DE112018007089T5

DE112018007089T5 - Filtrationsbaugruppe zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE112018007089T5
Application number: DE112018007089.1T
Authority: DE
Inventors: Julian Nicolas Aljoscha Raupp; Friedrich Johann Zapf; Ralf Rohrmüller; Andreas Lannig; Thomas Betz; Kay Henning Schmidt
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2020-11-12
Also published as: BR112020016312A2; GB202012510D0; CN111699030B; US11465082B2; US20200398199A1; WO2019160552A1; GB2584569B; GB2584569A; CN111699030A

Abstract

Eine Filtrationsbaugruppe, die so strukturiert ist, dass sie Reduktionsmittel filtert, schließt ein äußeres Gehäuse und ein inneres Gehäuse ein. Das innere Gehäuse ist innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert. Das innere Gehäuse ist so strukturiert, dass es das Reduktionsmittel enthält, und kann zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden, wobei das innere Gehäuse eine Endfläche einschließt. Das innere Gehäuse ist von dem äußeren Gehäuse durch einen Spalt getrennt, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet. Ein Volumen des Spaltes nimmt ab, wenn das innere Gehäuse vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht, und nimmt zu, wenn das innere Gehäuse vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Filtrationsbaugruppen zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen für Verbrennungsmotoren.
HINTERGRUND
Bei Verbrennungsmotoren wie Dieselmotoren können Stickoxid-Verbindungen (NO_x-Verbindungen) im Motorabgas abgegeben werden. Um NO_x-Emissionen zu reduzieren, kann ein Reduktionsmittel durch ein Dosiersystem in das Abgas dosiert werden. Wenn eine Temperatur des Reduktionsmittels bei oder unterhalb der Gefriertemperatur des Reduktionsmittels liegt, kann das Reduktionsmittel gefrieren, wodurch das Dosiersystem beschädigt werden kann. Dementsprechend ist es wünschenswert, das Gefrieren des Reduktionsmittels innerhalb des Dosiersystems zu vermindern.
KURZDARSTELLUNG
Bei einer Ausführungsform schließt eine Filtrationsbaugruppe, die zum Filtern von Reduktionsmittel strukturiert ist, ein äußeres Gehäuse und ein inneres Gehäuse ein. Das innere Gehäuse ist innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert. Das innere Gehäuse ist so strukturiert, dass es das Reduktionsmittel enthält, und kann zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden, wobei das innere Gehäuse eine Endfläche einschließt. Das innere Gehäuse ist von dem äußeren Gehäuse durch einen Spalt getrennt, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet. Ein Volumen des Spaltes nimmt ab, wenn das innere Gehäuse vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht, und nimmt zu, wenn das innere Gehäuse vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht.
Bei einer anderen Ausführungsform schließt eine Filtrationsbaugruppe, die zum Filtern von Reduktionsmittel strukturiert ist, ein äußeres Gehäuse und ein inneres Gehäuse ein. Das innere Gehäuse ist innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert. Das innere Gehäuse ist so strukturiert, dass es das Reduktionsmittel enthält. Das innere Gehäuse schließt eine Endfläche, eine gekrümmte Fläche und eine Vielzahl von Verbindungsrippen ein. Die gekrümmte Fläche grenzt an die Endfläche an. Jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen erstreckt sich über die gekrümmte Fläche und auf die Endfläche. Jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen ist mit mindestens einer der anderen aus der Vielzahl von Verbindungsrippen an der Endfläche verbunden.
Bei einer weiteren Ausführungsform schließt eine Filtrationsbaugruppe, die zum Filtern von Reduktionsmittel strukturiert ist, ein äußeres Gehäuse und ein inneres Gehäuse ein. Das innere Gehäuse ist innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert. Das innere Gehäuse ist so strukturiert, dass es das Reduktionsmittel enthält, und kann zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden. Zumindest ein Abschnitt des inneren Gehäuses ist von dem äußeren Gehäuse getrennt, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet, und steht mit dem äußeren Gehäuse in Verbindung, wenn sich das innere Gehäuse im zweiten Zustand befindet.
Figurenliste
Die Details einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, in denen:

1 ein Blockschaltbild eines beispielhaften Nachbehandlungssystems ist;
2 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Filtrationsbaugruppe zur Verwendung in einem Nachbehandlungssystem, wie dem in 1 gezeigten beispielhaften Nachbehandlungssystem, in einem ersten Zustand ist;
3 eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Filtrationsbaugruppe zur Verwendung in einem Nachbehandlungssystem, wie dem in 1 gezeigten beispielhaften Nachbehandlungssystem, in einem zweiten Zustand ist; und
4 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften inneren Gehäuses für die in 2 gezeigte beispielhafte Filtrationsbaugruppe ist.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Schutzumfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte im Zusammenhang mit und zur Implementierung von Verfahren, Vorrichtungen und Systemen zum Filtern von Reduktionsmittel in einem Nachbehandlungssystem eines Verbrennungsmotorsystems. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend ausführlich beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezielle Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu Zwecken der Veranschaulichung bereitgestellt.
Übersicht
Verbrennungsmotoren (z. B. Dieselverbrennungsmotoren usw.) erzeugen Abgase, die häufig durch einen Dosierer innerhalb eines Nachbehandlungssystems behandelt werden. Dosierer behandeln Abgase in der Regel unter Verwendung eines Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittel wird in der Regel mittels einer Pumpe aus einem Tank gesaugt und anschließend an den Dosierer bereitgestellt.
Einige Nachbehandlungssysteme sind nicht spülend. Bei diesen Nachbehandlungssystemen wird das Reduktionsmittel bei „Key-off“-Ereignissen nicht aus der Pumpe und/oder dem Dosierer entfernt. Infolgedessen kann das Reduktionsmittel über längere Zeiträume (z. B. zwischen einem „Key-off“-Ereignis und einem „Key-on“-Ereignis usw.) stagnieren. Das Reduktionsmittel kann gefrieren oder gelieren, wenn es stagniert und relativ kalten Temperaturen ausgesetzt ist. Dementsprechend kann das Reduktionsmittel bei einigen Nachbehandlungssystemen dazu neigen, in der Pumpe und/oder dem Dosierer zu gefrieren. Wenn das Reduktionsmittel gefriert, dehnt es sich aus. Dementsprechend ermöglicht die Pumpe und/oder der Dosierer in der Regel diese Ausdehnung, um nicht anfällig für Beschädigungen zu sein.
