CN108463617A - 用于流体储存器的过滤器系统和过滤方法 - Google Patents

Abstract

用于容纳在SCR排气处理过程中使用的流体还原剂的流体储存器(200)可以包括袋式过滤器(262)的各种类型或设计，以在还原剂被导出储存器(200)之前从还原剂中过滤碎片和污染物。为了将袋式过滤器(262)固定到容纳各种入口管和出口管的头部组件(202)，一方面，袋式过滤器(262)适于配合在头部凸台(254)周围，该头部凸台从头部组件(202)下降并且伸入储存器容积(204)中。可以以将头部组件(202)的管与储存器容积(204)的其余部分隔离的方式将袋式过滤器(262)的各种构造用于将袋式过滤器(262)固定到头部凸台(254)，以防止碎片等被无意地从储存器(200)中抽取。

Description

用于流体储存器的过滤器系统和过滤方法

技术领域

本发明总体上涉及与发动机排放控制系统结合使用的柴油机排气流体输送系统，并且更具体地涉及与还原剂输送系统一起使用的过滤器系统和过滤方法。

背景技术

一种已知的用于减少某些柴油发动机排气成分的方法是通过使用利用氮氧化物选择性催化还原(SCR)的排气后处理系统。在典型的SCR系统中，在被提供给合适的催化剂之前，流体还原剂或还原试剂(有时称为柴油机排气流体(DEF)，且可包括尿素或尿素基水溶液)与排气混合。在一些应用中，还原剂通过专门的注射器装置直接注入排气通道。如果是尿素，注入的还原剂与排气混合并分解以提供排气流中的氨(NH₃)。然后氨与排气中的氮氧化物(NO_x)在催化剂条件下发生反应，以提供氮气(N₂)和水(H₂O)。

可以理解的是，SCR系统需要存在足够靠近发动机系统的某种形式的还原剂，使得发动机可以在运行期间连续得到供应。各种还原剂输送系统是已知的并且用于发动机应用中。在已知的还原剂注射系统中，将储存器安装到车辆上用于容纳还原剂，该还原剂从储存器抽取并计量输送到发动机排气系统。储存器具有有限的尿素容量，因此需要定期补给储存器内的还原剂。在某些应用中，例如采矿、建筑、农业和其他现场应用，还原剂补给可以在机器的工作环境中进行。通常这种再补充或补给操作的执行是通过将还原剂通过可移除的储存器盖而分配到储存器中。可以理解，灰尘和其他碎片可能落入储存器内，特别是在再补充操作期间。如果灰尘和/或其他碎片从储存器被吸入抽取还原剂的泵中，和/或与还原剂一起输送到还原剂注射器中(注射器通常具有紧密的间隙和小的注射孔，其会粘结或被碎片堵塞)，就会造成问题。

过去，已经提出了各种解决方案来减少还原剂储存器中碎片的存在。大多数这样的解决方案提出，将过滤介质添加到储存器的填充开口中，或者在还原剂泵上游的位置和/或还原剂注射器之前，在系统内添加与还原剂供应线一致的过滤器。然而，这些已知的解决方案存在某些挑战。例如，设置在容器入口处的过滤器会妨碍容器的快速填充，这是所期望的，特别是由于冗长的填充过程可能使机器在使用中损失有利时间。此外，还原剂流体的含水组分容易受到热效应的影响，例如在高温下分解或在低温下冻结，这使得它们会因为过滤器中的结晶效应和/或结冰，导致在冗长的内线供应管道和/或过滤器中的存在变得不合需要。这种情况需要添加加热器和/或其他温度控制装置到还原剂供应系统中，这增加了这些系统的成本和复杂性。

发明内容

一方面，本发明描述了一种可设置在储存器中用于过滤储存器中容纳的液体还原剂的袋式过滤器。该袋式过滤器可以包括由较刚性材料制成的支撑环和由具有与支撑环相比较柔性特征的过滤材料制成的过滤器套。过滤器套具有细长构造，其包括封闭端、相对设置的开口端以及在封闭端和开口端之间延伸的管状部分。开口端限定袋开口并且包括折叠在支撑环上并且附接到管状部分以将支撑环固定到袋式过滤器的过滤材料制成的褶边。

另一方面，本发明描述了在排气处理中使用的用于液体还原剂的储存器。该储存器包括限定储存器容积的储存器主体。为了接收其中布置有供应管和回流管的头部，储存器还包括头部开口，该头部开口由在储存器外部和储存器边缘的交叉处形成的肩状结构的储存器边缘限定。头部组件包括头部，该头部具有头部法兰和从头部法兰突出的头部凸台，该头部法兰的形状对应于头部开口并且可容纳于该头部开口中。袋式过滤器包括支撑环和过滤材料制成的过滤器套，该过滤器套具有封闭端和限定袋开口的开口端。袋开口周围可以形成过滤材料制成的褶边，其折叠在支撑环上并向后附接到过滤器套上。支撑环和袋开口配置为紧密地配合在头部凸台周围，以便在储存器边缘和头部法兰之间进行处理，以将袋式过滤器固定到头部组件。

