CN112566710B - 用于过滤吸取在叠置的两个过滤介质层之间的液体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液体的过滤装置，包括：‑叠置的至少两个过滤介质层（4，6），所述过滤介质层（4，6）具有在它们之间形成条带的焊缝线（16，18），具有焊缝线（16，18）的过滤介质层（4，6）被叠置，使得当以垂直于过滤介质层（4，6）的角度观察时，一层（4，6）的焊缝线（16，18）与另一层（6，4）的焊缝线（18，16）形成网状结构，‑第一外表面（2）和第二外表面（8），所述第一外表面（2）和所述第二外表面（8）各自至少局部地由透水材料制成，过滤介质层（4，6）位于外表面（2，8）之间，以及‑用于通过过滤装置吸入液体的入口连接器（10）。

Description

用于过滤吸取在叠置的两个过滤介质层之间的液体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于液体的过滤装置。该装置更具体地用于净化内燃发动机中使用的添加剂，以便限制该发动机的污染物排放。

背景技术

大约20年来，某些由内燃发动机驱动的车辆已经配备了旨在用含有尿素的溶液填充的储器。所用的溶液由参考AUS32已知。它是一种稀释度为32.5%的尿素水溶液。这种尿素被转化为氨，然后在催化转化器中进行选择性催化还原（英文缩写为SCR，对应为SelectiveCatalytic Reduction）。氨则使得可以将废气中存在的NOx类型的成分还原成氮气和水。

在使用前，需要对AUS32型溶液进行过滤，以确保其不含杂质，这些杂质可能会例如在储器被填充时进入储器。这是因为某些杂质容易污染催化转化器，且从而降低其效率。

文献DE102013113155公开了一种多层液体净化元件，其具有液体可渗透的上层和液体不可渗透的基层，基层包括用于通过液体净化元件吸入液体的入口连接器，并且至少上层和基层通过液体不可渗透的连接件彼此连接，在上层和基层之间存在至少一个分隔***物。

该文献中提出的解决方案提供了对位于储器内并被泵送的液体的良好净化，以便将其供应给催化转化器或类似装置。

发明内容

本发明的目的是优化现有技术的过滤装置。这种装置将不限于过滤AUS32型溶液，还可以涉及用于计量和注射液体的***中的液体，例如在水被注射到所谓的汽油发动机中的情况下则诸如水。

本发明的更具体的目的是对于相同的过滤能力则限制过滤器的尺寸。

本发明的另一个目的是限制过滤器的***格。

为此，本发明提出了一种用于液体的过滤装置，其包括位于第一外表面和第二外表面之间的叠置的至少两个过滤介质层，以及用于通过过滤装置吸入液体的入口连接器。

根据本发明，第一外表面和第二外表面各自至少局部地由透水材料制成；所述至少两个过滤介质层分别具有在它们之间形成条带的焊缝线，并且分别具有焊缝线的所述至少两个过滤介质层是叠置的，使得当从垂直于过滤介质层的角度观察时，一层的焊缝线与另一层的焊缝线形成网状结构。

这种结构使得具有减小的表面积和减小的厚度的过滤装置成为可能，因为它允许从装置的两个相对面进行过滤。此外，产生的焊缝线赋予组件一定的刚性，从而使其能够自我支撑。关于焊缝线，例如可以在通过折叠一个过滤介质片获得过滤器的两个面之前产生这些焊缝线。因此，形成了构成排水网络的网状管道网络，最佳地分配液体流，在过滤元件的表面上具有最佳的通道横截面。焊缝线局部地产生过滤介质的压缩（通过将厚度减小到没有孔隙的过滤材料的厚度，并且因此通过局部地增加过滤元件的密度，从而释放用于液体通过的横截面）。

在这种过滤装置中，第一外表面和/或第二外表面优选地完全由透水材料制成，以便促进待过滤的液体进入过滤介质层。

为了便于制造过滤装置，提出第一外表面、第二外表面和两个过滤介质层具有基本相同的轮廓，并且这些元件通过***焊缝彼此连接。这里，两个过滤介质层可以通过折叠同一个过滤片来获得。

为了确保良好的密封，入口连接器有利地焊接到第一外表面和一个过滤介质层上。然后，该入口连接器优选地定位在第一外表面的边缘附近，并且焊接到连接器的用于所述过滤介质层的焊缝线基本上垂直于所述边缘定向，以便优化过滤装置中的液体流。

为了过滤液体的更好循环，焊缝线有利地基本平行于过滤介质层的边缘。

一个过滤介质层的焊缝线优选地沿基本垂直于另一个过滤介质层的焊缝线的方向延伸，以便使液体的循环更加均匀，并相对于过滤介质正确地分配该液体。

本发明还涉及一种具有出口孔的储器，其特征在于，它还包括如上所述的过滤装置，并且所述出口孔与过滤装置的入口连接器协作。出口孔可以形成在储器的壁上，或者形成在位于储器内部以容纳过滤装置的支撑件的壁上。这种支撑件例如可以是在储器内形成的壳体的壁，以接纳用于将液体从储器中抽出的泵。

