ES2232504T3 - Filtro de combustible diesel y separador de agua. - Google Patents

Filtro de combustible diesel y separador de agua.

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ES2232504T3 ES00968169T ES00968169T ES2232504T3 ES 2232504 T3 ES2232504 T3 ES 2232504T3 ES 00968169 T ES00968169 T ES 00968169T ES 00968169 T ES00968169 T ES 00968169T ES 2232504 T3 ES2232504 T3 ES 2232504T3
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Abstract

Filtro de combustible, en particular para motores diesel, que comprende un cárter externo (10), una primera cámara (31) de eje vertical y, dispuesto en la primera cámara (31), un dispositivo filtrante (15) recorrido por el combustible en una dirección sustancialmente axial y presentando una superficie inferior (15¿) a partir de la cual el fluido se desvía en una dirección sustancialmente vertical después de atravesar el dispositivo filtrante (15), una cámara (32) de salida de filtro coaxial al dispositivo filtrante y comunicándose, en su extremo inferior, con una cámara inferior (33) y un dispositivo separador de agua (20), comprendiendo un elemento (21) de desviación de corriente que presenta una superficie troncocónica superior (22) que converge hacia arriba y que ocupa sustancialmente, en su totalidad, la parte en resalte de la superficie inferior (15¿) del dispositivo filtrante (15) para delimitar la superficie de circulación, siendo el elemento de desviación (21) hueco en la parte inferior y presentando un canal central (24) dispuesto en el extremo inferior de la cámara de salida (32) y una cámara inferior (33) dispuesta por debajo del dispositivo separador (20) para recoger las partes de agua separadas del combustible, caracterizado porque el dispositivo separador (20) presenta una rejilla filtrante (25) revestida de politetrafluoroetileno (PTFE) o de silicona presentando unos poros de paso cuyo diámetro no es superior a 200 micrones aproximadamente, para interceptar las partes de agua presentes en el combustible, estando la rejilla filtrante (25) dispuesta en el extremo inferior del elemento de desviación (22) con el fin de que recubra la cavidad formada en su interior.

