DE102020117933A1

DE102020117933A1 - Integrierter basisfilter für einen def-verteiler

Info

Publication number: DE102020117933A1
Application number: DE102020117933.2A
Authority: DE
Inventors: Govind Swaroop; Raghuram Gaikwad; Scott F. Meyer; Bogdan Balea; Shawn R. Herold
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-01-14
Also published as: GB202009605D0; US11384669B2; GB2613114A; GB2613114B; GB2587080A; GB2587080B; US20210010406A1; CN112211700A; GB202303258D0

Abstract

Ein Basisfilter (104) für einen Dieselabgasfluid (DEF)-Filter (102) einer Sammleranordnung (50) in einem Fluidreservoir (38) kann erste und zweite halbzylindrische Halterabschnitte (120, 122) beinhalten, die halbzylindrische Wände (126, 136) haben, welche an Anschlagsoberflächen (130, 132, 140, 142) abschließen, die zugewandt sind und eingreifen, wenn der Basisfilter (104) montiert ist. Die halbzylindrischen Halterabschnitte (120, 122) haben eine oder mehrere Montagelaschen (180, 186), die sich einwärts von Innenoberflächen der halbzylindrischen Wände (126, 136) erstrecken. Die Sammleranordnung (50) kann einen Sammler (86) mit einer zylindrischen Sammlerauswölbung (90) beinhalten, die eine darin definierte Montageaussparung (200, 206) hat. Die Montagelaschen (180, 186) können in Umfangsrichtung um die halbzylindrischen Wände (126, 136) beabstandet sein, um mit den Montageaussparungen (200, 206) der Sammlerauswölbung ausgerichtet und in diese eingefügt zu sein, wenn der Basisfilter (104) auf der zylindrischen Sammlerauswölbung (90) montiert ist. Befestigungen können durch Befestigungsauswölbungen (184, 190) der halbzylindrischen Halterabschnitte (120, 122) und in Befestigungsbohrungen (204, 210) der Sammlerauswölbung eingefügt sein, um die halbzylindrischen Halterabschnitte (120, 122) zusammen und auf dem Sammler (86) zu befestigen.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein Dieselabgasfluid (DEF)-Abgabesysteme, die im Zusammenhang mit Emissionskontrollsystemen des Motors verwendet werden, und insbesondere einen integrierten Basisfilter in einem DEF-Verteiler zum Verhindern eines Kollapses eines DEF-Filters und einer Interferenz mit einem DEF-Pegelschwimmsensor.
Hintergrund
Ein bekanntes Verfahren zum Vermindern bestimmter Dieselmotorabgasbestandteile ist durch Verwendung eines Abgasnachbehandlungssystems, das selektive katalytische Reduktion (SCR) von Stickoxiden nutzt.
In einem typischen SCR-System wird Dieselabgasfluid, das Harnstoff oder eine Wasserlösung auf Harnstoffbasis beinhalten kann, mit Abgas vermischt, bevor es einem geeigneten Katalysator bereitgestellt wird. In manchen Anwendungen wird das Dieselabgasfluid direkt in einen Abgaskanal durch eine spezialisierte Einspritzvorrichtung eingespritzt. Das eingespritzte Dieselabgasfluid vermischt sich mit Abgas und zerfällt, um Ammoniak (NH₃) in dem Abgasstrom bereitzustellen, das mit Stickoxiden (NOx) in dem Auspuff an einem Katalysator reagiert, um Stickstoffgas (N₂) und Wasser (H₂O) bereitzustellen.
In bekannten DEF-Einspritzsystemen ist ein Reservoir für das Dieselabgasfluid in einem Fahrzeug installiert und das Dieselabgasfluid wird von dem Reservoir bezogen und in dosierten Mengen an das Motorabgassystem abgegeben. Nachfüll- oder Nachlaufvorgänge für das DEF-Reservoir werden typischerweise durch einen entfernbaren Deckel des Reservoirs durchgeführt. Schmutz und andere Fremdkörper können während eines Nachfüllvorgangs in das Reservoir fallen und Probleme verursachen, wenn der Schmutz und die anderen Fremdkörper in eine Pumpe aufgenommen werden, die Dieselabgasfluid von dem Reservoir bezieht, und mit dem Dieselabgasfluid an den DEF-Einspritzer abgegeben wird, was dazu führen kann, dass sich kleine Öffnungen binden oder durch die Fremdkörper verstopfen.
Verschiedene Lösungen wurden vorgeschlagen, um das Vorhandensein von Fremdkörpern in einem DEF-Container zu verringern. Ein bekanntes Filtersystem und Filtrationsverfahren für ein DEF-Reservoir wird im U.S. Patent No. 9.248.390 an Hudgens et al. offengelegt. Das Fluidabgabesystem in dem Hudgens et al. Patent beinhaltet ein Fluidreservoir, das ein Einlasssieb und einen Haupt-Reservoirfilter hat. Das Fluidreservoir beinhaltet einen Reservoirkörper, der ein Reservoirvolumen bildet, das in einer Fluidverbindung mit einer Einlassleitung, einer Zufuhrleitung und einer Rückführleitung steht. Das Einlasssieb ist fluidisch entlang der Einlassleitung angeordnet und angepasst, um ein Fluid zu filtern, das bereitgestellt wird, um das Reservoir durch die Einlassleitung zu füllen. Der Haupt-Reservoirfilter ist ein beutel- oder sockenartiger DEF-Filter, der fluidisch entlang der Zufuhrleitung angeordnet ist und angepasst ist, um ein Fluid zu filtern, das von dem Reservoirvolumen bezogen wird und durch die Zufuhrleitung an eine Pumpe bereitgestellt wird.
Zusammenfassung der Offenlegung
In einem Aspekt der vorliegenden Offenlegung wird ein Basisfilter für einen DEF-Filter einer Sammleranordnung in einem Fluidreservoir offengelegt. Die Sammleranordnung kann einen Sammler beinhalten, der eine zylindrische Sammlerauswölbung mit einer Auswölbungsaußenoberfläche hat, die darin definiert eine erste Montageaussparung, eine zweite Montageaussparung, eine dritte Montageaussparung und eine vierte Montageaussparung hat. Der Basisfilter kann einen ersten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine erste halbzylindrische Wand mit einer ersten oberen Randoberfläche hat, wobei die erste halbzylindrische Wand an einer ersten Anschlagsoberfläche und einer zweiten Abschlagsoberfläche abschließt, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt eine erste Montagelasche und eine zweite Montagelasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand nahe der ersten oberen Randoberfläche erstrecken. Der Basisfilter kann auch einen zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine zweite halbzylindrische Wand mit einer zweiten oberen Randoberfläche hat, wobei die zweite halbzylindrische Wand an einer dritten Anschlagsoberfläche und einer vierten Anschlagsoberfläche abschließt, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt eine dritte Montagelasche und eine vierte Montagelasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand nahe der zweiten oberen Randoberfläche erstrecken. Die erste Montagelasche und die zweite Montagelasche können in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand beabstandet sein, um jeweils mit der ersten Montageaussparung und der zweiten Montageaussparung der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein, und die dritte Montagelasche und die vierte Montagelasche können in Umfangsrichtung um die zweite halbzylindrische Wand beabstandet sein, um jeweils mit der dritten Montageaussparung und der vierten Montageaussparung der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenlegung wird eine Sammleranordnung, die in ein Fluidreservoir für Reduktionsmittel-Fluid eingefügt werden kann, offengelegt. Die Sammleranordnung kann einen Sammler, der einen Sammlerflansch beinhaltet, der einen Flansch-Außendurchmesser hat, und eine Sammlerauswölbung absteigend von dem Sammlerflansch beinhalten, der eine Auswölbungsaußenoberfläche mit einem Auswölbungsaußendurchmesser hat, der geringer ist als der Flansch-Außendurchmesser des Sammlerflansches, wobei die Auswölbungsaußenoberfläche darin definiert eine erste Montageaussparung und eine zweite Montageaussparung hat. Die Sammleranordnung kann ferner einen Basisfilter und einen DEF-Filter, der an dem Basisfilter befestigt ist und von dem Sammler absteigt, beinhalten. Der Basisfilter kann einen ersten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine erste halbzylindrische