在又一方面，本发明描述了一种过滤器法兰/袋式过滤器组合，其用于插入容纳还原剂流体的储存器用于排气处理。该袋式过滤器/过滤器法兰包括具有圆柱形形状的套筒框架并限定中心孔和轴线的过滤器法兰。过滤器法兰还包括从套筒框架的第一端垂直延伸并与中心孔同心的环形法兰。过滤器法兰/袋式过滤器组合还包括由柔性过滤材料制成的袋式过滤器，其具有封闭端和与封闭端相对设置的开口端。为了组装过滤器法兰/袋式过滤器组合，袋式过滤器的开口端限定附接到圆柱形套筒的袋开口。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机的示意性框图，其联接到包括SCR系统的各种排气后处理系统。

图2是还原剂储存器的透视图，其用于容纳与图1中SCR系统分离的流体还原剂。

图3是沿着图2的线3-3截取的并且示出了储存器的内部组件的还原剂储存器的横截面正视图。

图4是容纳还原剂储存器的流体入口和出口的头部组件的透视图，该头部组件具有附接到其上且适于部分地插入到储存器中的袋式过滤器。

图5是储存器的横截面图，该储存器的袋式过滤器的一部分设置在头部组件的接口和储存器法兰之间。

图6是袋式过滤器的实施例的透视图，其支撑环被包围进袋式过滤器的开口端中并且适于将袋式过滤器悬挂在储存器中。

图7是包括径向间隙的支撑环的透视图，该径向间隙被设计成使得支撑环能够径向收缩和扩张。

图8是设置在储存器的接口和头部组件之间的图6的袋式过滤器和垫圈组装在一起时的横截面图。

图9是图7的袋式过滤器的透视图，该袋式过滤器设置在储存器的储存器/头部开口中，其中垫圈同心地围绕袋式过滤器的开口端布置。

图10是具有礼帽形状或轮廓的过滤器法兰的透视图，其可以包括作为袋式过滤器的一部分以将袋式过滤器固定在储存器中。

图11是图10的过滤器法兰的透视图，其固定到从过滤器法兰处下降的袋式过滤器上。

图12是过滤器的截面图，其过滤器法兰设置在头部组件和储存器凸起之间的接口，而袋式过滤器布置在储存器容积内。

图13是具有套筒框架的礼帽形状的过滤器法兰的另一实施例的透视图，该套筒框架缺少包括作为袋式过滤器的一部分并固定在袋开口内的多个窗口。

图14是具有礼帽形状而被包括作为袋式过滤器的一部分的过滤器法兰的另一个实施例的透视图。

图15是图14的过滤器法兰的透视图，其附接到从过滤器法兰处下降的袋式过滤器上。

图16是图15的过滤器法兰的剖视图，其附接到袋式过滤器并且设置在储存器和头部组件之间的接口。

图17是类似于图15并附接到袋式过滤器的过滤器法兰的横截面图，其中圆柱形套筒相对于储存器和袋式过滤器以相反的方向设置。

具体实施方式

本发明涉及用于机器的排放控制系统，并且更具体地涉及用于与在固定式或移动式机器上使用的用于柴发动机的与基于SCR的后处理系统一起使用的还原剂过滤系统。本发明中考虑的机器可以用于各种应用和环境。例如，考虑到了执行与某种行业相关的某种类型操作的任何机器，例如采矿、建筑、农业、运输、海事或本领域已知的任何其他行业。例如，此处考虑的机器的类型可以是土方机械，例如轮式装载机、挖掘机、自卸卡车、反铲挖土机、材料处理机、机车、摊铺机等。除了移动式机器之外，所考虑的机器可以是诸如发电机组的固定式或便携式机器、驱动气体压缩机或泵的发动机，等等。此外，机器可以包括作业工具或与例如用于各种任务的作业工具相关联，包括例如装载、压实、提升和刷涂，并且包括例如铲斗、压实机、叉式起重装置、刷子、抓斗、刀具、剪刀、刀片、破碎锤/锤子、螺旋钻等。

现在参照附图，其中相同的附图标记表示相同的元件。图1是与机器的内燃机102相关联的排气后处理系统100的代表性框图。内燃机102被设计成燃烧诸如柴油或汽油之类的烃基燃料，并将其中的潜在化学能转化为旋转运动形式的机械能。在所示实施例中，发动机可以是压燃式柴油发动机，但是在其他实施例中可以是火花点火汽油发动机、燃气涡轮机等。后处理系统100可以如所示实施例中所示的那样模块化地封装，用于改装到现有的发动机上，或者替代地，用于安装在新的发动机上。在所示实施例中，后处理系统100包括流体地连接到来自发动机102的排气管道106的第一后处理模块104。在发动机运行期间，第一模块104布置在发动机102的下游以从内部接收来自管道106的发动机排气。第一后处理模块104可以包含各种排气处理装置，例如柴油氧化催化剂108和柴油颗粒过滤器110，但也可以使用其他装置。第一后处理模块104和其中发现的部件是可选的，并且对于不需要由第一模块104提供的排气处理功能的各种发动机应用可以省略。在所示实施例中，由发动机102提供给第一模块104的排气可首先通过柴油氧化催化剂108，然后通过柴油颗粒过滤器110，然后进入传输管道112。

