用于流體貯存器的過濾器系統和過濾方法
【專利摘要】一種流體輸送系統(500)包括流體貯存器(128)，該流體貯存器(128)具有入口篩網(219)和主貯存器過濾器(532)。該流體貯存器適于封圍置于其內的流體(420)并包括形成貯存器容積(204)的貯存器主體，該貯存器容積(204)流體地連接至入口導管(506)、供應導管(508)和回流導管(510)。該入口篩網(219)沿著所述入口導管(506)流體地設置且適于過濾通過該入口導管(506)提供來填充所述貯存器(128)的流體。該主貯存器過濾器(532)沿著供給導管(508)流體地設置且適于過濾從所述貯存器容積(204)吸取且通過所述供應導管(508)提供至泵(126)的流體(420)。
【專利說明】
用于流體貯存器的過濾器系統和過濾方法
技術領域
[0001]本發明總體上涉及與發動機排放控制系統結合使用的柴油機排氣流體輸送系統，且更具體地涉及與尿素輸送系統一起使用的過濾器系統和過濾方法。
【背景技術】
[0002]用于消除某些柴油發動機排氣成分的一種已知方法是使用利用氮氧化物的選擇性催化還原(SCR)的排氣后處理系統。在典型的SCR系統中，在提供應合適的催化劑之前，將可包括尿素或尿素基水溶液的柴油機排氣流體(DEF)與排氣混合。在一些應用中，DEF通過專用噴射器裝置被直接噴射進排氣通道中。在使用尿素的情況下，噴射的DEF與排氣混合且分解以在排氣流中提供氨氣(NH3)。然后，氨氣與排氣中的氮氧化物(NOx)在催化劑的作用下進行反應以提供氮氣(N2)和水(H2O)。
[0003]如可以理解的是，SCR系統需要足夠靠近發動機系統的某種形式的DEF的存在，使得在操作過程中不斷地對發動機進行供應。各種DEF輸送系統是已知的且用在發動機應用中。在已知的DEF噴射系統中，貯存器被安裝至車輛上用于容納DEF，DEF從貯存器吸取出且以計量量輸送至發動機排氣系統。貯存器具有有限尿素容量，使得需要在貯存器內進行DEF的定期補充。在某些應用中，諸如采礦、建筑、農業和其它領域應用中，DEF補充可在機器的作業環境中進行。這種再填充或補充操作通常由通過可移除貯存器蓋將DEF分配到貯存器中來進行。如可以理解的是，灰塵及其它雜物可能落入貯存器中，尤其在再填充操作過程中，如果灰塵和/或其它雜物被吸入用于將DEF從貯存器吸取出的栗中，和/或隨DEF—起被輸送至DEF噴射器(而DEF噴射器通常具有緊密的間隙以及小的噴射孔，其可困住雜物或被雜物堵塞)，那么就會存在問題。
[0004]過去，已經提出多種解決方案用于減輕DEF容器中的雜物的存在。大多數這種解決方案建議將過濾介質添加至容器的填充開口，或在DEF栗上游和/或DEF噴射器之前的位置處在系統內添加與DEF供應管線成一直線的過濾器。然而，這種已知的解決方案存在某些挑戰。例如，設置在容器入口處的過濾器可妨礙容器的快速填充，而容器的快速填充是期望的，尤其還因為漫長的填充過程可能會占據機器的盈利時間。而且，DEF流體的水組分容易遭受熱影響，諸如在高溫下分解或在低溫下凝固，由于過濾器內的結晶作用和/或凝固，這使得它們在很長的內嵌供應導管和/或過濾器中的存在是不期望的。這種條件要求添加加熱器和/或其它溫度控制裝置至DEF供應系統，從而增加了這些系統的成本和復雜性。
【發明內容】
[0005]在一個方面，本發明描述了一種流體輸送系統。流體輸送系統包括流體貯存器，其具有入口篩網和主貯存器過濾器。流體貯存器適用于將流體包封其中且包括形成貯存器容積的貯存器主體，其流體地連接至入口導管、供應導管和回流導管。入口篩網沿入口導管流體地設置且適用于過濾通過入口導管被提供以填充貯存器的流體。主貯存器過濾器沿供應導管流體地設置且適用于過濾從貯存器容積中吸取并且通過供應導管提供至栗的流體。
[0006]在另一方面，本發明描述了一種用于與內燃機的排氣后處理系統一起使用的柴油機排氣流體(DEF)貯存器。DEF貯存器包括形成貯存器容積的貯存器主體和流體開口至貯存器容積的集管開口。集管連接至貯存器主體且設置成密封集管開口。加熱器連接至集管且設置在貯存器容積內并適用于浸沒在DEF中。DEF吸取導管連接至集管且在貯槽位置(其在貯存器容積內且鄰近加熱器)和DEF吸取端口(其設置在貯存器主體外部且流體連接至DEF栗)之間延伸通過集管。袋式過濾器連接至集管。袋式過濾器完全包封貯存器容積內的加熱器和DEF吸取導管的貯槽位置，使得當DEF通過貯槽位置從貯存器容積中被吸取時，所述DEF首先由袋式過濾器進行過濾。次級貯存器過濾器設置在袋式過濾器內且被布置成在貯槽位置處覆蓋DEF吸取端口。填充開口篩網被設置成覆蓋形成在貯存器主體中的填充開口。
