ES2203218T3 - Compresor o bomba de vacio que utiliza filtros de fluido que tienen una indentificacion legible por maquina oculta. - Google Patents

Abstract

Compresor o bomba de vacío (2) que tiene: un filtro (1) de entrada de aire y/o o un filtro (4) de coalescencia para acondicionar el flujo de gas, para mantener el correcto funcionamiento del compresor o de la bomba y que requiere ser sustituido periódicamente; medios aplicados (51/54) a dicho filtro para proporcionar una identificación legible por máquina inviolable oculta para dicho filtro; una cabeza de filtro o alojamiento que forma parte de dicho compresor o bomba de vacío y que tiene medios (52/56) para detectar dicha identificación; medios para medir la caída de presión a través del filtro de entrada de aire y/o el filtro de coalescencia y para generar una señal cuando la caída de presión ha alcanzado un valor predeterminado que significa que el filtro ha alcanzado el final de su vida útil; y medios (55) de control que se pueden hacer funcionar para interrogar un nuevo cartucho siempre que se cambia el filtro, para recuperar la identificación, almacenarla en memoria (5) si se ha montado un filtro de sustitución automática y proporcionar una indicación de si una vida útil inferior al intervalo de servicio del fabricante está asociada al no uso de un filtro de sustitución original.

Description

Compresor o bomba de vacio que utiliza filtros de fluido que tienen una identificacion legible por maquina oculta.

La presente invención se refiere a un compresor o una bomba de vacío que utiliza un elemento de filtro sustituible o cartucho, en particular, aunque no exclusivamente, para la filtración y la purificación del aire.

La invención proporciona un compresor o bomba de vacío tal como se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas.

Los medios para proporcionar la identificación legible por máquina inviolable oculta se pueden proveer mediante un dispositivo activo que tiene su propia fuente de alimentación. Sin embargo, sería preferible que fuese provisto mediante un dispositivo pasivo o sin alimentación como un resonador, un dispositivo de memoria o un transpondedor que puede ser interrogado mediante señales desde un lector, que puede conectarse directamente al mismo o que puede acoplarse magnética o electrostáticamente al mismo.

A continuación se describirán realizaciones de la invención, sólo a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 es un diagrama de un compresor;

La figura 2 es un diagrama de una unidad de cárter y separación de aire que forma parte del compresor;

La figura 3 es un gráfico que muestra, para un filtro de coalescencia que forma parte del compresor de la figura 1, la caída de presión como una función de tiempo.

La figura 4 es una vista esquemática de una unidad de filtro de coalescencia en línea;

La figura 5 es un diagrama de una bomba de vacío;

La figura 6 es un detalle de un filtro que muestra una cápsula de extremo;

La figura 7 es un detalle en sección vertical del filtro de un lado de la cápsula de extremo que muestra las partes adyacentes del alojamiento del filtro;

La figura 8 muestra otra forma de la cápsula de extremo prevista en un filtro según la invención; y

La figura 9 muestra parte de un cartucho de filtro esquemáticamente en sección durante el transcurso de la fabricación.

Los compresores accionados mediante electricidad u otras fuentes de alimentación se utilizan para distribuir corrientes de gas comprimido para diversos usos, por ejemplo en sistemas de aire acondicionado en edificios, en pintura a pistola, en pequeñas fábricas e instalaciones de reparación de vehículos, en sistemas de aire comprimido para hospitales y laboratorios y en la industria de servicios de restauración. La mayoría de los compresores se lubrican mediante aceite, sirviendo el aceite para lubricar las partes móviles, eliminar calor y capturar las partículas finas del aire que está comprimido. Los principales componentes de un compresor típico se muestran en la figura 1. El aire de una admisión 10 pasa a través de un filtro 1 de entrada y por consiguiente por una tubería 12 hacia una unidad 2 de compresor rotativo de paletas o helicoidal accionado por un motor 3 eléctrico. Una mezcla de aire comprimido, agua y aceite es expulsada desde la unidad de compresión y viaja a través de la tubería 14 hasta una unidad 16 de separación de aceite mostrada esquemáticamente en la figura 2. Típicamente, la corriente de aire comprimido que entra en la unidad 16 choca contra un deflector 18 y las gotitas más grandes coalescen y caen dentro de una región 20 de cárter. La corriente de aire contiene gotitas de aceite de un tamaño de 0,3-1,5 \mum, que se separan mediante un filtro 4 de coalescencia de microfibras de vidrio moldeadas o arrolladas para reducir así la contaminación y recuperar el aceite. El aceite coalescido vuelve desde el interior del cartucho a través de una tubería 22 de barrido y una tubería 12 hasta la unidad de compresor. La disposición mostrada es para un filtro vertical con sentido de flujo de fuera a dentro, pero es común un sentido de flujo de dentro a fuera, como también lo es una disposición de filtro horizontal. El aire filtrado desde la unidad 16 pasa por una tubería 26 hacia el lado 28 de aire de un aparato 5 de postenfriamiento y, por consiguiente, a través de una tubería 30 de salida hasta un depósito o red de distribución o similar. El aceite de la región 20 de cárter pasa a través del filtro 6 y el lado 32 de aceite del aparato 5 de post-enfriamiento. Éste pasa entonces por la tubería 34 dentro de la unidad 2 de compresor.