传输管道112将第一后处理模块104与第二后处理模块114流体互连，使得来自发动机102的排气在从连接到第二后处理模块的堆栈120处释放到环境之前，可以串联地穿过第一和第二后处理模块104和114。在所示实施例中，第二后处理模块114包围SCR催化剂116和氨氧化催化剂118。SCR催化剂116和氨氧化催化剂118作用于在存在氨的情况下处理来自发动机102的排气，该氨在流体或液体还原剂或还原剂被注入到传输管道112中的排气中降解后提供。

更具体地，流体或液相还原剂122可以是通常被称为柴油机排气流体的含尿素水溶液，其通过还原剂注射器124被注射到传输管道112中。还原剂122容纳在罐状储存器126内并通过泵128提供给还原剂注射器124。当还原剂122被注射到传输管道112中时，其与通过其中的排气混合并且随后一起被传输到第二后处理模块114。为了促进还原剂与排气的混合，可以沿着传输管道112设置由挡板组成的混合器130。可以理解，由于在操作期间排气的加热，还原剂注射器124在传输管道112上的位置可以使注射器暴露于相对高的温度。在所示的示例性实施例中，通过注射器提供发动机冷却剂流，但是这种冷却剂流是可选的。

操作期间可能出现的一个问题是吸入可能存在于储存器126内的灰尘和/或其他碎片。因为尿素可能冻结，所以储存器126和其他类似储存器内的入口端口靠近储存器的底部，使得当发动机102的操作开始且设置在储存器内的加热器尚未熔化储存器内容纳的全部量尿素时，即使冷冻尿素仍然存在并且浮在储存器中，也可以抽取液体尿素。但是，由于这个原因，从储存器126的底部抽取液体也使得系统更容易吸入可能存在于储存器内、例如在填充操作期间通过填充端口开口落入储存器中的碎片、灰尘其他污染物。

为了容纳流体还原剂，储存器200的更详细的实施例在图2和图3中示出。为了将流体还原剂传送至第二后处理模块的SCR系统，储存器200包括安装在储存器顶部的头部组件202，其配置有各种入口管和出口管。所示的储存器200是单件式模制塑料结构，其形成储存器的主体，该储存器主体限定大致中空的具有合适体积的内部储存器容积204，以容纳用于持续处理排气的一定量的还原剂。为了用流体还原剂填充储存器200，储存器容积可以通过穿过由可移除的填充盖208密封的储存器主体而设置的填充开口206获得，且为了排出储存器腔体，可以朝向储存器的底部设置放泄塞209。

头部组件202容纳用于引导流体进出储存器容积204的入口管和出口管。例如，为了通过还原剂注射器124和泵128(图1)将还原剂供应给SCR过程，头部组件202包括设置在储存器200外部的还原剂供应端口210，并且该还原剂供应端口210形成引入到储存器容积204中的还原剂供应管212的一部分。为了确保供应管212能够到达还原剂，供应管可以延伸到位于储存器容积204的底部的贮槽214。贮槽214可以包括入口过滤器216，以在流体还原剂进入供应管212之前从其中去除碎片和污染物。类似地，为了接收可能从SCR过程中返回的过量还原剂，头部组件202可以包括还原剂返回端口218，其可以排放储存器容积204顶部附近的还原剂。在一个实施例中，为了测量储存器200中的还原剂的量，可滑动地设置在传感器杆222上的还原剂液位传感器220可以同轴围绕延伸且平行于供应管212地安装在储存器容积204中。还原剂液位传感器220可以漂浮在流体还原剂的顶部并且相对于传感器杆222进行读数或测量，可指示还原剂的量。

因为包括储存器200的机器可能暴露于非常寒冷的室外温度，所以头部组件202可容纳加热器装置230以防止流体还原剂冻结。在所示的实施例中，加热器装置230可以是液体到液体的热交换器，其使用温暖的发动机冷却剂流提供的热量来解冻储存器200中冻结的还原剂流体。尽管示出了冷却剂操作加热器，但是可以使用其他类型的加热器，例如电动加热器或排气热动力加热器，等等。冷却剂操作加热器包括冷却剂入口管道232，其将来自发动机(例如发动机102(图1))的加热的冷却剂供应到设置在储存器容积204内且与其中的还原剂接触的螺旋元件或管状加热器线圈234。通过冷却剂入口管道232提供的冷却剂穿过加热器线圈234，因此加热还原剂。冷却剂流可以从加热器线圈234通过冷却剂出口管道236返回到发动机。