[0007]在又一方面，本發明描述了一種用于貯存流體且將流體輸送至與發動機相關聯的后處理系統的方法。該方法包括將流體容納在形成在貯存器內的貯存器容積內、通過供應導管將流體從貯存器吸取出、通過入口導管用流體填充貯存器，且通過回流導管使流體回流至貯存器。添加至貯存器的流體利用被放置為沿入口導管流體連接在填充開口與貯存器容積之間的入口篩網被篩選通過入口導管。從流體貯存器中吸取的流體利用沿供應導管流體地放置的主貯存器過濾器過濾。從流體貯存器中吸取的流體通過供應導管輸送至栗，其通過回流導管將未使用流體回流至貯存器。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發明具有SCR系統的發動機的框圖。
[0009]圖2是根據本發明的DEF貯存器的輪廓圖，且圖3是其局部視圖。
[0010]圖4是根據本發明具有安裝在其上的過濾器組件的DEF集管組件的輪廓圖。
[0011 ]圖5A和圖5B是根據本發明的用于過濾器支架的可選實施例。
[0012]圖6是根據本發明的第一過濾器集管的輪廓圖。
[0013]圖7是根據本發明的第二過濾器集管的輪廓圖。
[0014]圖8是根據本發明的DEF集管組件的俯視圖。
[0015]圖9是處于已安裝狀態下的DEF集管組件的剖面圖。
[0016]圖10是根據本發明的可選實施例的過濾器接口的局部輪廓圖。
[0017]圖11是根據本發明的過濾器附接結構的可選實施例的輪廓圖。
[0018]圖12是根據本發明的過濾器安裝結構的可選實施例。
[0019]圖13是根據本發明的過濾器安裝結構的可選實施例。
[0020]圖14是根據本發明的過濾器安裝結構的可選實施例。
[0021]圖15是根據本發明的入口過濾器。
[0022]圖16是根據本發明的流體貯存器的實施例。
[0023]圖17是根據本發明的流體輸送系統的實施例。
【具體實施方式】
[0024]本發明涉及用于機器的排放控制系統，且更具體地涉及用于與用在固定或移動機器上的柴油發動機的基于SCR的后處理系統一起使用的DEF過濾系統。本發明設想的機器可用在多種應用和環境中。例如，設想到任何執行與諸如采礦、建筑、農業、運輸、海上工業或任何其它本領域已知工業相關聯的某種類型操作的機器。例如，本文所設想的機器類型可為運土機器，諸如輪式裝載機、挖掘機、傾卸卡車、反鏟、材料搬運機、機車、鋪路機等等。除了移動機器之外，設想的機器還可為固定或便攜式機器，諸如發電機組、驅動氣體壓縮機或栗的發動機，等等。而且，機器可包括作業機具或與作業機具相關聯，諸如對于各種任務(例如，裝載、壓實、提升、刷涂)所使用并采用的作業機具，且包括例如，鏟斗、壓實機、叉式提升裝置、電刷、抓斗、切割器、剪切機、片板、斷路器/錘子、螺旋鉆以及其它。
[0025]圖2是與機器100的發動機102相關聯的排氣后處理系統101的框圖。系統101可以如所示實施例中示出模塊化地包裝用于改進到現有發動機或可選地用于安裝到新發動機上。在所示實施例中，系統101包括第一模塊104，該第一模塊104流體連接至發動機102的排氣導管106。在發動機操作期間，第一模塊104被布置成內部地接收來自導管106的發動機排氣。第一模塊104可包含各種排氣處理裝置，比如柴油機氧化催化劑(DOC)1S和柴油機顆粒過濾器(DPF)llO，但也可以使用其它裝置。第一模塊104和在其中出現的部件是可選擇的，且對于其中不需要由第一模塊104提供的排氣后處理功能的各種發動機應用可以省去。在所示實施例中，通過發動機102提供至第一模塊104的排氣可以首先穿過DOC 108，然后在進入傳送導管112之前通過DPF 110。
[0026]傳送導管112將第一模塊104與第二模塊114流體互連使得來自發動機102的排氣可以在煙突120(其連接至第二模塊)處被釋放之前穿過串聯的第一和第二模塊104和114。在所示實施例中，第二模塊114封裝SCR催化劑116和氨氧化催化劑(AMOX) 118。SCR催化劑116和AMOX 118用以在氮存在下處理來自發動機102的排氣，這在噴射進入傳送導管112中的排氣的含尿素溶液降解之后被提供。
[0027]更具體地，通常稱為柴油機排氣流體(DEF)121的含尿素水溶液通過DEF噴射器122被噴射進入傳送導管112AEF 121包含在貯存器128中并通過栗126提供至DEF噴射器122。當DEF 121被噴射進入傳送導管112時，其與穿過其間的排氣混合并被運送到第二模塊114。為了促進DEF與排氣的混合，混合器124可沿傳送導管112設置。