Eine Komponente, bei der das Reduktionsmittel in diesen Nachbehandlungssystemen gefrieren kann, ist ein Filter, der innerhalb der Pumpe und/oder des Dosierers positioniert ist. Um die Ausdehnung des Reduktionsmittels zu kompensieren, kann der Filter eine Schaumkomponente einschließen, die durch die Ausdehnung des Reduktionsmittels komprimiert wird und die sich ausdehnt, um beim Auftauen des Reduktionsmittels wieder in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Diese Filter haben mehrere erhebliche Nachteile. Erstens sind die Schaumkomponenten relativ teuer, wodurch die Betriebskosten des Nachbehandlungssystems zunehmen. Zweitens können die Schaumkomponenten bewirken, dass innere Abschnitte des Filters von ihrem Sitz gelöst (z. B. verschoben usw.) werden, was zu einem unerwünschten Betrieb des Filters führt. Drittens weist die Schaumkomponente eine Nutzungsdauer auf, die schwierig zu bestimmen ist. Schließlich ist die Schaumkomponente bei relativ hohen Temperaturen anfällig für Beschädigungen, sodass die Verwendung des Nachbehandlungssystems bei relativ hohen Temperaturen unzulässig ist.
Die hierin beschriebenen Implementierungen beziehen sich auf eine Filtrationsbaugruppe, die keine Schaumkomponente einschließt und stattdessen einen Spalt mit Fluid (z. B. Luft usw.) zwischen einem inneren Gehäuse nutzt, das sich innerhalb eines äußeren Gehäuses selektiv ausdehnt. Das innere Gehäuse kann sich ausdehnen, wenn das Reduktionsmittel darin gefriert, was bewirkt, dass ein Fluid (z. B. Luft usw.) aus dem Fluidspalt aus dem äußeren Gehäuse ausgestoßen wird, und kann sich zusammenziehen, wenn das Reduktionsmittel darin auftaut, was bewirkt, dass das Fluid durch das äußere Gehäuse in den Fluid gesaugt wird. Die hierin beschriebene Filtrationsbaugruppe nutzt eine strukturelle Wechselwirkung zwischen dem äußeren Gehäuse, dem inneren Gehäuse und einem darin positionierten Filter, um sicherzustellen, dass der Filter trotz Gefrierens und Auftauens des Reduktionsmittels im inneren Gehäuse sitzen bleibt. Außerdem kann die hierin beschriebene Filtrationsbaugruppe kostengünstiger und wünschenswerter sein als Filter mit einer Schaumkomponente, da die hierin beschriebene Filtrationsbaugruppe keine Schaumkomponente verwendet.
Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 dar, das ein beispielhaftes Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 aufweist. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Partikelfilter, zum Beispiel einen Dieselpartikelfilter (DPF) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer 104 (z. B. Reaktor, Reaktorrohr usw.), einen SCR-Katalysator 106 und einen Sensor 150 ein.
Der DPF 102 ist dazu konfiguriert (z. B. strukturiert, in der Lage usw.), Feinstaub, wie Ruß, aus dem in dem Abgassystem 190 strömenden Abgas zu entfernen. Der DPF 102 schließt einen Einlass ein, an dem das Abgas aufgenommen wird, und einen Auslass, an dem das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde. Bei einigen Implementierungen kann der DPF 102 weggelassen werden.
Die Zersetzungskammer 104 ist dazu konfiguriert, ein Reduktionsmittel in Ammoniak umzuwandeln. Das Reduktionsmittel kann beispielsweise Harnstoff, Dieselabgasfluid (DEF), Adblue®, eine Harnstoffwasserlösung (UWS), eine wässrige Harnstofflösung (z. B. AUS32 usw.) und andere ähnliche Fluide sein. Die Zersetzungskammer 104 schließt ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 ein, das einen Dosierer oder ein Dosiermodul 112 aufweist, das dazu konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 (z. B. über einen Einspritzer) zu dosieren. In einigen Implementierungen wird das Reduktionsmittel dem SCR-Katalysator 106 vorgelagert eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 schließt einen Einlass, der in Fluidverbindung mit dem DPF 102 steht, um das Abgas aufzunehmen, das NO_x-Emissionen enthält, sowie einen Auslass, durch den Abgas, NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder Reduktionsmittel zum SCR-Katalysator 106 strömen, ein.
Die Zersetzungskammer 104 schließt das an der Zersetzungskammer 104 montierte Dosiermodul 112 ein, sodass das Dosiermodul 112 das Reduktionsmittel in die Abgase dosieren kann, die in das Abgassystem 190 strömen. Das Dosiermodul 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosiermoduls 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104 angeordnet ist, an dem das Dosiermodul 112 montiert ist. Das Dosiermodul 112 ist fluidisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. Die Reduktionsmittelquelle 116 kann mehrere Reduktionsmittelquellen 116 einschließen. Die Reduktionsmittelquelle 116 kann beispielsweise ein Dieselabgasfluidtank sein, der Adblue® enthält.
Eine Versorgungseinheit oder Pumpe 118 wird verwendet, um das Reduktionsmittel von der Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Dosiermodul 112 unter Druck zu setzen. In einigen Ausführungsformen wird die Pumpe 118 druckgesteuert (z. B. gesteuert, um einen Zieldruck usw. zu erhalten). Die Pumpe 118 schließt einen Filter 119 ein. Der Filter 119 filtert (z. B. seiht usw.) das Reduktionsmittel, bevor das Reduktionsmittel den internen Komponenten (z. B. Kolben, Schaufeln usw.) der Pumpe 118 bereitgestellt wird. Beispielsweise kann der Filter 119 die Übertragung von Feststoffen (z. B. verfestigtem Reduktionsmittel, Verunreinigungen usw.) auf die internen Komponenten der Pumpe 118 hemmen oder verhindern. Auf diese Weise kann der Filter 119 einen längeren, wünschenswerten Betrieb der Pumpe 118 ermöglichen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Pumpe 118 mit einem Fahrgestell eines Fahrzeugs gekoppelt, das dem Nachbehandlungssystem 100 zugeordnet ist.
Das Dosiermodul 112 und die Pumpe 118 sind ebenfalls elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuerung 120 gekoppelt. Die Steuerung 120 ist dazu konfiguriert, das Dosiermodul 112 zu steuern, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuerung 120 kann auch zum Steuern der Pumpe 118 konfiguriert sein. Die Steuerung 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (Field-Programmable Gate Array, FPGA) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuerung 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung einschließt, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen. Der Speicher kann einen Speicherchip, einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory, EPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuerung 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können einen Code aus einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 schließt einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104 ein, woraus Abgas und Reduktionsmittel aufgenommen wird, sowie einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende des Abgassystems 190.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Oxidationskatalysator (z. B. einen Dieseloxidationskatalysator, (DOC)) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 einschließen (z. B. dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert oder dem DPF 102 vorgelagert), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Bei manchen Implementierungen kann der DPF 102 der Zersetzungskammer 104 nachgelagert positioniert sein. Zum Beispiel können der DPF 102 und der SCR-Katalysator 106 in einer einzigen Einheit kombiniert sein. In einigen Implementierungen kann das Dosiermodul 112 stattdessen einem Turbolader nachgelagert oder einem Turbolader vorgelagert positioniert sein.