Wand mit einer ersten oberen Randoberfläche hat, wobei die erste halbzylindrische Wand an einer ersten Anschlagsoberfläche und einer zweiten Anschlagsoberfläche abschließt, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt eine erste Montagelasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand nahe der ersten oberen Randoberfläche erstreckt. Der Basisfilter kann ferner einen zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine zweite halbzylindrische Wand mit einer zweiten oberen Randoberfläche hat, wobei die zweite halbzylindrische Wand an einer dritten Anschlagsoberfläche und einer vierten Anschlagsoberfläche abschließt, und wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt eine zweite Montagelasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand nahe der zweiten oberen Randoberfläche erstreckt. Die erste Montagelasche und die zweite Montagelasche können jeweils in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand und die zweite halbzylindrische Wand beabstandet sein, um jeweils mit der ersten Montageaussparung und der zweiten Montageaussparung der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein, wenn der Basisfilter auf der Sammlerauswölbung montiert ist, wobei die erste Anschlagsoberfläche der dritten Anschlagsoberfläche zugewandt ist und in diese eingreift und die zweite Anschlagsoberfläche der vierten Anschlagsoberfläche zugewandt ist und in diese eingreift.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenlegung wird ein Basisfilter für einen DEF-Filter einer Sammleranordnung in einem Fluidreservoir offengelegt. Die Sammleranordnung kann einen Sammler beinhalten, der eine zylindrische Sammlerauswölbung mit einer Auswölbungsaußenoberfläche hat, die darin definiert eine erste Montageaussparung und eine zweite Montageaussparung hat. Der Basisfilter kann einen ersten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine erste halbzylindrische Wand hat, die an einer ersten Anschlagsoberfläche und einer zweiten Anschlagsoberfläche abschließt, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt eine erste Montaglasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand erstreckt. Der Basisfilter kann ferner einen zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt beinhalten, der eine zweite halbzylindrische Wand hat, die an einer dritten Anschlagsoberfläche und einer vierten Anschlagsoberfläche abschließt, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt eine zweite Montagelasche hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand erstreckt. Die erste Montagelasche und die zweite Montagelasche können in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand und die zweite halbzylindrische Wand beabstandet sein, um jeweils mit der ersten Montageaussparung und der zweiten Montageaussparung der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein, wenn der Basisfilter auf der zylindrischen Sammlerauswölbung montiert ist, wobei die erste Anschlagsoberfläche der dritten Anschlagsoberfläche zugewandt ist und in diese eingreift und die zweite Anschlagsoberfläche der vierten Anschlagsoberfläche zugewandt ist und in diese eingreift.
Zusätzliche Aspekte sind in den Ansprüchen dieses Patents definiert.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Verbrennungsmotors, der an ein Abgasnachbehandlungssystem gekoppelt ist, das ein DEF-Reservoir mit einem integrierten Basisfilter gemäß der vorliegenden Offenlegung beinhaltet;
2 ist eine Perspektivansicht des DEF-Reservoirs des Abgasnachbehandlungssystems von 1;
3 ist eine Querschnittshöhenansicht des DEF-Reservoirs entlang der Linie 3-3 von 2 und stellt eine Sammleranordnung dar, die eine Ausführung des integrierten Basisfilters gemäß der vorliegenden Offenlegung hat;
4 ist eine Perspektivansicht der Sammleranordnung von 3 mit einem DEF-Filter der Sammleranordnung, gekennzeichnet durch verdeckte Linien;
5 ist eine Perspektivansicht eines ersten halbzylindrischen Halterabschnitts und eines zweiten halbzylindrischen Halterabschnitts des integrierten Basisfilters der Sammleranordnung von 3;
6 ist eine Perspektivansicht einer ersten Seite eines oberen Abschnitts der Sammleranordnung von 3, wobei der DEF-Filter und der Basisfilter entfernt sind; und
7 ist eine Perspektivansicht einer zweiten Seite des oberen Abschnitts der Sammleranordnung von 3, wobei der DEF-Filter und der Basisfilter entfernt sind.

Detaillierte Beschreibung
Diese Offenlegung betrifft Emissionskontrollsysteme für Maschinen und insbesondere Reduktionsmittel-Filtersysteme zur Verwendung mit SCR-basierten Nachbehandlungssystemen für Dieselmotoren, die in stationären oder mobilen Maschinen verwendet werden. Die Maschinen, die in der vorliegenden Offenlegung betrachtet werden, können in einer Vielzahl von Anwendungen und Umgebungen verwendet werden. Zum Beispiel kann jede Maschine in Betracht gezogen werden, die eine Art von Vorgang ausführt, der mit einer Industrie wie Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transportindustrie, Marineindustrie oder jeder anderen im Stand der Technik bekannten Industrie zusammenhängt. Zum Beispiel kann die Art von Maschine, die hier betrachtet wird, eine Erdbewegungsmaschine sein, wie ein Radlader, ein Bagger, ein Kippfahrzeug, ein Grabenbagger, eine Lademaschine, eine Lokomotive, ein Fertiger oder dergleichen. Neben mobilen Maschinen kann die betrachtete Maschine eine stationäre oder tragbare Maschine sein, wie ein Generatorsatz, ein Motor, der einen Gaskompressor oder eine Pumpe antreibt, und dergleichen. Außerdem kann die Maschine Arbeitsgeräte beinhalten oder mit ihnen zusammenhängen, wie solche, die für eine Vielzahl an Aufgaben genutzt und eingesetzt werden, einschließlich beispielsweise Laden, Verdichten, Heben, Bürsten, und kann beispielsweise Schaufeln, Verdichter, gabelförmige Hebevorrichtungen, Bürsten, Greifer, Fräser, Scheren, Klingen, Brecher/Hämmer, Erdbohrer und andere beinhalten.
In Bezug auf die Zeichnungen, wobei gleiche Referenznummern sich auf gleiche Elemente beziehen, ist 1 ein repräsentatives Blockdiagramm einer Maschine 10, die ein Abgasnachbehandlungssystem 12 hat, das mit einem Verbrennungsmotor 14 der Maschine 10 zusammenhängt. Der Verbrennungsmotor 14 ist ausgelegt, um einen kohlenwasserstoffbasierten Brennstoff wie Diesel oder Benzin zu verbrennen und die potentielle chemische Energie darin in mechanische Leistung in Form einer Drehbewegung zu konvertieren. In der dargestellten Ausführung kann der Motor 14 ein Dieselmotor mit Selbstzündung sein, aber in anderen Ausführungen kann er ein Benzinmotor mit Fremdzündung, eine Gasturbine etc. sein. Das Nachbehandlungssystem 12 kann wie in der dargestellten Ausführung gezeigt zur Nachrüstung modulartig auf vorhandene Motoren oder alternativ zur Installation auf neue Motoren angebracht werden. In der dargestellten Ausführung beinhaltet das Nachbehandlungssystem 12 ein erstes Nachbehandlungsmodul 16, das in einer Fluidverbindung mit einer Abgasleitung 18 des Motors 14 steht. Während des Motorbetriebs ist das erste Nachbehandlungsmodul 16 dem Motor 14 nachgeordnet, um intern Motorabgas von der Abgasleitung 18 zu empfangen. Das erste Nachbehandlungsmodul 16 kann verschiedene Abgasbehandlungsvorrichtungen wie einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 20 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 22 enthalten, aber auch andere Vorrichtungen können verwendet werden. Das erste Nachbehandlungsmodul 16 und die darin befindlichen Komponenten sind optional und können für verschiedene Motoranwendungen weggelassen werden, in denen die Abgasbehandlungsfunktion, die von dem ersten Nachbehandlungsmodul 16 bereitgestellt wird, nicht erforderlich ist.
