BRPI0706039A2 - método e aparelho para excluir uma ação de telescópio em um dispositivo de filtro com canelura - Google Patents
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Abstract
METODO E APARELHO PARA EXCLUIR UMA AçAO DE TELESCóPIO EM UM DISPOSITIVO DE FILTRO COM CANELURA Um elemento de filtro com canelura pode incluir um ou mais elementos de ponte para a provisão de resistência a uma ação de telescópio das camadas do elemento de filtro om canelura. Os elementos de ponte são afixados a uma ou ambas as faces de filtro através de adesivos e/ou meios mecânicos, e também podem assumir a forma de uma ou mais gotas de adesivo aplicadas através de uma ou ambas as extremidades do elemento de filtro. As gotas de adesivo podem incluir um elemento flexível, tal como uma corrente, ou uma tira de material embutida na gota de adesivo.
Description
MÉTODO E APARELHO PARA EXCLUIR UMA AÇÃO DE TELESCÓPIO EM UMDISPOSITIVO DE FILTRO COM CANELURA
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido de patente reivindica o benefício doPedido de Patente Provisória U.S. N0 60/761.203, depositadoem 23 de janeiro de 2 006 e do Pedido de Patente NãoProvisória U.S. N° 11/624.921, depositado em 9 de janeirode 2007, ambos os quais sendo incorporados aqui comoreferência em sua totalidade.
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção se refere a filtros de fluido e, maisparticularmente, à construção e ao uso de elementos defiltro tendo camadas alternadas de um material de folha deface e um material de filtro corrugado, com as camadasalternadas formando caneluras orientadas de formasubstancialmente longitudinal para a passagem de um fluidoa ser filtrado.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Os aparelhos de filtro do tipo usado para a filtraçãode matéria particulada a partir de fluido às vezes incluemum alojamento de filtro que tem uma entrada para orecebimento do fluido com matéria particulada entranhada, euma saída para envio de fluido filtrado para um dispositivoprecisando de um fluido que seja livre de matériaparticulada. Por exemplo, um filtro pode ser provido naentrada de ar de um motor ou um compressor de ar pararemoção de poeira, água ou outra matéria particulada quepoderia causar danos ao motor ou compressor, se não fosseremovida do ar entrando no motor ou compressor.
Nesses filtros, o volume de matéria particuladatipicamente é removido por um elemento de filtro que éinstalado no alojamento de filtro de maneira tal que ofluido deva fluir através do elemento de filtro, ao viajara partir da entrada para a saída do filtro. O elemento defiltro tipicamente inclui uma guarnição de filtro dematerial de filtro poroso, a qual remove a matériaparticulada do fluido. Ao longo do tempo, a guarnição defiltro do elemento de filtro se torna tamponada ourevestida com matéria particulada, necessitando uma remoçãoe uma substituição do elemento de filtro, de modo que oelemento de filtro continue sua função de suprimento defluido sem particulado na saída do filtro.
Um arranjo de selo é provido em uma junção do elementode filtro no alojamento, de modo que o fluido a serfiltrado não possa se desviar do elemento de filtro,enquanto passa através do filtro. Especificamente, em umaabordagem anterior comumente utilizada para a provisão deum filtro de fluido, o elemento de filtro inclui umaguarnição de meio, um flange de montagem afixado àextremidade de entrada da guarnição de meio, e um quadro desuporte de selo, o qual inclui uma extensão axial anular domesmo que se projeta axialmente a partir da extremidade desaída da guarnição de meio para suporte de um selo. O seloé configurado para formar um selo radialmente e/ouaxialmente contra a superfície interna do alojamento.
