专利名称：用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的装置、系统和方法
技术领域：
本发明涉及过滤，且更具体地说，涉及在排出物后处理系统 (exhaustaftertreatment system)中剂量流体(dosing fluid)的过滤。
背景技术：
许多内燃发动机产生氮氧化物(N0x)作为燃烧副产物。柴油发动机在运行中尤其 产生相对高量的N0x。发动机通常通过发动机的排出物流(exhaust stream)释放NOx。
NOx是污染物，其会加剧气喘症状、与空气中的氧反应产生臭氧以及当溶于水时最 终形成硝酸。酸雨和雾常常归因于来自内燃发动机的N0x的释放。 因为不期望释放NOx，所以已经实施了各种方案来减少NOx排放。一种这样的方案 是选择性催化还原(selective catalytic reduction) (SCR)排出物后处理系统。SCR系统 利用废气、添加剂和催化剂之间的化学反应来减少NOx排放。将气态或液态剂量流体(最 常用的氨或尿素)加入废气，并且吸收到催化剂上。剂量流体与废气中的NOx反应形成无 害的&0(水蒸气)和N2(氮气)。 在运行中，SCR系统通常包括由运载工具携带的剂量流体罐。将剂量流体从罐泵 送通过喷射器(injector)进入排出物流。与SCR系统相关的一个麻烦是剂量流体中的杂 质。该杂质可呈现悬浮于剂量流体中的粉尘或其它外来碎屑、SCR系统元件的磨损碎片例 如来自泵的小块叶轮、或者其它物质的形式。这种杂质会限制剂量流体在SCR系统中任何 地方的流动，且在喷射器中尤其麻烦。外来物质可能滞留在相对小的喷射器中，从而减少了 或消除了剂量流体进入排出物流的流动。 —些SCR系统包括在剂量流体罐与喷射器之间的箱(housing)中的纸过滤器，以 减少注入的剂量流体中杂质的出现。尽管这些过滤器可以提高SCR系统的性能，但是它们 也带来新的麻烦。纸过滤器具有用于容纳杂质的足够低的容量，从而需要在发动机的寿命 内定期维护。通常，这涉及更换或清洗纸过滤器。 此外，在SCR系统中所使用的剂量流体常常具有相对高的凝固点。例如，尿素具有 大约-ll摄氏度的凝固点。如果允许剂量流体在低温下置于过滤箱(filter housing)内， 那么过滤箱中的剂量流体就会凝固，从而消除剂量流体的流动，并且往往损坏SCR系统。因 此，在低温下运行的带有SCR系统的运载工具常常在SCR系统的过滤箱中包括加热器。
现有的在SCR系统中过滤剂量流体的方法具有与制造和维护两者相关的高成本。 定期更换纸过滤器元件可能需要昂贵的维护费，而且将加热器元件加入到过滤箱增加该系 统的制造成本。这些成本最终由采用这些系统的运载工具的购买者、所有者和操作者来承 担。
发明内容
从以上讨论可知，很明显，存在对在SCR系统中过滤剂量流体的装置、系统和方法
4的需求。有利地，这样的装置、系统和方法在从剂量流体中过滤杂质的同时，将减少SCR系 统的操作和制造成本。 根据现有技术发展水平，并且特别是根据本领域的排出物后处理系统中当前可行 的过滤方法尚未能完全解决的问题和需要，已经开发了本发明。因此，已经开发了本发明来 提供用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的装置、系统和方法，其克服了本领域中上 述缺陷中的许多或全部。 过滤器设置有设置成功能性地执行过滤剂量流体的必要步骤的多个模块。在所述 的实施方案中的这些模块包括设置成容纳剂量流体的剂量罐(dosing tank)、设置在剂量 罐内的过滤介质、以及支撑过滤介质以形成用于剂量流体流的通道的支撑结构。
在一种实施方案中，过滤介质设置在剂量罐的出口处，以便剂量流体在离开剂量 罐之前或之时穿过过滤介质。在另一种实施方案中，过滤介质设置在剂量罐的进口处，以便 剂量流体在进入剂量罐之前或之时穿过过滤介质。在另外的实施方案中，过滤器包括连接 机构(attachment mechanism)，该连接机构设置成将过滤器连接到剂量罐的进口和出口中 的一个。 在一种实施方案中，过滤介质包括具有基本上恒定直径的聚合熔喷微丝 (melt-blown microfilament)。在另一种实施方案中，该结构包括设置在过滤介质上的一 个或多个肋。在另外的实施方案中，过滤介质包括多个层，所述多个层中的每一层具有特有 的和基本上恒定的孔隙率，所述多个层设置成使得孔隙率从过滤器的进口到过滤器的出口 减小。 