CN115721984A - 一种用于选择性催化还原系统的过滤器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统的过滤器装置。还原剂供应系统包括罐和至少部分地安装在罐中用于从罐接收还原剂液体的抽吸管。过滤器装置包括约束本体、至少部分地形成过滤器室的过滤器、穿过约束本体和/或过滤器而形成的来自过滤器室的过滤器出口、以及安装到约束本体和/或过滤器的过滤器安装件。约束本体从过滤器安装件径向向外延伸并且经配置约束过滤器，使得在使用中的罐中的浮力的作用下，过滤器室中的气体被引导朝向过滤器出口。

Description

一种用于选择性催化还原系统的过滤器装置
技术领域
本发明涉及一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统的过滤器装置、还原剂供应系统和包括选择性催化还原系统的发动机系统。
背景技术
用于车辆等的发动机系统可以包括后处理模块，用于从内燃发动机的废气中去除不想要的气体排放物或污染物。可以在废气流中提供选择性催化还原(SCR)系统以去除氮氧化物(NOx)。SCR系统可以包括位于催化剂上游的还原剂喷射器，并且还原剂喷射器可以在废气接触催化剂之前将液体还原剂喷射到废气中。合适的液体还原剂可以包括无水氨、氨水和尿素。废气的高温可以使液体还原剂蒸发，并且在与催化剂接触时，气体还原剂可以与废气中的NOx反应以形成氮和水。
SCR系统可以包括用于将还原剂从还原剂贮存器引导到还原剂喷射器的泵。抽吸管可以延伸到还原剂贮存器中到达位于抽吸管端部处的柔性过滤器。在净化过程期间，泵可以将还原剂从喷射器抽回到贮存器中以防止因冻结而损坏。然而，在这样做的过程中，过滤器中的任何空气也可以被抽回到贮存器和过滤器中。在下一个操作循环开始时，可以运行灌注过程，其中，还原剂通过过滤器和抽吸管从贮存器抽吸到喷射器。然而，泵可能将空气从过滤器抽回到泵中，使得灌注失败。可替代地，在操作期间，由于贮存器中的振动或晃动，空气可以通过抽吸管缓慢地从过滤器释放。产生的气泡会由于其中的充气而导致泵压力下降。
发明内容
本发明提供了一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统的过滤器装置，还原剂供应系统包括罐和至少部分地安装在罐中用于从罐接收还原剂液体的抽吸管，其中过滤器装置包括：约束本体，其包括远端本体侧；过滤器，其至少部分地延伸穿过约束本体的远端本体侧并且至少部分地形成过滤器室；来自过滤器室的过滤器出口，其穿过约束本体和/或过滤器而形成；以及过滤器安装件，其安装到约束本体和/或过滤器，其中过滤器安装件用于将过滤器装置安装到抽吸管，使得(a)过滤器室经由过滤器出口与抽吸管流体连通，以及(b)过滤器在约束本体的远端本体侧上安装到抽吸管。约束本体可以从过滤器安装件径向向外延伸并且可以经配置用于约束过滤器，使得在使用中的罐中的浮力的作用下，过滤器室中的气体被引导朝向过滤器出口。
本发明还提供了一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统，还原剂供应系统包括：罐，其用于容纳还原剂液体；抽吸管，其至少部分地安装在罐中，用于从罐接收还原剂液体；以及过滤器装置，其安装到抽吸管，过滤器装置包括：约束本体，其包括远端本体侧；过滤器，其至少部分地延伸穿过约束本体的远端本体侧并且至少部分地形成过滤器室；来自过滤器室的过滤器出口，其穿过约束本体和/或过滤器而形成；以及过滤器安装件，其安装到约束本体和/或过滤器，使得(a)过滤器室经由过滤器出口与抽吸管流体连通，以及(b)过滤器在约束本体的远端本体侧上安装到抽吸管。约束本体可以从过滤器安装件径向向外延伸并且可以经配置用于约束过滤器，使得在使用中的罐中的浮力的作用下，过滤器室中的气体被引导朝向过滤器出口。
