CN104955541B - 用于液体容器、特别是尿素水溶液的液体容器的过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于液体容器(30)、特别是尿素水溶液用的液体容器(30)的过滤装置(10)。过滤装置(10)包括具有贯穿开口(12)的过滤壳体(11)以及可透液体但不可透气的过滤元件(16)，过滤元件(16)以此方式连接到过滤壳体(11)，使得过滤元件(16)至少部分地关闭所述过滤壳体(11)的贯穿开口(12)，结果是贯穿开口(12)是可透液体但不可透气的。过滤装置(10)还包括至少一个液体出口连接件(17)，液体出口连接件(17)流体连接到过滤壳体(11)的贯穿开口(12)。本发明的过滤装置(10)的区别特征在于，其包括加热装置(20；21、22)，该加热装置(20；21、22)直接连接到过滤壳体(11)和/或集成到过滤壳体(11)。结果，围绕过滤装置(10)的容积被可靠地加热。

Description

用于液体容器、特别是尿素水溶液的液体容器的过滤装置
技术领域
本发明涉及用于液体容器、特别是尿素水溶液的液体容器的过滤装置。
背景技术
在汽车技术中，越来越多地使用SCR(选择性催化还原)方法，以降低柴油车辆中的氮氧化物的排放。SCR反应所需要的氨不是直接使用的，而是以根据DIN 700 70的32.5％尿素水溶液的形式使用的。所述尿素水溶液通过SCR催化转化器例如使用计量泵或喷射器喷射到排气部。氨和CO2通过水解反应从尿素/水的溶液生产。以此方式生产的氨可以与废气中的氮氧化物反应并因此降低氮氧化物的排放。喷射的氨的量取决于发动机的氮氧化物排放并因此取决于发动机的瞬时转速和转矩。这里，SCR催化转化器的效率程度取决于尿素水溶液是否以与发动机的氮氧化物排放量的正确比率喷射。在尿素水溶液的喷射过低的情况下，氮氧化物还原的效率程度下降。如果喷射太多的尿素，则由此形成的氨不能够与氮氧化物反应并进入到周围环境。因此，有必要将尿素水溶液从用于尿素水溶液的液体容器中尽可能精确地输送到SCR催化转化器，优选精确到毫升区域中。
因为尿素水溶液的凝固点大致位于-11℃处并结果是位于机动车辆的使用范围中，需要提供加热元件，由此可以解冻可能凝固的尿素溶液，结果是尿素溶液以液相、即水溶形式存在。
DE 10 2010 051 072 B4公开一种具有缓冲存储器的用于尿素水溶液的液体容器。在液体容器的基部区域中布置经由液体管线连接的两个过滤器元件以及用于输送尿素溶液的到液体输送单元的第一阀。此外，在缓冲存储器中设置经由液体管线流体连接到液体输送单元的另一个第二过滤元件。此外，为了解冻尿素溶液，设置加热元件用于融化或加热位于缓冲存储器中的液体。构造为飞溅锅(splash pot)的缓冲存储器通过布置在缓冲存储器周围的加热元件加热，结果位于缓冲存储器中的液体被解冻或加热，以使得第二过滤元件可以根据其功能运行并可以过滤尿素水溶液。
当启动从DE 10 2010 051 072 B4中已知的液体容器时，首先加热和解冻临近缓冲存储器2中的尿素溶液。邻近于尿素水溶液的冰层然后通过对流进一步解冻，结果围绕第二过滤元件的尿素溶液在给定时间后也以水溶形式存在。在冷启动的情况下，尿素溶液因此仅在预订时间后喷射到排气部分，结果是从DE 10 2010 051 072已知的液体容器的冷启动行为不是优化的并且氮氧化物的浓度仅在尿素溶液解冻后可以降低。
DE 10 2010 014 314 A1公开了一种用于提供尿素水溶液的装置。所述装置包括内部支撑结构以及外部支撑结构，在其之间布置过滤材料。开口设置在内部支撑结构中以及外部支撑结构中，以便允许尿素溶液从油箱内侧流到所述装置的内侧中。所述装置包括一个液体出口连接件，其流体连接到内部支撑结构以及外部支撑结构的开口。所述装置包括可以集成到内部支撑结构中或外部支撑结构中的加热装置。