为了将头部组件202和其容纳的管插入到储存器200中，头部开口240可以设置为穿过提供通向储存器容积204的储存器主体的顶部。在图2和3所示的最佳实施例中，头部开口240可以穿过形成在储液器200的外表面上的较厚或增强材料的储存器凸起242设置。头部开口240与储存器凸起242的上表面的交叉处可限定在储存器200的主体上形成肩状结构的储存器边缘246。为了与头部开口240共同配合，头部组件202可以包括头部250。头部250具有头部法兰252和从头部法兰突出或延伸的头部凸台254。头部250可以由模制塑料或机加工金属制成，并且当安装在头部开口240中时，固定穿过其设置的入口管和出口管的位置。在所示实施例中，头部法兰252和头部凸台254可以是圆形的，并且可以分别具有法兰直径和凸台直径，凸台直径小于法兰直径。圆形头部法兰252和头部凸台254可以围绕纵向轴线255同心并将其限定，供应管212和加热器线圈234沿着纵向轴线255设置。然而，在其他实施例中，头部法兰和凸台也可能为其他形状。当安装在储存器200上时，头部法兰252可以支撑在由储存器外部的储存器凸起242形成的肩部上，并且头部凸台254可以被接收到头部开口240中，使得供应管212、传感器杆222和加热器装置230下降到储存器容积204中。由储存器凸起242形成的肩部可以具有圆形形状，其直径与头部法兰252和头部开口240的直径相对应，并且其限定的储存器边缘246可以是圆形的并且其直径稍微小于储存器开口的直径，且尺寸设计为与头部凸台254形成滑动配合。因此，头部组件202是用于流体连通进出储存器200的主要管道。头部组件202可以通过多个螺纹紧固件244可移除地安装到储存器200，该多个螺纹紧固件244可以穿过头部250中的紧固件孔256并且螺入到储存器凸起242中的互补螺纹孔中。为了去除悬浮在还原剂中的碎片、污染物或冰并且保护延伸的供应管212和加热器装置230，可以将包括袋状过滤器262的过滤组件260固定到头部组件202的下侧并且下降到储存器容积204。

参照图4，其更好地示出了过滤组件260和将其固定到头部组件202的方法。在本发明的一个方面，袋式过滤器可以以这样的方式直接附接到头部组件，即当袋式过滤器被安装在储存器容积中时，其有效地将袋式过滤器的内部与储存器容积隔离。袋式过滤器262可以具有柔韧或柔性材料的管状、套筒状或袜状构造，其是伸长的并且与供应管212和加热器装置230在同范围延伸以围绕和包围它们。为了提供管状形状，袋式过滤器262可以具有封闭端264和相对于封闭端设置的限定口部或袋开口266的开口端。在一个实施例中，袋式过滤器的材料可以包括用以辅助维持管状形状的支撑件或缝合。袋式过滤器262可以由一层聚丙烯毡织物或材料制成，该袋式过滤器262的孔隙率为约30μm至40μm。袋式过滤器262的孔隙率取决于预期存在于储存器中的碎片的大小，并且可以相应地改变为任何大小，尽管通常可以预期孔隙率在1μm和50μm之间。如图所示，聚丙烯毡片具有内部光滑面和外部未处理或不光滑面，其具有毛毡感，这增加了过滤器的外部区域，用于捕集可能在储存器容积内四处移动的碎片，但是不会在过滤器内部的过滤侧引入来自过滤器的松散纤维或碎片。在某些实施例中，可以使用双面光滑的织物。而且，聚丙烯材料可以由对被过滤的流体类型具有抵抗力的不同材料替代。再者，尽管这里示出了用于袋式过滤器262的单层材料，但可以使用多层或叠层。在一个所考虑的实施例中，使用了两层或叠层来增加过滤器效率。关于袋式过滤器262的结构，可以将平片织物切割并缝合成合适的形状。或者，可以通过使用聚丙烯纤维和纱线的织袜机型机器将过滤器织成管状。

当固定到头部组件202时，袋式过滤器262的袜状构造可以限定尺寸对应于加热器装置230的加热器线圈234的内腔或空隙。因此，当安装在加热器装置230上时，加热器线圈234使得袋式过滤器262扩张，并防止袋式过滤器在还原剂流被吸入供应管212以移出储存器的影响下发生塌缩。这也防止了袋式过滤器被吸入并且阻塞供应管212，并防止干扰设置在传感器杆222上的还原剂液位传感器220。在操作期间，流体还原剂可以从周围的储存器容积204(图3)流动或渗透过袋式过滤器262以进入供应管212，从而过滤并去除来自还原剂的碎片和污染物。加热器线圈234还可以防止袋式过滤器262周围塌缩并对位于传感器杆222上的还原剂液位传感器220进行干扰，该传感器220可同心地位于螺旋加热器线圈内。因此，防止了袋式过滤器262干扰还原剂定量测量。