La figura 3 muestra la caída de presión en milibares (Mb) frente al tiempo para un filtro 4 de coalescencia típico. La caída de presión aumenta vertiginosamente durante un periodo inicial, mientras el filtro se empapa en aceite. Ésta aumenta entonces gradualmente sólo hasta que los agujeros se obstruyen con contaminante, momento en el cual se alcanza una región A en la que la caída de presión se eleva bruscamente, el funcionamiento del compresor se vuelve ineficaz y no se consigue la producción esperada, por ejemplo después de un funcionamiento de 12 meses del compresor. En caso de un filtro 1 de admisión insuficiente, aceite de mala calidad o deteriorado, o vapor que se desplaza a través de la entrada, el tiempo B en el que se experimenta una caída de presión que aumenta rápidamente, puede reducirse, por ejemplo a aproximadamente 6 meses.

Un compresor es un dispositivo de valor relativamente elevado, se protege mediante el filtro 1 de entrada y el filtro 6 de aceite y tiene un filtro de coalescencia que está destinado a garantizar que el aire que sale del compresor es conforme a los niveles de calidad definidos. Los usuarios del compresor pueden sustituir los filtros suministrados por el fabricante del equipo original por piezas coincidentes hechas por terceras partes, cuya calidad no esté bajo el control del fabricante del equipo original y cuyo rendimiento puede ser significativamente menor que el de la pieza de repuesto original. Por consiguiente, existe un riesgo de que el filtro de sustitución pueda fallar antes de que haya transcurrido el plazo de servicio recomendado por el fabricante para el filtro. También existe un riesgo de que el usuario no cumpla los plazos de servicio recomendados. En consecuencia, el compresor puede verse sometido a un desgaste excesivo y puede fallar prematuramente, o se puede deteriorar la calidad del aire de salida, lo que puede provocar un daño del equipo aguas abajo. El fabricante del equipo original puede enfrentarse a una reparación o una reclamación de garantía no justificada, y puede experimentar daños inmerecidos para su reputación de suministrar de equipos de alta calidad.

El aire del compresor, incluso después de pasar a través el filtro de coalescencia puede contener aún grandes cantidades indeseables de aceite, que puede estar en forma de gotitas muy finas o puede estar en forma de vapor. La extensión de la purificación requerida dependerá del uso al cual el aire comprimido se va a someter, el cual puede ser, por ejemplo, soplar suciedad de las piezas de trabajo, etc. para controles e instrumentación neumáticos y herramientas neumáticas, aire acondicionado en edificios, pintura a pistola y aplicaciones farmacéuticas y electrónicas. Para eliminar contaminantes traza, es común prever uno o más filtros en línea. La figura 4 muestra un filtro de coalescencia en línea que tiene una cabeza 40 de filtro provista con una entrada 42 de aire y una salida 44 de aire. Un cartucho 46 de filtro sustituible se soporta desde la cabeza 40, por ejemplo, mediante una varilla 47 de acoplamiento y puede disponerse para el flujo en un sentido de dentro a fuera, tal como se muestra, o en sentido contrario. El aceite se recoge en una región inferior de una cubeta 48 de filtro y puede eliminarse a intervalos mediante una válvula 50 de drenaje. Cada vez más, se utilizan los denominados filtros "hilados", en los que el filtro y el alojamiento se suministran como una única unidad desechable, que se fija a rosca a la cabeza de filtro. Para la retirada del vapor, un cartucho adsorbente lleno de carbón activo sustituye el filtro 46 de coalescencia. En los documentos GB-A-1236396, 1557821 y 1609519, US-A-3841484 y EP-B-0081297, por ejemplo, se describen los filtros de coalescencia de aceite y los cartuchos de retirada de vapor de aceite. De nuevo, el usuario puede no mantener el filtro en línea con las piezas originales del fabricante y puede no cumplir los plazos de servicio especificados.