DE 10 2010 023 520 A1公开了一种用于加热过滤装置的加热装置。所述装置包括由金属制成的壳体以及连接到交流电源的线圈。通过将交流电提供至所述线圈，交变磁场被引入到壳体中，使得壳体被加热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于液体容器、特别是用于尿素水溶液的液体容器的改进过滤装置以及一种改进液体容器、特别是用于尿素水溶液的改进液体容器，其使得可以在冷启动配有本发明的过滤装置的机动车辆过程中更容易地将尿素溶液喷射到排气部分。
根据本发明，通过权利要求1所述的过滤装置和根据权利要求12所述的液体容器获得该目的。在从属权利要求中规定了本发明的优选限定。
本发明的过滤装置包括具有贯穿开口的过滤壳体以及可透液体但不可透气的过滤元件。这里，过滤元件以此方式连接到过滤壳体，使得过滤元件至少部分地关闭过滤壳体的贯穿开口。本发明的过滤装置还包括至少一个液体出口连接件，该液体出口连接件流体连接到过滤壳体的贯穿开口。流体出口连接件可以连接到液体输送单元。本发明的过滤装置的区别特征在于，其包括加热装置，该加热装置直接连接到过滤壳体和/或集成到过滤壳体。
由于提供直接连接到过滤壳体和/或集成到过滤壳体的加热装置，过滤元件与加热元件之间的空间距离以如此方式降低，当加热装置启动时，然后以液态存在的加热的尿素溶液更接近于过滤元件定位，结果是过滤元件在较短时间后可以过滤水溶液、即特别是尿素水溶液，结果是，尿素溶液在较短时间后可以喷射到车辆的排气部分，此结果是在冷启动车辆过程中，较短时间后降低了氮氧化物的排放。此外，本发明的过滤装置提供如下优点，加热装置不需要必须单独提供，结果降低了尿素水溶液的液体容器的单独部件的数量，与已知液体容器相比，这代表了成本上的优势。
过滤元件例如可以设计为滤布或滤膜。此外，在本发明的上下文中，可透液体是指过滤元件对于位于液体容器中的液体是可透过的。特别地，可透液体因此是指对于尿素溶液的液体可透性。此外，滤布优选关闭过滤壳体的整个贯穿开口。
在本发明的上下文中，不可透气是指滤布中的筛目大小的尺寸为使得滤布在高到一定压差下的液体湿润情况下暂时不断裂。这意味着，湿润过滤器的液体的表面张力足以产生一定阻挡，防止高到一定压强下的空气通过。
过滤壳体优选设计成导热体、即具有高热导性的主体。这提供如下优点，通电的加热装置可以附接到过滤壳体，其结果是加热装置所产生的热量被传递到过滤壳体，然后过滤壳体结果均匀地吸收热量并将其均匀的排放到周围、尤其是排放到过滤壳体内部的融化容积以及排放到过滤壳体的周围中。过滤壳体例如可以实现为挤压铝型材。用于加热装置的凹处或凹痕可以优选设置在挤压型材中。
加热装置优选包括紧固到过滤壳体的外侧的至少一个加热元件。这使得可以尤其简单地将过滤壳体连接到加热装置。当然，加热装置可以包括多个单独的加热元件，其可以在不同情况下紧固到过滤壳体的外侧。
根据另外一种优选变化形式，加热装置包括紧固到过滤壳体内侧的至少一个加热元件。相应构造的过滤装置提供如下优点，过滤壳体内的融化容积被尤其有效并且高效率地加热，因为加热装置与融化容积之间的间隔被进一步减小。加热元件例如可以被构造为过滤壳体的内侧上的圆周面。
根据一个优选实施例，加热装置包括至少一个突出过滤壳体的加热元件。结果，围绕加热装置的容积被可靠并快速地解冻。突出或突伸出过滤壳体的加热元件例如可以过滤壳体的杆、壁或型材腹板的方式设置。所述型材腹板、壁或杆也可以延伸到过滤壳体的内部。
根据另外一种优选变化形式，加热装置包括突伸入过滤壳体内部的至少一个加热元件。这具有如下优点，位于过滤壳体的融化容积中的液体、特别是尿素液体可以更有效的加热或融化。这确保更大面积的加热元件在冷启动后短时间内被尿素水溶液湿润，结果更大量的尿素可以通过过滤装置过滤。
根据另外一种优选变化形式，过滤装置包括连接到过滤壳体的过滤支撑件，过滤元件附接到过滤支撑件。这里，过滤支撑件构造为加热装置的加热元件。相应构造的过滤装置提供如下优点，过滤元件与加热装置的间隔被进一步减小，结果是，在车辆冷启动以及相应低的外部温度的情况下，作为冰存在的尿素溶液可以非常快速地融化，结果是抵靠过滤元件的尿素溶液在非常短的时间后以水溶液形式存在。此外，以此方式构造的过滤支撑件强化了过滤元件的机械稳定性。