O quadro de suporte de selo desses aparelhos de filtroanteriores tipicamente inclui almas integrais se estendendocompletamente através da extremidade de saída da guarniçãode meio. Essas almas são providas às vezes para fins deresistência a forças de pressão atuando sobre a guarniçãode meio, as quais poderiam fazer com que o centro daguarnição de meio se abaulasse para fora em uma direção ajusante. Até agora, aqueles tendo conhecimento na técnicaacreditavam que esses quadros de suporte de selo tendoalmas integrais se estendendo completamente através da facede saída da guarnição de meio eram particularmentenecessários em guarnições de meio formadas peloempilhamento ou enrolamento de camadas de material defiltro corrugado para um assim denominado filtro "comcanelura", de modo a se evitar que o centro da guarnição demeio de filtro tivesse uma ação de telescópio em umadireção para baixo sob uma pressão de fluido de entradanominal máxima, particularmente quando a guarnição de meioestivesse saturada com sujeira ou umidade. As Patentes U.S.N° 6.190.432 e 6.610.117 de Gieseke et al. mostramguarnições de filtro tendo selos afixados a porçõesanulares que se estendem axialmente de um quadro de suportede selo o qual inclui almas integrais se estendendocompletamente através da face de uma guarnição de meio.
Ter o selo montado em uma extensão anular que seestende axialmente de um quadro de suporte de selo,conforme foi feito no passado, em conjunto com o espaçoocupado pelas almas na extremidade de saída da guarnição defiltro consome indesejavelmente uma porção significativa devolume dentro do alojamento e, em alguns casos, faz com queo alojamento seja maior do que teria que ser se o quadro desuporte de selo se estendendo axialmente com almas pudesseser eliminado.
É desejável, portanto, prover um elemento de filtromelhorado e um aparelho de filtro em uma forma a qualutilize melhor o volume dentro da cavidade do alojamento defiltro, enquanto ainda se provêem meios para exclusão deuma ação de telescópio do elemento de filtro.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A invenção provê um elemento de filtro melhorado e umaparelho de filtro, através do uso de um elemento de filtroque tem camadas alternadas de um material de folha de facee um material de filtro corrugado, com camadas alternadasformando caneluras orientadas de forma substancialmentelongitudinal que se estendem axialmente a partir da umaprimeira extremidade para uma segunda extremidade doelemento de filtro, com o elemento de filtro ainda tendo umou mais elementos de ponte afixados diretamente a uma ouambas as primeira e segunda extremidades do elemento defiltro e juntando camadas adjacentes do elemento de filtroem conjunto. O elemento de ponte provê resistência a umaação de telescópio das camadas do elemento de filtro,quando o elemento de filtro for submetido a diferenciais depressão de operação.
Os elementos de ponte são afixados a uma ou ambas asfaces de filtro através de adesivos e/ou meios mecânicos.
Em uma forma da invenção, uma ou mais gotas de adesivosão aplicadas através de uma ou ambas as extremidades doelemento de filtro. 0 adesivo pode ser qualquer adesivoapropriado para uso no ambiente de operação, incluindo, porexemplo, um adesivo de fusão a quente, ou uretanas de parteúnica ou múltipla ou epóxi.
Em algumas formas da invenção, um elemento de pontepode incluir um elemento flexível, tal como uma corrente,ou uma tira de material embutida em uma gota de adesivo. Atira de material pode assumir uma variedade de formasapropriadas, incluindo cordões amorfos paralelos múltiplosou torcidos. Múltiplas correntes separadas ou elementosflexíveis também podem ser embutidos em uma gota de adesivocomum.
Em outras formas da invenção, o elemento de ponteinclui uma parte de suporte rígida afixada diretamente auma ou ambas as extremidades do elemento de filtro. A partede suporte rígida pode ser mantida no lugar por gotas deadesivo aplicadas abaixo ou encapsulando a parte de suporterígida. A parte de suporte rígida pode incluir recursostais como colunas se estendendo para fora, lingüetas,rebarbas ou outros recursos mecânicos apropriados pararetenção da parte de suporte rígida em uma das extremidadesdo elemento de filtro. Por exemplo, uma parte de suporterígida pode assumir a forma de uma cruzeta de plásticomoldada, ou uma estrutura tipo de alma afixada a umaextremidade do elemento de filtro por gotas de adesivo.
Recursos de afixação mecânicos, tais como colunas comrebarbas, também podem ser usados para a afixação da partede suporte rígida a uma extremidade do elemento de filtro.
Em modalidades da invenção utilizando uma parte de suporterígida com recursos de afixação mecânicos, a parte desuporte rígida também pode ser afixada a uma extremidade doelemento de filtro por um adesivo, além dos recursos deafixação mecânicos.