为了将过滤组件260固定到头部组件202，袋开口266的形状通常为圆形并且具有对应于头部凸台254的直径。为了将过滤组件260安装到头部组件202，袋开口266可以接收并同心地围绕头部凸台254，而供应管212、传感器杆222和加热器线圈234插入到袋式过滤器262的内部空隙中。在插入之后，袋开口266可以设置为靠近头部法兰252和头部凸台254的交叉处，使得袋式过滤器262邻接头部法兰的下侧。另外，柔性袋式过滤器262可以包括设置在袋开口266处的额外或附加材料或附加袋部分268，袋开口在头部法兰的252下侧皱起或褶皱。因此，当将袋式过滤器262安装在头部组件202上时，附加袋部分268设置在邻近较大直径的头部法兰252处并且同心地围绕较小直径的头部凸台254。附加袋部分268可以与袋式过滤器262的其余部分材料相同，并且可以具有相同的柔性或柔韧特征。可通过将袋式过滤器262的长度延伸较短距离并允许附加长度相对于袋开口266的直径大致径向向外突出来提供附加袋部分268。

参照图5，附加袋部分268的优点在于，当头部组件202被安装在储存器200中时，附加材料被夹持并压缩在头部法兰252的接口和储存器凸起242之间，由此在两个组件之间提供水平定向密封。此外，当头部组件202被固定到储存器200时，头部组件和储存器凸起242协作，以在接口处夹紧和捕获附加袋部分268并保持袋式过滤器262，使得其悬挂在储存器体容积204内。另外，靠近袋开口266的袋式过滤器262的管状部分可在设置在储存器凸起242中以形成储存器边缘246的头部开口240和从头部法兰252突出的头部凸台254之间下降。头部开口240和头部凸台254的尺寸可设定为提供微小的间隙，并且可将设置在其间的袋式过滤器262的材料压靠在储存器边缘246上以提供进一步的密封功能。因为袋式过滤器262的材料设置在储存器200和头部组件202之间的接口的基本上所有区域，使得两个组件不直接接触，所以储存器容积204与包封在袋式过滤器内部的内部空隙有效隔离，从而防止还原剂中的碎片进入供应管212。

前面的实施例中，附加袋部分268在头部组件202和储存器凸起242之间被压缩，该实施例可能难以安装，特别是如果袋式过滤器262在安装完成之前滑出头部凸台254。另外，圆柱形头部开口240与储存器凸起242的上表面的交叉处的尖角可撕裂或撕开袋式过滤器262的材料。为了便于将过滤组件260安装在储存器中，图6中示出了包括袋式过滤器362的过滤组件360的另一个实施例。本实施例的袋式过滤器362的过滤材料可以具有管状、袜状或套筒构造，其包括具有封闭端364和相对定向的开口端的过滤器套363，该开口端限定袋开口366，封闭端和袋开口之间延伸有细长管状部分368。管状部分368可限定内腔或空隙以及管状部分围绕并包围的轴线369。袋式过滤器362的过滤材料可以是任何上述类型的柔韧或柔性过滤材料，包括例如聚丙烯毡材料。

为了在安装过程中将过滤组件360固定到从头部组件突出的头部凸台，袋式过滤器362可以包括由较刚性材料的薄环形带372制成的支撑环370，其与柔性过滤材料相比具有理想的弹性特征。例如，在各种实施例中，支撑环370可以由金属或塑料制成。支撑环370的直径可以在尺寸上对应于袋开口366的直径，并且环形带372的横截面可选自圆形、椭圆形和矩形组。为了将支撑环370固定到过滤器套363，袋式过滤器362可以包括从袋开口366的周边延伸的过滤材料的额外延伸部。支撑环370可以设置为靠近袋开口366，并且被定向为围绕且包围材料延伸部的外部延伸，该材料延伸部可以径向向外并且在支撑环上向后折叠，以提供褶边374。当如此布置时，褶边374折叠并包围环形带372，使得支撑环370被捕获在袋开口366附近。然而，在其他实施例中，支撑环370可以设置在过滤器套363的内部，并且褶边374可以径向向内折叠。褶边374可以完全环绕整个袋开口366，使得支撑环完全封闭在褶边内。褶边374的折叠部分可以通过缝合、缝接和粘合等周向固定到过滤器套363的管状部分368，或者在过滤材料是塑料制成的实施例中，褶边可以通过局部熔接或焊接固定到管状部分。

参照图7，支撑环370可以被设计为围绕头部凸台夹紧，以将过滤组件360牢固地固定到头部组件。特别地，支撑环370可以具有环形直径376，其尺寸设计为略小于头部凸台的相应外直径。另外，支撑环370可以包括径向间隙378，其通过环绕该轴线369的环形带372的一部分而径向地设置。径向间隙378可以仅构成360度支撑环370的少数弧度，但是使得支撑环能够相对于轴线369径向压缩和扩张。参照图8，为了将袋式过滤器362的本实施例安装在储存器300中，突出的头部凸台354最初可插入圆形袋开口366中。因为支撑环370的环形直径376可以小于与头部凸台354相关联的凸台直径，所以支撑环必须相对于轴线369径向扩张，正如通过设置在其中的径向间隙所实现的一样。在一个实施例中，袋开口366和固定在其中的支撑环370可以设置在较大直径头部法兰352和从头部法兰突出的较小直径头部凸台354的交叉处。支撑环370的弹性特性使得较小直径的环在所示位置处围绕圆形头部凸台354压缩，使得袋式过滤器362附接至凸台350，同时过滤器套363从头部法兰352向下延伸。在一个实施例中，圆周形凹槽可以设置在头部凸台354的圆柱形外表面中，从而以搭扣配合的方式接收设置在褶边374内部的支撑环370。