本发明还提供了一种发动机系统，其包括用于接收来自内燃发动机的废气的废气后处理模块，废气后处理模块包括选择性催化还原系统，选择性催化还原系统包括前述还原剂供应系统。
仅作为示例，现在参照附图描述根据本发明的实施例，并且如附图所示。
附图说明
图1是根据本发明的发动机系统的示例性实施例的示意性布局；
图2是图1的发动机系统的还原剂供应系统的示意性布局并且以截面视图示出了本发明的过滤器装置；
图3是图2的过滤器装置的透视图；
图4是抽吸管和本发明的过滤器装置的另一个实施例的截面视图；以及
图5是图4的过滤器装置的透视图。
具体实施方式
本发明总体上涉及一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统的过滤器装置。过滤器装置包括约束本体和安装到还原剂液体罐中的抽吸管的过滤器。约束本体从抽吸管径向向外延伸并且越过过滤器。约束本体防止过滤器在其中的气体的浮力的作用下在抽吸管的管入口上方向上浮动，并且替代地经配置朝向管入口引导气体。结果，在灌注过程期间，过滤器中的任何气体在下一个操作循环的早期被去除。
图1示出了包括本发明的过滤器装置11的发动机系统10的示例性实施例。发动机系统10可以用于向机器提供动力和/或驱动。机器可以包括作业机器或车辆，诸如挖掘机、反铲挖土机、铰接式卡车等。
发动机系统10包括诸如经由涡轮增压器14和/或增压器15接收用于进气口13的空气的发动机12。发动机12可以是内燃发动机，诸如压缩点火或火花点火发动机。诸如柴油、汽油或天然气的燃料可以选择性地提供给发动机12中的发动机气缸，以与进气燃烧并驱动活塞，从而旋转曲轴并提供发动机输出扭矩和动力。燃烧过程的副产物是废气，其可以从发动机12经由后处理模块17和可选的涡轮增压器14被导向废气16。发动机系统10可以包括任何其它合适的部件，诸如发动机12上游的冷却器18、增压器旁路19和/或涡轮旁路20。
离开发动机12的废气可以包括不想要的气体排放物或污染物，诸如氮氧化物(NOx)、颗粒物质(诸如烟灰)、硫氧化物、一氧化碳、未燃烧的烃和/或其它有机化合物。废气后处理模块17可以接收和处理废气以在经由废气16将废气引导至大气之前去除污染物。废气后处理模块17可以包括选择性催化还原或SCR系统25并且可以包括柴油氧化催化剂24。柴油氧化催化剂24可以经布置接收来自发动机12的废气，并且可以位于SCR系统25的上游。
图2中示意性地示出的SCR系统25可以包括SCR催化剂装置26和还原剂供应系统30。还原剂供应系统30可以包括还原剂喷射器31，其用于诸如经由涡轮增压器14和/或柴油氧化催化剂24将还原剂液体32选择性地喷射到从发动机12引导的废气中。还原剂喷射器31可以在SCR催化剂装置26的上游喷射还原剂液体32。
还原剂液体32可以包括尿素水溶液、氨水等。还原剂液体32可以是柴油流体(DEF)，并且DEF可以符合ISO22241标准并且包括按重量计从31.8％至33.2％的尿素。还原剂喷射器31可以选择性地将还原剂液体32喷射到废气流中，以向SCR催化剂装置26提供一定剂量的还原剂液体32。高废气温度可以导致还原剂液体32蒸发，并且所得的气体组合可以接触SCR催化剂装置26中的催化剂基质。还原剂液体32可以与废气中的NOx反应以将其还原成氮和水，其可以经由废气16排出发动机系统10。
还原剂供应系统30包括用于存储还原剂液体32的罐33和与罐33和还原剂喷射器31流体连通的泵34。泵34经配置从罐33抽吸还原剂液体32并将还原剂液体32引导至还原剂喷射器31。还原剂供应系统30包括至少部分地安装在罐33中并与泵34流体连通的出口或抽吸管35。抽吸管35可以如图所示从罐33内部延伸到泵34，或者另外的导管和/或阀可以位于罐33和泵34之间。