Eine Transferleitung 24 verbindet das erste Nachbehandlungsmodul 16 fluidisch mit einem zweiten Nachbehandlungsmodul 26, sodass das Abgas von dem Motor 14 die Nachbehandlungsmodule 16, 26 seriell passieren kann, bevor es von einem Schlot 28, der mit dem zweiten Nachbehandlungsmodul 26 verbunden ist, in die Umwelt freigesetzt wird. In der dargestellten Ausführung schließt das zweite Nachbehandlungsmodul 26 einen SCR-Katalysator 30 und einen Ammoniakoxidationskatalysator (AMOX) 32 ein. Der SCR-Katalysator 30 und der AMOX 32 arbeiten, um Abgas von dem Motor 14 in Gegenwart von Ammoniak zu behandeln, das bereitgestellt wird, nachdem eine Zersetzung eines Fluid-Reduktionsmittels 34, wie Dieselabgasfluid, in das Abgas in der Transferleitung 24 eingespritzt wird. Das Fluid-Reduktionsmittel 34 wird in die Transferleitung 24 durch einen Reduktionsmitteleinspritzer 36 eingespritzt. Das Fluid-Reduktionsmittel 34 ist in einem tankartigen DEF-Reservoir 38 enthalten und wird dem Reduktionsmitteleinspritzer 36 durch eine Pumpe 40 bereitgestellt. Sobald das Fluid-Reduktionsmittel 34 in die Transferleitung 24 eingespritzt wird, vermischt es sich mit durchpassierendem Abgas und wird mit diesem an das zweite Nachbehandlungsmodul 26 weitergegeben. Um ein Vermischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas zu begünstigen, kann ein Mischer 42 aus Prallblechen entlang der Transferleitung 24 angeordnet sein.
Ein Problem, das während des Betriebs auftreten kann, ist die Aufnahme von Schmutz und/oder anderer Fremdkörper, die sich in dem DEF-Reservoir 38 befinden können. Da Harnstoff einfrieren kann, ist der Einlasskanal in dem DEF-Reservoir 38 und anderen ähnlichen Reservoirs nahe dem Boden des DEF-Reservoirs 38, sodass das Fluid-Reduktionsmittel 34 auch bezogen werden kann, wenn eingefrorener Harnstoff noch vorhanden ist und in dem DEF-Reservoir 38 schwimmt, wenn der Betrieb des Motors 14 startet und eine Heizung, die in dem DEF-Reservoir 38 angeordnet ist, noch nicht die gesamte Menge des in dem DEF-Reservoir 38 gehaltenen Fluid-Reduktionsmittels 34 geschmolzen hat. Jedoch macht das Beziehen des Fluid-Reduktionsmittels 34 von dem Boden des DEF-Reservoirs 38 aus diesem Grund das Nachbehandlungssystem 12 anfälliger für die Aufnahme von Fremdkörpern, Schmutz oder anderen Verunreinigungen, die in dem DEF-Reservoir 38 vorhanden sein können, beispielsweise durch Hineinfallen in das DEF-Reservoir 38 durch eine Füllkanalöffnung während eines Füllvorgangs.
Eine detailliertere Darstellung einer Ausführung des DEF-Reservoirs 38 wird in 2 und 3 bereitgestellt. Um das Fluid-Reduktionsmittel 34 an den SCR-Katalysator 30 des zweiten Nachbehandlungsmoduls 26 zu übermitteln, beinhaltet das DEF-Reservoir 38 eine Sammleranordnung 50, die auf der Oberseite des DEF-Reservoirs 38 installiert ist und mit verschiedenen Einlass- und Auslassrohren konfiguriert ist. Das gezeigte DEF-Reservoir 38 ist eine einteilig geformte Kunststoffstruktur, die ein generell hohles internes Reservoirvolumen 52 mit einem geeigneten Volumen definiert, um eine Quantität des Fluid-Redaktionsmittels 34 für eine anhaltende Behandlung der Abgase zu halten. Um das DEF-Reservoir 38 mit dem Fluid-Reduktionsmittel 34 zu füllen, kann durch eine Füllöffnung 54, die durch eine entfernbare Füllkappe 56 verschlossen ist, auf das Reservoirvolumen 52 zugegriffen werden, und um das Reservoirvolumen 52 abzulassen, kann ein Ablassstöpsel 58 in Richtung des Bodens des DEF-Reservoirs 38 angeordnet sein.
Die Sammleranordnung 50 beherbergt die Einlass- und Auslassrohre, um Fluide zu dem Reservoirvolumen 52 hin und davon weg zu leiten. Um beispielsweise Reduktionsmittel über den Reduktionsmitteleinspritzer 36 und die Pumpe 40 (1) an den SCR-Katalysator 30 zuzuführen, beinhaltet die Sammleranordnung 50 einen Reduktionsmittel-Zufuhrkanal 60, der außerhalb des DEF-Reservoirs 38 angeordnet ist und Teil eines Reduktionsmittel-Zufuhrrohrs 62 ist, das in das Reservoirvolumen 52 leitet. Um sicherzustellen, dass das Reduktionsmittel-Zufuhrrohr 62 Zugriff auf das Fluid-Reduktionsmittel 34 hat, kann sich das Reduktionsmittel-Zufuhrrohr 62 bis zu einer Ölwanne 64 erstrecken, die sich am Boden des Reservoirvolumens 52 befindet. Die Ölwanne 64 kann einen Einlassfilter 66 beinhalten, um Fremdkörper und Verunreinigungen aus dem Fluid-Reduktionsmittel 34 zu entfernen, bevor diese in das Zufuhrrohr 62 eintreten. Um ebenso überschüssiges Fluid-Reduktionsmittel 34 zu empfangen, das von dem SCR-Katalysator 30 zurückgeführt werden kann, kann die Sammleranordnung 50 einen Reduktionsmittel-Rückführkanal 68 beinhalten, der zurückkehrendes Fluid-Reduktionsmittel 34 nahe der Oberseite des Reservoirvolumens 52 auslassen kann. In einer Ausführung kann zum Messen der Quantität des Fluid-Reduktionsmittels 34 in dem DEF-Reservoir 38 ein Reduktionsmittel-Pegelsensor 70, der verschiebbar auf einem Sensorstab 72 angeordnet ist, in dem Reservoirvolumen 52 installiert sein, das sich koaxial um das Zufuhrrohr 62 herum und parallel zu diesem erstreckt. Der Reduktionsmittel-Pegelsensor 70 kann oberhalb des Fluid-Reduktionsmittels 34 schwimmen und Ablesungen oder Messungen in Bezug auf den Sensorstab 72 durchführen, die die Quantität des Fluid-Reduktionsmittels 34 in dem Reservoirvolumen 52 anzeigen.
Da die Maschine 10, auf der das DEF-Reservoir 38 beinhaltet ist, sehr kalten Außentemperaturen ausgesetzt sein kann, kann die Sammleranordnung 50 eine Heizvorrichtung 74 beherbergen, um zu verhindern, dass das Fluid-Reduktionsmittel 34 einfriert. In der dargestellten Ausführung kann die Heizvorrichtung 74 ein Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Wärmetauscher sein, der Wärme verwendet, die durch einen Strom von warmem Motorkühlmittel bereitgestellt wird, um eingefrorenes Fluid-Reduktionsmittel 34 in dem DEF-Reservoir 38 aufzutauen. Obwohl eine kühlmittelbetriebene Heizvorrichtung 74 gezeigt wird, können andere Arten von Heizungen, wie elektronisch betriebene Heizungen oder zum Beispiel durch Abgaswärme betriebene Heizungen, verwendet werden. Die kühlmittelbetriebene Heizvorrichtung 74 beinhaltet eine Kühlmittel-Einlassleitung 76, die gewärmtes Kühlmittel von dem Motor 14 an ein spiralförmiges Element oder eine rohrförmige Heizspule 78 zuführt, welche in dem Reservoirvolumen 52 angeordnet ist und in Kontakt mit dem Fluid-Reduktionsmittel 34 darin ist. Kühlmittel, das durch die Kühlmittel-Einlassleitung 76 bereitgestellt wird, passiert die Heizspule 78 und erwärmt dadurch das Fluid-Reduktionsmittel 34. Der Kühlmittelstrom kann von der Heizspule 78 durch eine Kühlmittel-Auslassleitung 80 an den Motor 14 zurückkehren.