为了在储存器300上安装其上固定有袋式过滤器362的头部组件302，头部凸台354被插入设置在储存器外部的储存器凸起342的头部开口340中。头部开口340与储存器凸起342的上表面的交叉处可限定储存器边缘346，该储存器边缘346的尺寸与袋开口366和支撑环370相当，从而防止袋开口穿过头部开口。袋开口366和设置在其中的支撑环370可以在储存器凸起342的上表面和头部法兰352的下侧之间的接口处被夹持和压缩。在褶边包围支撑环的实施例中，过滤材料因此存在于头部组件和储存器之间的每个可能的接口处。而且，过滤器套363的管状部分368在圆形头部开口340和相应形状的头部凸台354之间延伸，并且可以在其间部分地被压缩。因此，在本实施例中，袋式过滤器362的内腔与储存器容积304的其余部分隔离，从而防止碎片进入袋式过滤器的内部。参照图8和图9，为了进一步密封储存器容积304并适应热膨胀和收缩的潜在影响，在一个实施例中，可以包括设置在头部350和储存器300之间的环形垫圈380。环形垫圈380可具有垫圈直径382，其尺寸设计为等于或大于环形直径376和袋开口366的相应直径。因此，在安装头部组件302之前，环形垫圈380可以靠近围绕袋开口366的储存器凸起342的上表面安置。此外，在安装之后，环形垫圈380被夹持并压缩在储存器凸起342和头部法兰352之间，以加强它们之间的密封。环形垫圈380的垫圈直径382的尺寸可设计为径向约束袋开口366和支撑环370，因为这些组件被压缩在储存器凸起342和头部法兰352之间。此外，将头部组件302固定到储存器300的紧固件344可以穿过被设置为穿过并径向围绕环形垫圈380的紧固件孔384。环形垫圈可以由任何合适的垫圈材料制成，包括例如软木塞。如果紧固件344由于材料的相对不可压缩特征而经历热膨胀或收缩，软木塞可协助密封。

在另一个实施例中，为了便于将袋式过滤器保持在储存器容积内，袋式过滤器可以包括设置在袋开口附近且适于在头部组件和储存器凸起之间被压缩的过滤器法兰。参照图10和图11，过滤器法兰400可以是圆形结构，大致为倒置的礼帽，其具有给定宽度的扁平环形法兰402，并具有圆柱形套筒框架404。圆柱形套筒框架404在第一端处附接到并从环形法兰402的内直径垂直地悬垂。环形法兰402和套筒框架404可以由薄的柔韧塑料材料制成。环形法兰402在其外周406处可具有比套筒框架404的套筒直径418更大的法兰直径416。套筒框架404通常是圆柱形的并且限定与套筒框架404和环形法兰402均同心，且为了参照目的进一步限定轴线409的中心孔408。为了提供更好的灵活性，过滤器法兰400可以具有多个开口或窗口410，其可以是大致矩形形状并且关于所示的轴线409部分地弯曲，并穿过套筒框架404设置在套筒框架和环形法兰的交叉处附近。窗口410可以不与套筒框架404的高度同范围延伸，使得底部环412在与环形法兰402隔开的套筒框架的第二端处形成。为了接合环形法兰402和底部环412，套筒框架404可以进一步包括在相对于轴线409轴向平行的组件之间延伸的多个框架腿414，从而完成窗口410的轮廓。参照图11，过滤器法兰400附接到袋式过滤器420并且是其一部分。袋式过滤器420可以由柔性的柔韧材料制成并且可以具有袋状或袜状结构，其包括袋开口422和相对的封闭端424，套筒状的管状部分428在袋开口和封闭端424之间延伸。为了连接这两个组件，过滤器法兰400部分地插入袋式过滤器420的袋开口422中，使得袋开口422和底部环412同心地布置并且彼此同范围延伸。袋开口422可通过缝接、粘合、超声波焊接或类似方式附接到过滤器法兰400的底部环412上。当附接时，袋式过滤器420从底部环412悬挂下来，其中袋开口422通过框架腿414在环形法兰402的下方被隔开，使得窗口410保持不被覆盖。