Una bomba de vacío rotativa de paletas lubricada con aceite se muestra esquemáticamente en la figura 5. De nuevo, el aire del espacio que se está evacuando entra dentro de la unidad 2 de bomba a través del filtro 1 de entrada. El aceite circula entre la unidad 2 de bomba, un radiador 5 de enfriamiento y a través del filtro 6 dentro de una cámara 16" de depósito. El aire pasa de la cámara 16" y el filtro 4 de coalescencia a la salida de escape. De nuevo, los filtros 1,6 deficientes de entrada y de aceite, o un retraso inoportuno en su sustitución, puede conllevar un desgaste prematuro o un fallo de la bomba, y un filtro 4 de coalescencia deficiente puede producir la contaminación del entorno con aceite.

La presente invención tiene como objetivo resolver el problema anterior proporcionando elementos de filtro sustituibles en los que hay una identificación legible por máquina inviolable oculta. Dicha identificación puede ser una identificación de un solo bit (es decir, la presencia o ausencia de un registro en la memoria o un dispositivo que proporcionará una respuesta predeterminada a una señal de interrogación) o puede ser una identificación de múltiples bits. Se puede utilizar una identificación de múltiples bits para proporcionar un código, que puede proporcionar una indicación de familia (por ejemplo, el fabricante y el número de modelo) y un número de serie, junto con, si su capacidad lo permite, información adicional tal como la fecha y el lugar de fabricación y se pueden proporcionar códigos similares en diversas formas. La información almacenada se puede usar para permitir llevar a cabo una comprobación de que está montado un filtro homologado. Se puede usar un cambio del número de serie del filtro para controlar el cumplimiento de los tiempos homologados para los cambios de filtro. En el caso de un defecto de fabricación, también se puede utilizar un número de serie almacenado para seguir la huella de los detalles de fabricación del filtro en cuestión desde los registros en poder del fabricante y ayudar así a hallar la causa del defecto.

A continuación se exponen ejemplos de tecnologías de identificación sin contacto que se pueden aplicar a un filtro para su identificación con grados variables de detalle desde la autentificación más simple a registros de número de serie etc.

(a)

una banda oculta de material magnético blando en o sobre el filtro que se puede interrogar mediante una señal de un lector conectado a una antena en la cabeza de filtro y que tiene una frecuencia a la que la banda es resonante. La condición de resonancia genera histéresis o armónicos que se pueden detectar para indicar que un filtro está presente y que tiene la etiqueta correcta.

(b)

Una etiqueta de circuito resonante que comprende un sustrato aislante que lleva un bucle cerrado de un elemento conductor y un elemento capacitivo que puede estar provisto adecuadamente con dos áreas separadas de metal fino sobre cada lado del sustrato. La etiqueta se puede fijar o integrarse al filtro en una localización adecuada y se puede interrogar mediante una señal RF a o cerca de la frecuencia resonante del circuito. Una bobina o antena de interrogación se puede integrar en la cabeza de filtro.

(c)

Una etiqueta magnetostrictiva fijada al filtro. Tal etiqueta puede incorporar una o más bandas de material magnetostrictivo y una banda de material magnético de alta coercividad, resonando mecánicamente el material magnetostrictivo en presencia de un campo magnético alterno de la frecuencia apropiada. El campo magnético interrogador puede proceder de una bobina en la cabeza de filtro que se puede conectar a una fuente de una frecuencia CA apropiada. Un lector sensible a un campo magnético de la frecuencia apropiada y también integrado en la cabeza de filtro también puede detectar la resonancia.

(d)

Un transpondedor magnéticamente acoplado que funciona a, por ejemplo, aproximadamente 125 KHz está integrado en el filtro. Puede comprender normalmente un único circuito integrado fijado a una antena y tener una memoria de sólo lectura, un circuito rectificador de potencia, un oscilador y un circuito de excitación. Puesto que la memoria es permanente, no se requiere que la alimentación mantenga la identidad de la etiqueta, que puede ser puramente pasiva. Los transpondedores de este tipo están disponibles, por ejemplo de Biomark de Boise, ID, USA, y de Trovan.