根据另外一种优选变化形式，过滤壳体包括过滤壳体基部，液体出口连接件布置在过滤元件与过滤壳体基部之间。相应构造的过滤装置可以以此方式连接到液体容器、特别是用于尿素水溶液的液体容器，使得过滤壳体基部形成液体容器基部。过滤装置可拆卸地或者不可拆卸地连接到液体容器。在本发明的过滤装置可拆卸地连接到液体容器，过滤装置可以特别简单地进行更换，结果是在过滤元件堵塞的情况下，整个过滤装置可以简单地进行更换。
过滤装置可以是欧姆加热电阻元件和/或PTC加热元件，即公知由PTC电阻器构成的自我调节的加热元件。PTC(正温度系数)加热元件包括具有正温度系数的电阻，该电阻在较低温度下比较高温度下更令人满意地传导电流，因为其电阻随着温度的升高而增大。PTC加热元件因此仅在规定的恒定运行电压下运行，因为PTC加热元件的电阻也随着温度的升高而变大并因此热量输出降低。这具有如下优点，在过滤装置变干并且输出到液体的热量相应低的情况下，本发明的过滤装置不过度加热。
本发明的液体容器、特别是用于尿素水溶液的容器，包括布置在液体容器中的液体输送单元，液体容器的区别技术特征在于，其包括至少一个上述的布置在液体容器内部中的过滤装置，液体输送单元经由液体管线流体连接到过滤装置的液体出口连接件。
液体容器的一个优选变化形式包括布置在其内部的缓冲存储器，过滤装置布置在缓冲存储器的内部。
附图说明
在下文中，将参考附图更详细地解释本发明，在附图中：
图1示出根据本发明第一实施例的过滤装置的立体图；
图2示出根据本发明的另一实施例的过滤装置的示意图的俯视图；
图3示出根据本发明的液体容器、特别是用于尿素水溶液的液体容器的剖视图。
具体实施方式
在下面的说明书中，相同的标号标示相同的部件或相同的特征，结果是对于一个图中所示出的一个部件也同样适用于其他图，并结果是避免重复的描述。
图1示出根据本发明第一实施例的过滤装置10的三维视图。过滤装置10构造为用于液体容器30(见图3)，特别是用于尿素水溶液的液体容器。过滤装置10包括过滤壳体11，其为图1和2中所示的圆筒形状，具有贯穿开口12并包括过滤元件16，该过滤元件16为可透液体但不可透气的。在此情况下，可透液体是指对于位于液体容器中的液体是可透液体的。如果包含在液体容器30的液体是尿素溶液，过滤元件16对于尿素溶液是可透过的。过滤元件16例如可以构造为滤布16。
过滤元件16以此方式连接到过滤壳体11，使得过滤元件16关闭过滤壳体11的贯穿开口12。过滤壳体11的贯穿开口12因此是可透液体但不可透气的。
此外，过滤装置10包括液体出口连接件17，其流体连接到过滤壳体的贯穿开口12。
液体出口连接件17例如可以经由液体管线32(图3)连接到液体输送单元40(图3)。液体输送单元40例如可以构造为泵40。通过泵40产生真空，位于液体容器30中的尿素溶液或液体通过过滤元件16被抽吸到过滤装置10的内部，结果尿素溶液通过滤布16过滤。过滤的尿素溶液然后经由液体出口连接件17泵吸到液体输送单元40并且通过液体输送单元40泵吸出液体容器30。
此外，图1中所示出的过滤装置10包括过滤壳体基部15，该过滤壳体基部15布置成与贯穿开口12以及因此的过滤元件16相对。这里，液体出口连接件17布置在过滤元件16和过滤壳体15之间。围绕过滤装置10的容积也称为融化容积。这里，融化容积也包括位于过滤壳体基部15和过滤元件16之间的容积。如上已经提及，融化容积可以经由液体出口连接件17泵吸离开。
此外，图1中所示的过滤装置10包括加热装置20、21，在示例性实施例中示出的加热装置20、21包括多个加热元件21，加热元件21紧固到过滤壳体11的外侧13。通过加热元件21所产生的热量传递到过滤壳体11，过滤壳体11构造为导热体11，结果围绕过滤壳体11的融化容积被加热。过滤元件16不需要必须布置在过滤壳体11的贯穿开口12的边缘侧，而是也可以布置在过滤壳体11的中心，结果过滤壳体壁位于过滤元件16的上下。
图1中所示出的过滤装置10可以如此布置在液体容器30中，使得过滤壳体基部15或过滤元件16与液体容器30的基部相对。此外，过滤装置30可以定位于液体容器30的泵壁中。如果过滤元件16布置成与液体容器30的基部相对，液体容器30中的液体可以几乎被完全泵吸出，因为液体聚积在液体容器30的基部处。在液体容器30的过滤装置10的对应布置的情况下，将确保过滤元件16例如通过过滤元件16和液体容器30的基部彼此通过间隙分隔开而流体连接到液体容器30的内部。