[0028]可以理解，由于在操作其間來自排氣的熱量，DEF噴射器122在傳送導管112上的位置可以將噴射器暴露于相對高的溫度。在所示示例性實施例中，發動機冷卻劑的流通過噴射器而提供，但這種冷卻劑流是可選的。
[0029]在操作其間可產生的一個問題是可以在貯存器128中發現的灰塵和/或其它碎肩的吸入。由于尿素可凍結，貯存器128和其它類似貯存器內的入口端口接近貯存器的底部使得在發動機102的操作開始且設置在貯存器內的加熱器仍未融化保持在貯存器中的全部量的尿素時，即使凍結尿素仍存在并漂浮在存儲器中流體尿素可以被吸取。然而，由于這種原因從貯存器128的底部吸取流體還使系統在填充操作其間通過填充端口開口落入貯存器而更容易吸入可存在于貯存器中的碎肩、灰塵或其它污染物。
[0030]用于DEF貯存器200的過濾器機構的一個實施例示于圖2和3中。DEF貯存器200適合與發動機，比如具有如圖1所示的DEF貯存器128的發動機102—起使用。在本實施例中，圖2示出了具有安裝在其中的集管組件202的DEF貯存器200。圖3是用以顯示內部部件和功能件的DEF貯存器200的截面圖。關于這些附圖，所示DEF貯存器200為限定貯存器容積204的單件式模制塑料結構，該貯存器容積204經由排放塞206和由填充蓋210密封的填充開口 208可流體地觸及。集管組件202包括加熱器裝置212、連接至供應管215的DEF供應端口 214和DEF返回端口216 AEF集管組件202進一步包括具有入口過濾器219和連接在供應管215的自由端的貯槽218、設置在傳感器桿221(如圖4最佳示出)上的DEF液位傳感器220，其在圖中具體化為浮子液位傳感器裝置。
[0031]在所示實施例的集管組件202中，加熱器裝置212為液-液熱交換器，其使用由溫熱的發動機冷卻劑流提供的熱量來解凍貯存器200中凍結的DEF流體。盡管示出了冷卻劑操作的加熱器，但可以使用其它類型的加熱器，比如電動或排氣熱驅動加熱器(列出少數幾個)。冷卻劑操作的加熱器包括將溫熱的冷卻劑從發動機(例如，發動機102(圖1))供應到螺旋元件或線圈224的冷卻劑入口導管228，該螺旋元件或線圈224設置在貯存器容積204中并與其中的DEF流體接觸。通過冷卻劑入口導管228提供的冷卻劑穿過線圈224，從而加熱DEF流體。從線圈224的冷卻劑流可以通過冷卻劑出口導管230返回到發動機。
[0032]集管組件202進一步包括分別地DEF供應和返回端口 232和234 AEF供應端口 232流體連接至供應管215并可以連接至DEF栗入口(未示出)，例如栗126(圖1)，使得DEF可以從貯存器200吸取。栗可以配置成將計量量的DEF提供至DEF噴射器122(圖1)并經由DEF返回端口234將未使用DEF返回至貯存器200。因此，在所示實施例中，與DEF貯存器200交換的所有功能性流體可以通過DEF集管202實現。DEF貯存器200可進一步包括用于將其附接到車輛或其它結構的安裝凸部236。
[0033]在所示實施例中，集管組件202通過形成于DEF貯存器200中的集管開口222而安裝使得至少加熱器裝置212、供應管215和傳感器220設置在貯存器容積204內。如所示，加熱器212的線圈224和管215的供應入口 226存在于貯存器容積204內并靠近其底部使得存在于貯存器容積204中的DEF流體可以可靠地被加熱并在操作期間從貯存器200中吸取。然而，可以理解，當貯存器200通過重力以及通過沉積如所示豎直地安裝時，可以存在于先前所述的貯存器容積204中的任何碎肩和/或灰塵也可以以較高濃度接近貯存器200的底部存在。至少由于這個原因，各種過濾器被用于確保最小量至無碎肩被吸入管215中，將在以下描述。
[0034]在所示實施例中，兩個過濾級用于移除可能存在于貯存器200中的碎肩和/或冰晶體。例如，如先前所討論，在冷浸狀態期間DEF的結冰可能需要在操作之前和操作期間通過加熱器212加熱。然而，在貯存器200中的DEF未完成融化以及與車輛運動結合的操作期間可能存在這樣的狀態，這些狀態可產生熔融DEF與固體DEF的過渡狀態，其可以被稱為冰凌狀態。在這些狀態下，為了避免入口管215通過冰粒堵塞，可以使用入口過濾器219。在所示實施例中，入口過濾器219與可能存在于貯存器200中的細灰塵或殘渣相比具有相對大的過濾器孔隙，但還適用于降低或者優選地共同阻止圍繞供應管215的入口226處的貯槽218內的冰積聚的孔隙。入口過濾器219的孔隙可以依據所使用DEF流體的類型而選擇。在所示實施例中，入口過濾器具有約ΙΟΟμπι的孔隙，但也可以使用其它孔隙比如在約20μπι至約150μπι范圍內的孔隙。如果足以阻止供應管215內的冰積聚以降低入口管215的入口處的壓力降，則對于入口過濾器219而言，可以優選較大孔隙。