Der Sensor 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des Abgases, das durch das Abgassystem 190 strömt, zu erkennen. Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 150 einen Abschnitt aufweisen, der im Abgassystem 190 angeordnet ist; zum Beispiel kann sich eine Spitze des Sensors 150 in einen Abschnitt des Abgassystems 190 erstrecken. Bei anderen Implementierungen kann der Sensor 150 Abgas durch eine andere Leitung empfangen, wie durch ein oder mehrere Probenrohre, die sich aus dem Abgassystem 190 erstrecken. Während der Sensor 150 so dargestellt ist, dass er dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert ist, versteht es sich, dass der Sensor 150 an jeder anderen Position des Abgassystems 190, einschließlich dem DPF 102 vorgelagert, innerhalb des DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, innerhalb des SCR-Katalysators 106 oder dem SCR-Katalysator 106 nachgelagert positioniert sein kann. Zusätzlich können zwei oder mehr Sensoren 150 verwendet werden, um einen Zustand des Abgases zu erkennen, wie z. B. zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensoren 150, wobei jeder Sensor 150 an einer der vorher erwähnten Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist.
Beispiel für ein Nachbehandlungssystem mit einem Hilfsdosiermodul
Die 2 und 3 stellen eine beispielhafte Filtrationsbaugruppe 200 dar. Die Filtrationsbaugruppe 200 kann als der zuvor beschriebene Filter 119 fungieren. Die Filtrationsbaugruppe 200 ist in einem nicht spülenden Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100 usw.) implementiert. In einem nicht spülenden Nachbehandlungssystem wird Reduktionsmittel nicht aus verschiedenen Komponenten des Systems, wie der Filtrationsbaugruppe 200, bei „Key-off“-Ereignissen (z. B. wenn ein das System aufweisender Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird usw.) entfernt. Während dieser „Key-off“-Ereignisse kann das Reduktionsmittel in dem nicht spülenden Nachbehandlungssystem gefrieren (z. B. in kalten Umgebungen, bei niedrigen Temperaturen usw.). Beispielsweise kann das Reduktionsmittel in der Filtrationsbaugruppe 200 bei Temperaturen von weniger als -7 Grad Celsius (z. B. -11 Grad Celsius usw.) gefrieren.
Wenn Reduktionsmittel gefriert (z. B. sich verfestigt, geliert usw.), dehnt sich das Reduktionsmittel volumenmäßig aus. Beispielsweise kann das Reduktionsmittel eine Zunahme (z. B. im Vergleich zu einem Volumen des Reduktionsmittels, das vollständig als Flüssigkeit vorliegt, usw.) des Volumens zwischen 7 und 9 Prozent erfahren, wenn das Reduktionsmittel gefriert. Im Gegensatz zu vielen konventionellen Filtern ist die Filtrationsbaugruppe 200 dazu konfiguriert, die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Reduktionsmittels zu ermöglichen und gleichzeitig eine Beschädigung der Filtrationsbaugruppe zu verhindern und den gewünschten Betrieb des zugeordneten Nachbehandlungssystems nach dem Auftauen des Reduktionsmittels aufrechtzuerhalten. Infolgedessen vermeidet die Filtrationsbaugruppe 200 die Exposition gegenüber relativ hohen Kräften aus der Ausdehnung des Reduktionsmittels, durch die viele konventionelle Filtrationsbaugruppen beschädigt werden können.
Die Filtrationsbaugruppe 200 schließt eine Basis 202 ein. Die Basis 202 kann mit einem Fahrgestell eines Fahrzeugs gekoppelt sein, das dem Nachbehandlungssystem 100 zugeordnet ist. Beispielsweise kann die Basis 202 am Fahrgestell des Fahrzeugs befestigt sein, das das Nachbehandlungssystem 100 aufweist. Die Basis 202 schließt eine Aufnahme 204 (z. B. Aufnehmer, Koppler, Anschlussstück usw.) ein. Die Aufnahme 204 ist ein ringförmiger Vorsprung, der sich von der Basis 202 aus erstreckt. Die Aufnahme 204 schließt eine Gewindeschnittstelle 206 ein. Die Gewindeschnittstelle 206 kann sich kontinuierlich oder diskontinuierlich um die Aufnahme 204 erstrecken.
Die Filtrationsbaugruppe 200 schließt auch ein äußeres Gehäuse 208 ein. Wie hierin ausführlicher beschrieben wird, ist das äußere Gehäuse 208 dazu konfiguriert, verschiedene Komponenten der Filtrationsbaugruppe 200 abzudecken (z. B. abzuschirmen, zu schützen, einzukapseln usw.). In einer beispielhaften Ausführungsform ist das äußere Gehäuse 208 aus einem starren Material (z. B. Hartplastik, Metall, Aluminium, Edelstahl usw.) aufgebaut. Das äußere Gehäuse 208 schließt eine Gewindeschnittstelle 210 ein. Die Gewindeschnittstelle 210 des äußeren Gehäuses 208 ist dazu konfiguriert, mit der Gewindeschnittstelle 206 der Aufnahme 204 zusammenzuwirken, um das äußere Gehäuse 208 mit der Aufnahme 204 und somit mit der Basis 202 zu koppeln. Auf diese Weise kann das äußere Gehäuse 208 auf die Aufnahme 204 geschraubt werden. Bei verschiedenen Anwendungen kann das äußere Gehäuse 208 von der Aufnahme 204 abgeschraubt werden, um den Zugang zu inneren Komponenten der Filtrationsbaugruppe 200 zu ermöglichen. Beispielsweise kann das äußere Gehäuse 208 von der Aufnahme 204 abgeschraubt und anschließend von dieser entfernt werden, sodass innere Komponenten der Filtrationsbaugruppe 200 gewartet, gereinigt und/oder ersetzt werden können.
Das äußere Gehäuse 208 schließt einen Vorsprung 212 (z. B. einen ringförmigen Vorsprung usw.) ein, der sich vom äußeren Gehäuse 208 aus erstreckt. Der Vorsprung 212 ist an einem Ende des äußeren Gehäuses 208 positioniert. Das äußere Gehäuse 208 schließt auch einen Pfosten 214 (z. B. Vorsprung, Säule usw.) ein, der innerhalb des Vorsprungs 212 positioniert ist und sich von dem äußeren Gehäuse 208 aus erstreckt. Der Pfosten 214 definiert einen ersten Durchgang 216 (z. B. Durchlass, Kanal, Rinne, Gang usw.) und einen zweiten Durchgang 218, die sich durch den Pfosten 214 erstrecken. Der erste Durchgang 216 und der zweite Durchgang 218 ermöglichen eine Fluidverbindung durch das äußere Gehäuse 208. Auf diese Weise kann Fluid außerhalb des äußeren Gehäuses 208 in das äußere Gehäuse 208 übertragen werden und umgekehrt. Der erste Durchgang 216 und der zweite Durchgang 218 können um einen Druckausgleich der Filtrationsbaugruppe 200 (z. B. in Bezug auf eine Umgebungsbedingung außerhalb des äußeren Gehäuses 208 usw.) ermöglichen, sodass sich der Druck im Wesentlichen nicht innerhalb des äußeren Gehäuses 208 aufbaut.
