Brevet FR2934665A1 — publié le 20100205

� Domaine de l'invention La présente invention concerne un réservoir pour recevoir un milieu notamment de l'ammoniac. Etat de la technique Selon l'état de la technique les milieux gazeux, notamment les gaz de réaction, sont transportés dans des réservoirs accumulateurs par exemple des bouteilles ou encore ils sont intégrés à des substances de stockage. En particulier, pour l'ammoniac il est connu que la fonction catalytique de la réduction des oxydes d'azote NO. pour des moteurs à combustion interne constitue un moyen de réduction optimum pour les applications SCR. Par rapport à l'utilisation d'une solution aqueuse d'urée, l'ammoniac a l'avantage de ne pas avoir à évaporer la partie eau de la solution eau/urée et de ne nécessiter ni hydrolyse de la solution urée/eau ni thermolyse de l'urée. Ainsi, il n'y a pas de dépôt dans le système et l'ammoniac pourra s'utiliser dans les catalyseurs futurs, notamment ceux fonctionnant à très basse température, d'une manière beaucoup plus avantageuse. En outre, il n'y a pas de temps de réaction pour la réaction d'hydrothermolyse ce qui donne un temps de séjour efficace plus important pour la réaction SCR. Il ne faut pas de conduite assurant le chauffage et le réservoir d'agent réducteur ne nécessite aucun chauffage. Pour libérer et doser l'ammoniac NH3 en vue de la réaction, il suffit d'une faible énergie pour les organes de commande tels que les organes d'étranglement/robinet d'arrêt et vanne d'arrêt. Les procédés concurrents tels que le stockage de l'ammoniac dans des sels métalliques nécessitent un appareillage extrêmement compliqué car pour la désorption de l'ammoniac, il faut un chauffage électrique. De plus, l'installation de dosage se fabrique d'une manière beaucoup plus avantageuse et son fonctionnement est plus sûr que celui des solutions concurrentes. De même, le dosage d'ammoniac à partir de la bouteille d'ammoniac n'est pas vraiment souhaité actuellement et, dans tous les cas, il ne l'est pas pour des utilisations en masse telle la circulation routière quotidienne des véhicules automobiles. 2 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un réservoir pour recevoir un milieu notamment de l'ammoniac qui évite les difficultés concernant le dégagement accidentel d'ammoniac, pour les utilisations sur des véhicules automobiles dans la circulation routière, et qui offre un niveau de sécurité très élevé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un réservoir pour recevoir un milieu notamment de l'ammoniac comportant un réservoir accumulateur entouré d'une structure active et, entre le réservoir accumulateur et la structure active, une structure distributrice augmente la surface de sortie du milieu. La structure active réagit avec un milieu s'échappant accidentellement (par exemple du fait de l'endommagement accidentel du récipient accumulateur). Entre le réservoir et la structure active, on a une structure distributrice du milieu. La structure distributrice assure qu'en cas de fuite du réservoir accumulateur, la veine de fluide qui s'échappe de la zone de fuite rencontre une surface aussi grande que possible de la structure active. La structure distributrice qui agrandit ainsi la surface de rencontre fait qu'en cas de perforation ponctuelle du réservoir accumulateur par la pénétration d'un corps étranger en cas d'accident ou en cas d'endommagement par corrosion du réservoir accumulateur, le milieu qui s'échappe n'en sort que ponctuellement à l'endroit endommagé sous pression élevée et à vitesse de sortie élevée, mais du fait de la structure active, ce milieu est guidé par celle-ci pour agrandir la surface d'application et répartir ainsi le milieu qui s'échappe, dans la zone autour du réservoir accumulateur et en dessous de la structure active. On évite ainsi avantageusement que la pression du milieu qui s'échappe, par exemple de l'ammoniac, endommage également la structure active à cause d'une sollicitation ponctuelle importante. On évite en outre qu'à l'endroit de l'impact et/ou du point endommagé, la structure active soit épuisée prématurément c'est-à-dire que sa capacité de réaction avec le milieu soit prématurément épuisée à cet endroit bien que pour la réaction potentielle, il subsiste suffisamment de structure active à d'autres 3 endroits autour du réservoir accumulateur au-delà du point d'impact/point d'endommagement. Le milieu est ainsi réparti aussi régulièrement que possible sur la structure active pour avoir une réaction aussi