Description

Filtro de combustible diesel y separador de agua.
Campo técnico
La presente invención se refiere a la filtración de combustible, en particular de combustible de motor diesel (generalmente conocido como gasoil).
Antecedentes de la técnica
En este sector, la sofisticación del equipo de inyección exige una filtración muy cuidadosa para impedir la presencia de impurezas en el combustible que originen daños y anomalías funcionales del delicado equipo de inyección.
Se conocen filtros que utilizan un medio filtrante del tipo formado a partir de papel enrollado alrededor de un eje central y atravesado por la corriente de combustible en una dirección axial. Estos filtros presentan una superficie filtrante útil que es mucho mayor que los filtros más tradicionales de papel plisado.
Un problema técnico que no ha sido completamente resuelto, y existe también con dichos filtros de papel enrollado, es causado por la presencia de partes de agua en el combustible, que no son interceptadas por los cartuchos de filtro usuales (diseñados para interceptar partículas más sólidas) alcanzando de este modo a los elementos mecánicos corriente abajo, dando lugar a problemas de oxidación y daños en estos elementos. Este problema se experimenta, de forma especial, en los equipos de avance de la inyección.
Las unidades de filtro que comprenden unos medios de separación para agua se dan a conocer por la patente US nº 5.938.921, en el que están provistos unos medios de separación que consisten en una superficie de flujo inclinada hacia abajo (22), situada corriente abajo del medio filtrante, junto con los flujos de fluidos y que desvía la corriente de combustible, para agregar y separar las partes de agua presentes en el combustible. Las unidades de la patente US nº 5.938.921 adolecen del inconveniente de que una parte del agua presente en el combustible no se agrega y por lo tanto, no se separa antes de que el combustible alcance las partes mecánicas del motor.
Los medios de separación del agua presente en el combustible se revelan también por el documento EP 858.825 y comprenden una superficie de flujo inclinada hacia abajo situada corriente arriba del medio filtrante y asociada a una malla situada corriente arriba y contra el medio filtrante. Los medios de separación revelados por el documento EP 858.825 adolecen del inconveniente de que las impurezas sólidas del combustible obstruyen la malla en poco tiempo y hace necesaria la limpieza de la unidad de filtro.
Un objeto de esta invención consiste en un filtro, que utiliza un medio filtrante y que es atravesado por la corriente de combustible en una dirección axial, en particular un medio filtrante con papel enrollado y asimismo, es capaz de efectuar un muy alto grado de separación del agua.
Descripción detallada de la invención
Este y otros objetivos son alcanzados por la invención tal como se caracteriza en las reivindicaciones.
La invención está basada en comprender un medio separador de agua situado por debajo de la superficie inferior del medio filtrante y comprendiendo, frente a dicha superficie inferior y formando un ángulo con la vertical, una superficie de flujo inclinada hacia abajo a lo largo de la cual fluye el fluido y que desvía la corriente de combustible, para agregar y separar las partes de agua presentes en el combustible y asimismo, comprendiendo una cámara inferior situada por debajo del medio separador para recoger las partes de agua separadas del combustible.
La invención se describe en detalle a continuación haciendo referencia a las figuras adjuntas, que ilustran una de sus realizaciones a modo de ejemplo no limitativo.
La Figura 1 es una sección axial a través del filtro de la invención.
La Figura 2 es un detalle ampliado de la Figura 1.
La Figura 3 es una sección según el plano III-III de la Figura 2.
La Figura 4 es un detalle ampliado, según se ilustra en la Figura 2, de una segunda realización del medio separador 20.
La Figura 5 es una sección en el plano V-V de la Figura 4.
El filtro comprende una carcasa exterior 10, en particular de forma sustancialmente cilíndrica con un ligero abombamiento, que tiene un eje vertical A.
La entrada y salida de combustible están situadas en la cubierta superior 14 del recipiente 10.
Concretamente, la entrada está definida por varias aberturas 11 regularmente distribuidas a una distancia constante desde el eje A, estando la salida definida por una abertura única con su centro situado en el eje A.
En el interior del recipiente 10 está definida una primera cámara 31 de eje vertical, que se comunica con las aberturas de entrada 11 y una cámara de salida 32, que se comunica con la salida 12 y es sustancialmente coaxial con la primera cámara 31.
Las dos cámaras 31 y 32 están, por lo menos parcialmente, separadas entre sí por un conducto tubular central 35, rígido con la carcasa exterior 10 del filtro y fijadas a la cubierta superior 14, que se une a dicha cámara de salida 32.
En el interior de la carcasa 10 por debajo del medio separador, está dispuesta una cámara inferior 33 para recoger dichas partes de agua que se separan del combustible. La cámara de salida 32 está dispuesta a lo largo del eje del medio filtrante 15 y se comunica, en su extremo inferior, con la cámara más baja 33.
Un medio filtrante 15, en particular del tipo formado a partir de un rollo cilíndrico de papel enrollado alrededor de su eje, está dispuesto en la primera cámara 31; el medio filtrante 15 está dispuesto coaxialmente con la cámara 31 y con la cámara 32 y ocupa, en sección transversal, la sección completa de la cámara 31, mientras que, en la dirección axial, ocupa la cámara 31 sustancialmente por completo, excepto la parte superior 31a de la cámara 31 que se comunica con las aberturas de entrada 11, que permanece libre. El medio filtrante 15 es atravesado por la corriente de combustible en una dirección sustancialmente axial (es decir, paralela a los generadores del rollo de papel) y posee una superficie inferior sustancialmente horizontal 15' desde la que sale el fluido en una dirección sustancialmente vertical después de pasar a través del medio filtrante.