在另外的实施方案中，过滤介质可包括选自由尼龙、聚酯、聚甲醛(P0M)、聚对苯二 甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二 酯(PBN)、HD-聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚全氟烷氧基(Poly(perfluoroalkoxy))、 聚异丁烯、氟橡胶、LD-聚乙烯和HD-聚乙烯组成的组的材料。在另外的实施方案中，过滤 介质包括深层介质(d印th media)。 本发明还提供了一种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的系统。该系统可 通过用于排出物后处理系统的剂量流体、设置成容纳剂量流体的剂量罐、过滤器、设置成泵 送剂量流体的泵以及设置成将剂量流体喷射进入排出物流的喷射器来实现。尤其，在一种 实施方案中，该系统中的过滤器包括设置在剂量罐内的过滤介质，以便剂量流体在离开剂 量罐之前穿过过滤介质。过滤介质还可包括支撑过滤介质以形成用于剂量流体流的通道的 支撑结构。 在一种实施方案中，该系统的过滤介质还可设置在剂量罐内剂量罐的出口处，以 便剂量流体在离开剂量罐之前或之时穿过过滤介质。在另一种实施方案中，该系统可包括 设置成在剂量罐中加热剂量流体和过滤介质的加热器。在该系统的一种实施方案中，剂量 流体是单一氮氧化物(mono-nitrogen oxide) (N0x)还原剂。在另外的实施方案中，剂量流 体选自由尿素、氨和烃类燃料组成的组。 在该系统的另一种实施方案中，过滤介质可包括多个层，所述多个层中的每一层 具有特有的和基本上恒定的孔隙率，所述多个层设置成使得孔隙率从过滤器的进口到过滤 器的出口减小。 本发明也提供了一种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的方法。所公开的实施方案中的方法基本上包括实施与所述装置和系统的操作相关的上述功能所必须的步骤。在一种实施方案中，该方法包括使剂量流体容纳在剂量罐中，所述罐包含过滤介质。该方法也可包括促使剂量流体通过过滤介质。在一种实施方案中，该方法还包括使剂量流体离开罐。 在另外的实施方案中，该方法包括加热剂量罐内的剂量流体。在另一种实施方案中，该方法包括将剂量流体泵送通过再循环管线。 本发明还提供了一种用于在排出物后处理系统中对剂量流体的过滤器进行配置的方法。在所公开的实施方案中的该方法基本上包括实施与所述装置和系统的操作相关的上述功能所必须的步骤。在一种实施方案中，该方法包括提供具有小于剂量流体中的杂质的最小孔隙率的过滤介质。在某些实施方案中，该方法还包括将过滤介质放置在剂量罐内，所述剂量罐设置成容纳在排出物后处理系统中所使用的剂量流体，过滤介质放置在这样一个位置，即使得剂量流体在离开罐之前通过过滤介质。 整个说明书中提及的特点、优点或类似语言并不意味着通过本发明可实现的所有特点和优点都应该是或者是在本发明的任何单一实施方案中。更确切地，提及的特点和优点的语言应被理解为意味着，结合实施方案所描述的特定特点、优点或特征被包括在本发明的至少一种实施方案中。因此，在整个说明书中对特点和优点及类似语言的论述可以但不必指同一种实施方案。 此外，本发明所述的特点、优点和特征可按任何适合的方式组合在一种或多种实施方案中。相关领域的技术人员将认识到，本发明也可在缺少具体实施方案的特定特点或优点中的一个或多个的情况下实施。在其它例子中，可在某些实施方案中看出的附加特点和优点，可能未在本发明所有实施方案中出现。 从下面的描述和所附的权利要求，本发明的这些特点和优点将变得更充分明显，或者可通过下文所阐述的本发明的实施来了解本发明的这些特点和优点。
为了容易理解本发明的优点，以上所简述的本发明的更具体的描述将通过参考附图所示的特定实施方案来给出。