CN104582811A - 过滤器滤芯和过滤器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于过滤流体，尤其是尿素溶液，的过滤器滤芯（3），包括液体可渗透的且气体不可渗透的第一过滤器介质（6）和液体不可渗透且气体可渗透的第二过滤器介质（23）。所述第一和第二过滤器介质（6、23）被布置在所述过滤器滤芯（3）的未过滤侧和清洁侧（41、42）之间。

Description

过滤器滤芯和过滤器设备

技术领域

本发明涉及用于过滤流体的过滤器滤芯，尤其是尿素溶液，以及一种过滤器设备，尤其是尿素过滤器设备。

现有技术

例如，在机动车中的废气气体处理中使用尿素溶液来减少氮氧化物的排放。在这种情形中，通过喷嘴将尿素溶液喷射到废气气体歧管中。尤其是为了防止喷嘴的堵塞，必须对尿素溶液进行过滤。经常，适合于过滤尿素溶液的过滤器也被称为尿素过滤器。

 为了过滤尿素溶液，已知的是采用过滤器滤芯，滤芯在吸入侧被供应或加载真空或欠压。真空引起了尿素溶液的除气，从而气体将聚集到过滤器滤芯或者接收该过滤器滤芯的过滤器设备的最高区域中。重要的是，将这些小气泡形式的聚集气体引导出过滤器滤芯或过滤器设备从而不损害下游的部件，尤其是前述的喷嘴，的功能。

 在开发用于尿素溶液的过滤器滤芯时要考虑的另一方面是尿素溶液在约-11                                                时结冰。在这种情形中，例如从WO 2010/139706 A1中已知的是提供可弹性变形材料的补偿体。该补偿体吸收了在尿素溶液结冰时的体积增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善的过滤器滤芯以及改善的过滤器设备。尤其是，本发明的目的在于至少减少在过滤器滤芯或者过滤器设备中的大气泡的聚集。

 作为该目的的解决方案，提出了一种用于过滤流体，尤其是尿素溶液，的过滤器滤芯。该过滤器滤芯包括液体可渗透的且气体不可渗透的第一过滤器介质和液体不可渗透且气体可渗透的第二过滤器介质。第一和第二过滤器介质分别被布置在过滤器滤芯的未过滤侧和清洁侧之间。

 在一个实施例中，过滤器滤芯以环形形状围绕内部并且流体可同时通过被分别布置在过滤器滤芯的未过滤侧和清洁侧之间的至少第一和第二过滤器介质从清洁侧流到未过滤侧而流动通过该过滤器滤芯，其中第一过滤器介质是液体可渗透的且气体不可渗透的并且第二过滤器介质是液体不可渗透且气体可渗透的。

 第一过滤器介质具有对该流体进行净化的任务，尤其是尿素溶液，即，从其过滤掉尤其是不想要的颗粒，第二过滤器介质被设计为实现小气泡从过滤器滤芯的未过滤侧到清洁侧的连续传输。以这种方式，防止了大量气体在过滤器滤芯或在接收该过滤器滤芯的过滤器设备中的聚集。

 第一过滤器介质，例如是，基本上气体可渗透的，但是在完全浸湿状态下，被流体的表面张力堵住，尤其是尿素溶液。第二过滤器介质，例如是，原则上是液体可渗透的，但是这仅在高于预定的压力差时成立，该预定的压力差大于在过滤器滤芯工作时作用在第二过滤器介质上的工作压力差。

 优选地，第二过滤器介质被布置成（大地测量学地）高于第一过滤器介质。

 该流体通常是液体，尤其是尿素溶液。

该第一过滤器介质例如被实施为无纺布、铺制幅材、或织物。而且，该第一过滤器介质可例如以波纹管的形式被折叠。而且，该第一过滤器介质可包括纸。

 第二过滤器介质可例如被实施为聚四氟乙烯（PTFE）。

 根据一个实施例，第一过滤器介质是亲水性的或亲油的而第二过滤器介质是疏水性的或疏油的。以这种方式，实现了第一过滤器介质将被水（这意味着一般来说还包括水溶液）或油（这意味着一般来说还包括油溶液）浸湿并且以这种方式产生了对气体通过第一过滤器介质的阻挡作用。相比而言，水或油（这通常相应地应用于水溶液或油溶液）不能进入到第二过滤器介质使得第二过滤器介质能让气体穿过。