(e)

Un transpondedor acoplado por campo eléctrico que puede ser un dispositivo pasivo que funciona a aproximadamente 2,5 GHz y que puede usar modulación de retrodispersión. El transpondedor puede, si se desea, adoptar la especificación de Bluetooth para conectividad sin cables y puede formar parte de una picored.

El filtro también se puede marcar con un marcador que requiere un contacto eléctrico para recuperar la información almacenada. Por ejemplo, un chip ROM, es decir un denominado "número de serie de silicio" DS 2401 está disponible de Dallas Semiconductor. Tal chip es menor a 5 mm cuadrados y tiene sólo 1,5 mm de profundidad y puede acoplarse o encapsularse fácilmente dentro de un filtro. Si se requiere una conexión a tierra (que puede estar en una cápsula de extremo o una pared lateral del filtro) y tiene una única patilla para los controles, las direcciones, los datos y la alimentación, de manera que sólo se requiere un único conductor que vaya a una única área de contacto sobre el filtro.

Por tanto en la figura 1, el filtro 1 de entrada lleva un transpondedor 51 que se puede interrogar mediante una primera antena 52 conectada a un lector 53 controlado por una unidad 55 de control que puede ser un dispositivo controlado por un microprocesador o un microcontrolador. El filtro de coalescencia también lleva un transpondedor 54 que se puede interrogar mediante una segunda antena 56 de la unidad 16 y también conectada al lector 53. La unidad de control también recibe señales de los dispositivos que comprueban el correcto funcionamiento del compresor, por ejemplo, desde un detector 58 de nivel de aceite, un detector 60 de temperatura y un detector 62 de temperatura de aire de salida. Al cambiar un filtro o al volver a encender el compresor después de una interrupción, la unidad 55 de control hace que el lector 53 suministre señales de interrogación a las antenas 52, 56. Los datos de retorno con comprobados para averiguar si los cartuchos correctos están en su sitio. Al asumir que tanto las identidades de las piezas como los números de serie se registran en las memorias de los transpondedores 51, 54, las instrucciones almacenadas en la unidad 55 de control hacen que esta información se grabe en la memoria 57. Si uno u otro filtro no proporciona una respuesta correcta o ninguna respuesta, entonces la unidad de control hace que se grabe una indicación de este hecho en la memoria. También puede hacer que aparezca una advertencia en la pantalla 59 de visualización y/o hacer que se inhiba además el funcionamiento del compresor. La unidad 55 de control puede ser parte de un sistema de servicio/diagnóstico para el compresor o bomba de vacío, y si no se detecta la presencia de los filtros correctos, puede simplemente registrar en la memoria 57 el hecho de que no se ha grabado ninguna señal de identidad correcta, apareciendo este hecho con otros datos de rendimiento de la máquina. Se muestra una disposición similar para la bomba de vacío de la figura 5. Un filtro en línea también puede tener un transpondedor 70 alimentado con señales de interrogación, por ejemplo, mediante una antena 72.

En el caso de filtro de coalescencia de aceite, el medio filtrante suele adoptar la forma de un tubo 61 de microfibra de vidrio chapeada, arrollada o moldeada que está encerrada por cápsulas de extremo de metal o de plástico en cada extremo. El dispositivo de identificación se puede ocultar dentro de una u otra de las cápsulas de extremo, y preferentemente, dentro de la cápsula de extremo destinada a acoplarse dentro de una cabeza de filtro fijada en línea o a un compresor, bomba de vacío u otro dispositivo activo. Por consiguiente, una de las cápsulas de extremo puede tener un chip de memoria sobre o empotrado dentro de ella, teniendo el chip un código de identidad grabado en la memoria y una conexión con un componente metálico del filtro (que estará normalmente conectado a tierra) y un conductor de datos. Tal como se muestra en las figuras 6 y 7, tal conductor de datos puede entrar en contacto con una punta 80 de contacto que sobresale desde la cápsula 82 de extremo, la cual, cuando el filtro está correctamente posicionado, se acopla con un contacto 84 en una parte 86 adyacente de la cabeza de filtro. En la figura 8, un anillo 88 de contacto sustituye la punta 80 de modo que se realiza una conexión con el terminal 84 de la cabeza de filtro, sin tener en cuenta la posición angular del filtro. Se pueden transmitir entonces señales de interrogación directamente desde la cabeza de filtro a un número de serie de silicio u otro dispositivo de memoria montado sobre o en el filtro, y la información de identidad almacenada se puede recuperar partir del mismo. Por consiguiente, una unidad de control puede verificar si se está usando una filtro homologado y verificar su reloj interno para saber si se están cumpliendo los plazos correctos de cambio de filtro.