Um die Sammleranordnung 50 und die darin beherbergten Rohre in das DEF-Reservoir 38 einzufügen, kann eine Sammleröffnung 82 durch die Oberseite des DEF-Reservoirs 38 hindurch, welche Zugriff auf das Reservoirvolumen 52 gewährt, angeordnet sein. Die Sammleröffnung 82 kann durch eine Reservoirauswölbung 84 aus dickerem oder verstärktem Material, die auf der äußeren Oberfläche des DEF-Reservoirs 38 gebildet ist, angeordnet sein. Um kooperativ mit der Sammleröffnung 82 zusammenzupassen, kann die Sammleranordnung 50 einen Sammler 86 beinhalten, der einen Sammlerflansch 88 und eine Sammlerauswölbung 90 aufweist, die hervorsteht oder sich von dem Sammlerflansch 88 erstreckt. Der Sammler 86 kann aus geformtem Kunststoff oder bearbeitetem Metall sein und kann die Position der Einlass- und Auslassrohre, die durch den Sammler 86 angeordnet sind, festlegen, wenn diese in der Sammleröffnung 82 installiert werden. In der dargestellten Ausführung können der Sammlerflansch 88 und die Sammlerauswölbung 90 kreisförmig sein und jeweils einen Flansch-Außendurchmesser und einen Auswölbungsaußendurchmesser haben, wobei der Auswölbungsaußendurchmesser geringer ist als der Flansch-Außendurchmesser. Jedoch sind in anderen Ausführungen andere Formen für den Sammlerflansch 88 und die Sammlerauswölbung 90 möglich. Bei Installierung auf dem DEF-Reservoir 38 kann der Sammlerflansch 88 auf eine Schulter 92 abgestützt sein, die durch die Reservoirauswölbung 84 außerhalb des DEF-Reservoirs 38 gebildet wird, und die Sammlerauswölbung 90 kann in die Sammleröffnung 82 empfangen werden, sodass das Zufuhrrohr 62, der Sensorstab 72 und die Heizvorrichtung 74 in das Reservoirvolumen 52 absteigen. Die Reservoirauswölbung 84 kann kreisförmig sein mit einem Durchmesser, der dem des Sammlerflansches 88 entspricht, und die Sammleröffnung 82 kann kreisförmig sein und einen Durchmesser haben, der dimensioniert ist, um eine Gleitpassung mit der Sammlerauswölbung 90 zu bilden. Die Sammleranordnung 50 ist somit die Hauptleitung für die Fluidübermittlung in das DEF-Reservoir 38 hinein und heraus. Die Sammleranordnung 50 kann entfernbar an das DEF-Reservoir 38 montiert sein durch eine Vielzahl von Gewindebefestigungselementen 94, die durch Befestigungselementbohrungen 96 (4) in dem Sammler 86 passieren können und sich in komplementäre Gewindelöcher in der Reservoirauswölbung 84 drehen können.
Um Fremdkörper, Verunreinigungen oder in dem Fluid-Reduktionsmittel 34 suspendiertes Eis zu entfernen und das verlängerte Zufuhrrohr 62 und die Heizvorrichtung 74 zu schützen, kann eine Filtrationsanordnung 100, die einen DEF-Filter 102 und einen integrierten Basisfilter 104 beinhaltet, an der Unterseite der Sammleranordnung 50 befestigt sein und in das Reservoirvolumen 52 absteigen. In Bezug auf 3 und 4 ist die Filtrationsanordnung 100 und das Befestigungsverfahren an der Sammleranordnung 50 genauer dargestellt. Der DEF-Filter 102 kann eine rohrförmige, beutel-, ärmel- und sockenartige Konfiguration eines flexiblen oder biegsamen Materials haben, das länglich ist und sich koextensiv mit dem Zufuhrrohr 62 und der Heizvorrichtung 74 erstreckt, um diese zu umgeben und einzuschließen. Um rohrförmig zu sein, kann der DEF-Filter 102 ein geschlossenes Ende 106 und eine Mündung oder DEF-Filteröffnung 108 gegenüber dem geschlossenen Ende 106 haben. In einer Ausführung kann das Material des DEF-Filters 102 Abstützungen oder eine Heftung beinhalten, um das Aufrechterhalten der rohrförmigen Form zu unterstützen. Der DEF-Filter 102 kann aus einer Schicht von Polypropylen-Filzgewebe oder Material mit einer Porosität von etwa 30 µm bis 40 µm bestehen. Die Porosität des DEF-Filters 102 hängt von der Größe der Fremdkörper ab, deren Vorhandensein in dem DEF-Reservoir 38 erwartet wird, und kann sich entsprechend auf jede beliebige Größe ändern, obwohl generell erwartet werden kann, dass die Porosität zwischen 1 µm und 50 µm liegt. In bestimmten Ausführungen kann das Polypropylenmaterial durch ein anderes Material ersetzt werden, das resistent gegen die Art von Fluid-Reduktionsmittel 34 ist, das gefiltert werden wird. Obwohl ein einziges Schichtmaterial hier für den DEF-Filter 102 gezeigt wird, können darüber hinaus mehrere Schichten oder Lagen verwendet werden. Eine flache Stoffschicht kann in die entsprechende Form für den DEF-Filter 102 geschnitten und genäht werden und der DEF-Filter 102 kann in eine rohrförmige Form gewebt werden durch Verwendung einer Art Socken-Strickmaschine, wobei Polypropylenfasern und -garn verwendet werden, oder andere Herstellungsverfahren verwendet werden können, um den DEF-Filter 102 zu bilden.
Wenn an der Sammleranordnung 50 befestigt, kann der DEF-Filter 102 einen internen Hohlraum oder eine Mulde definieren, die dimensional der Heizspule 78 der Heizvorrichtung 74 entsprechen. Wenn über der Heizvorrichtung 74 installiert, dehnt die Heizspule 78 folglich den DEF-Filter 102 aus und verhindert, dass der DEF-Filter 102 unter dem Einfluss des Reduktionsmittelstroms, der zur Entfernung aus dem DEF-Reservoir 38 in dem unteren Bereich des Reservoirvolumens 52 in das Zufuhrrohr 62 eingesaugt wird, kollabiert. Das hält zudem den DEF-Filter 102 davon ab, in das Zufuhrrohr 62 und die Ölwanne 64 eingesaugt zu werden und diese zu berühren. Während des Betriebs kann das Fluid-Reduktionsmittel 34 von dem umgebenden Reservoirvolumen 52 durch den DEF-Filter 102 fließen oder dringen, um sich Zugang zu dem Zufuhrrohr 62 durch den Einlassfilter 66 zu verschaffen, wodurch Fremdkörper und Verunreinigungen aus dem Fluid-Reduktionsmittel 34 gefiltert und entfernt werden. Der Einlassfilter 66 kann eine geringere Porosität als der DEF-Filter 102 haben, um kleinere Partikel, die den DEF-Filter 102 passieren könnten, oder Eiskristalle, die sich in dem Fluid-Reduktionsmittel 34 innerhalb des DEF-Filters 102 unter kalten Bedingungen bilden können, abzufangen. Die Heizspule 78 kann den DEF-Filter 102 auch daran hindern, zu kollabieren und den Reduktionsmittel-Pegelsensor 70 auf dem Sensorstab 72 zu stören, der sich konzentrisch in der Heizspule 78 befinden kann, wenn der Pegel des Fluid-Reduktionsmittels 34 in dem Reservoirvolumen 52 verhältnismäßig niedrig ist. Folglich hindert die Heizspule 78 den DEF-Filter 102 daran, die Quantitätsmessungen des Reduktionsmittels zu stören, wenn der Pegel des Fluid-Reduktionsmittels 34 unter der Oberseite der Heizspule 78 liegt.
Um den DEF-Filter 102 weiter dabei zu unterstützen, die ausgedehnte Form zu erhalten, sowie den DEF-Filter 102 an dem Sammler 86 zu befestigen, kann die Filtrationsanordnung 100 einen Basisfilter 104 beinhalten, der teilweise innerhalb der DEF-Filteröffnung 108 des DEF-Filters 102 angeordnet ist und an die Sammlerauswölbung 90 des Sammlers 86 montiert ist. Der Basisfilter 104 hat eine hohle, generell zylindrische Form, die der zylindrischen Form des DEF-Filters 102 entspricht. Ein Außendurchmesser des Basisfilters 104 ist konfiguriert, um in einen Innendurchmesser des DEF-Filters 102 zu passen und dem DEF-Filter 102 dabei zu helfen, seine Form während des Betriebs beizubehalten. Da der DEF-Filter 102 sich in der gezeigten Konfiguration über und um die Heizspule 78 erstreckt, muss sich der Basisfilter 104 aufgrund der internen Abstützung durch die Heizspule 78 wie oben beschrieben nicht entlang der gesamten longitudinalen Länge des zylindrischen DEF-Filters 102 erstrecken.