应理解，这些附图仅仅图示了本发明的典型实施方案，并且因此不应被认为是本发明范围的限制，将通过使用附图采用附加特征和细节来描述和解释本发明，其中 图1是图示用于排出物后处理系统的剂量系统的一种实施方案的示意性框 图2是图示根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统的一种实施方案的示意性框图； 图3是图示根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统中的带有内部过滤器的剂量罐的一种实施方案的示意性框图； 图4是图示根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统中的带有内部过滤器的剂量罐的一种实施方案的示意性框图； 图5是图示根据本发明的采用深层介质的用于排出物后处理系统的剂量系统的一种实施方案的示意性框图； 图6是图示根据本发明的采用梯度密度深层过滤(gradient densityd印thfiltration)的用于排出物后处理系统的剂量系统的一种实施方案的示意性框 图7是根据本发明的梯度密度深层过滤系统的一种实施方案的横截面 图8是根据本发明的某些实施方案的形成熔喷过滤组件(melt-blownfiltrationassembly)的第一层的熔喷微丝的放大顶视图；以及 图9是图示根据本发明的用于在排出物后处理系统中对剂量流体的过滤器进行配置的方法的一种实施方案的示意性流程图。
具体实施例方式
整个说明书中提及的"一种实施方案"、"一实施方案"或类似语言意味着结合实施方案所述的具体特点、结构或特征被包括在本发明的至少一种实施方案中。因此，在整个说明书中，短语"在一种实施方案中"、"在一实施方案中"和类似语言的出现可以但不必都指同一种实施方案。 此外，本发明所述的特点、结构或者特征可按任何适合的方式组合在一种或多种实施方案中。在下面描述中，提供多个特定细节来充分理解本发明的实施方案。然而，相关领域的技术人员将认识到，本发明也可在缺少特定细节中的一个或多个或者具有其它方法、部件、材料等等情况下实施。在其它例子中，未详细示出或者描述众所周知的结构、材料或者操作，以避免使本发明各方面不清楚。 图1是图示用于排出物后处理系统的剂量系统100的一种实施方案的示意性框图。剂量系统100包括剂量罐102、加热器104、过滤器106、泵108、喷射器110和排出物流112。剂量系统100将剂量流体喷射入排出物流112，以减少排出物流112中的污染物。
在一种实施方案中，剂量罐102容纳供剂量系统100使用的剂量流体。剂量罐102可包括出口 114，剂量流体通过出口 114离开剂量罐102。剂量罐102可包括能容纳剂量流体的任何材料，例如聚合物、金属或者类似物。 过滤器106从剂量罐102接收剂量流体。过滤器106可通过软管、管、槽(channel)或者类似物连接到剂量罐。过滤器106将杂质从剂量流体中除去。过滤器106可包括纤维素材料、聚合物材料、网或类似物。 在一种实施方案中，过滤器106包括设置成在过滤器106中加热剂量流体的加热器104。加热器104将过滤器106中的剂量流体维持在剂量流体的冻结温度以上。在一种实施方案中，加热器104包括电阻元件，电阻元件根据通过该元件的电流通路来产生热。
泵108从过滤器106接收剂量流体，并将剂量流体泵送到整个系统100。泵108可通过软管、管、槽或者类似物连接到过滤器106。在一种实施方案中，泵108可包括膜片泵(bladder pump)、蠕动泵或本领域中常用的其它泵。 在一种实施方案中，喷射器110将剂量流体喷射入排出物流112。喷射器110可包括设置成将剂量流体输送到排出物流112的一个或多个孔。 图2是图示根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统200的一种实施方案的示意性框图。剂量系统200可包括带有内部过滤器204的剂量罐202、泵206、喷射器208以及排出物流210。剂量系统200将剂量流体喷射入排出物流210，以减少排出物流210中的污染物。 在一种实施方案中，剂量罐202包括进口 212、出口 214以及内部过滤器204。剂量罐202接收、存贮以及输送供在剂量系统200中使用的剂量流体。剂量流体可以是用来处理在排出物流中的单一氮氧化物(N0x)的任何还原剂。例如，剂量流体可以是尿素、氨、烃类燃料或者类似物。剂量罐202可包括能容纳剂量流体的任何材料，例如聚合物、金属或者类似物。 进口 212接收剂量流体流216。如虚线箭头所示，剂量流体流216进入剂量罐202。
出口 214将剂量流体流从剂量罐202输送到剂量系统200的其它元件。 在一种实施方案中，内部过滤器204设置在剂量罐202内。将过滤器204设置在
剂量罐202内消除了用于过滤器204的分离加热器的需求。在一种实施方案中，内部过滤
器204设置在剂量罐202内剂量罐202的出口 214处。在此实施方案中，离开剂量罐202
的剂量流体通过内部过滤器204。当剂量流体通过内部过滤器204时，内部过滤器204捕获