抽吸管35包括用于从罐33接收还原剂液体32的管入口36。泵34可以选择性地通过管入口36从罐33抽吸还原剂液体32。抽吸管35可以经配置延伸到罐33中，使得当SCR系统25操作时，管入口36低于其中的还原剂液体32的预定水平(例如，低于SCR系统25不操作的最小填充水平)。在使用中，当泵34操作时，管入口36可以是抽吸管35的抽吸的最低点(即，当发动机系统10水平时沿重力方向的最低点)。
抽吸管35可以从管入口36的中心点沿纵向轴线37延伸。在使用中，当发动机系统10处于直立位置时(诸如当机器安装在水平地面上时)，纵向轴线37与重力方向同轴。抽吸管35可以经配置使得还原剂液体32在流入或流出管入口36时可以沿纵向轴线37的方向流动。
还原剂供应系统30还包括安装到抽吸管35的过滤器装置11，并且过滤器装置11经配置在还原剂液体32被抽吸到抽吸管35中和被抽吸出罐33之前过滤还原剂液体32。图2的过滤器装置11在图3中更详细地示出。过滤器装置11安装到抽吸管35上以便覆盖管入口36。
过滤器装置11包括约束本体40、将过滤器装置11安装到抽吸管35上的过滤器安装件41、安装到约束本体40上的过滤器42以及穿过约束本体40和/或过滤器42而形成的过滤器出口44。
过滤器42用于过滤由泵34从罐33抽吸到过滤器装置11中的还原剂液体32。由泵34从罐33抽吸并引导至还原剂喷射器31的基本上所有还原剂液体32可以在进入抽吸管35之前穿过过滤器42。
过滤器42可以是柔性的，可以包括柔性膜，可以包括过滤器织物和/或可以比约束本体40更具柔性。过滤器42可以是足够柔性的，使得在其中的空气的浮力的作用下，过滤器42可以倾斜以改变形状，尽管约束本体40可以基本上防止这样的形状改变。过滤器42可以包括2D或3D过滤器和/或筛网过滤器，并且可以包括结合在一起用于过滤还原剂液体32的多层材料。
过滤器装置11包括过滤器室45，其至少部分地由过滤器42形成，并且可选地由约束本体40和/或过滤器安装件41形成。在抽吸管35和过滤器42之间连通的流体可以通过过滤器室45。当泵34将还原剂液体32从罐33抽吸到还原剂喷射器31时，还原剂液体32可以在通过过滤器42之后且在通过抽吸管35之前通过过滤器室45。
过滤器室45可以形成在过滤器42内，并且过滤器42可以围绕过滤器室45。过滤器42可以包括至少一个过滤器壁47、48，诸如如图2所示的上过滤器壁47和下过滤器壁48，并且过滤器室45可以在它们之间被封闭。过滤器42可以形成如图1和2所示的袋或包，并且可以在袋内限定过滤器室45。
过滤器42可以包括或限定用于过滤器室45和抽吸管35之间的液体连通的过滤器孔46。过滤器孔46可以延伸穿过上过滤器壁47并且可以延伸穿过袋。过滤器孔46可以经配置使得过滤器室45和抽吸管35之间能够液体连通。
约束本体40在近端本体侧50和远端本体侧51之间从过滤器安装件41和抽吸管35径向向外延伸。术语“径向向外”可以指垂直于重力方向、垂直于抽吸管35的纵向轴线37和/或垂直于在管入口36处进入或离开抽吸管35的液体流动的(主)方向的径向方向55。
近端本体侧50可以从邻近抽吸管35处延伸，并且与远端本体侧51相比，约束本体40的近端本体侧50可以最靠近抽吸管35。远端本体侧51可以离抽吸管35最远并且可以背离抽吸管35。在使用中，远端本体侧51可以面向下进入罐33中并且近端本体侧50可以面向上朝向抽吸管35和罐33的顶部。
约束本体40可以从本体孔52延伸到近端本体侧50和远端本体侧51之间的外本体边缘53。近端本体侧50和远端本体侧51可以包括任何合适的形状，诸如如图2和3所示的矩形或如图4和5所示的圆锥形。
约束本体40可以包括板和/或其可以是薄壁的。约束本体40的最大宽度(其可以是在外本体边缘53内并且穿过本体孔52的近端本体侧50和远端本体侧51的最大直径或尺寸)可以基本上大于约束本体40的最大厚度(其可以是近端本体侧50和远端本体侧51之间的尺寸)。特别地，最大宽度可以至少比最大厚度大十倍。