参照图12，为了将过滤器法兰400和附接的袋式过滤器420安装在储存器440中，袋过滤器和法兰过滤器被固定到储存器顶部的储存器凸起444中设置的头部开口442。过滤器法兰400的尺寸设计成使得套筒框架404可以穿过地插入头部开口442，而垂直环形法兰402抵接并由储存器凸起444支撑。设置在套筒框架404中的窗口410可以通过使得过滤器法兰400在当套筒框架被推动穿过头部开口442时弯曲和变形而便于插入。过滤器法兰400的材料可具有一定程度的弹性或形状记忆，使得套筒框架404在插入后恢复其初始圆柱形状。套筒框架404的长度使得袋开口422设置在头部开口442的下方，并且不会干扰套筒框架404与头部开口442之间的滑动抵接。当头部450安装在储存器440上时，头部法兰452邻近储存器凸起444放置，从而将过滤器法兰缘400的环形法兰402夹持并压缩在其间。头部凸台454部分地设置成穿过头部开口442并且延伸到由套筒框架404限定的中心孔408，以迫使套筒框架向外抵靠头部开口442。为了防止还原剂绕过袋式过滤器420(其终止于围绕底部环412周向设置的袋开口422处)，头部凸台454的尺寸可设计为在窗口410的下边缘附近延伸。因此，头部凸台454可阻挡任何还原剂经过窗口410传输并进入袋式过滤器420的内部。

参照图13，示出了过滤器法兰500的另一实施例，其具有倒置的礼帽形状，并附接为靠近袋开口522的袋式过滤器520的一部分。过滤器法兰500再次包括扁平环形法兰502和从环形法兰的内直径垂直延伸的圆柱形套筒框架504。套筒框架504可以延伸到并终止于与环形法兰502隔开的底部环512。环形法兰502和圆柱形管状套筒框架504限定并同心地围绕中心孔508。环形法兰502和套筒框架504也可以由薄的半柔性塑料材料制成，使得过滤器法兰500在插入储存器期间可以变形。当附接到袋式过滤器520时，圆柱形套筒框架504可以使袋开口522扩张并帮助袋式过滤器保持其套筒状构造。与图10和11的过滤器法兰相反，所示的过滤器法兰500没有窗口，并且套筒框架504形成为连续的圆柱形表面，该表面直径上对应于安装在储存器中时其接收到的头部凸台。消除窗口也消除了在当头部凸台与窗口未精确对齐可能产生的潜在泄漏路径。为了能够将过滤器法兰500插入储存器中，材料可以相对较薄以增加柔性。在进一步的实施例中，套筒框架504可以包括允许其形状变形以进一步便于插入的折皱或弯曲点。

参照图14和图15，示出了过滤器法兰600的另一个实施例，其大致形状为礼帽，用于将袋式过滤器620安装在储存器内。类似于过滤器法兰的先前实施例，所示实施例包括扁平环形法兰602和从环形法兰602的内直径垂直延伸的圆柱形管状套筒框架604。环形法兰602和圆柱形套筒框架604的圆形形状进一步限定了轴线609。类似于图13的实施例，套筒框架604可以是连续的表面，其中没有任何窗口或孔穿过其设置。此外，过滤器法兰600可以由薄的柔韧塑料材料制成以便于安装。与之前的实施例相比，套筒框架604可以相对较短，从环形法兰602延伸很短的距离。例如，如果环形法兰602具有预定尺寸的法兰宽度610，则套筒框架604可具有等于或小于法兰宽度的框架长度610。袋式过滤器620的袋开口622可以附接在较短的套筒框架604的内部或外部，这有助于保持袋式过滤器的管状开口形状。在所示实施例中，袋式过滤器620可以被附接，使得袋式过滤器和套筒框架604相对于环形法兰602均在沿着轴线609的第一轴向延伸。袋式过滤器620可通过任何前述方法(包括例如焊接和缝合)固定到过滤器法兰600。

参照图16，示出了安装在储存器640中的过滤器法兰600和袋式过滤器620的实施例。环形法兰602设置在相应尺寸的环形储存器凸起644的上表面上，该环形储存器凸起644与穿过储存器设置的头部开口642同心。过滤器法兰600可以布置成使得套筒框架604下降到头部开口642中并且将袋式过滤器620支撑在悬挂位置。当头部650安装在储存器640上时，头部法兰652夹持并压缩环形法兰602，并且头部凸台654可以插入袋开口622中以径向扩张袋式过滤器620向外抵靠头部开口642。在图示的实施例中，过滤器法兰600的内直径可以设定尺寸，使得套筒框架604设置在头部开口642的径向外侧，并且仅袋式过滤器620接触头部凸台654。在进一步的实施例中，为了进一步改进储存器凸起644与头部法兰652之间的密封，可以将上部和下部环形垫圈660和662设置在过滤器法兰600的环形法兰602的上方和下方。

参照图17，示出了过滤器法兰700的另一个实施例，其类似于图16的具有环形法兰702的过滤器法兰的礼帽形状和布置，其中较短的套筒框架704从环形法兰上垂直地悬垂。根据任何前述方法，袋式过滤器720可以附接至套筒框架704的内径。当安装在储存器740上时至于套筒框架704的定向，该布置不同于图16。具体地，套筒框架704可以相对于环形法兰在第一轴向上延伸，并且袋式过滤器720可以在与第一轴向相反的第二轴向上延伸。当安装时，环形法兰702被设置并压缩在储存器凸起744的上表面与头部750的头部法兰742的下侧之间，其中套筒框架704背离储存器凸起744并朝向头部定向。套筒框架704与头部开口742同心，并且可具有与头部开口基本相同的直径，但是从头部开口与储存器凸起744的上表面的交叉处轴向向上延伸。相应地，套筒框架704向上远离储存器凸起744的定向将袋式过滤器720的一部分抬出头部开口742。袋式过滤器720的过滤材料因此隔离了设置在储存器740中的头部开口742和头部750之间的交叉处。在进一步的实施例中，为了进一步改进储存器凸起744与头部法兰752之间的密封，可以将上部和下部环形垫圈760和762设置在过滤器法兰700的环形法兰702的上方和下方。