Um die Filtrationsanordnung 100 an der Sammleranordnung 50 zu befestigen, ist der Basisfilter 104 für eine Verbindung an und Ausrichtung auf dem Sammler 86 und für eine Anbringung des DEF-Filters 102 daran angepasst. Der Basisfilter 104 kann eine zylindrische Konfiguration mit einem Basisfilter-Innendurchmesser aufweisen, der in seiner Dimension einem Sammlerauswölbungsaußendurchmesser der Sammlerauswölbung 90 entspricht, sodass der Basisfilter 104 darauf installiert sein kann. Ein Basisfilter-Außendurchmesser ist dimensioniert, um in die DEF-Filteröffnung 108 des DEF-Filters 102 empfangen zu werden. Die Außenoberfläche des Basisfilters 104 kann eine kreisförmige Klemmnut 110 beinhalten, die einen geringeren Außendurchmesser hat. Die DEF-Filteröffnung 108 kann über die Klemmnut 110 gezogen werden und dann kann eine Bandklemme 112 oder eine andere Klemmvorrichtung an der DEF-Filteröffnung 108 und der Klemmnut 110 festgezogen werden, um den DEF-Filter 102 an dem Basisfilter 104 zu befestigen.
Um die Montage an den Sammler 86 zu erleichtern, kann der Basisfilter 104 eine zweiteilige schalenartige Konstruktion wie in der in 5 gezeigten Ausführung aufweisen. Der Basisfilter 104 ist aus einem ersten halbzylindrischen Halterabschnitt 120 und einem zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt 122, der komplementär zu dem ersten halbzylindrischen Halterabschnitt 120 ist, zusammengesetzt, um die zylindrische Gesamtform des Basisfilters 104 zu bilden. Es sei angemerkt, dass Formen und Geometrien lediglich als Beispiel dienen und die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 andere geeignete Formen haben können, die der Sammleröffnung 82 des DEF-Reservoirs 38 und der Sammlerauswölbung 90 entsprechen. Obwohl die dargestellten halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 etwa halbkugelförmig sind und jeder annähernd 180° des zylindrischen Basisfilters 104 bildet, können die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 in anderen Ausführungen ferner verschiedene Grade oder Bögen des zylindrischen Basisfilters 104 bilden. Die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 können aus geformtem thermoplastischem Material hergestellt sein und möglicherweise mit Glasfaser verstärkt sein, obwohl die Halterabschnitte in anderen Ausführungen aus anderen geeigneten Materialen hergestellt sein können, wie gegossenes, gesintertes oder bearbeitetes Metall, das sich aufgrund der korrosiven Natur einiger Reduktionsmittelformulierungen nicht zersetzen wird.
Wenn der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120 und der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 zusammenmontiert werden, um den Basisfilter 104 wie in 4 dargestellt zu bilden, werden sie aneinander angrenzend positioniert und unter dem Sammler 86 angeordnet. Die halbzylindrische Form der halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 kombiniert sich, um die kreisförmige Konfiguration für die Filtrationsanordnung 100 zu bilden, die dem kreisförmigen geschlossenen Ende 106 und der DEF-Filteröffnung 108 entspricht. Wenn die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 auf dem Sammler 86 installiert werden, können sie ferner eine longitudinale Achse 124 beschreiben, die die anderen Komponenten der Sammleranordnung 50 konzentrisch orientiert.
In Rückbezug auf 5 hat der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120, um die schalenartige Konstruktion des Basisfilters 104 zu ermöglichen, eine erste halbzylindrische Wand 126 mit einer ersten oberen Randoberfläche 128, wobei die erste halbzylindrische Wand 126 in Bezug auf die longitudinale Achse 124 radial orientiert ist. Der Bogen, der durch die erste halbzylindrische Wand 126 geformt wird, kann an einer ersten Anschlagsoberfläche 130 und einer zweiten Anschlagsoberfläche 132 abschließen, die generell parallel und versetzt zur longitudinalen Achse 124 sein können, obwohl die Anschlagsoberflächen in anderen Ausführungen andere Winkelorientierungen in Bezug auf die longitudinale Achse 124 haben können. Die erste obere Randoberfläche 128 kann eine glatte oder flache Oberfläche sein, die senkrecht zu der ersten halbzylindrischen Wand 126 ist, um es dem ersten halbzylindrischen Halterabschnitt 120 zu ermöglichen, an einer Bodenoberfläche des Sammlerflansches 88 anzuliegen. Die senkrechte Orientierung der ersten oberen Randoberfläche 128 kann rechtwinklige Ecken zwischen der ersten oberen Randoberfläche 128 und den Anschlagsoberflächen 130, 132 bilden.
Der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 hat eine komplementäre Konfiguration mit einer zweiten halbzylindrischen Wand 136 und einer zweiten oberen Randoberfläche 138. Der von der zweiten halbzylindrischen Wand 136 gebildete Bogen schließt an einer dritten Anschlagsoberfläche 140 und einer vierten Anschlagsoberfläche 142 ab, die jeweils den Anschlagsoberflächen 130, 132 des ersten halbzylindrischen Halterabschnitts 120 entsprechen. Die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 kombinieren sich, um die zylindrische Form des Basisfilters 104 zu bilden, wenn die Anschlagsoberflächen 130, 132 mit den Anschlagsoberflächen 140, 142 in Kontakt gebracht werden und mit ihnen ausgerichtet werden und die oberen Randoberflächen 128, 138 sind ausgerichtet, um einen kreisförmigen oberen Rand des Basisfilters 104 um die longitudinale Achse 124 zu bilden. Halbkreisförmige Klemmnuten 144, 146 in den halbzylindrischen Wänden 126, 136 können jeweils die Klemmnut 110 an einer longitudinalen Position unterhalb der oberen Randoberflächen 128, 138 definieren.
Unterhalb der halbkreisförmigen Klemmnuten 144, 146 können die halbzylindrischen Wände 126, 136 eine Vielzahl von Reduktionsmittelstromöffnungen 148 haben, um ein Strömen des Fluid-Reduktionsmittels 34 durch diese zu ermöglichen. Die Reduktionsmittelstromöffnungen 148 können kreisförmig, ellipsenförmig, oval oder von einer anderen Form sein, die runde Ränder hat, um Ecken auszuschließen, die den DEF-Filter 102 fangen und zerreißen könnten. Wie dargestellt sind die Reduktionsmittelstromöffnungen 148 in einer Vielzahl von Ringen von Stromöffnungen 148 angeordnet, die longitudinal voneinander beabstandet sind, und wobei die Stromöffnungen 148 jedes Rings in Umfangsrichtung um die halbzylindrischen Wände 126, 136 beabstandet sind. Bei dieser Anordnung ist jede Stromöffnung 148 longitudinal oberhalb und/oder unterhalb angrenzender Stromöffnungen 148 positioniert. Natürlich ist die Anordnung der Stromöffnungen 148 beispielhaft und alternative Anordnungen, Größen und Formen der Reduktionsmittelstromöffnungen 148 werden in Betracht gezogen, um die Stromanforderungen für eine bestimmte Implementierung des Filtrationssystems 100 zu erfüllen.