Se pueden prever medios para medir la caída de presión a través de los filtros de coalescencia y/o de entrada y se pueden disponer para generar una señal cuando la caída de presión ha alcanzado un valor predeterminado, que significa que el elemento filtrante ha alcanzado el final de su vida útil. Si el tiempo requerido es inferior al plazo de servicio del fabricante, los registros internos del compresor, bomba de vacío u otro dispositivo activo pueden mostrar que esto es debido a que no se ha montado un filtro de sustitución original.

La invención se puede aplicar a otras formas de filtro de fluido, por ejemplo, filtros de aceite para motores de combustión interna. En particular, se puede utilizar para filtros de entrada de aire para motores de combustión interna y sistemas de aire comprimido usados por todas las industrias de transportes, incluido los aviones, los trenes, los barcos, los automóviles y los vehículos de transportes de mercancías. Se puede aplicar a compresores usados para proporcionar un suministro de aire comprimido para un sistema de anillo principal para una fábrica, un hospital u otros lugares donde se usa aire comprimido como fuente de energía. También es útil para filtros de interceptación bajo tierra para instalaciones hechas por Conder u otros fabricantes para acondicionar el agua de desagüe de los depósitos de interceptación de las instalaciones industriales (por ejemplo las explanadas de las gasolineras) o las aguas residuales antes de su descarga en una colector grande o un desagüe.

En la figura 9 se muestra parte de un filtro que tiene una cápsula 90 de extremo de plástico con una región anular rebordeada y vuelta hacia arriba que define un pozo 92 de resina que está formado con una cavidad 94 para alojar un chip 96 de memoria que podría ser un Número de serie de Silicio de Dallas o similar. Un lado del chip está conectado a tierra mediante conexión (no mostrada) a las partes metálicas del cartucho de filtro y su patilla de datos está conectada a un terminal 98 que aparece a través de la cara expuesta a la cápsula de extremo. El filtro tiene manguitos 100, 102 interno y externo de metal expandido entre los cuales está intercalado en sándwich un filtro 104 de coalescencia de fibra de vidrio ondulada. Sobre la cara externa del manguito 102 se prevé una capa 106 de drenaje de material no-tejido. Los componentes anteriores se empujan dentro de una capa de adhesivo de poliuretano en el pozo 92, y el adhesivo se deja curar para completar el extremo del filtro, estando el chip 9 sujeto en una situación bien protegida. Se apreciará que la posición anterior es sólo una posibilidad y son posibles otras localizaciones para un chip o un transpondedor, por ejemplo, ente el filtro 104 de coalescencia y la capa 106 de drenaje.

Claims (3)

1. Compresor o bomba de vacío (2) que tiene:

un filtro (1) de entrada de aire y/o o un filtro (4) de coalescencia para acondicionar el flujo de gas, para mantener el correcto funcionamiento del compresor o de la bomba y que requiere ser sustituido periódicamente;

medios aplicados (51/54) a dicho filtro para proporcionar una identificación legible por máquina inviolable oculta para dicho filtro;

una cabeza de filtro o alojamiento que forma parte de dicho compresor o bomba de vacío y que tiene medios (52/56) para detectar dicha identificación;

medios para medir la caída de presión a través del filtro de entrada de aire y/o el filtro de coalescencia y para generar una señal cuando la caída de presión ha alcanzado un valor predeterminado que significa que el filtro ha alcanzado el final de su vida útil; y

medios (55) de control que se pueden hacer funcionar para interrogar un nuevo cartucho siempre que se cambia el filtro, para recuperar la identificación, almacenarla en memoria (5) si se ha montado un filtro de sustitución automática y proporcionar una indicación de si una vida útil inferior al intervalo de servicio del fabricante está asociada al no uso de un filtro de sustitución original.

2. Compresor o bomba de vacío según la reivindicación 1, en el que la identificación comprende una identidad de pieza para dicho filtro.

3. Compresor o bomba de vacío según la reivindicación 1, en el que la identificación incluye un número de serie con el que se puede seguir la huella hasta los detalles de fabricación de dicho filtro.