约束本体40可以是刚性的，并且可以基本上比过滤器42更具刚性。约束本体40可以经配置无论其取向如何都保持其形状，并且可以经配置约束过滤器42的形状，过滤器42可以比约束本体40更具柔性。约束本体40可以包括金属或塑料。
过滤器42可以附接或安装到约束本体40。过滤器42至少部分地延伸穿过远端本体侧51并且可以邻近和/或安装到远端本体侧51。过滤器42可以在约束本体40的另一侧51上安装到抽吸管35。至少一个过滤器壁47、48可以例如通过粘合剂附接到约束本体40，诸如附接到远端本体侧51。然而，粘合剂可能不是必需的，因为过滤器42中的空气可能将其推向约束本体40，并且约束本体40可能由于浮力约束过滤器42的向上运动。上过滤器壁47可以安装到远端本体侧51并延伸穿过远端本体侧51。过滤器室45可以将上过滤器壁47和下过滤器壁48彼此分开。过滤器42可以包括外过滤器边缘49，其可以形成过滤器42的最远离过滤器孔46、管入口36、过滤器安装件41和/或本体孔52的外周边。
外过滤器边缘49可以在上过滤器壁47和下过滤器壁48之间延伸。因此，过滤器室45可以在上过滤器壁47和下过滤器壁48以及外过滤器边缘49内封闭。
约束本体40可以径向向外延伸至过滤器42的至少整个外周边。约束本体40可以在整个过滤器42上延伸，并且过滤器42可以沿远端本体侧51延伸不超过外本体边缘53。过滤器42可以安装到约束本体40上，使得外过滤器边缘49不延伸超过外本体边缘53。
约束本体40可以包括如图3所示的网状物，并且可以包括穿过其延伸的多个网状物孔54，诸如在近端和远端本体侧50、51之间。网状物孔54可以经配置允许来自过滤器42的流体连通，诸如穿过上过滤器壁47，在远端本体侧51处，穿过约束本体40并且超过近端本体侧50。特别地，网状物孔54可以经配置允许截留在过滤器42中的气体诸如在浮力的作用下经由网状物孔54从过滤器42逸出并穿过约束本体40。
过滤器安装件41用于将过滤器装置11安装到抽吸管35，使得(a)过滤器室45经由过滤器出口44与抽吸管35流体连通，以及(b)过滤器42在约束本体40的远端本体侧51上安装到抽吸管35。
过滤器安装件41安装在约束本体40和/或过滤器42上。过滤器安装件41可以由约束本体40和/或过滤器42形成。如图所示，约束本体40可以在本体孔52处安装到过滤器安装件41，诸如通过将过滤器安装件41安装在本体孔52中和/或其周围。过滤器安装件41可以与约束本体40或过滤器42集成在一起，或者可以是附接到其上的单独部件。
过滤器安装件41可以包括延伸穿过其中的安装件通道58，并且过滤器孔46可以安装在安装件通道60上。过滤器安装件41可以安装到抽吸管35上，使得安装件通道60与管入口36流体连通。因此，液体可以从过滤器室45抽出，穿过过滤器孔46并且进入到抽吸管35中，诸如经由安装件通道60和管入口36。
过滤器安装件41可以包括紧固件，诸如安装件通道60内侧上的螺纹，用于紧固到抽吸管35的互补紧固件，诸如螺纹。可替代地，过滤器安装件41可以通过推入配合连接安装到抽吸管35上。
过滤器出口44从过滤器室45延伸并穿过约束本体40和/或过滤器42而形成。过滤器出口44还可以延伸穿过过滤器安装件41。因此，过滤器出口44可以包括过滤器孔46、本体孔52和/或安装件通道58，它们可以如图所示彼此对准。还原剂液体可以通过过滤器出口44在过滤器室45和抽吸管35之间连通。过滤器出口44可以经配置沿纵向轴线37在过滤器室45和抽吸管35之间引导液体。
约束本体40从过滤器安装件41径向向外延伸，并经配置约束过滤器42，使得在使用中在罐33中的浮力的作用下，过滤器室45中的气体被引导朝向过滤器出口44。这种浮力由于过滤器42浸没在罐33中的还原剂液体32中而产生。