[0035]入口過濾器219的相對大的孔隙是可接受的，因為入口過濾器219作為輔助過濾器運行，其不太可能會遇到相當數量的來自貯存器容積204的碎肩。主過濾器組件238以圍繞并且基本封圍集管組件202的暴露于貯存器容積204內的DEF的部分來設置。用于說明，從貯存器200中抽出的集管組件202的輪廓圖示出在圖4中。參考圖2-4，其中為了簡化，相同的元件通過相同的附圖標記指示，主過濾器組件238封圍入口管215和其入口 226、貯槽218、入口過濾器219、集管線圈212、液位傳感器220以及集管組件202的其它區域。主過濾器組件238包括袋式過濾器240和附件或者安裝軸套242。在某些實施例中，過濾器支架244或者篩網也可用于幫助袋式過濾器240在檢修過程中保持其形狀并且不會垮塌，特別是在DEF流體被從過濾器內吸取時。
[0036]在示出的實施例中，袋式過濾器240由聚丙烯氈織物或者材料的層制成，具有大約30μπι至40μπι的孔隙。袋式過濾器240的孔隙取決于預期存在于貯存器內的碎肩的尺寸，并且可以相應地變為任何尺寸，盡管通常希望其具有在Iym至50μπι之間的孔隙。如所示出的，聚丙烯氈具有靠內的光滑的一側，以及靠外的未處理的或者不光滑的具有氈的感覺的一側，該靠外側增大了過濾器的用于捕集碎肩的外部面積，這些碎肩可能在貯存器容積204內到處移動，但是不會在過濾器的內部的過濾的一側，從過濾器引入掉落的纖維或者碎肩。在某些實施例中，也可以使用具有光滑的兩側的織物。而且，聚丙烯材料可被替換為對將要過濾的流體類型具有抗腐蝕性的不同的材料。此外，盡管這里示出袋式過濾器使用單層的材料，也可以使用多層或者疊層。在一個可以想到的實施例中，使用兩疊層或多疊層來增加過濾效率。考慮到袋式過濾器的結構，平的織物片可被切割并且縫合成適當的形狀。可替代地，通過使用襪子編織類型的機械，采用聚丙烯纖維和和紗線，可將過濾器編織成管狀。
[0037]在示出的實施例中，過濾器支架244是中空的，通常是圓柱形的，對應于袋式過濾器240的圓柱形狀。過濾器支架244的外徑配置成安裝在袋式過濾器240的內徑內，并且在運行中幫助袋式過濾器保持其形狀。因為在示出的配置中的袋式過濾器240延伸超過并且圍繞線圈224，由于線圈224提供的內部支撐，過濾器支架244不需要沿著圓柱形的袋式過濾器240的全部縱向長度延伸。換句話說，過濾器支架244只需要沿著袋式過濾器240的未支撐的縱向長度延伸，在圖4中示出為“X”，盡管更長的支架也是可用的。而且，在可替代的支撐結構，例如沒有線圈224的配置中，過濾器支架244可沿著袋式過濾器240的全部長度延伸，并且進一步地，可包括一個端蓋(未示出)，其布置為支撐袋式過濾器240的端部246(在圖3中示出得最清楚)。如圖所示，過濾器支架244可由擠壓塑料或者采用塑料纖維的編織網制備。由于一些DEF制劑的侵蝕特性，在該實施例中，使用塑料作為支架而不是金屬，但是根據DEF或者貯存器內使用的任何其它流體的類型，任何合適的材料都是可用的。兩種示例性的篩網形狀示出在圖5Α和5Β中，但是其它類型的篩網形狀和/或材料也是可用的。通常，對于含有尿素的DEF貯存器，合適的材料可包括金屬，例如鈦，N1-Mo-Cr-Mn-Cu-S1-Fe合金，例如，哈司特鎳合金c/c-276，高合金奧氏體Cr-N1-鋼和Cr-N1-Mo-鋼，以及不銹鋼。其它合適的，非金屬的材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚異丁烯全氟烷基烷烴(PFA)，聚氟乙烯(PEE)，聚二氟乙烯(PVDF)，聚四氟乙烯(PTFE)，偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
[0038]為了將袋式過濾器240安裝并保持在貯存器容積204內，通過使用夾具250，袋式過濾器240的入口軸套部分248被固定在安裝軸套242上。安裝軸套242具有蛤殼式的兩件式結構，包括第一部分252和第二部分254，它們分別被示出在圖6和圖7中。參考這些附圖，軸套部分252和254具有配合的捕陷件(land) 256，每一個具有半圓的形狀，它們一起形成基本上為圓柱形的捕陷件，將袋式過濾器240固定在安裝軸套242上的夾具250(圖4)容納在其中。第一和第二部分252和254互相連接，并且通過緊固件241(圖4)穿過配合的緊固件開口 243來固定。第一和第二部分252和254還包括加強支腳258，這些加強支腳具有基本上細長的形狀，并且互相平行地延伸。加強支腳258是可選擇的，并且設置在捕陷件256下面的對稱的徑向位置，在特定的條件下為過濾器支架244提供額外的支撐，例如，當貯存器200安裝在其上的機械在粗糙的地形上移動，或者改變速度時，靠近貯存器容積204的頂部漂浮的冰的碎塊與集管組件202碰撞的時候。