了剂量流体内悬浮的杂质。 内部过滤器204可包括过滤介质。过滤介质可包括能从剂量流体中除去杂质的任何介质。例如，过滤介质可包括纤维素材料。在另一个例子中，过滤介质可包括聚合物材料。在一种实施方案中，过滤介质可包括如下面关于图7所描述的熔喷聚合物深层介质。
在某些实施方案中，内部过滤器204通过连接机构218连接到剂量罐202。连接机构218可包括扣(clasp)、钩、抓钩(catch)、线、软管、管、槽或者本领域中已知的其它连接机构218。在可选的实施方案中，内部过滤器204可通过焊接、粘合剂或者类似物连接到剂量罐202。在又一种实施方案中，内部过滤器204可与剂量罐202 —起形成。例如，内部过滤器204可与剂量罐202的注模同时注模。 泵206从剂量罐202接收剂量流体，并且将剂量流体泵送到整个系统200。泵206可通过软管、管、槽或者类似物连接到过滤器204。在一种实施方案中，泵206可包括膜片泵、蠕动泵或本领域中常用的其它泵。 在可选的实施方案中，泵206可设置在剂量罐202内。在剂量流体通过内部过滤器204之前，泵206可对剂量流体施加作用。在另一种实施方案中，泵206可设置在剂量罐202内，并且在剂量流体通过内部过滤器204之后对剂量流体施加作用。例如，泵206可位于内部过滤器204内，并且将剂量流体泵送通过剂量罐202的出口 214。
在一种实施方案中，喷射器208将剂量流体喷射入排出物流210。喷射器208可包括设置成将剂量流体输送到排出物流210的一个或多个孔。 在某些实施方案中，剂量系统200可包括再循环管线220。在某些实施方案中，再循环管线220将剂量流体从泵206返回至剂量罐202。根据剂量流体不是正被喷射入排出物流210的判定(determination)，例如当发动机不工作并且不产生排出物时，剂量系统200可通过再循环管线220使剂量流体再循环。所使用的再循环管线220可运行来在寒冷天气中剂量系统200的运行期间使泵206中的剂量流体免于冻结。 图3图示了根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统中带有内部过滤器的剂量罐302的一种实施方案的横截面图。在一种实施方案中，剂量罐302包括进口 212、出口 214、内部过滤器304以及加热器306。剂量罐302接收、存贮和输送供在剂量系统中使用的剂量流体。剂量罐302可包括能容纳剂量流体的任何材料，例如聚合物、金属或者类似物。在一种实施方案中，按与关于图2所述的同样编号部件的相似方式来设置进口 212和出口 214。
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在一种实施方案中，内部过滤器304设置在剂量罐302内。内部过滤器304可包括过滤介质308和支撑结构310。内部过滤器304过滤剂量流体流216。
过滤介质308可包括能从剂量流体中除去杂质的任何介质。例如，过滤介质308可包括纤维素材料。在另一个例子中，过滤介质308可包括聚合物材料。在一种实施方案中，过滤介质308可包括如下面关于图7所描述的熔喷聚合物深层介质。如本领域技术人员可知的，过滤介质308可包括用在过滤介质的任何材料。例如，过滤介质可包括尼龙、聚酯、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN) 、 HD-聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚全氟烷氧基、聚异丁烯、氟橡胶、LD-聚乙烯和/或HD-聚乙烯。 过滤介质308可由支撑结构310支撑。在一种实施方案中，支撑结构310支撑过滤介质308，以形成用于剂量流体流216的通道。支撑结构310可分开过滤介质308的相邻表面，以产生用于剂量流体流216的通道。过滤介质基于自身结构完整性可自身包括支撑结构，根据本公开内容，这对于本领域技术人员来说将是明显的。 例如，支撑结构310可包括在过滤介质308内表面上的一个或多个肋。在本例中，过滤介质308可类似滤袋(sock)形成有连接到剂量罐302出口 214的滤袋开口。滤袋形(sock-shaped)过滤介质308的内表面可衬有形成支撑结构310的一个或多个肋，支撑结构310保持滤袋形过滤介质的相邻内表面分开，以形成剂量流体流216的通道。