Un medio separador de agua 20 está provisto por debajo de la superficie inferior 15' del medio filtrante 15, comprendiendo un elemento desviador de flujo 21 que presenta una superficie troncocónica superior 22 que converge hacia arriba y que ocupa sustancialmente toda la parte en resalte de la superficie inferior 15' del medio filtrante 15; esta superficie superior 22, que está inclinada hacia abajo y forma un ángulo con la vertical, define una superficie de flujo a lo largo de la cual circula el fluido y que desvía la corriente de combustible, para agregar y separar las partes de agua presentes en el combustible.
El elemento 21 separa la primera cámara 31 de la cámara inferior 33 y presenta, en una vista en planta, una forma circular de extensión ligeramente menor que la sección transversal a través de la superficie interior de la carcasa 10; definiéndose así entre el borde periférico del elemento 21 y la superficie interior de la carcasa 10, un paso anular estrecho 17 a través del cual pasa el flujo desde la cámara 31 a la cámara 33.
El elemento desviador 21 es hueco en su parte inferior y presenta un orificio de paso central 24 situado en el extremo inferior de la cámara de salida 32, en particular fijado al extremo inferior del conducto central 35.
El medio separador 20 comprende una malla filtrante 25 dispuesta en el extremo inferior del elemento desviador 22 para cubrir la cavidad en este último y el acceso al orificio 24. La malla filtrante 25 está recubierta con una sustancia tal como politetrafluoroetileno (PTFE-normalmente conocida como Teflón®) o silicona o elemento similar y presenta unos poros de paso de diámetro no superior a aproximadamente 200 micrones, para interceptar las partes de agua presentes en el combustible.
En una realización preferente, la malla filtrante 25 está formada por una tela monofilar con un diámetro de hilo que varía desde 0,02 a 0,2 mm y un espaciado de trama que oscila entre 25 y 200 micrones. La malla filtrante 25 es preferentemente de acero inoxidable, nylon o poliamida.
El espesor del recubrimiento es preferentemente entre 2 y 8 micrones.
En la práctica, el PTFE se aplica a ambos lados o únicamente a un lado de la malla filtrante 25, mediante pulverización seguida por cocción en un horno.
En funcionamiento, el combustible entra primero a través de la abertura 11 en la parte superior 31a de la cámara 31 y desde allí desciende, en sentido axial, a lo largo del medio filtrante 15, fluyendo a lo largo de las superficies mutuamente adherentes de la lámina de papel enrollada, en la que se retienen las partículas extrañas más sólidas, mientras que no se retienen las partículas de agua.
Al abandonar el medio filtrante 15, la corriente de combustible encuentra el elemento desviador 21 que desvía su recorrido y le impulsa a fluir a lo largo de la superficie superior 22. Al ser más pesadas que el combustible, las partículas de agua tienden a mantener su dirección de salida desde la superficie interior 15' del medio filtrante 15 más que el combustible, tendiendo así a depositarse sobre la superficie 22; un factor adicional que favorece la deposición de las partículas de agua sobre la superficie 22 es que al fluir a lo largo de la superficie 22, estas partículas se desaceleran más que el combustible. El resultado final es que las partículas de agua tienden a sedimentarse sobre la superficie 22 donde se acumulan y agregan para luego, a medida que aumenta su masa, caer al fondo de la cámara inferior 33 donde forman una masa acumulada M, que se purga periódicamente a través de una salida inferior 36.
La corriente del combustible que ha penetrado en la cámara inferior 33 se eleva luego hacia arriba a través de la cámara de salida 32.
Sin embargo, antes de entrar en la carama 32, la corriente encuentra la malla filtrante 25 que retiene las partículas de agua que no se separaron por la superficie 22.
A este respecto, se ha descubierto que la malla filtrante 25, que presenta las características técnicas anteriormente descritas, impide el paso de agua a través de ella en una medida sustancialmente completa o por lo menos considerable, mientras que no presenta ningún obstáculo al paso del combustible real.
Supuestamente, este fenómeno favorable es causado por una diferente tensión superficial de las partículas de agua que, en presencia de la malla recubierta de sílice o teflón 25, rompe los enlaces con las moléculas de combustible, se aglomeran entre sí y son incapaces de pasar a través de la malla y luego, caen hacia abajo al fondo de la cámara de recogida 33.
Evidentemente, cuanto más pequeño es el diámetro de los poros de la malla filtrante 25, tanto mayor será su acción interceptora sobre las partículas de agua. En la práctica, con un diámetro próximo a 20 micrones, existe ya una interceptación sustancialmente total de las partículas de agua.
Utilizando la invención ha resultado experimentalmente posible conseguir niveles muy elevados de separación del agua, próximos a la separación total.
En la realización ilustrada en las Figuras 2 y 3, el elemento desviador 21 está dispuesto también para soportar el medio filtrante 15. Para esta finalidad, el elemento desviador 21 comprende una pluralidad de elementos radiales 26 que sobresalen hacia arriba desde la superficie del flujo 22 para actuar como un soporte para la superficie inferior 15' del medio filtrante 15.
En la realización ilustrada en las Figuras 4 y 5, el elemento desviador 21 comprende uno o más bordes en resalte 27 dispuestos sobre la superficie del flujo 22 para definir recorridos en espiral que comienzan desde el vértice de la superficie 22. Los bordes 27 aumentan la longitud del recorrido del fluido a lo largo de la superficie 22 facilitando así la sedimentación de las partículas de agua sobre la superficie 22.
El medio filtrante 15 es soportado en un desviador horizontal perforado 28 rígido con el elemento 21 y dispuesto por encima de la superficie 22.