A invenção também pode assumir a forma de um métodopara melhoria da resistência de um elemento de filtro comcanelura a uma ação de telescópio, através da afixação deum elemento de ponte, de acordo com a invenção, a uma ouambas as extremidades do elemento de filtro.
Outros aspectos, objetivos e vantagens da invençãoserão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir edos desenhos associados.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A FIG. 1 é uma ilustração em perspectiva de umamodalidade de exemplo de um elemento de filtro, de acordocom a invenção, incluindo um elemento de ponte que seestende através de uma das faces de extremidade do elementode filtro.
A FIG. 2 é uma ilustração em perspectiva esquemáticada maneira de formação de um meio de filtro com canelura deacordo com a invenção.
As FIG. 3 e 4 são ilustrações em perspectiva mostrandooutras modalidades de um elemento de filtro de acordo com ainvenção, incluindo um elemento de ponte que tem uma parterígida que se estende através da face do elemento defiltro.
As FIG. 5A a 5E são ilustrações detalhadas deafixações mecânicas se estendendo a partir de uma parterígida de um elemento de ponte de acordo com a invenção,para as partes rígidas do tipo mostrado nas FIG. 3 e 4.
A FIG. 6 mostra uma modalidade de exemplo de umaparelho de filtro de acordo com a invenção, incluindo umelemento de filtro que tem um elemento de ponte afixado auma extremidade do mesmo.
Embora a invenção seja descrita em relação a certasmodalidades, não há intenção de limitação dela a estasmodalidades. Ao contrário, a intenção é cobrir todas asalternativas, modificações e equivalentes, conformeincluído no espírito e no escopo da invenção, conformedefinido pelas reivindicações em apenso.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A FIG. 1 mostra uma primeira modalidade de exemplo dainvenção na forma de um elemento de filtro 10 tendo umaguarnição de meio 12. Com referência à FIG. 2, a guarniçãode meio é formada a partir de uma bobina de folhas de facealternadas 14 e folhas corrugadas 16 unidas em conjuntopara a formação de uma bobina 18 de material de filtro comcanelura.
Conforme mostrado na FIG. 1, a guarnição de meio 12 éenrolada em torno de um eixo geométrico longitudinal 20,com a guarnição de meio 12 se estendendo a partir de umaprimeira extremidade 2 2 para uma segunda extremidade 24 doelemento de filtro 10. É notado que, embora as primeira esegunda extremidades 22, 24 do elemento de filtro 10 damodalidade de exemplo sejam substancialmente planas eaxialmente de face, em outras modalidades da invenção, umaou ambas as primeira e segunda extremidades 22, 24 doelemento de filtro 10 podem assumir algum outro formato,tal como arredondado, esférico, cônico, ondulado ou outrosformatos apropriados para o projeto da modalidade emparticular da invenção.
Conforme mostrado na FIG. 1, a modalidade de exemplodo elemento de filtro 10 ainda inclui um elemento de ponte26 tendo quatro gotas de adesivo 28 se estendendo atravésda primeira extremidade 22 do elemento de filtro 10, ejuntando as camadas adjacentes da guarnição de meio 12 emconjunto através da primeira extremidade 22 do elemento defiltro 10. Na modalidade de exemplo mostrada na FIG. 1, oelemento de ponte ainda inclui cordões de corrente 3 0embutidos nas gotas de adesivo 28. Em outras modalidades dainvenção, pode ser desejável e apropriado para utilizaçãode gotas de adesivo 28 sem as correntes embutidas 30.
É notado que, embora a modalidade de exemplo doelemento de filtro 10 mostrada na FIG. 1 inclui um elementode ponte 26 afixado a apenas à primeira extremidade 22 doelemento de filtro, em outras modalidades da invenção umelemento de ponte de acordo com a invenção pode ser afixadoa uma ou a ambas as primeira e segunda extremidades 22, 24do elemento de filtro 10.