[0039]為了對準集管組件202的各種部件，安裝軸套242的第二部分254或者軸套結構的其它部分，可包括對準功能件260，其在示出的實施例中(圖7)包括V形的表面262，該表面與DEF集管202的頂部下側的配合結構264接合，如圖8所示。在該實施例中，安裝軸套242被連接在DEF集管202的安裝法蘭263的周長內，當安裝時，例如通過使用墊圈，該安裝法蘭可以密封地接合貯存器主體的對應法蘭。
[0040]用于將袋式過濾器240安裝在貯存器200內的第一可替代的實施例在圖9的剖視圖中示出。這里，袋式過濾器240融合或以其它方式連接到塑料保持件266上。保持器266具有基本上中空的圓柱形狀，其形成為向外延伸的平的圓形的法蘭268。當安裝在貯存器內時，法蘭268在墊圈270和集管202的安裝法蘭263之間，被捕獲于形成在貯存器200的主體274上的對應法蘭272上。以這樣的方式，袋式過濾器240連同保持器266—起，在檢修期間可以被移除并且更換。
[0041]用于可釋放地將袋式過濾器240連接至集管的另外的可替代的實施例示出在圖10-13中。參考圖10，為了清楚起見，袋式過濾器240的軸套部分300被放大示出，并且從周圍部件中移開。在該實施例中，軸套部分300沿著圓環304，在徑向位置處形成一系列切口302。通過折回并且將其自身固定在袋式過濾器240的自由端而形成的環304限定槽306，其可將蝸輪式夾具或其它夾緊裝置的帶箍牢固地在容納其內，這是本領域已知的。當夾具(未示出)插入槽306中時，袋式過濾器240可牢固地與其相關聯并且連接至集管，例如，當夾具被插入并且圍繞保持器的捕陷件區域(例如捕陷件區域256)緊固時(圖6和7)。在檢修期間，只需要松開夾具，就可以移除并且清理和/或使用另一個袋式過濾器更換該袋式過濾器。
[0042]在圖11中示出了另一可選的實施例，在這里為了說明起見，一起示出了匹配軸套308和310。第一軸套308可被熔合、粘附或以其它方式連接至袋式過濾器(這里未示出)的開口端或嘴部。第二軸套310或至少另一承受其功能功能件的結構可被連接至貯存器的集管。第一軸套308具有大致中空的圓柱形形狀，形成了內部312。多個突部或凸塊314被連接至第一軸套的內部，以使得凸塊314相對于軸套外圍徑向地向內延伸。第二軸套310形成了多個通道316，其位置和尺寸對應于第一軸套308的凸塊314。為了將袋式過濾器安裝至集管，在其上具有袋式過濾器的第一軸套308可以繞著第二軸套310周向地布置，以使得凸塊314與它們相應的通道316相對準且進入其中。每個通道316具有斜面部分318和鎖定部分320，以使得當每個凸塊314插入它相應的通道316中且第一軸套308相對于第二軸套310旋轉時，凸塊314跟隨通道316，沿著斜面部分318和過渡段且嵌入鎖定部分320，因而將袋式過濾器固定至集管。對于檢修，一個人可以以反向方向旋轉第一軸套308以釋放來自集管的過濾器，以便清潔和/或更換。
[0043]在圖12中示出了另一可選的實施例。這里，集管202的主體部分形成了安裝部分322。過濾器保持軸套324由兩個彼此連接的蛤殼形半圓形段326制成，以經由緊固件328形成環。環形過濾器保持軸套324與袋式過濾器240相連接、粘附、熔合或其它的機械接合，且通過緊固件330被固定至集管的主體部分的安裝部分322。通過這種方式，在檢修期間，袋式過濾器240和環形保持軸套324的整個組件可以從集管202中移除，以更換過濾器240和/或軸套324。
[0044]在圖13中示出了另一可選的實施例。這里，集管202的安裝部分322連接至接受件332，在其中形成周向延伸槽334，其繞著集管202的安裝部分322延伸。凹槽334被配置成用于在其中接受與袋式過濾器240的嘴部開口相關聯的且繞其連接的O形環或其它圓環形結構，以使得當O形環被設置在槽334中時建立過盈配合，因而將袋式過濾器240固定至集管202。在該實施例中，袋式過濾器的移除和更換可被有利地完成而無需移除緊固件或類似物。