Claims (4)

1. Filtro de combustible, en particular para motores diesel, que comprende un cárter externo (10), una primera cámara (31) de eje vertical y, dispuesto en la primera cámara (31), un dispositivo filtrante (15) recorrido por el combustible en una dirección sustancialmente axial y presentando una superficie inferior (15') a partir de la cual el fluido se desvía en una dirección sustancialmente vertical después de atravesar el dispositivo filtrante (15), una cámara (32) de salida de filtro coaxial al dispositivo filtrante y comunicándose, en su extremo inferior, con una cámara inferior (33) y un dispositivo separador de agua (20), comprendiendo un elemento (21) de desviación de corriente que presenta una superficie troncocónica superior (22) que converge hacia arriba y que ocupa sustancialmente, en su totalidad, la parte en resalte de la superficie inferior (15') del dispositivo filtrante (15) para delimitar la superficie de circulación, siendo el elemento de desviación (21) hueco en la parte inferior y presentando un canal central (24) dispuesto en el extremo inferior de la cámara de salida (32) y una cámara inferior (33) dispuesta por debajo del dispositivo separador (20) para recoger las partes de agua separadas del combustible, caracterizado porque el dispositivo separador (20) presenta una rejilla filtrante (25) revestida de politetrafluoroetileno (PTFE) o de silicona presentando unos poros de paso cuyo diámetro no es superior a 200 micrones aproximadamente, para interceptar las partes de agua presentes en el combustible, estando la rejilla filtrante (25) dispuesta en el extremo inferior del elemento de desviación (22) con el fin de que recubra la cavidad formada en su interior.
2. Filtro según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende, bajo forma fijada rígidamente al cárter externo (10) del filtro, un conducto tubular central (35) que delimita la cámara de salida (32), estando el elemento de desviación (21) fijado al extremo inferior del conducto central (35).
3. Filtro según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de desviación (21) comprende una pluralidad de elementos radiales de soporte (26) que sobresalen por encima de la superficie de flujo (22) para desempeñar la función de un soporte de la superficie inferior (15') del dispositivo filtrante (15).
4. Filtro según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento de desviación (21) comprende una o varias aristas en resalte (27) situadas sobre la superficie de flujo (22) para delimitar los trayectos en espiral que comienzan en el vértice de la superficie (22) para aumentar la longitud de recorrido del
fluido.
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