工业实用性

本发明适于用于发动机的排放控制系统，并且更具体地用于使用SCR过程的排放控制系统，该过程需要将诸如尿素基水溶液的流体还原剂注射到发动机排气流中。在所公开的实施例中，袋式过滤器配置为靠近储存器开口和安装在储存器开口中的头部组件的交叉处设置，以有效地将储存器容积与袋式过滤器的内腔隔离开(袋式过滤器包围着供应源，还原剂通过该供应源从储存器中被抽取)，从而有利地配置为提供足够的保护，以防止诸如淤泥、灰尘、纤维等碎片，或诸如冰等瞬时碎片进入泵送系统和/或以其他方式堵塞流出储存器的流体通道。

应该理解，前面的描述提供了所公开的系统和技术的示例。然而，考虑到本发明的其他实施方式可能与前述实例细节上不同。对本发明或其示例的所有引用旨在引用在此处讨论的特定示例，而非概括地暗示对本发明范围的任何限制。关于某些特征的差别和贬低的所有语言旨在指示缺乏对这些特征的偏好，但不是将这些完全排除在本发明的范围之外，除非另有指示。

本文列举的数值范围仅仅是为了简明起见，每个单独的数值各自落入该范围内，除非本文另外指明，每个单独的数值就像本文单独提到的一样引入说明书中。在此所描述的所用方法可以任何合适的次序来执行，除非在此另有所指或与上下文明显矛盾。

Claims (10)

1.一种可设置在储存器(300)中用于过滤包含在所述储存器(300)中的液体还原剂的袋式过滤器(362)，所述袋式过滤器(362)包括：

由较刚性材料制成的支撑环(370)；以及

由具有较柔性特征的过滤材料制成的过滤器套(363)，所述过滤器套(363)具有细长构造，包括封闭端(364)、与所述封闭端(364)相对设置的开口端，以及在所述封闭端(364)和所述开口端之间延伸的管状部分(368)；其中

所述开口端限定袋开口(366)并且包括折叠在所述支撑环(370)上并且附接到所述管状部分(368)的过滤材料制成的褶边(374)。

2.根据权利要求1所述的袋式过滤器(362)，其中所述支撑环(370)包括径向间隙(378)，以便所述支撑环(370)延伸小于360度，使得所述支撑环(370)能够径向压缩和扩张。

3.根据权利要求2所述的袋式过滤器(362)，其中所述褶边(374)通过缝合附接到所述管状部分(368)。

4.根据权利要求3所述的袋式过滤器(362)，其中所述支撑环(370)的材料选自由金属和塑料组成的群组。

5.根据权利要求4所述的袋式过滤器(362)，其中所述支撑环(370)的横截面选自由圆形、椭圆形和矩形组成的群组。

6.根据权利要求5所述的袋式过滤器(362)，其中所述过滤器套(363)由聚丙烯毡材料制成。

7.根据权利要求6所述的袋式过滤器(362)，其中所述过滤器套(363)是多层结构。

8.一种可插入储存器(440)中用于还原剂流体的过滤器法兰/袋式过滤器组合(400/420)，所述袋式过滤器/过滤器法兰组合(400/420)包括：

过滤器法兰，其包括圆柱形形状的套筒框架(404)，所述套筒框架(404)在第一端和第二端之间延伸并且限定中心孔(408)和轴线(409)；所述过滤器法兰(400)还包括从所述套筒框架(404)的所述第一端垂直延伸并与所述中心孔(408)同心的环形法兰(402)；以及

柔性过滤材料制成的袋式过滤器(420)，其具有封闭端(424)和与所述封闭端(424)相对设置的开口端，所述开口端限定袋开口(422)并附接到所述套筒框架(404)。

9.根据权利要求8所述的过滤器法兰/袋式过滤器组合(400/420)，其中所述套筒框架(404)包括靠近与所述第一端相对轴向设置的所述第二端的底部环(412)，并且所述袋式过滤器(420)的所述开口端附接在所述第二端附近，并与所述环形法兰(402)隔开，并且其中所述过滤器法兰(400)还包括多个窗口(410)，所述多个窗口穿过所述套筒框架(404)设置且由在所述第一端和所述第二端之间延伸的多个框架腿(414)限定轮廓。

10.根据权利要求8所述的过滤器法兰/袋式过滤器组合(400/420)，其中所述套筒框架(404)包括轴向长度(612)并且所述环形法兰(402)包括径向宽度(610)，所述轴向长度(612)小于所述径向宽度(610)。