 根据另一实施例，第一过滤器介质在高于第一压力差时是气体不可渗透且液体可渗透的，并且第二过滤器介质在低于第二压力差时是气体可渗透的且液体不可渗透的，其中第二压力差高于第一压力差并且过滤器滤芯可工作的工作压力差位于第一和第二压力差之间。以这种方式，实现了液体，尤其是尿素溶液，仅穿过第一过滤器介质并且被其过滤。另一方面，第二过滤器介质保持了液体不可渗透。第一过滤器介质此时具有前述的相对于气体的阻挡作用同时第二过滤器介质允许气体穿过，尤其是小气泡形式的气体。工作压力差优选地在1到0.7巴的范围内。

 在一个实施例中，规定了第一过滤器介质是封闭的环形构造，并且在被以星形折叠或者被缠绕的状态下，包围所述过滤器滤芯的内部。

 在另一实施例中，在环形的封闭的第一过滤器介质的一个或全部两个端面处布置端盘，该端盘用于密封第一过滤器介质的端面表面。用于排出被过滤的流体或者供应待被过滤的流体的连接器优选地被设置在一个端盘中。

 在优选的实施例中，第二过滤器介质被布置在一个端盘中的开口中。因为端盘在轴向方向上隔绝了环形过滤器介质，所以第二过滤器介质由此也被布置在过滤器本体的由环形的第一过滤器介质形成的轴向端或端面处。因此过滤器滤芯可在过滤器中被竖直地使用，其中带有第二过滤器介质的端部朝上。因此在该过滤器内升高到顶部的气体可通过第二过滤器介质被排出到第一过滤器介质之上。

 根据另一实施例，第二过滤器介质被实施在过滤器滤芯的套管的开口中，该套管从端盘起向远处伸出并且提供了过滤器滤芯的用于排出被过滤流体或用于供应被过滤流体的连接器。因此，因为第二过滤器介质或者由该过滤器介质隔绝的开口被布置在过滤器滤芯的套管内，所以第二过滤器介质（大地测量学地）被布置在顶部。尤其是，该开口或者第二过滤器介质因此被布置在第一过滤器介质之上。固然地迁移到大地测量学上最高点的气体因此可被保持远离第一过滤器介质并且可被移动到紧邻第二过滤器介质。

 例如，可提供若干开口，这些开口分别由第二过滤器介质隔绝。

 根据另一实施例，该开口被设计为狭缝孔。以这种方式，可提供相对而言较大的开口。狭缝孔优选地沿着套管的圆周方向延伸。

 根据另一实施例，该开口在径向方向上穿透该套管。以这种方式，气体能很容易进入该开口。

 根据另一实施例，第二过滤器介质通过在套管内注射成型来嵌入。这可通过塑料注射成型过程来完成。以这种方式，得到了简单的制造过程。

 根据另一实施例，在未过滤侧，提供了补偿元件使得在流体结冰之后剩下的残余流体可流动通过第二过滤器介质或者第三过滤器介质以进入在第二过滤器介质或第三过滤器介质与该补偿元件之间的间隙。该间隙可以任何方式提供或者可以是当残余流体流动通过第二或第三过滤器介质到未过滤侧时由补偿元件的后退产生。补偿元件优选地包括弹性体。而且该补偿元件可被实施为带有闭孔或者可被发泡。所述孔可被填满空气。优选地，补偿元件包括三元乙丙橡胶（也称为“EPDM”）和/或氢化丁腈橡胶（也称为“HBNR”）。该补偿元件可相对于第二过滤器介质具有在0和20mm之间的间距，优选地在0和10mm之间的间距。可提供若干补偿元件。