在这种储器的情况下，出口孔优选地形成在至少部分开槽的壁上，并且过滤装置面向所述壁的开槽部分定位。这样，来自储器的液体总是能够到达过滤装置的两个表面。此外，开槽促进了支撑件和过滤装置之间的热交换。因此，在冷冻的情况下，在解冻过程中的改进的热交换允许均匀和更快速的解冻。

为了促进储器中液体的解冻，出口孔形成在壁上，该壁例如包括加热装置，例如电阻元件（或其他装置）。

附图说明

通过下面的借助于所附的示意图的描述，本发明的细节和优点将变得更加清楚，其中：

-图1以纵向截面示出了储器的过滤器，

-图2A至2C分别示出了图1的过滤器的一个过滤层、该过滤器的另一过滤层以及组装的图2A和2B的两个过滤层，

-图3是图1的过滤器在支撑件上就位时的横截面示意图，以及

-图4是图3的支撑件的放大的示意性详细视图。

具体实施方式

在图1中，过滤装置的纵向剖视图显示了第一外表面2、第一过滤层4、第二过滤层6、第二外表面8和入口连接器10。

这里所示的过滤装置旨在例如位于机动车辆的添加剂储器中。更具体地说，它是例如用于以名称AUS32或注册商标ADBLUE而闻名的尿素溶液的过滤器。过滤装置的入口连接器10因此可以安装在该储器的出口孔上，使得离开储器的所有液体都通过所述过滤装置。

以一种新颖的方式，这里提出的过滤装置以四个过滤层的堆叠形式实现，这四个过滤层围绕它们的周边焊接在一起。

一般来说，在本说明书中，焊缝可以例如通过超声波焊接产生，使用超声波焊极-砧座（sonotrode-enclume）组件的宽度来限定由此产生的壁的宽度。这种超声波焊接工艺的使用是已知的，并且用于将过滤器的层焊接在一起。

第一外表面2和第二外表面8由透水材料制成。例如，这种材料是穿孔板或柔性网。这些外表面也可以包括聚合物材料，但是这里也可以使用金属材料。这些外表面的主要功能一方面是保护过滤装置内的过滤层，另一方面是允许储器内的液体容易地进入这些过滤层。

第一过滤层4和第二过滤层6优选地具有相同的性质。例如，对于这些层的每一层，其是非织造纤维的集合，例如由合成聚合物材料制成。这些过滤层优选地形成深床过滤器，其使得可以从过滤层内的液体中分离杂质，并且不作为将杂质阻挡在其表面处（使得杂质聚集在筛网的表面处）的筛网。所用的纤维可以无序或有序的方式布置在过滤层中。因此，例如可以具有编织布置。在另一种变型中，纤维可以被纺丝并喷射到基底上。

用于形成第一过滤层4和第二过滤层6的材料优选地为易于焊接的材料。

第一外表面2和第一过滤层4承载入口连接器10。入口连接器10采用管状部件的形式，该管状部件具有位于套筒内部的中央通道12，该套筒的形状适合于入口连接器10需要安装在其上的储器的出口孔。在附图中通过纯粹说明性和非限制性的示例示出的实施例中，套筒在其一端处具有抵靠第一外表面2的凸缘，并且在其另一端处具有外径减小的区域。

第一外表面2和第一过滤层4各自具有与套筒的中央通道12对齐的通道。围绕这些通道产生第一焊缝14，以便以密封的方式将其凸缘侧的套筒、第一外表面2和第一过滤层4连接在一起。与图1相比，实施例变型可以是：入口连接器10的凸缘夹在第一外表面2和第一过滤层4之间，或者在过滤装置内部，在第一过滤层4（附接于其上）和第二过滤层6之间。将入口连接器10焊接到第一过滤层4不是必需的，但是是优选的。

以新颖的方式，在第一过滤层4上形成第二焊缝16。这些第二焊缝16的目的是产生线，沿着这些线的第一过滤层4的厚度与第一过滤层4的“原始”厚度相比是减小的。

图2A以俯视图示出了带有入口连接器10的第一外表面2。该第一外表面2的整体形状是矩形的。它有两条长边缘或纵向边缘，以及两条短边缘或横向边缘。

入口连接器10位于第一外表面2的横向边缘附近。假设这是该第一外表面2的上边缘。这是因为，如本领域技术人员所知，为了更好地过滤，优选地延长液体在其所穿过的过滤介质中的路径。因此，优选地在过滤装置的上部中设置入口。因此，规定入口连接器10位于第一外表面2的上四分之一处，并且作为优选，尽可能靠近第一外表面2的上边缘。