Zusätzliche Strukturen werden auf den halbzylindrischen Halterabschnitten 120, 122 bereitgestellt, um die Abschnitte 120, 122 auszurichten und die Abschnitte 120, 122 aneinander zu befestigen. Beispielsweise hat die erste Anschlagsoberfläche 130 eine erste Ausrichtungsrippe 150, die sich davon erstreckt, und die zweite Anschlagsoberfläche 132 hat eine zweite Ausrichtungsrippe 152, die sich davon erstreckt. Die Ausrichtungsrippen 150, 152 folgen jeweils den Konturen der entsprechenden Anschlagsoberflächen 130, 132. Auf dem zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt 122 ist eine erste Ausrichtungsnut 154 in der dritten Anschlagsoberfläche 140 definiert und eine zweite Ausrichtungsnut 156 ist in der vierten Anschlagsoberfläche 142 definiert. Die Ausrichtungsnuten 154, 156 folgen jeweils den Konturen der Anschlagsoberflächen 140, 142 und sind konfiguriert, um jeweils die Ausrichtungsrippen 150, 152 zu empfangen. Wenn der Basisfilter 104 montiert wird, werden die Ausrichtungsrippen 150, 152 in die entsprechenden Ausrichtungsnuten 154, 156 eingeführt und bilden eine Presspassung, die die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 daran hindert, sich relativ zueinander entweder longitudinal oder transversal zu der longitudinalen Achse 124 zu bewegen.
Um die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 aneinander zu befestigen, hat der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120 ein Paar erste Retentionsarme 160, die sich auswärts generell senkrecht zu der ersten Anschlagsoberfläche 130 erstrecken, und ein Paar zweite Retentionsarme 162, die sich auswärts generell senkrecht zu der zweiten Anschlagsoberfläche 132 erstrecken. Die Retentionsarme 160, 162 befinden sich longitudinal in dem Bereich der Reduktionsmittelstromöffnungen 148. Jeder der Retentionsarme 160, 162 beinhaltet eine Nockenoberfläche 164 auf einer radialen äußeren Seite, wobei sich diese von einem Ende des Retentionsarms 160, 162 zu der entsprechenden Anschlagsoberfläche 130, 132 erstreckt und an einer Sperroberfläche 166 endet. Der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 hat ein Paar erster Sperröffnungen 168 durch die zweite halbzylindrische Wand 136 nahe der dritten Anschlagsoberfläche 140 und entsprechende erste Führungsschlitze 170 in einer Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand 136, die sich von der dritten Anschlagsoberfläche 140 zu den ersten Sperröffnungen 168 erstreckt. Ein Paar zweiter Sperröffnungen 172 erstreckt sich durch die zweite halbzylindrische Wand 136 und ist mit der vierten Anschlagsoberfläche 142 durch entsprechende zweite Führungsschlitze 174 verbunden. Wenn die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 zusammengebracht werden, sind die Retentionsarme 160, 162 mit den entsprechenden Führungsschlitzen 170, 174 ausgerichtet. In die Nockenoberflächen 164 wird durch die zweite halbzylindrische Wand 136 an den Führungsschlitzen 170, 174 eingegriffen, um die Retentionsarme 160, 162 zu veranlassen, sich einwärts zu biegen. Wenn die Nockenoberflächen 164 an den Führungsschlitzen 170, 174 vorbei und in den Sperröffnungen 168, 172 sind, biegen sich die Retentionsarme 160, 162 auswärts zurück, sodass die Sperroberflächen 166 in die Oberflächen eingreifen, die die Sperröffnungen 168, 172 definieren, um die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 zusammen mit den Ausrichtungsrippen 150, 152, die innerhalb der Ausrichtungsnuten 154, 156 angeordnet sind, zu befestigen.
Die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 und der Sammler 86 können ferner konfiguriert sein, um den Basisfilter 104 zu montieren und die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 selbst auf der Sammlerauswölbung 90 auszurichten. Der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120 beinhaltet eine erste Montagelasche 180, eine zweite Montagelasche 182 und eine erste Befestigungsauswölbung 184, die sich einwärts von der Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand 126 nahe der ersten oberen Randoberfläche 128 erstrecken. Gleichermaßen beinhaltet der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 eine dritte Montagelasche 186, eine vierte Montagelasche 188 und eine zweite Befestigungsauswölbung 190, die sich einwärts von der Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand 136 nahe der zweiten oberen Randoberfläche 138 erstrecken. Die Montagelaschen 180, 182, 186, 188 sind so bemessen und positioniert, dass der Basisfilter 104 nur in einer Orientierung relativ zu dem Sammler 86 installiert werden kann. Die zweite Montagelasche 182 ist relativ in Umfangsrichtung auswärts von der ersten Befestigungsauswölbung 184 in Richtung der zweiten Anschlagsoberfläche 132 positioniert, wohingegen die vierte Montagelasche 188 relativ in Umfangsrichtung einwärts nahe der zweiten Befestigungsauswölbung 190 und entfernt von der vierten Anschlagsoberfläche 142 positioniert ist.
Die Sammlerauswölbung 90 hat eine komplementäre Konfiguration zu den halbzylindrischen Halterabschnitten 120, 122 wie oben beschrieben. In Bezug auf 6 hat eine erste Seite der Sammlerauswölbung 90 eine erste Montageaussparung 200, eine zweite Montageaussparung 202 und eine erste Befestigungsbohrung 204 in der Außenoberfläche und hat Positionen, die den Positionen der Montagelaschen 180, 182 und der ersten Befestigungsauswölbung 184 auf der ersten halbzylindrischen Wand 126 entsprechen. Eine zweite Seite der in 7 gezeigten Sammlerauswölbung 90 beinhaltet eine dritte Montageaussparung 206, eine vierte Montageaussparung 208 und eine zweite Befestigungsbohrung 210, die darin definiert ist und positioniert ist, um den Positionen der Montagelaschen 186, 188 und der zweiten Befestigungsauswölbung 190 auf der zweiten halbzylindrischen Wand 136 zu entsprechen. Während der Installation des Basisfilters 104 dieser Ausführung muss der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120 mit dem Sammler 86 ausgerichtet werden, sodass die Montagelaschen 180, 182 jeweils in die entsprechenden Montageaussparungen 200, 202 empfangen werden. Wenn der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 in Ausrichtung mit dem ersten halbzylindrischen Halterabschnitt 120 gebracht wird, werden die Montagelaschen 186, 188 jeweils in die Montageaussparungen 206, 208 empfangen. Diese Ausrichtung ermöglicht es zudem den Retentionsarmen 160, 162, in die Führungsschlitze 170, 174 empfangen zu werden und in die Sperröffnungen 168, 172 gesetzt zu werden. Natürlich kann der zweite halbzylindrische Halterabschnitt 122 auf der Sammlerauswölbung 90 installiert werden, bevor der erste halbzylindrische Halterabschnitt 120 oder die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 gleichzeitig auf der Sammlerauswölbung 90 zusammengebracht werden. Wenn die halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 auf der Sammlerauswölbung 90 installiert und miteinander verbunden sind, können die Befestigungen 212 in die Befestigungsauswölbungen 184, 190 und die Befestigungsbohrungen 204, 210 geschraubt werden. Die Installation der Filtrationsanordnung 100 auf dem Sammler 86 wird dann durch Schieben der DEF-Filteröffnung 108 über den Basisfilter 104 hoch auf die Klemmnut 110 und Festziehen einer Bandklemme 112 hinunter um die DEF-Filteröffnung 108 herum abgeschlossen, um das obere Ende des DEF-Filters 102 mit der Klemmnut 110 zu befestigen. Die selbstausrichtende Ausführung des Sammlers 86 und des Basisfilters 104, die hier dargestellt und beschrieben werden, ist beispielhaft. Fachleute werden verstehen, dass die Montagelaschen und Montageaussparungen in beliebiger Weise konfiguriert und positioniert werden können, um eine gewünschte Anzahl diskreter Positionen des Basisfilters 104 relativ zu der Sammlerauswölbung 90 zu implementieren, und derartige Alternativen werden von den Erfindern in Betracht gezogen.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Basisfilter 104 wirkt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung unterstützend dabei, ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Sammleranordnung 50 ohne Störung durch einen Kollaps des DEF-Filters 102 und eine ordnungsgemäße Filtration durch die Filtrationsanordnung 100 sicherzustellen. Der Basisfilter 104 deckt den Bereich innerhalb des DEF-Filters 102 zwischen dem Sammler 86 und der Heizspule 78 ab, um die zylindrische Form des DEF-Filters 102 zu erhalten. Indem ein Kollaps des DEF-Filters 102 verhindert wird, ermöglicht der Basisfilter 104 eine freie Bewegung des Reduktionsmittel-Pegelsensors 70, um eine genaue Messung der Menge an Fluid-Reduktionsmittel 34 in dem DEF-Reservoir 38 sicherzustellen.