 根据另一实施例，该补偿元件被设计为绝热体。因此，可控制过滤器滤芯中的尚未结冰的残余流体的空间布置使得其聚集在在清洁侧邻近该第二或第三过滤器介质的区域中。例如可提供补偿元件的期望绝热性质，因为它包括EPDM或HBNR。

 根据另一实施例，提供补偿元件，其具有连接所述开口与未过滤侧的通道。因此，确保了朝着第二过滤器介质的简单的气体传输。该通道例如可被形成在补偿元件和另一元件之间，例如，过滤器滤芯的上端盘。

 替换地，该通道也可由该补偿元件本身中的贯通开口形成。

 根据另一实施例，该过滤器滤芯被设计为尿素过滤器滤芯。

 而且，提出了过滤器设备，尤其是尿素过滤器设备，其包括根据本发明的过滤器滤芯。

 过滤器设备可包括壳体，过滤器滤芯被接收在该壳体中。例如，该壳体可具有连接器，该连接器可与过滤器滤芯的连接器紧紧地密封连接。尤其是，过滤器滤芯的套管可被以紧紧的密封方式插入到该过滤器设备的连接器中。

 而且，过滤器设备可具有装置，尤其是泵，以在清洁侧给过滤器滤芯加载真空。

 根据另一个实施例，套管朝上伸出。这意味着该过滤器滤芯以该套管指向向上方向（大地测量学地）的方式被布置在过滤器设备内或被插入过滤器设备。

 本发明的另外可能的实施方式也包括此前或者下面根据实施例描述的过滤器滤芯或过滤器设备的特征或构造的未被明示地提及的组合。在这个背景下，本领域技术人员也会增加或修改各个方面来对本发明的相应基本形式进行改进或补充。

 本发明的其它构造是从属权利要求以及下面描述的本发明的实施例的主题。下面，将参照附图借助实施例更具体地说明本发明。

附图说明

在此背景中示出了：

图1是根据一个实施例的过滤器设备的横截面视图；

图2是图1的过滤器设备的过滤器滤芯的横截面视图，但是，图2中示出的横截面是垂直于图1中示出的平面；以及

图3是图1和图2中的过滤器滤芯的透视图。

 在附图中，相同的附图标记指示相同的或功能相同的元件，除非另有相反指示。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的过滤器设备1的横截面视图。

 过滤器设备1可例如被提供在机动车中。过滤器设备1可被设计为净化液体，尤其是尿素溶液。

 过滤器设备1包括壳体2，过滤器滤芯3被布置在该壳体内。过滤器滤芯3包括第一下端盘4和第二上端盘5。在两个端盘4和5之间布置有波纹管形式的第一过滤器介质6。该波纹管或第一过滤器介质6例如具有环形横截面（垂直于纸的平面），并且在其相对端处被流体密封地焊接到端盘4和5。在由第一过滤器介质6围封的内部7中，布置有中心管11形式的支撑体。中心管11具有朝着第一过滤器介质6的径向渗透部12。“径向”、“轴向”和“在周向方向”都是关于过滤器滤芯3的中心轴线13。

 过滤器滤芯3的轴向套管14从端盘5延伸到壳体2的连接开口15内并且在外侧相对于该连接开口例如由O形环16密封。过滤器滤芯3被可拆卸地紧固到连接开口15，并且在需要时可被更换。轴向套管14具有开口17，该开口被传导流体地连接到中心管11的内部21。

 图2示出了单独的图1的过滤器滤芯3并且图2中的横截面垂直于图1中的平面。图3示出了从上方斜视的图1和2中的过滤器滤芯3的透视图。借助附图2和3， 尤其是，在下面将更具体地解释套管14的构造。

 套管14例如具有两个狭缝孔22，该狭缝孔在周向方向延伸。狭缝孔22分别形成了在径向方向上贯穿套管14的贯通开口。如可在图2中所见，狭缝孔22可分别由第二过滤器介质23隔绝。第二过滤器介质23分别通过向套管14内注射成型来嵌入。第一过滤器介质6包括亲水性材料，例如，纸，而第二过滤器介质23由疏水性材料实施。在这种背景下，第二过滤器介质23可由PTFE实施。在图示的过滤器滤芯3的工作位置中，狭缝孔22以及因此第二过滤器介质23被布置成高于（大地测量学地）第一过滤器介质6。