Das äußere Gehäuse 208 schließt eine innere Membran 220 (z. B. Barriere, Filter usw.) ein, die auf der Oberseite des Pfostens 214 positioniert und damit gekoppelt ist. Fluid gelangt durch die innere Membran 220, bevor es in den ersten Durchgang 216 und/oder den zweiten Durchgang 218 einströmt oder daraus ausströmt. Die innere Membran 220 kann durch eine Porosität (z. B. Anzahl der Poren pro Flächeneinheit, Anzahl der Poren pro Volumeneinheit usw.) definiert werden, die sich auf eine maximale Durchflussrate von Fluid durch die innere Membran 220 und eine maximale Fluidtröpfchengröße, die durch die innere Membran 220 gelangen kann, bezieht. Auf diese Weise kann die innere Membran 220 beispielsweise die Übertragung von Wasser in das äußere Gehäuse 208 hemmen oder im Wesentlichen verhindern, während gleichzeitig die Übertragung von Luft aus dem äußeren Gehäuse 208 heraus ermöglicht wird.
Das äußere Gehäuse 208 schließt auch eine Abdeckung 222 (z. B. Barriere, Filter usw.) ein, die mit dem Vorsprung 212 gekoppelt und oberhalb der inneren Membran 220 positioniert ist. Die Abdeckung 222 ermöglicht die Übertragung von Luft durch die Abdeckung 222 (z. B. ist durchlässig für Luft, ist luftdurchlässig usw.), hemmt oder verhindert jedoch die Übertragung von Flüssigkeiten und/oder Feststoffen durch die Abdeckung 222 (z. B. ist undurchlässig für Flüssigkeiten, ist flüssigkeitsundurchlässig usw.). Beispielsweise kann die Abdeckung 222 Rückstände (z. B. Schmutz, organische Rückstände, Blätter, Zweige, Holz, Eis, Schnee usw.) daran hindern, durch die innere Membran 220 zu gelangen, während gleichzeitig die Übertragung von Luft durch die innere Membran 220 ermöglicht wird. Die Aufnahme 204 schließt auch eine Halterung 224 ein. Die Halterung 224 erstreckt sich kontinuierlich oder diskontinuierlich um die Aufnahme 204.
Die Filtrationsbaugruppe 200 schließt auch ein inneres Gehäuse 226 ein, das mit der Aufnahme 204 gekoppelt ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das innere Gehäuse 226 aus einem elastischen oder flexiblen Material (z. B. weichem Kunststoff, Gummi, Neopren usw.) aufgebaut. Das innere Gehäuse 226 kann dazu konfiguriert sein, eine relativ geringe Dehnung (z. B. Längsdehnung usw.) bei einem Zieldruck aufzuweisen, der einem maximalen Volumen des Reduktionsmittels innerhalb der Filtrationsbaugruppe 200 zugeordnet ist. Das innere Gehäuse 226 ist dazu konfiguriert, sich auszudehnen, wenn Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 gefriert, sodass ein Abschnitt des inneren Gehäuses 226 in dem äußeren Gehäuse 208 aufgenommen werden (z. B. in Verbindung stehen usw.) kann. Das innere Gehäuse 226 schließt einen Flansch 228 ein, der selektiv mit der Halterung 224 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann das innere Gehäuse 226 in Bezug auf die Aufnahme 204 zentriert und auf die Basis 202 gedrückt werden, sodass der Flansch 228 in die Halterung 224 einrastet und anschließend von dieser gehalten wird.
Ein Luftspalt ist zwischen dem äußeren Gehäuse 208 und dem inneren Gehäuse 226 vorhanden, wenn das innere Gehäuse 226 mit der Aufnahme 204 gekoppelt ist und das äußere Gehäuse 208 mit der Aufnahme 204 gekoppelt ist. Der Luftspalt kann durch Luft oder ein anderes ähnliches Fluid belegt sein. Es versteht sich, dass, obwohl hierin hauptsächlich Luft diskutiert wird, andere ähnliche Fluide in ähnlicher Weise beschrieben und implementiert werden. Der Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 kann verschiedene Formen, Größen und Konfigurationen aufweisen, sodass die Filtrationsbaugruppe 200 für eine Zielanwendung maßgeschneidert werden kann. Beispielsweise kann sich der Luftspalt in Umfangsrichtung und azimutal um das innere Gehäuse 226 erstrecken. In einigen Beispielen sind das innere Gehäuse 226 und das äußere Gehäuse 208 so konfiguriert, dass das innere Gehäuse 226 nicht mit dem äußeren Gehäuse 208 in Kontakt kommt.
Der Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 ermöglicht die Ausdehnung des inneren Gehäuses 226. Mit anderen Worten, das innere Gehäuse 226 kann selektiv in den Luftspalt zum äußeren Gehäuse 208 hin ausgedehnt werden. Das innere Gehäuse 226 ist dazu konfiguriert, selektiv Reduktionsmittel zu enthalten und die Ausdehnung des Reduktionsmittels innerhalb des inneren Gehäuses 226 zu ermöglichen. Wenn beispielsweise eine Temperatur einer Umgebung, in der das Nachbehandlungssystem 100 betrieben wird, unterhalb eines Schwellenwerts liegt (z. B. einem Gefrierpunkt des Reduktionsmittels usw.), gefriert Reduktionsmittel, das innerhalb des inneren Gehäuses 226 vorhanden ist, und dehnt sich daher aus.
Das innere Gehäuse 226 kann zwischen einem ersten Zustand (z. B. einem zusammengezogenen Zustand, einem natürlichen Zustand usw.), wie in 2 gezeigt, und einem zweiten Zustand (z. B. einem ausgedehnten Zustand usw.), wie in 3 gezeigt, betrieben werden. Wenn sich das innere Gehäuse 226 ausdehnt (z. B. wenn das innere Gehäuse 226 vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht usw.), wie z. B. wenn Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 gefriert oder wenn ein Druck innerhalb des inneren Gehäuses 226 ansteigt (z. B. durch den Betrieb des Nachbehandlungssystems usw.), wird Luft aus dem Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 aus dem ersten Durchgang 216 und dem zweiten Durchgang 218 und anschließend durch die Abdeckung 222 gedrückt, wodurch ein Druckaufbau im Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 vermindert wird. Es wird im Wesentlichen verhindert, dass Luft in das innere Gehäuse 226 strömt, wenn sich das innere Gehäuse 226 ausdehnt, da Luft aus dem ersten Durchgang 216 und dem zweiten Durchgang 218 und anschließend aus der inneren Membran 220 und der Abdeckung 222 strömen kann. Auf diese Weise hemmt oder verhindert die Filtrationsbaugruppe 200 im Wesentlichen, dass sich Luft von außerhalb des inneren Gehäuses 226 mit dem Reduktionsmittel im Inneren des inneren Gehäuses 226 vermischt, während sie die Ausdehnung und das Zusammenziehen des inneren Gehäuses 226 ermöglicht, um das Gefrieren und Auftauen des Reduktionsmittels innerhalb des inneren Gehäuses 226 zu kompensieren.