在一种实施方案中，加热器306加热剂量罐302中的剂量流体。加热器306也可加热内部过滤器304周围的剂量流体。对剂量流体加热来维持剂量流体在剂量流体使用的最低要求温度以上。例如，当尿素被用作剂量流体时，加热器306可维持该罐中的剂量流体在尿素凝固点以上的温度，该温度是大约-11摄氏度。 图4图示了根据本发明的用于排出物后处理系统的剂量系统中带有内部过滤器的剂量罐402的一种实施方案的横截面图。在一种实施方案中，剂量罐402包括进口 212、出口 214、内部进口过滤器404、内部出口过滤器406以及加热器306。剂量罐402接收、存贮和输送供在剂量系统中使用的剂量流体。剂量罐402可包括能容纳剂量流体的任何材料，例如聚合物、金属或者类似物。优选地，按与关于图2所述的同样编号部件的相似方式来设置进口212和出口214。优选地，按与关于图3所述的同样编号部件的相似方式来设置加热器306。 在一种实施方案中，内部进口过滤器404设置在剂量罐402内。内部进口过滤器404可包括过滤介质308和支撑结构310。当剂量流体流216进入剂量罐402时，内部进口过滤器404过滤剂量流体流216。优选地，按与关于图3所述的同样编号部件的相似方式来设置过滤介质308和支撑结构310。 在一种实施方案中，内部进口过滤器404设置在剂量罐402内，并且在进口 212处连接到剂量罐402。内部进口过滤器404可设成当剂量流体流216进入剂量罐402时横贯于剂量流体流216。在一种实施方案中，内部进口过滤器404可形成为如上面关于图3所述的滤袋构型(sockconfiguration)，其中滤袋开口围绕剂量罐402的进口 212。在可选的实施方案中，内部进口过滤器404可形成为篮状物构型(basket configuration)，其中篮状物开口围绕进口 212。 在一种实施方案中，内部出口过滤器406设置在剂量罐402内。内部出口过滤器406可包括过滤介质308和支撑结构310。当剂量流体流216离开剂量罐402时，内部出口 过滤器406过滤剂量流体流216。优选地，按与关于图3所述的同样编号部件的相似方式来 设置过滤介质308和支撑结构310。 在一种实施方案中，内部出口过滤器406设置在剂量罐402内，并且在出口 214处 连接到剂量罐402。内部出口过滤器406可设成当剂量流体流216离开剂量罐402时横贯 于剂量流体流216。在一种实施方案中，内部出口过滤器406可形成为如上面关于图3所述 的滤袋构型，其中滤袋开口围绕剂量罐402的出口 214。在可选的实施方案中，内部出口过 滤器406可形成为篮状物构型，其中篮状物开口围绕出口 214。 图5图示了根据本发明的采用深层介质的用于排出物后处理系统的剂量系统500 的一种实施方案。剂量系统500包括剂量罐102、过滤箱502、深层介质504、泵108、喷射器 110以及排出物流112。剂量系统500将剂量流体喷射入排出物流112，以减少排出物流112 中的污染物。优选地，按与关于图1所述的同样编号部件的相似方式来设置剂量罐102、泵 108、喷射器110以及排出物流112。 在一种实施方案中，过滤箱502提供容纳深层介质504的结构，并且提供使剂量流 体流动通过深层介质504的通道。在一种实施方案中，过滤箱502从剂量罐102接收剂量 流体流。 过滤箱502可以是可维护的，意思是可从过滤箱502中除去和更换深层介质504。 在另一种实施方案中，过滤箱502可以可拆装地连接到剂量系统500，以便可除去和更换带 有相关的深层介质504的过滤箱。在又一种实施方案中，过滤箱502可以是在正常情况下 不需要维护的终身过滤器(lifetime filter)。 在一种实施方案中，过滤箱502设置在剂量罐102与泵108之间的剂量流体流通 道中。在另一种实施方案中，过滤箱502设置在泵108与喷射器110之间的剂量流体流通 道中。在某些实施方案中，过滤箱502还可包括加热器。 深层介质504横切剂量流体流通道，并且当剂量流体通过深层介质504时从剂量 流体中除去杂质。在一种实施方案中，深层介质504包括具有在剂量流体流通道方向上渐 减的孔隙率的一系列层。关于图7更详细地论述深层介质504。 在一种实施方案中，深层介质504包括在本领域中已知的罐过滤器构型 (canister filter configuration)。深层介质504可包括熔喷聚合物材料。在一种实 施方案中，深层介质504可包括纤维素材料。在又一种实施方案中，深层介质504可包 括各种材料的组合。例如，在一种实施方案中，深层介质504可包括在罐构型(canister configuration)中的褶状纸材料，其中一层或多层聚合物材料设置在褶状纸材料的外表面 上。 