Die schalenartige Konstruktion für den Basisfilter 104 führt zur Entstehung von festen Nähten zwischen den halbzylindrischen Halterabschnitten 120, 122, die verhindern, dass das Fluid-Reduktionsmittel 34 den DEF-Filter 102 umgeht und dadurch verhindern, dass jegliche Fremdkörper oder Verunreinigungen in dem Fluid-Reduktionsmittel 34 eine Filtration vermeiden und dadurch dem DEF-Filter 102 ermöglichen, diese Materialien zu entfernen, bevor sie stromabwärts an andere Elemente des Abgasnachbehandlungssystems 12 weitergegeben werden. Die Retentionsarme 160, 162 ziehen die Anschlagsoberflächen 130, 132, 140, 142 in festem Kontakt zusammen. Zusätzlich zum Ausrichten der halbzylindrischen Halterabschnitte 120, 122 können die Ausrichtungsrippen 150, 152 innerhalb der Ausrichtungsnuten 154, 156 eine Barriere bilden, um die Fremdkörper oder Verunreinigungen daran zu hindern, die Nähte zu passieren, die von den zusammenpassenden Anschlagsoberflächen 130, 132, 140, 142 entstehen.
Zusammengenommen können die Eigenschaften des hierin offengelegten Basisfilters 104 eine Erstinstallation der Sammleranordnung 50 und der Filtrationsanordnung 100 sowie einen Austausch von Komponenten erleichtern, um dazu beizutragen, den kontinuierlichen Betrieb der Maschine 10 sicherzustellen.
Während der vorstehende Text eine detaillierte Beschreibung zahlreicher verschiedener Ausführungen darlegt, sollte verstanden werden, dass der gesetzliche Schutzbereich durch die Worte der Ansprüche definiert wird, die am Ende dieses Patents dargelegt werden. Die detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaft zu verstehen und beschreibt nicht jede mögliche Ausführung, da ein Beschreiben jeder möglichen Ausführung unpraktikabel, wenn nicht gar unmöglich wäre. Zahlreiche alternative Ausführungen könnten implementiert werden, indem entweder aktuelle Technik oder Technik, die nach dem Anmeldedatum dieses Patents entwickelt wurde, verwendet wird, was dennoch in den Bereich der Ansprüche fallen würde, die den Schutzbereich definieren.
Es sollte zudem verstanden werden, dass, sofern ein Begriff nicht ausdrücklich hierin definiert wurde, keine Absicht besteht, die Bedeutung dieses Begriffs über seine einfache oder gewöhnliche Bedeutung hinaus zu begrenzen, weder ausdrücklich noch implizit, und dass ein solcher Begriff nicht so ausgelegt werden soll, dass er aufgrund einer Aussage in einem Abschnitt dieses Patents (mit Ausnahme der Sprache der Ansprüche) in seinem Umfang beschränkt wird. Soweit in den Ansprüchen am Ende dieses Patents ein Begriff rezitiert wird, auf den hierin in konsistenter Weise mit einer einzigen Bedeutung Bezug genommen wird, geschieht dies nur aus Gründen der Klarheit, um den Leser nicht zu verwirren, und es ist nicht beabsichtigt, dass ein solcher Anspruchsbegriff implizit oder auf andere Weise auf diese einzige Bedeutung beschränkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9248390 [0005]

Claims

Basisfilter (104) für einen Dieselabgasfluid (DEF)-Filter (102) einer Sammleranordnung (50) in einem Fluidreservoir (38), wobei die Sammleranordnung (50) einen Sammler (86) beinhaltet, der eine zylindrische Sammlerauswölbung (90) mit einer Auswölbungsaußenoberfläche hat, die darin definiert eine erste Montageaussparung (200) und eine zweite Montageaussparung (206) hat, wobei der Basisfilter (104) Folgendes umfasst: einen ersten halbzylindrischen Halterabschnitt (120), der eine erste halbzylindrische Wand (126) hat, die an einer ersten Anschlagsoberfläche (130) und einer zweiten Anschlagsoberfläche (132) abschließt, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste Montagelasche (180) hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand (126) erstreckt; einen zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt (122), der eine zweite halbzylindrische Wand (136) hat, die an einer dritten Anschlagsoberfläche (140) und einer vierten Anschlagsoberfläche (142) abschließt, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine zweite Montagelasche (186) hat, die sich einwärts von einer Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) erstreckt; wobei die erste Montagelasche (180) und die zweite Montagelasche (186) in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand (126) und die zweite halbzylindrische Wand (136) beabstandet sind, um jeweils mit der ersten Montageaussparung (200) und der zweiten Montageaussparung (206) der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein, wenn der Basisfilter (104) auf der zylindrischen Sammlerauswölbung (90) montiert ist, wobei die erste Anschlagsoberfläche (130) der dritten Anschlagsoberfläche (140) zugewandt ist und in diese eingreift und die zweite Anschlagsoberfläche (132) der vierten Anschlagsoberfläche (142) zugewandt ist und in diese eingreift.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei die erste Montagelasche (180) und die zweite Montagelasche (186) in Umfangsrichtung jeweils um die erste halbzylindrische Wand (126) und die zweite halbzylindrische Wand (136) beabstandet sind, sodass der Basisfilter (104) nur auf den Sammler (86) montiert werden kann, wenn die erste Montagelasche (180) in die erste Montageaussparung (200) eingefügt ist und die zweite Montagelasche (186) in die zweite Montageaussparung (206) eingefügt ist.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei die Auswölbungsaußenoberfläche darin definiert eine dritte Montageaussparung (202) und eine vierte Montageaussparung (208) hat, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine dritte Montagelasche (182) hat, die sich einwärts von der Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand (126) erstreckt und die erste Montagelasche (180) und die dritte Montagelasche (182) in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand (126) beabstandet sind, um jeweils mit der ersten Montageaussparung (200) und der dritten Montageaussparung (202) der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine vierte Montagelasche (188) hat, die sich einwärts von der Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) erstreckt und die zweite Montagelasche (186) und die vierte Montagelasche (188) in Umfangsrichtung um die zweite halbzylindrische Wand (136) beabstandet sind, um jeweils mit der zweiten Montageaussparung (206) und der vierten Montageaussparung (208) der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein und in diese eingefügt zu sein.
Basisfilter (104) nach Anspruch 3, wobei die erste Montagelasche (180), die zweite Montagelasche (186), die dritte Montagelasche (182) und die vierte Montagelasche (188) in Umfangsrichtung um die erste halbzylindrische Wand (126) und die zweite halbzylindrische Wand (136) beabstandet sind, sodass der Basisfilter (104) nur auf den Sammler (86) montiert werden kann, wenn die erste Montagelasche (180) in die erste Montageaussparung (200) eingefügt ist, die zweite Montagelasche (186) in die zweite Montageaussparung (206) eingefügt ist, die dritte Montagelasche (182) in die dritte Montageaussparung (202) eingefügt ist und die vierte Montagelasche (188) in die vierte Montageaussparung (208) eingefügt ist.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei die Auswölbungsaußenoberfläche darin definiert eine erste Befestigungsbohrung (204) und eine zweite Befestigungsbohrung (210) hat, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste Befestigungsauswölbung (184) hat, die sich einwärts von der Innenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand (126) nahe der ersten oberen Randoberfläche (128) erstreckt und in Umfangsrichtung auf der ersten halbzylindrischen Wand (126) positioniert ist, um mit der ersten Befestigungsbohrung (204) der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein, wenn die erste Montagelasche (180) in die erste Montageaussparung (200) eingefügt ist, und wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine zweite Befestigungsauswölbung (190) hat, die sich einwärts von der Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) nahe einer zweiten oberen Randoberfläche (138) erstreckt und in Umfangsrichtung auf der zweiten halbzylindrischen Wand (136) positioniert ist, um mit der zweiten Befestigungsbohrung (210) der Auswölbungsaußenoberfläche ausgerichtet zu sein, wenn die zweite Montagelasche (186) in die zweite Montageaussparung (206) eingefügt ist.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste Ausrichtungsrippe (150), die sich auswärts von der ersten Anschlagsoberfläche (130) erstreckt, und eine zweite Ausrichtungsrippe (152), die sich auswärts von der zweiten Anschlagsoberfläche (132) erstreckt, beinhaltet, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine erste Ausrichtungsnut (154), die in der dritten Anschlagsoberfläche (140) definiert ist, und eine zweite Ausrichtungsnut (156), die in der vierten Anschlagsoberfläche (142) definiert ist, beinhaltet, wobei die erste Ausrichtungsrippe (150) und die zweite Ausrichtungsrippe (152) jeweils innerhalb der ersten Ausrichtungsnut (154) und der zweiten Ausrichtungsnut (156) angeordnet sind und in diese eingreifen, wenn der Basisfilter (104) auf der zylindrischen Sammlerauswölbung (90) montiert ist, um eine relative Bewegung zwischen dem ersten halbzylindrischen Halterabschnitt (120) und dem zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt (122) in einer longitudinalen Richtung und in einer transversalen Richtung relativ zu einer longitudinalen Achse des Basisfilters (104) zu verhindern.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste halbkreisförmige Nut (144) hat, die in einer Außenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand (126) definiert ist, und der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine zweite halbkreisförmige Nut (146) hat, die in einer Außenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) definiert ist, und wobei die erste halbkreisförmige Nut (144) und die zweite halbkreisförmige Nut (146) eine kreisförmige Klemmnut (110) definieren, wenn der Basisfilter (104) auf der zylindrischen Sammlerauswölbung (90) montiert ist.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste Vielzahl von Reduktionsmittelstromöffnungen (148) hat, die sich durch die erste halbzylindrische Wand (126) erstrecken, und der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine zweite Vielzahl von Reduktionsmittelstromöffnungen (148) hat, die sich durch die zweite halbzylindrische Wand (136) erstrecken.