Wenn sich das innere Gehäuse 226 zusammenzieht (z. B. wenn das innere Gehäuse 226 vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht usw.), wie z. B. wenn Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 auftaut, wird Luft von außerhalb der Abdeckung 222 durch die Abdeckung 222, durch den ersten Durchgang 216 und den zweiten Durchgang 218 und in den Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 gesaugt, wodurch im Wesentlichen die Bildung eines beliebigen Vakuums zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 verhindert wird.
Das innere Gehäuse 226 und das äußere Gehäuse 208 sind so konfiguriert, dass der Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 ein Zielvolumen aufweist. Das Zielvolumen des Luftspalts bezieht sich auf ein maximales Volumen des Reduktionsmittels innerhalb der Filtrationsbaugruppe 200 (z. B. innerhalb des inneren Gehäuses 226 usw.) und/oder auf ein maximales Volumen des Reduktionsmittels innerhalb einer Versorgungseinheit (z. B. der Pumpe 118 usw.), die der Filtrationsbaugruppe 200 zugeordnet ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen sind das innere Gehäuse 226 und das äußere Gehäuse 208 so konfiguriert, dass der Luftspalt zwischen dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208 erhalten bleibt, wenn das maximale Volumen des Reduktionsmittels innerhalb der Filtrationsbaugruppe 200 vorliegt (z. B. wenn das gesamte Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 gefroren ist usw.). Auf diese Weise bleibt die strukturelle Integrität des inneren Gehäuses 226 erhalten und der Betrieb der Filtrationsbaugruppe 200 kann nach dem Auftauen des Reduktionsmittels trotz des vorherigen Gefrierens des Reduktionsmittels innerhalb der Filtrationsbaugruppe 200 in wünschenswerter Weise fortgesetzt werden.
Die Filtrationsbaugruppe 200 schließt einen Filter 229 ein, der zum Filtern von Reduktionsmittel konfiguriert ist. Der Filter 229 schließt eine untere Endplatte 230 (z. B. Kappe, Endkappe usw.) ein, die innerhalb der Aufnahme 204 positioniert ist und mit der Basis 202 in Verbindung steht. Insbesondere steht die untere Endplatte 230 mit einem Rand 231 der Aufnahme 204 in Verbindung. Die untere Endplatte 230 schließt einen O-Ring ein, der eine Dichtung zwischen der unteren Endplatte 230 und dem Rand 231 bereitstellt.
Der Filter 229 schließt auch eine obere Endplatte 232 (z. B. Kappe, Endkappe usw.) ein, die innerhalb des inneren Gehäuses 226 positioniert ist. Die obere Endplatte 232 kann mit dem inneren Gehäuse 226 in Verbindung stehen. Wenn beispielsweise das Reduktionsmittel innerhalb des Filters 229 gefriert, kann die obere Endplatte 232 mit dem inneren Gehäuse 226 in Kontakt kommen. Kontakt zwischen der oberen Endplatte 232 und dem inneren Gehäuse 226 kann bewirken, dass das innere Gehäuse 226 mit dem äußeren Gehäuse 208 in Kontakt kommt. Die Filtrationsbaugruppe 200 (z. B. die untere Endplatte 230, die obere Endplatte 232, das innere Gehäuse 226, das äußere Gehäuse 208 usw.) ist so konfiguriert, dass die untere Endplatte 230 innerhalb des Randes 231 positioniert bleibt (z. B. sitzend, eingeschlossen usw.), während das innere Gehäuse 226 auf verschiedene Weise zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand übergeht. Auf diese Weise bleibt der Filter 229 in der Aufnahme 204 sitzen, während das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 gefriert und auftaut. Wenn beispielsweise das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 gefriert, kann sich die untere Endplatte 230 innerhalb des Randes 231 bewegen, was gleichzeitig bewirken kann, dass die obere Endplatte 232 mit dem inneren Gehäuse 226 in Kontakt kommt und das innere Gehäuse 226 mit dem äußeren Gehäuse 208 in Kontakt kommt, wodurch eine weitere Bewegung der unteren Endplatte 230 aus dem Rand 231 heraus verhindert wird. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die obere Endplatte 232 abgerundet, abgeschrägt oder auf andere Weise so konfiguriert, dass eine Verbindung zwischen der oberen Endplatte 232 und dem inneren Gehäuse 226 keine wesentliche strukturelle Beschädigung (z. B. Verschleiß usw.) an dem inneren Gehäuse 226 verursacht.
Der Filter 229 schließt auch ein erstes Filtermedium 234, das mit der Basis 202 gekoppelt und innerhalb der unteren Endplatte 230 positioniert ist. Das erste Filtermedium 234 ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel zu filtern, und ist durch eine Porosität definiert. Die erste Porosität ist einer maximalen Fluidtröpfchengröße zugeordnet, die durch das erste Filtermedium 234 hindurch gelangen kann. Das erste Filtermedium 234 kann beispielsweise ein gefaltetes Filtermedium oder ein gewelltes Filtermedium sein. Das erste Filtermedium 234 kann beispielsweise eine Vielzahl von axial länglichen Tetraederkanälen einschließen.
Der Filter 229 schließt auch eine Säulenstütze 236 ein. Die Säulenstütze 236 ist mit der unteren Endplatte 230 und der oberen Endplatte 232 gekoppelt. Beispielsweise kann die Säulenstütze 236 auf die untere Endplatte 230 und die obere Endplatte 232 aufgeformt sein. Die Säulenstütze 236 weist eine Länge auf, die dazu konfiguriert ist, den Sitz der unteren Endplatte 230 in dem Rand 231 aufrechtzuerhalten. Die Säulenstütze 236 kann zusätzlich mit dem ersten Filtermedium 234 in Verbindung stehen und kann dazu dienen, das erste Filtermedium 234 in Bezug auf die untere Endplatte 230 und die obere Endplatte 232 zu halten. Die Säulenstütze 236 ermöglicht den Durchgang des Reduktionsmittels dort hindurch. Beispielsweise kann die Säulenstütze 236 eine Maschenwand einschließen, durch die das Reduktionsmittel frei hindurch gelangen kann.
Der Filter 229 schließt auch ein zweites Filtermedium 238 ein, das mit der unteren Endplatte 230 und der oberen Endplatte 232 in Verbindung steht. Beispielsweise können die untere Endplatte 230 und die obere Endplatte 232 auf die untere Endplatte 230 und die obere Endplatte 232 aufgeformt sein. Das zweite Filtermedium 238 ist dazu konfiguriert, Reduktionsmittel zu filtern, und ist durch eine Porosität definiert. Die Porosität ist einer maximalen Fluidtröpfchengröße zugeordnet, die durch das zweite Filtermedium 238 hindurch gelangen kann. Die Porosität des zweiten Filtermediums 238 kann identisch zu oder verschieden von der Porosität des ersten Filtermediums 234 sein. Das zweite Filtermedium 238 kann beispielsweise ein gefaltetes Filtermedium oder ein gewelltes Filtermedium sein. Das zweite Filtermedium 238 kann beispielsweise eine Vielzahl von axial länglichen Tetraederkanälen einschließen. Das zweite Filtermedium 238 kann mit dem ersten Filtermedium 234 identisch oder von diesem verschieden sein.