 而且，过滤器滤芯3具有第一补偿元件24。补偿元件24包括径向部分25和轴向部分26。径向部分25靠在端盘5的顶侧并且可通过形式配合由销27与上端盘5连接。轴向部分26平行于套管14地延伸使得产生了环形间隙28，在该环形间隙中壳体2的承窝31被接收在该环形间隙内，该承窝形成了连接开口15；见图1。

 如可在图2和3中所见的， 在第一补偿元件24中形成有两个槽形式的通道32，该通道径向地分别朝着狭缝孔22或第二过滤器介质23延伸。在底部侧，相应的通道23由上端盘5限定。

 如所示，例如，在图1中，下端盘4可包括开口33。不过，十字形结构34被布置在该孔开口33内，使得在图1中仅能示意性地指出开口33。十字形结构34保护了被任选地提供的第三过滤器介质35免受手动操作破坏。相对于十字形结构34，第三过滤器介质35被布置在内侧，即，在内部21的一侧。开口33由第三过滤器介质35隔绝。根据本实施例的第三过滤器介质35也被实施为是亲水性的。例如，第三过滤器介质35可由聚酰胺无纺布实施。第三过滤器介质35被连接到中心管11，例如，通过注射成型第三过滤器介质35来嵌入。而且，第三过滤器介质35的边沿区域36被沿周向焊接到下端盘4的边沿区域37，该边沿区域37限定了开口33。

 过滤器介质6、23和35将过滤器设备1分成未过滤侧41和清洁侧42。待被净化的液体位于在未过滤侧41，尤其是尿素溶液，在过滤器设备1工作时例如通过连接器43（见图1）供应所述液体，并且因此基本上排他地流动通过第一过滤器介质6并且由此被净化。该流体也这种方式流到清洁侧42并且从那里再被供应到例如机动车的废气气体歧管。可在清洁侧42提供向过滤器滤芯3或其内部21应用真空的泵。

 应用真空得到的结果是液体被除气并且气体因此将积聚在过滤器设备2中的（大地测量学地）高区域中。第一过滤器介质6基本上是气体不可渗透，因为它被液体浸湿达到饱和并因此形成了屏障。另一方面，第二过滤器介质23排斥液体并且是气体可渗透的。因此在未过滤侧41的气体可被通过通道32供应到狭缝孔22或过滤器介质23并且在那里可以小气泡的形式穿过过滤器介质23并且被以无害方式供应到废气气体歧管。例如，被应用在过滤器介质6、23、35的工作压力差被选择成在0到0.7巴（真空工作）的范围内。第一过滤器介质6（和任选地第三过滤器介质35）是液体可渗透的，例如，在高于0巴的压力差时，而第二过滤器介质23仅在高于例如1.0巴的压力时才变成液体可渗透的。这具有的效果是：在过滤器设备1的工作中，液体仅流过第一过滤器介质6（以及任选地流过第三过滤器介质35，不过，其中由于其构造仅有非常少的液体能流动通过第三过滤器介质35）并且气体经由第二过滤器介质23通过开口17被排出。

 除了第一补偿元件24之外，过滤器滤芯3可还包括在下端盘4下面的第二补偿元件44。第二补偿元件44也能由EPDM实施。当在冬季时过滤器设备1被暴露给非常冷的环境，液体，尤其是尿素溶液，可能在壳体2内结冰。结冰发生的方向在图1中由从外部向内部的若干箭头指示。补偿体24、44被设计为吸收在液体，尤其是尿素溶液，结冰时的液体体积增加。而且，可以使得由于补偿元件44的绝热效应，残余液体45最后结冰。避免了伴随残余液体45的结冰而出现的并且可能损害过滤器滤芯3的压力增加，这是因为残余液体45能流动通过第三过滤器介质35而进入在端盘4和补偿元件44之间的间隙46。在初始状态下，即在残余液体45结冰之前，补偿元件44能例如直接接触在端盘4上，如在图1中所示。然后随着残余液体45通过第三过滤器介质35流出间隙46逐渐形成。