为了将气体引导朝向过滤器出口44，约束本体40可以从抽吸管35向下悬垂和/或约束本体40可以远离过滤器出口44以与纵向轴线37成锐角径向向外延伸。因此，约束本体40可以与抽吸管35成锐角延伸。结果，在使用中，整个过滤器室45位于过滤器出口44和管入口36的下方，并且气体沿过滤器室45向上行进并进入过滤器出口44。
各种可替代的实施例落在本发明的范围内。图4和图5示出了过滤器装置11的另一实施例，其中约束本体40包括薄壁锥体，其可以如所示在过滤器出口44处被截断。过滤器42中的气体可以在过滤器室45中的浮力作用下朝向锥体的中心向上流动，以通过位于锥体顶端的过滤器出口44排出。术语“薄壁”指的是近端本体侧50和远端本体侧51之间的距离，该距离可以比在外本体边缘53内横跨约束本体40的直径或距离小，诸如小至少十倍。因此过滤器装置11可以是关于过滤器出口44旋转对称的。在该实施例中，过滤器42可以包括袋，如图所示，除了在过滤器出口44处之外，该袋完全封闭过滤器室45。过滤器也可以成形为如图所示的基本上薄壁的中空锥体。
此外，约束本体40可以是实心的，并且可以不包括网状物孔54，使得气体不能从其中逸出。在这种装置中，过滤器42可以不包括延伸穿过远端本体侧51的上过滤器壁47。替代地，过滤器壁可以附接在外本体边缘53处或邻近于外本体边缘53并且延伸跨过远端本体侧51。过滤器室45可以在过滤器壁和远端本体侧51之间形成。
在另外的实施例中，过滤器安装件41可以与抽吸管35一体形成，并且还原剂供应系统30可以包括作为一体部件的约束本体40、过滤器安装件41和抽吸管35。
工业实用性
在使用中，泵34经操作以从罐33抽吸还原剂液体32，通过过滤器42进入过滤器室45，从过滤器室45通过过滤器出口44，通过抽吸管35并且到达还原剂喷射器31。因此还原剂液体32可以通过还原剂喷射器31选择性地喷射到废气流中。
在操作循环结束时，可以运行净化过程，其中泵34经操作以将任何还原剂液体32从还原剂喷射器31抽回并进入罐33中。然而，在这样的过程中，空气也可以被抽吸到罐33中。由于过滤器42的结构，大部分气体可以保持在过滤器室45内。
已经认识到，在净化过程之后空气保留在柔性过滤器42中的具体原因是，由于柔性过滤器42中的空气的浮力，过滤器42可以倾斜以围绕管入口36向上膨胀。这防止空气离开过滤器42，并且空气随后可能导致还原剂液体32的灌注或充气失败。
因此，本发明通过约束本体40约束过滤器42上升到管入口36上方而克服了这些问题。因此，约束本体40确保整个过滤器42总是在管入口36下方，并且其中的任何空气在净化完成之后朝向并通过管入口36移动。在灌注期间或之后，其中泵34将还原剂液体32从罐33朝向还原剂喷射器31抽吸，于是过滤器中没有可释放的储存空气，诸如由于机器振动。因此，还原剂供应系统30中的任何空气将被快速驱动。
此外，如果过滤器装置包括网状物孔54，过滤器室45内的任何气体也可以通过上过滤器壁47和网状物孔54排出。

Claims (15)

1.一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统的过滤器装置，所述还原剂供应系统包括罐和至少部分地安装在所述罐中用于从所述罐接收还原剂液体的抽吸管，其中所述过滤器装置包括：
约束本体，其包括远端本体侧；
过滤器，其至少部分地延伸穿过所述约束本体的所述远端本体侧并且至少部分地形成过滤器室；
来自所述过滤器室的过滤器出口，其穿过所述约束本体和/或过滤器而形成；以及
过滤器安装件，其安装到所述约束本体和/或过滤器，其中所述过滤器安装件用于将所述过滤器装置安装到所述抽吸管，使得(a)所述过滤器室经由所述过滤器出口与所述抽吸管流体连通，以及(b)所述过滤器在所述约束本体的所述远端本体侧上安装到所述抽吸管，
其中所述约束本体从所述过滤器安装件径向向外延伸并且经配置用于约束所述过滤器，使得在使用中的所述罐中的浮力的作用下，所述过滤器室中的气体被引导朝向所述过滤器出口。