Conforme mostrado nas FIG. 3 e 4, em outrasmodalidades da invenção, os elementos de ponte 32, 34 podeincluir uma parte rígida 36, 38 afixada diretamente a umaou ambas as primeira e segunda extremidades 22, 24 doelemento de filtro 10. A parte rígida pode incluir pernasretas se estendendo através da extremidade do elemento defiltro, conforme mostrado na parte rígida 3 6 da FIG. 3 e emoutras modalidades, uma parte rígida 38, conforme mostradona FIG. 4 pode incluir pernas as quais são curvadas. Emoutras modalidades da invenção, partes rígidas, de acordocom a invenção, podem incluir uma combinação de pernasretas ou curvas, ou outros formatos tendo porções dosmesmos se estendendo pelo menos parcialmente através de umaextremidade 22, 24 do elemento de filtro 10 para a formaçãode uma ponte e a junção em conjunto de camadas adjacentesda guarnição de meio 12.
Em algumas modalidades da invenção, um elemento deponte, tendo uma parte rígida, tais como aqueles mostradosnas FIG. 3 e 4, pode ser unido a uma extremidade doelemento de filtro 10 por um adesivo. 0 adesivo pode seraplicado de forma contínua ou intermitente a uma superfíciede face da parte rígida e/ou à extremidade do elemento defiltro 10 ou, em algumas modalidades, pode encapsular todasou porções da parte rígida 34, 36.
Conforme mostrado nas FIG. 5A a 5E, uma parte rígida40 também pode incluir uma afixação mecânica 42 que seprojeta a partir do restante da parte rígida 4 0 paraencaixe em extremidades abertas das caneluras em uma dentrea primeira ou a segunda extremidade 22, 24 do elemento defiltro. Essas afixações mecânicas 42 podem ser utilizadascom ou sem gotas de adesivo em várias modalidades dainvenção. Preferencialmente, contudo, essas afixaçõesmecânicas 42 geralmente seriam usadas em conjunto com gotascontínuas ou intermitentes de adesivo da mesma maneira queconforme descrito acima com respeito à descrição damodalidade mostrada nas FIG. 3 e 4.
Conforme será entendido por aqueles versados natécnica, as afixações mecânicas 42 podem assumir qualquerforma apropriada, tal como colunas de formato cilíndricocircular retas mostradas nas FIG. 5A e 5B, as lingüetas deformato de cruz 4 2 mostradas nas FIG. 5C e 5D, e aindapodem incluir rebarbas 44, conforme mostrado na FIG. 5E.
A FIG. 6 mostra uma modalidade de exemplo de umaparelho de filtro 4 6 de acordo com a invenção, o qualinclui um elemento de filtro 10, conforme descrito acima,inserido em um alojamento de filtro 4 8 e selado a ele pormeio de um membro de selo 50, o qual sela a junção doelemento de filtro 10 e do alojamento 48. Pelo uso de umelemento de ponte 26, de acordo com a invenção, um aparelhode filtro 46 é provido com um elemento de filtro 10, o qualé resistente a uma ação telescópica das camadas adjuntas daguarnição de meio de filtro 12 sob pressão a partir dofluido fluindo através do aparelho de filtro 46. 0 elementode ponte 26 evita a complexidade desnecessária e odesperdício de espaço dentro do alojamento 4 8 associado aouso de membros de suporte de selo tendo almas integrais seestendendo através da face do elemento de filtro emaparelhos de filtro anteriores à invenção.
A invenção pode ser praticada na forma de um métodopara a provisão de resistência adicional a uma ação detelescópio de um elemento de filtro, e/ou a um método paraa construção de um elemento de filtro tendo resistênciamelhorada a uma ação de telescópio.
O uso dos termos "um" e "uma" e "o/a" e referentessimilares no contexto de descrição da invenção(especialmente no contexto das reivindicações a seguir) épara ser construído para cobrir o singular e o plural, amenos que indicado de outra forma aqui ou claramentecontradito pelo contexto. Os termos "compreendendo","tendo", "incluindo" e "contendo" devem ser construídoscomo termos de extremidade aberta (isto é, significando"incluindo, mas não limitado a"), a menos que citado deoutra forma. Uma recitação de faixas de valores aqui émeramente pretendida para servir como um método abreviadode referência individualmente a cada valor em separado quecaia na faixa, a menos que indicado de outra forma aqui, ecada valor em separado é incorporado no relatóriodescritivo como se fosse individualmente recitado aqui.Todos os métodos descritos podem ser realizados em qualquerordem adequada, a menos que indicado de outra forma aqui ouclaramente contradito pelo contexto. O uso de todos equaisquer exemplos ou de linguagem de exemplo (por exemplo,"tal como") provido aqui é pretendido meramente parailuminação da invenção e não impõe uma limitação no escopoda invenção, a menos que reivindicado de outra forma.Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve serconstruída como indicando qualquer elemento nãoreivindicado como essencial para a prática da invenção.