图6图示了根据本发明的采用梯度密度深层过滤的用于排出物后处理系统的剂 量系统600的一种实施方案。剂量系统600包括剂量罐102、第一过滤箱602、深层介质504、 泵108、第二过滤箱604、喷射器110以及排出物流112。剂量系统600将剂量流体喷射入排 出物流112，以减少排出物流112中的污染物。优选地，按与关于图1所述的同样编号部件 的相似方式来设置剂量罐102、泵108、喷射器110以及排出物流112。优选地，按与关于图 5所述的同样编号部件的相似方式来设置深层介质504。 在一种实施方案中，按与关于图5所述的过滤箱502的相似方式来设置第一过滤箱602。第一过滤箱602可设置在剂量罐102与泵108之间的剂量流体流通道中。第一过 滤箱602可容纳用于过滤剂量流体的深层介质504。在某些实施方案中，第一过滤箱602还 可包括加热器。 在一种实施方案中，按与关于图5所述的过滤箱502的相似方式来设置第二过滤 箱604。第二过滤箱604可设置在泵108与喷射器110之间的剂量流体流通道中。第二过 滤箱604可容纳用于过滤剂量流体的深层介质504。在某些实施方案中，第二过滤箱604还 可包括加热器。 现参见图7，根据本发明的用于剂量流体的梯度密度深层过滤系统700通常可 包括熔喷过滤组件702，该熔喷过滤组件702具有不同孔隙率的多个熔喷层704、706和 708-这里所用到的孔隙率是指在层中的空隙百分数。实际上，孔隙率的变化产生间隙或孔 大小的相应变化，于是提供不同的层过滤性能。这种依赖于孔隙率或者密度梯度变化来改 变层过滤性能的方法有利于由縮醛和/或可与各种剂量流体相容的其它基本上尺寸稳定 的热塑性塑料所制成的有效深层介质型过滤器。 在一些实施方案中，例如，熔喷过滤组件702的第一层704可包括介于大约90% 和98%之间的孔隙率，以提供初始的小颗粒过滤。第一层704可连接到适合于提供减小量 值的小颗粒过滤的第二层706。与第二层706相应的孔隙率可例如，在大约85%和97%之 间变动。最后，熔喷过滤组件702的第二层706可连接到适合于提供细颗粒过滤的第三层 708。与第三层708相应的孔隙率可例如，在大约80%和96%之间变动。这样，本发明的熔 喷过滤组件702提供了具有从第一层704到第三层708的行进方向的剂量流体216的渐细 过滤(increasingly fine filtration)。当然，本领域的技术人员将认识到，上述公开的熔 喷过滤组件702的第一层704、第二层706和第三层708仅仅是用于示例性目的，且根据本 发明的熔喷过滤组件702可包括设置成提供渐细过滤的任意层数。此外，在一些实施方案 中，熔喷过滤组件702可包括结合成一个整体的熔喷微丝的渐变配置，以便熔喷过滤组件 702基本上没有可单独识别的层。在一种实施方案中，熔喷过滤组件702可包括单层。
在一些实施方案中，熔喷过滤组件702可连接到适合于相对较粗过滤的至少一个 通用过滤元件708，于是进一步有助于渐变过滤效果。在某些实施方案中，熔喷过滤组件 702可被夹在两个通用过滤元件708a和708b之间，以便基本上密封熔喷过滤组件702的较 精密的熔喷层，从而保护了熔喷过滤组件702以及有助于整个过滤。 通用过滤元件708a和708b可包括纺粘过滤介质(spun bonded filtrationmedium)，指的是无纺材料类，其中新形成的丝立即受到冷空气，以停止它们变 细。通用过滤元件708a和708b可具有高于对应于熔喷过滤组件702的第一层704的孔隙 率的孔隙率，以便通用过滤元件708a和708b提供从流体中初步过滤相对大颗粒物质。通用 过滤元件708a和708b可包括，例如，纺粘尼龙、聚酯、縮醛、特氟纶②(Teflon )或者本领 域技术人员已知的其它纺粘过滤介质。这样的介质的平均丝径可包括，例如，大约100 ym。
图8是根据本发明的某些实施方案的形成熔喷过滤组件的第一层的熔喷微丝的 放大顶视图。在一种实施方案中，尺寸基本上稳定的诸如縮醛的热塑性塑料可被熔喷来产 生具有基本上恒定直径尺寸804的微丝802。例如，在一些实施方案中，每个微丝的直径804 可在大约2. 5 m和30 m之间变动。如图8所示，本发明的熔喷过滤组件702的第一层 704可包括大约96%的孔隙率806，以提供流体的粗孔隙率过滤。如图7所示的第二层706