此外，也可以提供第二过滤元件16而非过滤壳体基部15，结果是过滤壳体11被两个过滤元件16关闭。
此外，过滤壳体基部15可以构为弹性的、即可变形的，结果是在经由液体出口连接件17的抽吸操作情况下，过滤装置10内的过滤壳体基部15和过滤元件16之间的容积可以减小。结果，如果过滤装置10短暂地干枯，至少部分的由过滤壳体11所包围的容器可以用作输送容积。此类型的干枯可以说短暂地，特别是因为动态运动操作的结果。基于过滤元件16的暂时不可透气性，因为后者通常用液体湿润，产生的压力差和过滤壳体基部15的弹性可以用于输送过滤壳体11所包围的容积的另一部分。过滤壳体基部15例如可以包括橡胶或橡胶混合物。
图2示出根据本发明的第二实施例的过滤装置10的俯视图。在图2中所示的过滤装置10的情况下，出于简化缘故，没有示出液体出口连接件17。但是，不言而喻，根据第二实施例的过滤装置10也包括液体出口连接件17。
在图2中所示的过滤装置的情况下，过滤壳体11包括导热棒23，其沿径向延伸远离过滤壳体11，加热装置20包括至少一个加热元件22，其紧固到过滤壳体11的内侧14。如图2所示，也可以设置紧固到内侧14的多个加热元件22，其彼此以角间隔布置。作为替代方案，也可以提供围绕内侧14的加热元件22。
紧固到过滤壳体11的内侧14的加热元件22确保位于过滤壳体11内部的融化容积的特别有效的加热。通过提供导热棒23，过滤壳体11的周围可以进一步改进的方式加热，结果位于过滤壳体11周围的冰可以特别有效地融化。
在图1和2所示出的所有加热元件21、22的情况下，它们例如可以加热电阻元件21、22，其可以根据欧姆定律由经过其的电流加热。
此外，加热电阻元件21、22可以构造为公知的PTC加热元件、即PTC电阻器。PTC加热元件的优点在于，其仅在恒定运行电压的情况下如预期地运行，结果是PTC加热元件的电阻随温度的升高而升高并因此PTC加热元件的热输出降低。PTC加热元件的过热因此被有效地抑制。
作为替代方案以及/或额外地，将加热装置20集成到过滤壳体11也是可以的。为此，例如优选相对于过滤壳体11电绝缘的加热线形式的加热元件可以布置和/或集成在过滤壳体11的内侧和/或外侧和/或材料壁中。过滤壳体由具有高热导率的塑料构成或包括具有高热导率的塑料。
加热元件20、21、22和包括可能存在的导热棒23的过滤壳体11可以由塑料包封。如果过滤壳体11和/或加热元件20、21、22由金属形成，它们由于塑料包封而被有效保护免于腐蚀。
图3示出根据本发明的液体容器30、特别是用于尿素水溶液的液体容器30的剖视图。这里，液体容器30包括溅射锅31形式的缓冲存储器31，其布置在液体容器30的基部上的安装位置。此外，液体容器30包括泵形式的液体输送单元40以及两个过滤装置10，液体输送单元40布置在缓冲存储器31内，过滤装置10布置在缓冲存储器31的外侧的基部上的安装位置并且在每种情况下经由液体管线32连接到液体输送单元40。此外，在缓冲存储器31中，另一个过滤装置10布置在缓冲存储器31的基部区域中，另一个过滤装置10同样经由液体管线32流体连接到液体输送单元40。此外，液体容器30包括阀50，阀50在每种情况下流体连接到缓冲存储器31外侧的过滤装置10并且此外流体连接到布置在缓冲存储器31内的过滤装置10并且此外流体连接到液体输送单元40。
元件符号列表
10 过滤装置
11 过滤壳体/导热体/电阻加热元件
12 (过滤壳体的)贯穿开口
13 (过滤壳体的)外侧
14 (过滤壳体的)内侧
15 过滤壳体基部
16 过滤元件/滤布
17 液体出口连接件
20 加热装置
21、22 加热元件/加热电阻元件/PTC加热元件
23 导热棒
30 液体容器
31 (液体容器的)缓冲存储器/溅射锅
32 液体管线
40 液体输送单元
50 阀

Claims (13)

1.一种用于液体容器(30)的过滤装置(10)，所述过滤装置(10)具有以下特征：
所述过滤装置(10)包括具有贯穿开口(12)的过滤壳体(11)以及可透液体但不可透气的过滤元件(16)；