In einem Betrieb kann das Reduktionsmittel von der Basis 202 in das erste Filtermedium 234, durch das erste Filtermedium 234, durch die Säulenstütze 236, durch das zweite Filtermedium 238, zwischen das zweite Filtermedium 238, die untere Endplatte 230 und/oder die obere Endplatte 232 und das innere Gehäuse 226 und/oder die Aufnahme 204 und aus der Aufnahme 204 heraus geleitet werden. In einem anderen Betrieb kann das Reduktionsmittel aus der Aufnahme 204 zwischen das zweite Filtermedium 238, die untere Endplatte 230 und/oder die obere Endplatte 232 und das innere Gehäuse 226 und/oder die Aufnahme 204, durch das zweite Filtermedium 238, durch die Säulenstütze 236, durch das erste Filtermedium 234 und aus der Basis 202 heraus geleitet werden.
Die Wechselwirkung zwischen der Gewindeschnittstelle 206 der Aufnahme 204 und der Gewindeschnittstelle 210 des äußeren Gehäuses 208 hält das innere Gehäuse 226 innerhalb des äußeren Gehäuses 208 und hemmt oder verhindert dadurch das Herausschieben des Filters 229 aus der Aufnahme 204. Auf diese Weise erhält das äußere Gehäuse 208 den gewünschten Betrieb der Filtrationsbaugruppe 200 aufrecht, wenn z. B. das Reduktionsmittel innerhalb des Filters 229 gefriert. Im Gegensatz dazu enthalten viele konventionelle Filter kein äußeres Gehäuse und weisen stattdessen nur ein einzelnes Gehäuse auf, das sich unbeabsichtigt verschieben oder lösen kann und dadurch anfällig für das Herausschieben von Komponenten innerhalb des einzelnen Gehäuses und einen entsprechenden Ausfall des konventionellen Filters ist.
4 veranschaulicht das innere Gehäuse 226 im Detail. Wie in 4 gezeigt, schließt das innere Gehäuse 226 eine gekrümmte Fläche 300 und eine Endfläche 302 ein, die an die gekrümmte Fläche 300 angrenzt. Das innere Gehäuse 226 schließt auch eine Lippe 304 ein, die einen größeren Durchmesser als die gekrümmte Fläche 300 aufweist und an die gekrümmte Fläche 300 und den Flansch 228 angrenzt.
Das innere Gehäuse 226 schließt auch eine Vielzahl von Verbindungsrippen 306 ein. Jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 erstreckt sich von der Lippe 304 über die gekrümmte Fläche 300 und über die Endfläche 302. Bei einigen Ausführungsformen ist jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 an einem Nexus verbunden, der an der Endfläche 302 angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen endet mindestens eine aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 an der Endfläche 302 getrennt von den anderen aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306. Bei einer beispielhaften Ausführungsform schließt das innere Gehäuse 226 fünf Verbindungsrippen 306 ein. Das innere Gehäuse 226 kann jedoch eine, zwei, drei, sechs, acht oder eine andere Anzahl der Verbindungsrippen 306 einschließen.
Das innere Gehäuse 226 schließt auch eine Vielzahl von Zwischenrippen 308 ein. Jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 erstreckt sich von der Lippe 304 über die gekrümmte Fläche 300 zur Endfläche 302. Jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 ist zwischen einem angrenzenden Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 voneinander beabstandet angeordnet. Bei einer beispielhaften Ausführungsform schließt das innere Gehäuse 226 fünf Zwischenrippen 308 ein. Das innere Gehäuse 226 kann jedoch eine, zwei, drei, sechs, acht oder eine andere Anzahl der Zwischenrippen 308 einschließen.
Die Vielzahl von Verbindungsrippen 306 und die Vielzahl von Zwischenrippen 308 wirken zusammen, um die Ausdehnung des inneren Gehäuses 226 (z. B. in den Spalt zwischen dem äußeren Gehäuse 208 und dem inneren Gehäuse 226 usw.) zu ermöglichen, während die Steifigkeit des inneren Gehäuses 226 beibehalten wird. Die durch die Vielzahl von Verbindungsrippen 306 und die Vielzahl von Zwischenrippen 308 bereitgestellte Steifigkeit spannt das innere Gehäuse 226 in den ersten Zustand (z. B. den zusammengezogenen Zustand, den natürlichen Zustand usw.) vor, wodurch ein wünschenswerter Betrieb des inneren Gehäuses 226 aufrechterhalten wird, nachdem das gefrorene Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses 226 aufgetaut ist.
Jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 und jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 ragt aus dem inneren Gehäuse 226 heraus. Abschnitte jeder aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 werden im äußeren Gehäuse 208 aufgenommen. Beispielsweise kann das äußere Gehäuse 208 eine Vielzahl von Nuten einschließen, die jeweils dazu konfiguriert sind, einen Abschnitt einer aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 aufzunehmen.
Jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 ist durch einen ersten Krümmungsradius R₁ definiert und jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 ist durch einen zweiten Krümmungsradius R₂ definiert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Vielzahl von Verbindungsrippen 306 und die Vielzahl von Zwischenrippen 308 so konfiguriert, dass der erste Krümmungsradius R₁ vom zweiten Krümmungsradius R₂ verschieden ist. Beispielsweise können die Vielzahl von Verbindungsrippen 306 und die Vielzahl von Zwischenrippen 308 so konfiguriert sein, dass der erste Krümmungsradius R₁ größer als der zweite Krümmungsradius R₂ ist.
Einige konventionelle Filter verwenden eine Schaumkomponente. Diese Schaumkomponente kann komprimiert werden, wenn Reduktionsmittel gefriert, und kann dekomprimiert werden, wenn Reduktionsmittel auftaut. Das Verwenden einer solchen Konstruktion ist jedoch aus vielerlei Gründen nachteilig.
Erstens ist dieser Schaum ist relativ teuer. Infolgedessen sind konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, relativ teuer. Ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Konstruktion der Filtrationsbaugruppe 200 sind die Kosten. Die Filtrationsbaugruppe 200 schließt keine Schaumkomponente ein und ist daher wünschenswerter als einige konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, da die Filtrationsbaugruppe 200 relativ kostengünstiger ist.
Außerdem weist der von konventionellen Filtern verwendete Schaum eine Nutzungsdauer auf, die schwer zu bestimmen ist. Nach der Nutzungsdauer kann dieser Schaum zerfallen und kann danach nicht mehr komprimiert und dekomprimiert werden. Dementsprechend ist es wichtig, die Nutzungsdauer dieses Schaums zu kennen. Leider ist es schwierig, die Nutzungsdauer dieses Schaums auf wirtschaftliche Weise genau vorherzusagen. Die Filtrationsbaugruppe 200 hat eine relativ lange Nutzungsdauer, die z. B. basierend auf der Konfiguration des inneren Gehäuses 226 bestimmt werden kann. Dementsprechend ist die Filtrationsbaugruppe 200 wünschenswerter als konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden.