第二焊缝16形成优选地不相交的线。它们优选是平行的，更优选基本上是直线的。这些焊缝线在第一个外表面的大部分长度（高度）上延伸。在第二焊缝线16平行于矩形总体形状的第一外表面2的纵向边缘延伸的情况下，例如可以规定这些第二焊缝线16在这些纵向边缘的长度的至少三分之二上延伸，优选在该长度的至少80%上延伸。

在非矩形形状的表面的情况下，可以规定至少某些焊缝线的长度对应于该外表面总尺寸的至少三分之二。

图2A示出了接纳入口连接器10的外表面。在该外表面上，入口连接器10位于该表面的边缘附近，并且第二焊缝线16优选地基本垂直于入口连接器10所沿着的边缘延伸，从而形成允许经过滤的液体接近该入口连接器10的通道。

第二过滤层6同样具有焊接线。线形式的焊缝（不一定是直线的，但最好是直线的）在下文中称为第三焊缝18。

该第二过滤层6的形状与第一过滤层4的形状相同，这两个过滤层旨在彼此叠置。它们在图2A和2B中被描绘为面对面的，因此呈现轴对称。

第二过滤层6上的第三焊缝18定位成使得当第二过滤层6叠置在第一过滤层4上时，第三焊缝18与第二焊缝16一起形成具有交叉点20的网络，如图2C所示。

因此，在第二过滤层6上可以找到第三焊缝线18。如参考第一过滤层4所解释的，这些焊缝线优选地不相交，更优选地相互平行，并且有利地平行于第二过滤层6的边缘。这里，因为第一过滤层4上的第二焊缝线16平行于第一过滤层4的纵向边缘，所以在优选的（非限制性）实施例中，第三焊缝线18平行于第二过滤层6的横向边缘。这些焊缝线优选地在第二过滤层6的大部分宽度上延伸，优选地在该宽度的至少三分之二上延伸，更优选地在该宽度的至少80%上延伸。

图2C以俯视图示出了叠置在第二过滤层6上的第一过滤层4，示出了这两个过滤层的焊缝线。这里有垂直的焊缝线的网络。

图2C还示出了在叠置在第二过滤层6上的第一过滤层4的***形成的第四焊缝22。如图1所示，其示出了一个优选实施例，该第四焊缝22也有利地实现了第一外表面2和第二外表面8的组装。该第四焊缝22的质量是重要的。这种焊缝最好是液密的。如果不是，那么它需要至少具有与所述过滤层一样好的“性能”，这意味着该第四焊缝22必须不允许将被第一过滤层4或第二过滤层6中的一个或另一个过滤掉的杂质穿过它。有可能使用本领域技术人员已知的并且允许限定过滤组件中最大尺寸的通道的位置的方法来测试这种焊缝。

由此实现的是一种复合过滤装置，该装置包括几个彼此叠置并固定的层。外表面具有保护过滤层和向它们提供待过滤液体的功能。过滤层本身则过滤液体并将其导向入口连接器10。由于第二焊缝16和第三焊缝18的网络以及这些焊缝之间的交叉点20，在第一过滤层4和第二过滤层6之间产生了缓冲腔23。由于过滤层上的焊缝形成了类似于该装置中的框架，因此该网络还使得过滤装置更加刚性成为可能。

上文描述的过滤装置可以位于支撑件24上。附图3仅部分示出了该支撑件24。关于这种支撑件的说明，请参考文件DE102013113155A1的图4。在该现有技术文献中，图4示出了放置在添加剂储器内部的支撑件（对应于文献DE102013113155中的壳体-Gehause-16）上的过滤装置（在该图中的附图标记为1，对应于“Flussigkeitsreinigungselement”）。如在该现有技术文献中所示，该支撑件24可以用作泵的壳体，该泵例如供应发动机废气处理装置的喷射器（参见DE102013113155的图5）。

与现有技术的支撑件相比，这里提出支撑件24的接纳过滤装置的表面被开槽（或加肋）。这里的意思是，该表面具有通道26，该通道26允许位于储器内的液体沿着抵靠支撑件24的过滤装置的表面（第一外表面2）循环。因此，过滤装置的第一外表面2靠在支撑肋28上，支撑肋28将在支撑件24的表面上形成的通道26分开。因此，液体可以通过通道26进入第一外表面2并进入过滤装置。

图4以更大的比例示出了图3的支撑件24的表面的细节。该图示出了支撑肋28的在支撑肋28的顶部和相邻通道26的底部之间的高度h（也对应于通道26的深度）。该高度h有利地小于2 mm，优选为十分之几毫米的量级，例如在0.25和0.75 mm之间。