 类似地，可以使得残余液体47在结冰时逐渐通过第二过滤器介质23流出并进入在补偿体24和套管14之间的环形间隙51，见图2和3， 从而防止了在过滤器滤芯3的内部21内的压力增加并且以这种方式避免了对过滤器滤芯3的损害。

 前述的原理也可应用于油或基于油的液体。在这种情况下，第一过滤器介质6是亲油的且第二过滤器介质23是疏油的。

Claims (15)

1.  一种用于过滤流体，尤其是尿素溶液，的过滤器滤芯（3 ），其中所述过滤器滤芯以环形形状围绕内部并且流体能同时通过被布置在所述过滤器滤芯（3）的未过滤侧和清洁侧（41、42）之间的至少一个第一（6）和第二（23）过滤器介质从清洁侧流到未过滤侧而流动通过所述过滤器滤芯，其中所述第一过滤器介质（6）是液体可渗透的且气体不可渗透的并且所述第二过滤器介质（23）是液体不可渗透且气体可渗透的。

2.  如权利要求1所述的过滤器滤芯，其中，所述第一过滤器介质（6）是亲水性的或亲油的而所述第二过滤器介质（23）是疏水性的或疏油的。

3.  如权利要求1或2所述的过滤器介质，其中，所述第一过滤器介质（6）在高于第一压力差时是气体不可渗透且液体可渗透的，并且所述第二过滤器介质（23）在低于第二压力差时是气体可渗透的且液体不可渗透的，其中所述第二压力差高于所述第一压力差并且所述过滤器滤芯（3）能够工作时的工作压力差位于所述第一和所述第二压力差之间。

4.  如前述权利要求中任一项所述的过滤器滤芯，其中，所述第一过滤器介质（6）是环形封闭构造并且在以星形形状被折叠或被缠绕的状态下围绕所述内部。

5.  如前述权利要求中任一项所述的过滤器滤芯，其中，所述第一过滤器介质包括在一个或全部两个端面处的端盘（5）。

6.  如权利要求5所述的过滤器滤芯，其中，所述第二过滤器介质（23）被布置在端盘（5）的开口（22）内。

7.  如权利要求6所述的过滤器滤芯，其中，所述第二过滤器介质（23）被实施在所述过滤器滤芯（3）的套管（14）的开口（22）内，所述套管从端盘（5）向远处伸出并且形成了所述过滤器滤芯（3）的用于排出被过滤的流体或者供应待被过滤的流体的连接器。

8.  如权利要求6或7所述的过滤器滤芯，其中，所述开口（22）被实施为狭缝孔。

9.  如权利要求7或8所述的过滤器滤芯，其中，所述开口（22）径向上穿透所述套管（14）。

10.      如权利要求4-6中任一项所述的过滤器滤芯，其中，所述第二过滤器介质（23）通过在所述端盘（5）或所述套管（14）内注射成型来嵌入。

11.      如权利要求4-7中任一项所述的过滤器滤芯，其中，在未过滤侧（41）布置补偿元件（24、44）使得当所述流体结冰时剩下的残余流体（45、47）流动通过所述第二过滤器介质（23）或者第三过滤器介质（35）进入在所述第二过滤器介质（23）或所述第三过滤器介质（35）和所述补偿元件（24、44）之间的间隙（46、51）。

12.      如权利要求4-8中任一项所述的过滤器滤芯，其中，提供补偿元件（24），其包括连接所述开口（22）与所述未过滤侧（41）的通道（32）。

13.      如权利要求1-12中任一项所述的过滤器滤芯，其中，所述过滤器滤芯（3）被实施为尿素过滤器滤芯。

14.      一种过滤器设备（1），尤其是尿素过滤器设备，包括如权利要求1-10中任一项所述的过滤器滤芯（3）。

15.      如权利要求11所述的过滤器设备，其中，所述过滤器滤芯（3）的所述套管（14）沿向上方向伸出，尤其是远离所述第一过滤器介质（6）。