所述过滤元件(16)以此方式连接到所述过滤壳体(11)，使得所述过滤元件(16)至少部分地关闭所述过滤壳体(11)的所述贯穿开口(12)，结果是所述贯穿开口(12)是可透液体但不可透气的；以及
所述过滤装置(10)还包括至少一个液体出口连接件(17)，所述液体出口连接件(17)流体连接到所述过滤壳体(11)的所述贯穿开口(12)，
所述过滤装置(10)包括加热装置(20；21、22)；以及
所述加热装置(20；21、22)直接连接到所述过滤壳体(11)用于加热围绕所述过滤壳体(11)的融化容积，所述融化容积能经由所述液体出口连接件(17)泵吸离开，
其特征在于，所述过滤壳体(11)设计为导热体并且包括至少一个导热棒(23)，其突出所述过滤壳体(11)，
其中，所述过滤壳体(11)包括过滤壳体基部(15)，所述过滤壳体基部(15)布置成与所述贯穿开口(12)以及因此与所述过滤元件(16)相对，
其中，所述融化容积也包括位于所述过滤壳体基部(15)和所述过滤元件(16)之间的容积；并且
所述液体出口连接件(17)布置在所述过滤元件(16)和所述过滤壳体基部(15)之间。
2.根据上述权利要求1所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述加热装置(20；21、22)包括至少一个加热元件，其紧固到所述过滤壳体(11)的外侧(13)。
3.根据权利要求2所述的过滤装置(10)，其特征在于如下特征：
-所述过滤壳体(11)包括金属材料；
-所述过滤壳体(11)构造为压出型材；
至少一个凹部设置在所述过滤壳体(11)的外侧(13)中；以及
所述加热元件布置在所述凹部中。
4.根据上述权利要求1-3中任一项所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述加热装置(20；21、22)包括至少一个加热元件，其紧固到所述过滤壳体(11)的内侧(14)。
5.根据上述权利要求1-3中任一项所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述加热装置(20；21、22)包括至少一个加热元件，其突入到所述过滤壳体(11)的内部。
6.根据上述权利要求1-3中任一项所述的过滤装置(10)，其特征在于如下特征：
-所述过滤装置(10)包括连接到所述过滤壳体(11)的过滤支撑件；
-所述过滤元件(16)附接到所述过滤支撑件；以及
-所述过滤支撑件构造为所述加热装置(20；21、22)的加热元件。
7.根据上述权利要求1-3中任一项所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述过滤装置(10)包括加热电阻元件。
8.根据权利要求7所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述加热电阻元件构造为PTC加热元件。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述液体容器(30)是用于尿素水溶液。
10.根据权利要求3所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述金属材料是铝。
11.一种液体容器(30)，包括液体输送单元(40)，其布置在所述液体容器(30)中，其特征在于如下特征：
-所述液体容器包括至少一个根据上述权利要求中任一项所述的过滤装置(10)，所述过滤装置(10)布置在所述液体容器(30)的内部；以及
-所述液体输送单元(40)经由液体管线(32)流体连接到所述过滤装置(10)的所述液体出口连接件(17)。
12.根据权利要求11所述的液体容器(30)，其特征在于如下特征：
-所述液体容器(30)包括布置在其内部的缓冲存储器(31)；
-所述过滤装置(10)布置在所述缓冲存储器(31)的内部。
13.根据权利要求11或12所述的液体容器(30)，其特征在于，所述液体容器(30)是用于尿素水溶液。
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