complète que possible du milieu avec la structure active et pour que ce milieu ne puisse pas s'échapper accidentellement, de manière concentrée. Selon un mode de réalisation, la structure distributrice présente une résistance de passage au milieu beaucoup plus importante dans la direction radiale que dans la direction périphérique du réservoir accumulateur. Grâce à cette réalisation de la résistance de passage, la structure distributrice, dans la direction radiale sur le chemin entre le réservoir accumulateur et l'environnement, agit beaucoup plus fortement sur le milieu au passage à travers la structure distributrice que dans la direction périphérique. Cela se traduit par une répartition rapide et régulière du milieu à l'intérieur de la structure distributrice sans que ce milieu ne s'échappe à l'environnement d'une manière rapide et involontaire. De cette manière, la répartition vers la structure active déjà décrite se fait de façon beaucoup plus large et régulière et on évite une sollicitation ponctuelle excessive de la structure active. La structure distributrice présente de préférence un matériau poreux ou est réalisée en un matériau poreux. De façon préférentielle, le matériau poreux est une mousse de matière plastique. Les mousses de matière plastique sont économiques et, par leur procédé de fabrication, elles peuvent être optimisées et réglées dans des plages très larges pour obtenir les paramètres souhaités et répondre aux exigences prescrites. Selon un autre mode de réalisation, la structure distributrice a une structure de canal. La structure de canal permet d'étaler très rapidement le milieu sur des plages étendues de la structure distributrice. La structure de canal est réalisée de préférence dans la direction périphérique et dans une zone de la structure distributrice proche du réservoir accumulateur notamment celle directement reliée 4 au réservoir accumulateur afin que cette structure de canal rejoigne directement la paroi du réservoir accumulateur. De manière préférentielle, la structure de canal présente des sections de canal comprises entre 2 mm2 et 12 mm2. Il est notamment prévu que la section du canal soit d'au moins 4 mm2 et de préférence d'au moins 8 mm2. Pour de telles sections de canal, on assure un guidage aussi rapide que possible, simultané, mais du point de vue du temps de séjour et de la durée de passage de la structure distributrice, de façon optimisée dans le temps, pour le milieu qui s'échappe à travers la structure distributrice avant et/ou pendant que le milieu pénètre dans la zone de la structure active et participe à la réaction avec celle-ci. Selon un mode de réalisation de l'invention, le milieu est de l'ammoniac NH3. La structure active de ce mode de réalisation est une matière absorbant l'ammoniac NH3 ou comportant une telle matière. Selon un mode de réalisation, la matière d'absorption est un générateur d'un complexe amine. On envisage notamment du nitrate de cuivre, du chlorure de cuivre, du sulfate de cuivre, de l'acétate de cuivre et du carbonate de cuivre le cas échéant sous la forme de solutions aqueuses. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est une matière solide microporeuse ou contient une telle matière. On envisage par exemple les zéolithes sous la forme H. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est un échangeur d'ions notamment sous forme acide pour absorber l'ammoniac NH3 ou encore la structure active comporte un tel échangeur d'ions. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est une solution aqueuse acide ou bien elle contient une telle solution notamment appliquée sur du charbon actif et/ ou une céramique poreuse et/ou une matière augmentant la viscosité. Pour de telles solutions aqueuses d'acide, on envisage notamment l'acide sulfurique H2SO4, l'acide phosphorique H3PO4, l'acide nitrique HNO3 ainsi que des acides organiques tels que par exemple de l'acide citrique, de l'acide éthylique, l'acide oxalique et l'acide acétique. Les solutions aqueuses d'acide peuvent être bloquées de manière ciblée par des substances augmentant la viscosité telles que par exemple de la cellulose. Selon un autre mode de réalisation, la structure active 5 est de l'acide citrique, de l'acide oxalique ou de l'acide éthylique (également sous forme concentrée) ou bien encore elle peut contenir un tel acide notamment sous la forme d'une solution concentrée et/ ou sous la forme d'acide solide. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est réalisée avec les matières suivantes ou comporte de telles matières : silazanes comme base ou fixateur d'acide par exemple fluorochem PS112 Poly(1,1-diméthylsilazane), à réticulation transversale gels de silice chargés en acide et/ou réglés, oxyde d'aluminium ou charbon actif, échangeurs d'ions chargés en acide, aluminophosphate de sodium acide. On peut également envisager le bisulfate de sodium et/ou l'acide amidosulfonique. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est un agent réactif ou comporte un tel agent présentant une solution aqueuse de formaldéhyde. Dans la réaction d'une solution aqueuse de formaldéhyde avec de l'ammoniac, on obtient la formation d'hexométhylènetétramine. L'ammoniac qui s'échappe est ainsi neutralisé. Selon un autre mode de réalisation, la structure active est un réactif ou contient un réactif qui réagit avec NH3 pour une réaction de polymérisation. Par exemple, on peut envisager l'utilisation d'acroléine mais comme il s'agit d'un poison, il faut prendre des précautions. On peut également envisager des polymères de polyester tels que PET ou PBT sous une forme à fibres aussi fines que possible. Il est en outre prévu de régler la porosité de la structure active et/ou de la structure distributrice par l'addition d'une charge céramique ou d'une résine échangeuse d'ions. Ainsi, notamment du point de vue de la structure distributrice, on pourra régler une perméabilité définie et celle-ci s'applique également à la structure active notamment si la matière active est appliquée sous forme solide sur la matière plastique structurée ou poreuse. En variante, l'application de 6 céramique poreuse ou de matière plastique poreuse peut être prévue par exemple à l'aide d'un procédé de revêtement par lavage. De façon préférentielle, on obtient une réaction irréversible du milieu notamment de NH3 avec la substance active car celle-ci offre la plus grande sécurité possible en cas d'échappement accidentel d'ammoniac NH3 même en cas d'incendie. Il est en outre prévu que le réservoir accumulateur comporte une conduite de remplissage et/ou de prélèvement qui traverse, au moins par segment, la structure active et la structure distributrice. Il est prévu notamment que la structure active et la structure distributrice soient traversées radialement et axialement pour relier la conduite de prélèvement d'une part au réservoir accumulateur et d'autre part à une installation de dosage ou à la conduite des gaz d'échappement d'autre part, notamment avec un catalyseur SCR. De façon préférentielle, la conduite de remplissage et/ou de prélèvement comporte une gaine fermée par une barrière de passage en amont d'un organe d'arrêt qui ferme la conduite d'alimentation et/ou de prélèvement, vers la structure active. On évite de cette manière que les défauts d'étanchéité au niveau de la conduite de remplissage et/ou de prélèvement en amont de l'organe d'arrêt (c'est-à-dire dans la zone haute pression), puissent se traduire par des fuites vers l'extérieur à travers la gaine et/ou la conduite de remplissage et/ou de prélèvement. Bien plus, le milieu sera forcé par la structure active et comme décrit ci-dessus, il sera absorbé ou adsorbé. De façon préférentielle, l'organe d'arrêt est relié directement à la barrière de passage de sorte qu'il subsiste pas de trajet inutilement long et libre de la conduite de remplissage et/ou de prélèvement entre la barrière de passage et l'organe d'arrêt. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans le dessin annexé dans lequel : - la figure unique montre un réservoir d'ammoniac équipé d'une conduite de remplissage et/ou de prélèvement et d'un organe d'arrêt 7 d'une soupape de dosage, ce réservoir étant relié à la conduite des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne. Description du mode de réalisation de l'invention La figure montre en coupe un réservoir 1 pour stocker un milieu 2 à savoir de l'ammoniac 3. L'ammoniac 3 est très comprimé à pression élevée et disponible à la demande en phase gazeuse. Le réservoir 1 contient une réserve d'ammoniac 3 dans un récipient 4 réalisé sous la forme d'un réservoir de pression 5 et relié par une conduite de remplissage et/ou de prélèvement 6 à la conduite des gaz d'échappement 7 d'un moteur à combustion interne, non représenté, équipant le véhicule automobile. En aval de l'embouchure 8 de la conduite de remplissage et/ou de prélèvement 6 la conduite des gaz d'échappement 7 comporte un catalyseur sélectif 9 pour éliminer les oxydes d'azote NO. contenus dans les gaz