Basisfilter (104) nach Anspruch 1, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) einen ersten Retentionsarm (160), der sich auswärts von der ersten Anschlagsoberfläche (130) erstreckt, und einen zweiten Retentionsarm (162), der sich auswärts von der zweiten Anschlagsoberfläche (132) erstreckt, beinhaltet, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine erste Sperröffnung (168) durch die zweite halbzylindrische Wand (136) nahe der dritten Anschlagsoberfläche (140) und eine zweite Sperröffnung (172) durch die zweite halbzylindrische Wand (136) nahe der vierten Anschlagsoberfläche (142) beinhaltet, wobei Enden des ersten Retentionsarms (160) und des zweiten Retentionsarms (162) jeweils in der ersten Sperröffnung (168) und der zweiten Sperröffnung (172) angeordnet sind, wenn der Basisfilter (104) auf der zylindrischen Sammlerauswölbung (90) montiert ist, um den ersten halbzylindrischen Halterabschnitt (120) an dem zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt (122) zu befestigen.
Basisfilter (104) nach Anspruch 9, wobei der erste Retentionsarm (160) und der zweite Retentionsarm (162) beide eine Nockenoberfläche (164) und eine Sperroberfläche (166) haben, wobei die Nockenoberflächen (164) von der zweiten halbzylindrischen Wand (136) eingegriffen werden, um den ersten Retentionsarm (160) und den zweiten Retentionsarm (162) zu veranlassen, sich einwärts zu biegen, und die Sperroberflächen (166) von Rändern eingegriffen werden, die die erste Sperröffnung (168) und die zweite Sperröffnung (172) definieren, wenn die Enden des ersten Retentionsarms (160) und des zweiten Retentionsarms (162) innerhalb der ersten Sperröffnung (168) und der zweiten Sperröffnung (172) angeordnet sind.
Basisfilter (104) nach Anspruch 9, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) einen ersten Führungsschlitz (170), der in der Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) definiert ist und sich von der dritten Anschlagsoberfläche (140) zu der ersten Sperröffnung (168) erstreckt, und einen zweiten Führungsschlitz (174), der in der Innenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) definiert ist und sich von der vierten Anschlagsoberfläche (142) zu der zweiten Sperröffnung (172) erstreckt, beinhaltet, wobei der erste Führungsschlitz (170) und der zweite Führungsschlitz (174) jeweils den ersten Retentionsarm (160) und den zweiten Retentionsarm (162) eingreifen und die Enden des ersten Retentionsarms (160) und des zweiten Retentionsarms (162) jeweils in die erste Sperröffnung (168) und die zweite Sperröffnung (172) führen.
Sammleranordnung (50), die in ein Fluidreservoir (38) für Reduktionsmittel-Fluid einführbar ist, die Sammleranordnung (50) umfassend: einen Sammler (86), der einen Sammlerflansch (88) mit einem Flansch-Außendurchmesser und eine Sammlerauswölbung (90) beinhaltet, die von dem Sammlerflansch (88) absteigt, welcher eine Auswölbungsaußenoberfläche mit einem Auswölbungsaußendurchmesser hat, der geringer ist als der Flansch-Außendurchmesser des Sammlerflansches (88), wobei die Auswölbungsaußenoberfläche darin definiert eine erste Montageaussparung (200) und eine zweite Montageaussparung (206) hat; den Basisfilter (104) nach Anspruch 1; und einen Dieselabgasfluid (DEF)-Filter (102), der an dem Basisfilter (104) befestigt ist und von dem Sammler (86) absteigt.
Sammleranordnung (50) nach Anspruch 12, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) eine erste halbkreisförmige Nut (144) hat, die in einer Außenoberfläche der ersten halbzylindrischen Wand (126) definiert ist, und der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine zweite halbkreisförmige Nut (146) hat, die in einer Außenoberfläche der zweiten halbzylindrischen Wand (136) definiert ist, wobei die erste halbkreisförmige Nut (144) und die zweite halbkreisförmige Nut (146) eine kreisförmige Klemmnut (110) definieren, wenn der Basisfilter (104) auf der Sammlerauswölbung (90) montiert ist, wobei eine DEF-Filteröffnung des DEF-Filters (102) über den Basisfilter (104) hoch zu der kreisförmigen Klemmnut (110) gleitet, und wobei die Sammleranordnung (50) eine Klemme (112) umfasst, die über dem Basisfilter (104) installiert ist und um die DEF-Filteröffnung innerhalb der kreisförmigen Klemmnut (110) festgezogen ist, um den DEF-Filter (102) an dem Basisfilter (104) zu befestigen.
Sammleranordnung (50) nach Anspruch 12, wobei der erste halbzylindrische Halterabschnitt (120) einen ersten Retentionsarm (160), der sich auswärts von der ersten Anschlagsoberfläche (130) erstreckt, und einen zweiten Retentionsarm (162), der sich auswärts von der zweiten Anschlagsoberfläche (132) erstreckt, beinhaltet, wobei der zweite halbzylindrische Halterabschnitt (122) eine erste Sperröffnung (168) durch die zweite halbzylindrische Wand (136) nahe der dritten Anschlagsoberfläche (140) und eine zweite Sperröffnung (172) durch die zweite halbzylindrische Wand (136) nahe der vierten Anschlagsoberfläche (142) beinhaltet, wobei Enden des ersten Retentionsarms (160) und des zweiten Retentionsarms (162) jeweils innerhalb der ersten Sperröffnung (168) und der zweiten Sperröffnung (172) angeordnet sind, wenn der Basisfilter (104) auf der Sammlerauswölbung (90) montiert ist, um den ersten halbzylindrischen Halterabschnitt (120) an dem zweiten halbzylindrischen Halterabschnitt (122) zu befestigen.
Sammleranordnung (50) nach Anspruch 12, umfassend eine Heizvorrichtung (74), die eine Kühlmitteleinlassleitung (76) hat, die sich nach unten von dem Sammler (86) zu einer spiralförmigen Heizspule (78) erstreckt, die nahe einer Bodenoberfläche des Fluidreservoirs (38) angeordnet ist, wobei sich die Kühlmitteleinlassleitung (76) durch den Basisfilter (104) erstreckt, wenn der Basisfilter (104) auf der Sammlerauswölbung (90) montiert ist, und sich der Basisfilter (104) von der Sammlerauswölbung (90) nach unten zu der spiralförmigen Heizspule (78) erstreckt.