面向过滤装置的支撑件24的外表面优选地被加热，例如使用图4中示意性示出的电阻元件30。在该实施例变型中，支撑肋28通过支撑件24和过滤装置之间的自然对流来改善热交换。在冷冻的情况下，由于支撑件24和一方面通道26中的液体以及另一方面过滤装置（更具体地说是其第一外表面2）之间的更好的热交换，第一外表面2解冻得更快。还应注意的是，由于焊缝线的存在，过滤装置内部的过滤层的形状也是肋状的，并且这种形状促进了过滤装置中的良好热交换，特别是就待过滤的液体的解冻而言。

从上面的描述可以明显看出，所提出的过滤装置允许液体从两个相对的表面被过滤。因此，过滤装置的体积（就表面积而言）实际上减半，以获得同等的性能。

在过滤装置制造中的元件数量是有限的。有过滤层、外包覆和入口连接器。应该指出的是，可以设想除了特别在附图中示出的优选实施例的结构之外的结构。因此，举例来说，保护性包覆可以包围过滤介质，而不固定到该介质（或连接器）。取决于所需的过滤，或者也取决于过滤层的性质，例如可以有两个以上的过滤层。例如，图中所示的每个过滤层可以衬有另一层，该层位于过滤层和相应的外表面之间。这些额外的过滤层不一定有焊缝线。它们可以与带有焊缝线的过滤层具有相同的性质，或者具有不同的性质。

过滤装置的支撑件的开槽在两个方面是有利的，用于液体供应以及用于热交换，但是是可选的。例如，通过将过滤装置放置在凹表面上，可以在其两个相对的表面上向其供应液体，因为其刚性可能足以使其不遵循其支撑件的形状。

所提出的过滤装置的结构允许液体通过整个过滤表面排出。

上文所述的过滤装置特别适用于过滤AUS32型液体，但也可用于其他用途，例如过滤水。在对AUS32型液体进行过滤的情况下，可以使用这种过滤装置从AUS32型液体中分离出其包含的空气和潜在的痕量燃料。特别是根据用于外表面的材料的性质，以及根据过滤器在储器中的位置，可以通过毛细作用吸取储器中存在的最后几滴液体。

与现有技术的等效装置相比，根据本发明的过滤装置具有减小的总体积和减小的质量。从物流的角度来看，所有这些都是有利的，可以降低制造和运输成本。此外，它更容易安装。具体地，由于其尺寸减小，可以在固定装置上实现经济性。

当然，本发明不限于所描述的实施例和所提到的变型。它还涉及本领域技术人员能力范围内的变型实施例。

Claims (10)

1.一种用于液体的过滤装置，其包括位于第一外表面（2）和第二外表面（8）之间的叠置的至少两个过滤介质层（4，6），以及适于通过过滤装置吸入液体的入口连接器（10），

其特征在于，所述第一外表面（2）和所述第二外表面（8）各自至少局部地由透水材料制成，

所述至少两个过滤介质层（4，6）分别具有在它们之间形成条带的焊缝线（16，18），并且

分别具有焊缝线（16，18）的所述至少两个过滤介质层（4，6）是叠置的，使得当从垂直于所述过滤介质层（4，6）的角度观察时，一层（4，6）的焊缝线（16，18）与另一层（6，4）的焊缝线（18，16）形成网状结构。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述第一外表面（2）和/或所述第二外表面（8）完全由透水材料制成。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述第一外表面（2）、所述第二外表面（8）和两个过滤介质层（4，6）具有基本相同的轮廓，并且这些元件通过***焊缝（22）彼此连接。

4.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，所述入口连接器（10）焊接到所述第一外表面（2）和一个过滤介质层（4）二者上。

5.根据权利要求4所述的过滤装置，其特征在于，所述入口连接器（10）位于所述第一外表面（2）的边缘附近，并且焊接到所述连接器（10）的过滤介质层（4）的焊缝线（16）基本上垂直于所述边缘定向。

6.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，焊缝线（16，18）基本平行于过滤介质层（4，6）的一个边缘。

7.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，一个过滤介质层（4，6）的焊缝线（16，18）沿基本垂直于另一个过滤介质层（6，4）的焊缝线（18，16）的方向延伸。

8.一种具有出口孔的储器，其特征在于，其还包括根据权利要求1至7中任一项所述的过滤装置，并且所述出口孔与过滤装置的入口连接器（10）协作。

9.根据权利要求8所述的储器，其特征在于，其出口孔形成在至少部分开槽的壁上，并且过滤装置面向所述壁的开槽部分定位。

10.根据权利要求8和9中任一项所述的储器，其特征在于，所述出口孔形成在包括加热装置（30）的壁上。

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