d'échappement. Le catalyseur sélectif 9 fait réagir les gaz d'échappement 10 émis par le moteur à combustion interne avec l'ammoniac 3 par une réaction catalytique sélective. L'accumulateur 4 est entouré complètement par une structure distributrice 11. La structure distributrice 11 est uniquement traversée par la conduite de remplissage et/ou de prélèvement. La structure distributrice présente une résistance de passage beaucoup plus élevée pour le milieu 2 et notamment de l'ammoniac 3 dans la direction radiale 12 que dans la direction périphérique 13. En outre, des structures de canaux 15 peuvent être prévues dans la direction périphérique et/ou dans la direction axiale 14. Ces structures de canaux sollicitent la paroi 16 du réservoir accumulateur comme cavité 17 dont les bords sont ouverts et, à cet effet, ils sont prévus dans la structure distributrice 11. La cavité à bords ouverts 17 formée dans la direction axiale 14 et/ ou dans la direction périphérique 13, constitue ainsi un réseau de canaux réalisés directement dans la paroi 16 du réservoir accumulateur qui arrivent ensuite dans la structure distributrice 11. L'ammoniac 3 sortant du réservoir accumulateur 4 est réparti à l'intérieur de la structure distributrice, extérieurement à la paroi 16 du réservoir ce qui entraîne une répartition régulière. Il est également possible de ne pas raccorder la structure de canaux 15 à la paroi 16 du réservoir accumulateur, c'est-à-dire en particulier de façon à ne pas constituer 8 des cavités 17 à bords ouverts, qui ne constituent une structure de canal 15, fermée seulement au contact de la paroi 16 du réservoir accumulateur, mais une structure de canal dans la section de structure distributrice 11. La structure distributrice 11 elle-même est complètement enveloppée par une structure active 18. La structure active 18 est formée dans le sens le plus large à partir d'un réactif 19 qui réagit avec le milieu stocké 2 notamment avec l'ammoniac 3. Par exemple, le milieu 2 qui s'échappe d'un point de fuite 20 est réparti sur une grande surface de la structure distributrice 11, ce qui garantit que la répartition se fait également sur une grande surface vers la structure active 18 pour éviter une consommation prématurée ou une sollicitation excessive de la seule structure active 18 en face du point de fuite 20. En revanche, le milieu 2 qui s'échappe est dirigé vers la structure active 18 pour faire une fin de réaction suffisamment lente et complète pour que le passage dans l'environnement 21 qui entoure le passage/sortie de fluide 2 du réservoir 1, ne se fasse pas ou seulement de façon très limitée. La structure distributrice 11 produit en effet notamment un fort ralentissement de la vitesse de passage du milieu 2 car la résistance de passage (perte de charge) dans la direction radiale 12 est beaucoup plus élevée que dans la direction périphérique 13 ou la direction axiale 14. Cela garantit que le fluide 2 qui s'échappe accidentellement n'arrive pas sous une pression élevée mais seulement de manière ralentie et sur la grande surface de réaction maintenant disponible de la structure active 18 pour atteindre la structure active 18 et terminer complètement la réaction. La structure active 18 est réalisée de préférence en matériau absorbant et de manière particulièrement préférentielle, on utilise un réactif 19 qui participe par exemple à une réaction de polymérisation avec le milieu sortant 2 et/ ou qui convertit le milieu 2 en une substance totalement inoffensive. La conduite d'alimentation et/ou de prélèvement 6 est munie d'un organe d'arrêt 22 prévu tout d'abord dans le réservoir 1. Entre le côté amont 23 de l'organe d'arrêt 22 et la structure active 18 (de réservoir 1), on a une fermeture étanche 24 qui, en cas de défaillance de la partie 25 côté réservoir, de la 9 conduite de remplissage et/ou de prélèvement, assure que le milieu 2 qui s'échappe soit dirigé nécessairement sur la structure active 18. Les fuites dans ce domaine ne permettent pas que le milieu 2 s'échappe à l'environnement 21. La conduite de remplissage et/ou de prélèvement comporte en aval de l'organe d'arrêt 22, en outre, une soupape de dosage 26 préférence combinée ou coopérant à proximité avec un capteur de milieu 27. Le capteur de milieu 27 sensible au milieu 2 détecte les fuites dans l'enveloppe 28 de la conduite de remplissage et/ ou de prélèvement 6 et commande par une installation non représentée, la coupure de l'organe d'arrêt 22 sans utiliser de circuit électrique. L'organe