[0045]在圖14中示出了另一可選的實施例。在該實施例中，示出了貯存器200的壁的部分，在這里，法蘭272形成在主體274上。DEF集管202的安裝法蘭263被設置成用于抵靠法蘭272緊密地接合和捕獲袋式過濾器240。在該實施例中，過濾器法蘭336與袋式過濾器240的環形法蘭狀延伸部338相熔合，且一體式過濾器突部338，作為單一的結構，在DEF集管202與貯存器200之間被緊密地捕獲和固定。通過這種方式，在DEF集管202與突部338之間、突部338與過濾器法蘭336之間、以及過濾器法蘭336與貯存器200之間形成了密封性連接。在該實施例中，袋式過濾器240的移除和更換涉及集成的過濾器法蘭336的更換，它們都可以通過從貯存器200中移除DEF集管202來被有利地完成。
[0046]在圖15中示出了入口篩網或填充開口過濾器裝置400。填充開口過濾器裝置400可被用在貯存器200的入口開口處，以在填充運行期間，篩選、過濾或其它地防止異物進入貯存器200。填充開口過濾器裝置400包括由蓋404覆蓋的填充頸部402。填充頸部402可被設置在貯存器200之內或之外，且用作為漏斗，用于引導添加至其中的流體至貯存器200的間隔體積或腔體中。當未使用時，或在檢修期間，蓋404覆蓋貯存器開口。
[0047]在示出的實施例中，如在圖16中所示，填充開口過濾器裝置400包括被配置成用于在貯存器的內部空間中延伸的籠406。該籠通過填充頸部402接受添加至貯存器的流體。籠406形成有由篩網410覆蓋的窗口 408，過濾器流體在進入貯存器200之前從填充頸部402流進籠406，且通過窗口 408和篩網410。底部篩網412可被添加以增加通過籠406的流動區域，且有助于貯存器的快速填充。在一個實施例中，篩網410可具有適當尺寸的篩網以用作為粗濾器以捕獲該領域中的存在于該404周圍或上面的石頭或其它微細的碎肩，例如，煤塵、廢渣纖維或其它廢渣材料等類似物。如所示，篩網410和412可以具有尺寸以通過其具有約100至lj200ym的流動開口。
[0048]在圖16示出的安裝中，為了進一步促進貯存器200的期望填充，可提供有氣隙或填充通風開口414。在示出的實施例中，填充通風開口414由提供在內部圓柱形壁416與外部圓柱形壁418之間的間隙形成，其同心地設置在貯存器200的填充開口內。如所示，內壁416和外壁418在貯存器200內以相同的距離D延伸，以限定最大貯存器填充液位。通過這種方式，當流體420達到填充液位為貯存器200的頂部壁之下的高度D時，通風將停止而且操作員將指導貯存器已經被填充最大容量。貯存器期望的填充液位可基于多個參數來選擇，例如貯存器容量等類似參數，且還可提供位于貯存器頂部的自由空間422，以考慮到由于加熱和/或冷凍引起的流體膨脹而不損壞貯存器壁。
[0049]在圖17中示出了根據本發明的流體輸送系統500。流體輸送系統500可以為用于在車輛中存儲和輸送DEF的系統，且包括多個過濾階段，其能夠有效地移除來自系統的碎肩、冰以及其它顆粒。示出的實施例中的流體輸送系統500包括貯存器502，其在運行期間是關閉的或無通風的。貯存器502形成用于包含流體(例如DEF)的內部腔體504。三條流體導管或通道與內部腔體504相連通。三條流體導管是用于填充貯存器的入口導管506、用于排空或從貯存器中吸取流體的出口或供應導管508、以及用于將未使用的流體回流至貯存器的回流導管510。
[0050]該系統進一步包括安裝于栗殼體514內的栗512，其形成了入口開口516、出口開口518和回流開口520。栗512可以為栗126(圖1)。在示出的實施例中，栗入口開口516經由供應通道522連接至供應導管508。同樣地，回流開口 520經由回流通道524連接至回流導管510。在運行期間，栗512可從貯存器502中吸取作業流體，該流體會被計量和/或加壓且被提供至出口端口518以輸送至另一裝置或系統，例如是類似噴射器122(圖1)的DEF噴射器。在示出的實施例中，栗512被配置為給料栗，以使得僅僅只有一計量量被輸送至接收系統。任何從貯存器中吸取的保持未被使用的流體經由回流通道524回流至貯存器。為了補充貯存器中的流體，可以從填充開口 526定期地添加流體至貯存器，該填充開口經由填充通道528連接至填充端口 506。