Darüber hinaus kann der in einigen konventionellen Filtern verwendete Schaum bei erhöhten Temperaturen, wie Temperaturen über achtzig Grad Celsius, beschädigt werden. Dementsprechend können konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, in vielen Anwendungen, die eine Exposition gegenüber höheren Temperaturen erfordern (z. B. fünfundachtzig Grad Celsius, einhundertundfünf Grad Celsius usw.), nicht verwendet werden. Im Gegensatz dazu kann die Filtrationsbaugruppe 200 bei Temperaturen von mehr als einhundertundfünf Grad Celsius verwendet werden und kann daher in viel mehr Anwendungen verwendet werden als ein konventioneller Filter, bei dem eine Schaumkomponente verwendet wird. Dementsprechend ist die Filtrationsbaugruppe 200 wünschenswerter als konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, da die Filtrationsbaugruppe 200 in Anwendungen mit relativ hohen Temperaturen verwendet werden kann (wo die Verwendung einer Schaumkomponente nicht wünschenswert ist).
Die Kompression dieses Schaums kann bewirken, dass der Sitz eines Filterelements gelöst wird. Konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, können nicht dazu konfiguriert sein, eine strukturelle Wechselwirkung zu bieten, die die Bewegung des Filterelements einschränkt und dadurch ein Ablösen des Sitzes des Filterelements hemmt oder verhindert, wenn Reduktionsmittel gefriert. Infolgedessen sind konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden, anfällig für Fälle, in denen der Sitz des Filterelements unbeabsichtigterweise gelöst wird, was dazu führt, dass die konventionellen Filter unerwünscht sind. Im Gegensatz dazu verwendet die Filtrationsbaugruppe 200 eine strukturelle Wechselwirkung zwischen der Aufnahme 204, der unteren Endplatte 230, dem Rand 231, der oberen Endplatte 232, der Säulenstütze 236, dem inneren Gehäuse 226 und dem äußeren Gehäuse 208, um sicherzustellen, dass die untere Endplatte 230 im Rand 231 sitzen bleibt, wenn Reduktionsmittel im inneren Gehäuse 226 gefriert, wodurch der gewünschte Betrieb der Filtrationsbaugruppe 200 sichergestellt wird. Dementsprechend ist die Filtrationsbaugruppe 200 wünschenswerter als konventionelle Filter, die eine Schaumkomponente verwenden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich keine aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 auf die Endfläche 302. Bei anderen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Zwischenrippen 308 jedoch auf die Endfläche 302, sodass jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 nicht an beliebige andere aus der Vielzahl von Zwischenrippen 308 und beliebige aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 angrenzt (z. B. diskontinuierlich ist usw.). Bei einer weiteren Ausführungsform schließt das innere Gehäuse 226 keine Zwischenrippen 308 ein und schließt nur die Vielzahl von Verbindungsrippen 306 ein. Bei einer Ausführungsform schließt das innere Gehäuse 226 keine Verbindungsrippen 306 ein und schließt nur die Vielzahl von Zwischenrippen 308 ein. Bei einigen Ausführungsformen schließt das innere Gehäuse 226 keine Zwischenrippen 308 zwischen mindestens einem angrenzenden Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 ein. Bei einer Ausführung schließt das innere Gehäuse 226 eine Vielzahl von der Vielzahl von Zwischenrippen 308 zwischen mindestens einem benachbarten Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen 306 ein.
Aufbau beispielhafter Ausführungsformen
Obwohl dieses Dokument viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Implementierungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Zudem können, obwohl Merkmale möglicherweise so beschrieben sind, dass sie in bestimmten Kombinationen wirken und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Die hierin verwendeten Begriffe „im Wesentlichen“, „ungefähr“ und ähnliche Begriffe sollen eine weitläufige Bedeutung haben, die mit der üblichen und akzeptierten Verwendung durch Fachleute auf dem Gebiet übereinstimmt, in das der Gegenstand dieser Offenbarung fällt. Es ist für den Fachmann, der diese Offenbarung liest, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Schutzumfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie hierin verwendet, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. abnehmbar oder lösbar) geschehen. Ein solches Verbinden kann erreicht werden, indem die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und alle zusätzlichen Zwischenkomponenten einstückig als ein einheitlicher Körper miteinander ausgebildet werden, wobei die beiden Komponenten oder die beiden Komponenten und etwaige zusätzliche Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidisch gekoppelt“, „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem ein Fluid, wie etwa Abgas, Wasser, Luft, flüssiges Reduktionsmittel, gasförmiges Reduktionsmittel, wässriges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw., entweder mit oder ohne Eingriff von Komponenten oder Objekten strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder jegliche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen. Wenngleich das Reduktionsmittel hierin als „gefrierend“ beschrieben wird, wird davon ausgegangen, dass das Konzept des „Gefrierens“ eine teilweise Verfestigung des Reduktionsmittels einschließt. Eine teilweise Verfestigung des Reduktionsmittels kann beispielsweise auftreten, wenn das Reduktionsmittel eine wässrige Lösung ist und das Wasser in dem Reduktionsmittel sich mindestens teilweise verfestigt.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Aufbau und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Schutzumfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass einige Merkmale nicht zwingend sind, und dass Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Schutzumfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden können, wobei der Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Wenn die Formulierung ein „Teil“ oder „Abschnitt“ verwendet wird, kann das Element einen Teil/Abschnitt und/oder das gesamte Element umfassen, sofern nicht spezifisch anders angegeben.