11可包括直径804基本上等于图8中所示的直径的微丝802。然而，第二层706的微丝802可 包括大约94%的孔隙率806，以提供剂量流体的中等孔隙率过滤。最后，如图7所示的第三 层708可包括直径804与如图7所示的第一层704和第二层706相似的微丝802，但是第三 层708可显示大约92%的孔隙率806，以提供细孔隙率深层过滤。 熔喷微丝802可包括聚合物熔喷微丝。在某些实施方案中，这些微丝可包括尼龙、 聚酯、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸 乙二酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)、HD-聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚全氟烷氧 基、聚异丁烯、氟橡胶、LD-聚乙烯和/或HD-聚乙烯。 随后的示意性流程图通常是作为逻辑流程图而提出。同样地，所示顺序和标记步 骤表示所述方法的一种实施方案。其它的步骤和方法可被理解为是在功能、逻辑或者效果 上与所述方法的一个或多个步骤或其部分等效的。另外，所用的形式和符号是用来解释本 方法的逻辑步骤，并且不应被理解为限制本方法的范围。虽然可在流程图中使用各种箭头 型和线型，但是它们不应被理解为限制相应方法的范围。实际上，一些箭头或者其它连接符 可用来仅仅指出本方法的逻辑流程。例如，箭头可指出所述方法的所列举步骤之间未指定 持续时间的等待或者监控期。另外，具体方法发生的顺序可以严格或者可以不严格遵从所 示相应步骤的顺序。 图9是图示根据本发明的用于在排出物后处理系统中对剂量流体的过滤器进行 配置的方法900的一种实施方案的示意性流程图。在某些实施方案中，方法900是上述图 的系统和装置的使用方法，并且将参考这些图来论述。 如图9所示，方法900首先在902熔喷微丝802。微丝802可包括关于图8所述的 具有基本上恒定直径的基本上稳定的热塑性塑料。 接下来，在904，将微丝802形成为具有基本上恒定孔隙率806的层。可将微丝802 形成为多个层，每一层具有不同的孔隙率806。例如，可将微丝形成为第一层704、第二层 706和第三层708，每一层具有渐小的孔隙率806。 接下来，在906，根据它们的相对密度设置多个熔喷层，以形成过滤组件702。例 如，可将上述的第一层704、第二层706和第三层708设置成形成过滤组件702。在一种实 施方案中，这些层可被层压来形成粘着过滤组件(cohesive filtration assembly) 702。
接下来，在908，将过滤组件702设置在剂量流体流通道216中。可在908将过滤 组件702设置在剂量罐202内。在另一种实施方案中，可在908将过滤组件702设置在剂 量罐外的剂量流体流通道216中，诸如在过滤箱502中。 最后，在910，使剂量流体过滤通过过滤组件702的过滤介质。在910的过滤发生 在悬浮于剂量流体中的杂质被过滤组件702的这些层所捕获时。 本发明可按其它的具体形式来实施，而不偏离本发明的精神或主要特征。从任何 方面来看，所述实施方案都被认为仅仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所 附的权利要求指出，而非由上述的说明指出。落在权利要求的等价的含义和范围内的任何 改变都包括在权利要求的范围内。
1权利要求
一种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的过滤器，所述过滤器包括剂量罐，其设置成容纳剂量流体；过滤介质，其设置在所述剂量罐内；以及支撑结构，其支撑所述过滤介质，以形成用于剂量流体流的通道。
2. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述过滤介质设置在所述剂量罐的出口处，以便剂量流体在离开所述剂量罐之前或之时穿过所述过滤介质。
3. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述过滤介质设置在所述剂量罐的进口处，以便剂量流体在进入所述剂量罐之前或之时穿过所述过滤介质。
4. 如权利要求1所述的过滤器，其还包括连接机构，所述连接机构设置成将所述过滤器连接到所述剂量罐的进口和出口中的一个。
5. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述过滤介质还包括具有基本上恒定直径的聚合熔喷微丝。
6. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述支撑结构包括设置在所述过滤介质上的一个或多个肋。
7. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述过滤介质包括多个层，所述多个层中的每一层具有特有的和基本上恒定的孔隙率，所述多个层设置成使得孔隙率从所述过滤器的进口到所述过滤器的出口减小。
8. 如权利要求7所述的过滤器，其中所述过滤介质包括选自由尼龙、聚酯、聚甲醛(P0M)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)、 HD-聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚全氟烷氧基、聚异丁烯、氟橡胶、LD-聚乙烯和HD-聚乙烯组成的组的材料。
9. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述过滤介质包括深层介质。
10. —种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的系统，所述系统包括用于排出物后处理系统的剂量流体；剂量罐，其设置成容纳所述剂量流体；过滤器，其包括过滤介质，其设置在所述剂量罐内，以便所述剂量流体在离开所述剂量罐之前穿过所述过滤介质；以及支撑结构，其支撑所述过滤介质，以形成用于剂量流体流的通道；泵，其设置成泵送所述剂量流体；以及喷射器，其设置成将所述剂量流体喷射进入排出物流。
11. 如权利要求io所述的系统，其中所述过滤介质设置在所述剂量罐内所述剂量罐的出口处，以便所述剂量流体在离开所述剂量罐之前或之时穿过所述过滤介质。
12. 如权利要求10所述的系统，其还包括加热器，所述加热器设置成加热所述剂量罐中的所述剂量流体和所述过滤介质。
13. 如权利要求10所述的系统，其中所述剂量流体是单一氮氧化物(NOx)还原剂。
14. 如权利要求10所述的系统，其中所述剂量流体选自由尿素、氨和烃类燃料组成的组。
15. 如权利要求10所述的系统，其中所述过滤介质包括多个层，所述多个层中的每一层具有特有的和基本上恒定的孔隙率，所述多个层设置成使得孔隙率从所述过滤器的进口到所述过滤器的出口减小。
16. —种剂量流体过滤装置，其包括剂量流体罐，其设置成容纳剂量流体，所述剂量流体用在排出物后处理系统中；设置在所述剂量流体罐内用于过滤所述剂量流体的设备；用于支撑设置在所述剂量流体罐内用于过滤所述剂量流体的所述设备的设备，用于支撑的所述设备形成通过设置在所述剂量流体罐内用于过滤所述剂量流体的所述设备的剂量流体流动的通道。
17. 如权利要求16所述的剂量流体过滤装置，其还包括用于加热在所述剂量罐内的所述剂量流体的设备。
18. —种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的方法，所述方法包括使剂量流体容纳在剂量罐中，所述罐包括过滤介质；促使所述剂量流体通过所述过滤介质；以及使所述剂量流体离开所述罐。
19. 如权利要求18所述的方法，其还包括加热所述剂量罐内的所述剂量流体。
20. 如权利要求18所述的方法，其还包括将所述剂量流体泵送通过再循环管线。
21. —种用于在排出物后处理系统中对剂量流体的过滤器进行配置的方法，所述方法包括提供具有小于剂量流体中的杂质的最小孔隙率的过滤介质；以及将所述过滤介质放置在剂量罐内，所述剂量罐设置成容纳在排出物后处理系统中使用的剂量流体，所述过滤介质放置在这样一个位置，即使得所述剂量流体在离开所述罐之前通过所述过滤介质。
全文摘要
本发明涉及用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的装置、系统和方法。公开了一种用于在排出物后处理系统中过滤剂量流体的过滤器的装置、系统和方法。所述过滤器可包括设置成容纳剂量流体的剂量罐、设置在剂量罐内的过滤介质以及支撑过滤介质以形成用于剂量流体流的通道的支撑结构。有利地，本发明的装置、系统和方法减少了SCR系统的操作和制造成本。
文档编号B01D35/02GK101732915SQ20081017753
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者加里·里克尔, 朱莉·格拉柏, 维克兰特·阿加瓦尔, 阿伦·罗切克斯 申请人:康明斯滤清系统知识产权公司