[0051]系統500有利地包括各種過濾器、篩網和被布置為防止各種系統部件被可與流體一起存在于系統中的碎肩破壞或污染的其它流體清理裝置。在所說明的實施例中，示出了與貯存器和栗相關聯的各種過濾器。具體地說，入口篩網530用于攔截當貯存器502中補充流體時進入貯存器502的可能污染物。入口篩網530的一個實例是圖15中所示的填充開口過濾器裝置400。可以理解，雖然入口篩網530被示為處于貯存器外部，但是所述說明是示意性的使得系統可包括貯存器內的入口篩網，圖16中所示的填充開口過濾器裝置的情況也是如此。另外，為了促進貯存器的期望填充，入口篩網530可以具有例如在約ΙΟΟμπι至250μπι之間的范圍中的相對較大孔隙，所述孔隙已被發現足以排除來自貯存器的較大碎肩粒子同時促進貯存器的期望填充。
[0052]為了在將來自貯存器的流體提供至栗512之前過濾可能穿過入口篩網530的細碎肩，系統500進一步包括各自執行不同任務的一系列過濾器。如圖17中所示，從貯存器中吸取的流體進入供應導管508并且穿過主貯存器過濾器532。主貯存器過濾器532可以具有介于約5μπι至ΙΟμπι之間的孔隙并且可以被設置在貯存器容積504內。如圖3中所示，合適的主貯存器過濾器532的一個實例是袋式過濾器240。如可從圖3中所示的配置中發現，主貯存器過濾器532可以被設置在貯存器內并且可以進一步封圍其它部件，諸如輔助過濾器、用于從貯存器中吸取的流體的入口端口、加熱器、液位傳感器以及可對碎肩污染敏感的其它部件。
[0053]在針對系統500所說明的實施例中，輔助貯存器過濾器534被設置在主貯存器過濾器532后面。輔助貯存器過濾器534可以是入口篩網219，其在貯存器中的流體在寒冷操作條件下完全解凍之前防止所過濾的流體的冰塊粒子進入流體吸取管線或導管和堵塞入流體吸取管線或導管。當流體進入栗殼體時，其可以穿過具有約90μπι至ΙΟΟμπι的孔隙的附加入口篩網536。附加入口篩網536雖然對于整個系統500來說可能是冗余的，但是其可以用于防止存在于導管中的碎肩在系統500組裝之前和/或之后進入栗512，并且可以進一步防止存在于供應導管522中的冰塊從過濾器532和534下游至少暫時堵塞栗512的作業部分。栗殼體514可以進一步包括被配置為過濾栗中的主流體出口供應的主栗過濾器538。主栗過濾器538可以具有約ΙΟμπι的數量級的孔隙。另外或代替如圖17中所示相對于系統500所示和所描述的過濾器和篩網，附加和/或選用過濾器和篩網可以被添加至系統。
[0054]工業實用性
[0055]本發明適用于用于發動機的排放控制系統，并且更特定地涉及使用需要將基于尿素的水溶液噴射至發動機排氣流中的SCR工藝的排放控制系統。在所公開的實施例中，描述了用于饋送來自貯存器的DEF的雙級過濾布置，其有利地被配置為提供充分保護以防止碎肩(諸如淤泥、灰塵、纖維等)或透明碎肩(諸如冰塊)進入栗送系統中和/或以其它方式阻塞DEF流動通道而無法從貯存器中排出。
[0056]應當明白，上述描述提供了所公開系統和技術的實例。然而，可以預期本發明的其它實施方式可以在細節上不同于上述實例。有對本發明或其實施例的參考意圖參考在那點上所討論的具體實例，而不是意圖暗示對本發明更寬的范圍進行任何限制。所有關于某些功能件的區別和輕視的語言意圖說明這些功能件并非優選的，而不是將這些功能件從本發明的范圍中完全排除，除非另有說明。
[0057]在此對數值范圍的列舉僅僅意圖用作分別提及落入范圍內的每個獨立值的簡略方法，除非在此另外說明，并且每個獨立值被包含在說明書中，如同在此分別列舉一樣。在此所描述的所有方法可以任何合適的順序執行，除非在此另有說明或者由上下文明確地否定。
【主權項】
1.一種流體輸送系統(500)，其包括: 流體貯存器(128)，其適用于封圍其中的流體(420)，所述流體貯存器(128)包括形成貯存器容積(204)的貯存器主體(274)，所述貯存器容積(204)流體地連接至入口導管(506)、供應導管(508)和回流導管(510); 入口篩網(410)，其沿所述入口導管(506)流體地設置，所述入口篩網(219)適用于過濾通過所述入口導管(506)被提供為填充所述貯存器(128)的所述流體(420);以及 主貯存器過濾器(532)，其沿所述供應導管(508)流體地設置，所述主貯存器過濾器(532)適用于過濾從所述貯存器容積(204)中吸取并且通過所述供應導管(508)提供至栗(126)的流體。2.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其中所述入口篩網(410)與被設置在所述流體貯存器(128)的填充開口( 208)內的過濾器裝置(530) —體形成，所述過濾器裝置包括: 填充頸部(402)，其形成在所述裝置的主體中，所述填充頸部(402)被設置為與所述貯存器容積(204)流體連通； 填充蓋(210)，其被布置為覆蓋所述填充頸部(402)的開口端； 籠(406)，其形成連接到所述主體的至少一個窗口，所述至少一個窗口被流體地設置在所述貯存器容積(204)與所述填充頸部(402)的所述開口端之間；以及 至少一個篩網，其被設置為覆蓋所述至少一個窗口使得進入所述填充頸部(402)的所述開口端的流體必須穿過所述至少一個窗口并且由此在進入所述貯存器容積(204)之前被過濾。