要求1所述的管配件,其特征在于所述聚合物基是聚酰胺。
9.根据权利要求8所述的管配件,其特征在于所述聚合物基是聚酰胺PA12。
10.根据权利要求8或9所述的管配件,其特征在于所述聚酰胺填充有玻璃纤维。
11.根据权利要求10所述的管配件,其特征在于所述玻璃纤维占30%的量。
12.根据权利要求1所述的管配件,其特征在于所述电加热元件(23)包括:
-芯线(24),所述芯线(24)限定电阻器,以及
-电绝缘护套(25),所述电绝缘护套(25)在所述芯线(24)和所述聚合物基材料之间。
13.根据权利要求12所述的管配件,其特征在于所述护套(25)由聚酰胺PA12制成。
14.根据权利要求12或13所述的管配件,其特征在于所述芯线(24)由NiCr8020制成。
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