Claims

Filtrationsbaugruppe, die so strukturiert ist, dass sie Reduktionsmittel filtert, wobei die Filtrationsbaugruppe umfasst: ein äußeres Gehäuse; und ein inneres Gehäuse, das innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert ist, wobei das innere Gehäuse so strukturiert ist, dass es das Reduktionsmittel enthält, und zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden kann, wobei das innere Gehäuse eine Endfläche umfasst; wobei das innere Gehäuse von dem äußeren Gehäuse durch einen Spalt getrennt ist, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet; und wobei ein Volumen des Spaltes abnimmt, wenn das innere Gehäuse vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht, und zunimmt, wenn das innere Gehäuse vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: die Endfläche vom äußeren Gehäuse getrennt ist, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet; und die Endfläche mit dem äußeren Gehäuse in Verbindung steht, wenn sich das innere Gehäuse im zweiten Zustand befindet.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: das äußere Gehäuse einen Durchgang umfasst, der so strukturiert ist, dass er ein Fluid in das äußere Gehäuse und aus dem äußeren Gehäuse heraus überträgt; und die Filtrationsbaugruppe dazu konfiguriert ist, das Fluid aus dem äußeren Gehäuse zu übertragen, wenn das innere Gehäuse vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht, und das Fluid in das äußere Gehäuse zu übertragen, wenn das innere Gehäuse vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Abdeckung, die so strukturiert ist, dass sie das Fluid durch sie hindurch überträgt und die Übertragung von Flüssigkeiten durch sie hindurch hemmt; wobei die Abdeckung mit dem äußeren Gehäuse in der Nähe des Durchgangs gekoppelt ist, sodass das in das äußere Gehäuse und aus dem äußeren Gehäuse heraus übertragene Fluid durch die Abdeckung strömt; und wobei die Abdeckung so strukturiert ist, dass sie die Übertragung von Flüssigkeiten durch den Durchgang und in das äußere Gehäuse hemmt.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei der Durchgang innerhalb des äußeren Gehäuses angrenzend an die Endfläche des inneren Gehäuses positioniert ist.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei: das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom ersten Zustand in den zweiten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses von einem flüssigen Zustand in einen gefrorenen Zustand übergeht; und das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses vom gefrorenen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Basis, die mit dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse gekoppelt ist; einen Filter, der innerhalb des inneren Gehäuses positioniert und mit der Basis gekoppelt ist, wobei der Filter so strukturiert ist, dass er das Reduktionsmittel filtert und umfasst: eine Säulenstütze; eine untere Endplatte, die mit der Säulenstütze gekoppelt ist; und eine obere Endplatte, die mit der Säulenstütze gegenüber der unteren Endplatte gekoppelt ist; wobei die Basis eine Aufnahme umfasst, die einen Rand aufweist; und wobei die untere Endplatte innerhalb der Aufnahme gehalten wird, sodass die untere Endplatte mit dem Rand in Verbindung steht, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet und wenn sich das innere Gehäuse im zweiten Zustand befindet.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das innere Gehäuse ferner umfasst: eine gekrümmte Fläche angrenzend an die Endfläche; und eine Vielzahl von Verbindungsrippen, wobei sich jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen über die gekrümmte Fläche und auf die Endfläche erstreckt und jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen mit den anderen aus der Vielzahl von Verbindungsrippen an der Endfläche verbunden ist.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 8, wobei das innere Gehäuse ferner eine Vielzahl von Zwischenrippen umfasst, wobei sich jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen über die gekrümmte Fläche erstreckt und jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen zwischen einem angrenzenden Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen positioniert ist.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 9, wobei: jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen durch einen ersten Krümmungsradius definiert ist, jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen durch einen zweiten Krümmungsradius definiert ist, und der erste Krümmungsradius größer ist als der zweite Krümmungsradius.
Filtrationsbaugruppe, die so strukturiert ist, dass sie Reduktionsmittel filtert, wobei die Filtrationsbaugruppe umfasst: ein äußeres Gehäuse; und ein inneres Gehäuse, das innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert ist, wobei das innere Gehäuse so strukturiert ist, dass es das Reduktionsmittel enthält, wobei das innere Gehäuse umfasst: eine Endfläche; eine gekrümmte Fläche angrenzend an die Endfläche; und eine Vielzahl von Verbindungsrippen, wobei sich jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen über die gekrümmte Fläche und auf die Endfläche erstreckt und jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen mit mindestens einer der anderen aus der Vielzahl von Verbindungsrippen an der Endfläche verbunden ist.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 11, wobei das innere Gehäuse ferner eine Vielzahl von Zwischenrippen umfasst, wobei sich jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen über die gekrümmte Fläche erstreckt und jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen zwischen einem angrenzenden Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen positioniert ist.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 12, wobei: jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen durch einen ersten Krümmungsradius definiert ist, jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen durch einen zweiten Krümmungsradius definiert ist, und der erste Krümmungsradius größer ist als der zweite Krümmungsradius.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 11, wobei: das innere Gehäuse zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden kann; jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen vom äußeren Gehäuse getrennt ist, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet; jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen mit dem äußeren Gehäuse in Verbindung steht, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet; das äußere Gehäuse einen Durchgang umfasst, der so strukturiert ist, dass er ein Fluid in das äußere Gehäuse und aus dem äußeren Gehäuse heraus überträgt; und die Filtrationsbaugruppe dazu konfiguriert ist, das Fluid aus dem äußeren Gehäuse zu übertragen, wenn das innere Gehäuse vom ersten Zustand in den zweiten Zustand übergeht, und das Fluid in das äußere Gehäuse zu übertragen, wenn das innere Gehäuse vom zweiten Zustand in den ersten Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 14, wobei: das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom ersten Zustand in den zweiten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses von einem flüssigen Zustand in einen gefrorenen Zustand übergeht; und das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses vom gefrorenen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Basis, die mit dem äußeren Gehäuse und dem inneren Gehäuse gekoppelt ist; einen Filter, der innerhalb des inneren Gehäuses positioniert und mit der Basis gekoppelt ist, wobei der Filter so strukturiert ist, dass er das Reduktionsmittel filtert und umfasst: eine Säulenstütze; eine untere Endplatte, die mit der Säulenstütze gekoppelt ist; und eine obere Endplatte, die mit der Säulenstütze gegenüber der unteren Endplatte gekoppelt ist; wobei die Basis eine Aufnahme umfasst, die einen Rand aufweist; und wobei die untere Endplatte innerhalb der Aufnahme gehalten wird, sodass die untere Endplatte mit dem Rand in Verbindung steht, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet und wenn sich das innere Gehäuse im zweiten Zustand befindet.
Filtrationsbaugruppe, die so strukturiert ist, dass sie Reduktionsmittel filtert, wobei die Filtrationsbaugruppe umfasst: ein äußeres Gehäuse; und ein inneres Gehäuse, das innerhalb des äußeren Gehäuses positioniert ist, wobei das innere Gehäuse so strukturiert ist, dass es das Reduktionsmittel enthält, und zwischen einem ersten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein erstes Volumen aufweist, und einem zweiten Zustand, in dem das innere Gehäuse ein zweites Volumen aufweist, das größer als das erste Volumen ist, betrieben werden kann; wobei zumindest ein Abschnitt des inneren Gehäuses von dem äußeren Gehäuse getrennt ist, wenn sich das innere Gehäuse im ersten Zustand befindet und mit dem äußeren Gehäuse in Verbindung steht, wenn sich das innere Gehäuse im zweiten Zustand befindet.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 17, wobei: das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom ersten Zustand in den zweiten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses von einem flüssigen Zustand in einen gefrorenen Zustand übergeht; und das innere Gehäuse dazu konfiguriert ist, vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überzugehen, wenn das Reduktionsmittel innerhalb des inneren Gehäuses vom gefrorenen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 17, wobei das innere Gehäuse ferner umfasst: eine Endfläche; eine gekrümmte Fläche angrenzend an die Endfläche; und eine Vielzahl von Verbindungsrippen, wobei sich jede aus der Vielzahl von Verbindungsrippen über die gekrümmte Fläche und auf die Endfläche erstreckt.
Filtrationsbaugruppe nach Anspruch 19, wobei das innere Gehäuse ferner eine Vielzahl von Zwischenrippen umfasst, wobei sich jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen über die gekrümmte Fläche erstreckt und jede aus der Vielzahl von Zwischenrippen zwischen einem angrenzenden Paar aus der Vielzahl von Verbindungsrippen positioniert ist.