2.根据权利要求1所述的过滤器装置，其中所述约束本体径向向外延伸到所述过滤器的至少所述整个外周边。
3.根据权利要求1或2所述的过滤器装置，其中所述过滤器出口经配置沿所述过滤器室和所述抽吸管之间的纵向轴线引导液体，并且所述约束本体以与所述纵向轴线成锐角的方式远离所述过滤器出口径向向外延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述约束本体比所述过滤器更具刚性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述约束本体包括板或薄壁锥体。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述约束本体在近端本体侧和所述远端本体侧之间的宽度上延伸，其中所述近端本体侧和所述远端本体侧之间的厚度小于所述宽度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述过滤器包括柔性膜和/或过滤器织物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述过滤器包括至少一个过滤器壁，并且所述过滤器室封闭在所述至少一个过滤器壁内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述过滤器包括上过滤器壁，其附接到所述远端本体侧并且至少部分地延伸穿过所述远端本体侧。
10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述约束本体包括多个网状物孔，其延伸穿过所述约束本体，并且经配置从所述过滤器通过所述约束本体流体连通。
11.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述过滤器安装件与所述过滤器和/或所述约束本体一体形成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器装置，其中所述过滤器包括穿过其中的过滤器孔，所述约束本体包括穿过其中的本体孔和/或所述过滤器安装件包括穿过其中的安装件通道，其中所述过滤器出口包括所述过滤器孔、所述本体孔和/或所述安装件通道。
13.一种用于选择性催化还原系统的还原剂供应系统，所述还原剂供应系统包括：
罐，其用于容纳还原剂液体；
抽吸管，其至少部分地安装在所述罐中，用于从所述罐接收还原剂液体；以及
过滤器装置，其安装到所述抽吸管，所述过滤器装置包括：
约束本体，其包括远端本体侧；
过滤器，其至少部分地延伸穿过所述约束本体的所述远端本体侧并且至少部分地形成过滤器室；
来自所述过滤器室的过滤器出口，其穿过所述约束本体和/或过滤器而形成；以及
过滤器安装件，其安装到所述约束本体和/或过滤器，使得(a)所述过滤器室经由所述过滤器出口与所述抽吸管流体连通，以及(b)所述过滤器在所述约束本体的所述远端本体侧上安装到所述抽吸管，
其中所述约束本体从所述过滤器安装件和抽吸管径向向外延伸并且经配置用于约束所述过滤器，使得在使用中的所述罐中的浮力的作用下，所述过滤器室中的气体被引导朝向所述过滤器出口。
14.根据权利要求12所述的还原剂供应系统，其中所述抽吸管沿纵向轴线延伸，并且所述约束本体以与所述纵向轴线成锐角的方式径向向外延伸。
15.一种发动机系统，包括用于接收来自内燃发动机的废气的废气后处理模块，所述废气后处理模块包括选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统包括根据权利要求13或14所述的还原剂供应系统。
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