d'arrêt 22 est en effet de préférence réalisé pour être fermé à l'état non alimenté en courant et fermer de manière étanche le réservoir 1. Le côté haute pression, c'est-à-dire le côté amont de l'organe d'arrêt 22 doit être rendu étanche et en cas de fuite, le milieu 2 qui s'échappe est certainement neutralisé par la structure distributrice 11 et la structure active 18 avant d'arriver accidentellement dans l'environnement 21.20 REVENDICATIONS1 °) Réservoir (1) pour recevoir un milieu (2) notamment de l'ammoniac (3) comportant un réservoir accumulateur (4) et une structure active (18) entourant le réservoir accumulateur (4), et entre le réservoir accumulateur (4) et la structure active (18), il y a une structure distributrice (11) augmentant la surface de sortie du milieu (2). 2°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure distributrice (11) a une résistance de passage pour le milieu (2) qui est beaucoup plus importante dans la direction radiale (18) que dans la direction périphérique (13) du réservoir accumulateur (4). 3°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure distributrice (11) présente une matière poreuse ou est formée d'une matière poreuse. 4°) Réservoir selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière poreuse est une mousse de matière plastique. 5°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure distributrice (11) a une structure en canal (15). 6°) Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que la structure en canal (15) est réalisée dans la direction périphérique (13) et dans une zone de la structure distributrice (11) proche du réservoir accumulateur (4). 7°) Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que 11 la structure de canal (15) a des sections de canal comprises entre 2 mm2 et 12 mm2. 8°) Réservoir selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section du canal est au moins égale à 4 mm2 et de préférence au moins 8 mm2. 9°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu (2) est de l'ammoniac NH3. 10°) Réservoir selon les revendications 1 et 9, caractérisé en ce que la structure active (18) présente une matière absorbant l'ammoniac NH3 ou est en une cette matière. 11 °) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière d'absorption est un générateur d'un complexe amine. 12°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) comporte une matière solide microporeuse ou est réalisée dans une telle matière solide microporeuse. 13°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) est un échangeur d'ions ou comporte un tel échangeur d'ions. 14°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que 12 la structure active (18) est une solution aqueuse acide ou comporte une telle solution, notamment appliquée sur du charbon actif et/ ou une céramique poreuse et/ou des matières augmentant la viscosité. 15°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) est de l'acide citrique, de l'acide oxalique ou de l'acide éthylique ou contient un tel acide. 16°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) est formée de l'une au moins des matières suivantes ou comporte une telle matière, à savoir: silazanes comme base et fixateurs d'acide, gels de silice chargés en acide et/ou réglés, oxyde d'aluminium, aluminophosphate de sodium acide, hydrogenosulfate de sodium et/ou l'acide amidosulfonique. 17°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) comporte un réactif (19) ou est un réactif (19) qui participe avec l'ammoniac NH3 à une réaction de polymérisation. 18°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure active (18) est un réactif (19) ou comporte un réactif ayant ou étant une solution aqueuse de formaldéhyde. 19°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que la porosité de la structure active (18) et/ou de la structure distributrice (11) se règle par l'addition de matériaux de remplissage céramique ou des résines échangeuses d'ions.3513 20°) Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir accumulateur (4) est équipé d'une conduite d'alimentation et/ou de prélèvement (6) qui traverse au moins sur un segment la 5 structure active (18) et la structure distributrice (Il). 21 °) Réservoir selon la revendication 20, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation et/ ou de prélèvement comporte une gaine 10 délimitée par une barrière de fluide (24) par rapport à la structure active (18), sous la forme d'un organe d'arrêt (22) en amont de la conduite de remplissage et/ou de prélèvement (6). 15