As modalidades preferidas desta invenção são descritasaqui, incluindo o melhor modo conhecido pelo(s)inventor(es) para a realização da invenção. Variaçõesdaquelas modalidades preferidas podem se tornar evidentespara aqueles de conhecimento comum na técnica, mediante umaleitura da descrição precedente. 0(s) inventor(es)espera(m) que técnicos versados empreguem essas variaçõesconforme apropriado, e o(s) inventor(es) pretende(m) que ainvenção seja praticada de outra forma além de conformedescrito especificamente aqui. Assim sendo, esta invençãoinclui todas as modificações e equivalentes do assuntorecitado nas reivindicações em apenso a este, conformepermitido pela lei aplicável. Mais ainda, qualquercombinação dos elementos descritos acima em todas asvariações possíveis dos mesmos é englobada pela invenção, amenos que indicado de outra forma aqui ou claramentecontradito pelo contexto.
Claims (20)
1. Elemento de filtro de fluido, caracterizado pelofato de compreender:uma pluralidade de camadas adjacentes incluindo ummaterial de filtro e tendo uma extremidade; eum elemento de ponte acoplado à pluralidade de camadasadjacentes através da extremidade para a junção dapluralidade de camadas adjacentes e resistência a ummovimento da pluralidade de camadas adjacentes umas emrelação às outras.
2. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de ponte seracoplado à extremidade com um adesivo.
3. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicaçãocaracterizado pelo fato de o elemento de ponte seracoplado à extremidade com um recurso mecânico.
4. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de pontecompreender uma gota de adesivo.
5. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a gota de adesivo compreenderuma tira de material embutida ali.
6. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a tira de material ser umacorrente.
7. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a tira de material serrígida.
8. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de pontecompreender uma tira de material.
9. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-8, caracterizado pelo fato de a tira de material sersubstancialmente reta.
10. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-8, caracterizado pelo fato de a tira de material sersubstancialmente curva.
11. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de o elemento de pontecompreender uma estrutura que se estende para aextremidade.
12. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de o elemento de pontecompreender pelo menos uma dentre uma coluna, uma lingüetae uma rebarba.
13. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de camadasadjacentes ser disposta em uma bobina, de modo que apluralidade de camadas adjacentes seja dispostaconcentricamente.
14. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de camadasadjacentes incluir um material em folha e um materialcorrugado.
15. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de a pluralidade de camadasadjacentes se alternar entre o material em folha e omaterial corrugado.
16. Elemento de filtro, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de a pluralidade de camadasadjacentes formar caneluras orientadas de formasubstancialmente longitudinal que se estendem axialmente apartir da extremidade para uma segunda extremidade doelemento de filtro.
17. Aparelho de filtro, caracterizado pelo fato decompreender:um alojamento de filtro;uma pluralidade de camadas adjacentes incluindo ummaterial de filtro e tendo uma extremidade; eum elemento de ponte acoplado ã pluralidade de camadasadjacentes através da extremidade para a junção dapluralidade de camadas adjacentes e resistência a ummovimento da pluralidade de camadas adjacentes umas emrelação às outras.
18. Método para melhoria da resistência de um elementode filtro de fluido a uma ação telescópica, o métodocaracterizado pelo fato de compreender:a provisão de um material de elemento de filtro;a disposição do material de elemento de filtro de modoque o material de elemento de filtro compreenda umapluralidade de camadas;a provisão de um elemento de ponte; eo acoplamento do elemento de ponte a uma extremidadedo elemento de filtro, de modo que o elemento de ponte umaas camadas adjacentes da pluralidade de camadas do elementode filtro para resistirem a um movimento de camadasadjacentes umas em relação às outras.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de ainda compreender a aplicação deum adesivo para acoplamento do elemento de ponte aoelemento de filtro.
20. Método, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de o elemento de ponte ser umadesivo.
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