3.根據權利要求2所述的流體輸送系統(500)，其中所述貯存器主體進一步包括: 內壁(406)，其由所述貯存器主體形成并且圍繞所述入口導管(506)，其中所述過濾器裝置被設置在所述內壁內； 外壁(416)，其由所述貯存器主體形成并且圍繞所述內壁，其與所述內壁相距一定距離以在其間形成間隙； 其中所述間隙被配置為通風口以促進流體對所述貯存器容積的期望填充，以及 其中所述內壁和外壁(406和416)在所述貯存器容積內延伸距離(D)使得所述貯存器容積可僅被填充高達等于所述距離的液位。4.根據權利要求1所述的流體輸送系統(500)，其中所述主貯存器過濾器(532)是袋式過濾器(240)，且其中所述袋式過濾器(240)圍繞連接地設置在所述貯存器容積(204)內的流體液位傳感器(220)。5.根據權利要求1所述的流體輸送系統(500)，其中所述供應導管(508)包括被設置在所述貯存器容積(204)內的供應開口，且其中所述主貯存器過濾器(532)被設置在所述貯存器容積(204)內并且被布置為在流體進入所述供應開口之前將所述流體過濾。6.根據權利要求5所述的流體輸送系統(500)，其進一步包括被設置在所述主貯存器過濾器(532)后面的輔助貯存器過濾器(534)，其中所述輔助貯存器過濾器(534)被設置為覆蓋所述供應開口。7.根據權利要求5所述的流體輸送系統(500)，其進一步包括流體地連接至所述流體貯存器的栗(126)，所述栗(126)具有流體地連接至所述供應導管(508)的供應開口和流體地連接至所述回流導管(510)的回流開口(520)。8.—種存放流體并且使用根據前述權利要求中任一項所述的流體輸送系統(500)將流體輸送至與發動機(102)相關聯的后處理系統(101)的方法，所述方法包括: 將所述流體(420)容納在形成在貯存器(128)內的貯存器容積(204)內； 通過供應導管(508)從所述貯存器(128)中吸取流體； 通過入口導管(506)利用流體填充所述貯存器(128); 通過回流導管(510)將流體(420)回流至所述貯存器(128);利用被放置為沿所述入口導管(506)流體連接在填充開口(208)與所述貯存器容積(204)之間的入口篩網(219)篩選通過所述入口導管(506)添加至所述貯存器(128)的流體；利用沿所述供應導管(508)流體地放置的主貯存器過濾器(532)將從所述流體貯存器(128)中吸取的流體過濾；以及 通過所述供應導管(508)將從所述流體貯存器(128)中吸取的流體輸送至栗(126)，其通過所述回流端口將未使用流體回流至所述貯存器(128)。9.根據權利要求8所述的方法，其中所述入口篩網(219)與被設置在所述流體貯存器的填充開口( 208)內的過濾器裝置一體形成，所述方法進一步包括: 將被添加至所述貯存器容積(204)的流體提供至形成在所述裝置的主體中的填充頸部(402)，所述填充頸部(402)被設置為與所述貯存器容積(204)流體連通； 當填充操作完成時，使用填充蓋(210)覆蓋所述填充頸部(402)的開口端； 允許添加至所述填充頸部(402)的流體通入形成至少一個與所述主體連接的窗口的籠(406)，所述至少一個窗口流體地設置在所述貯存器容積(204)和所述填充頸部(402)的所述開口端之間；和 當流體從所述籠(406)流進所述貯存器容積(204)時，通過迫使所述流體流過至少一個篩網來篩選所述流體，所述篩網設置為覆蓋所述至少一個窗口。10.根據權利要求9所述的方法，其中所述方法進一步包括: 通過使來自所述貯存器容積(204)內的空氣從間隙(414)排出而對所述貯存器容積進行通風，從而便于用流體對所述貯存器容積的期望填充，以及 將所述貯存器容積內的液位限制在填充線以下，所述填充線在高度上與內外壁圍繞所述填充孔在所述貯存器容積內延伸的距離(D)重合。
【文檔編號】B01D35/02GK105939769SQ201580006702
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年2月3日
【發明人】J·W·赫金斯, T·J·卡西迪, J·R·里斯, L·哈特
【申請人】卡特彼勒公司