ES2267232T3 - Cartucho filtrante para combustible. - Google Patents
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Abstract
Un cartucho filtrante para montaje en una base, definiendo la base una superficie de admisión sustancialmente plana (46) e incluyendo un conducto (24, 26) que se extiende de forma ortogonal desde dicha superficie de admisión y coaxialmente al eje de base, comprendiendo el cartucho: un filtro para filtrar un flujo de líquido, comprendiendo dicho filtro al menos un elemento filtrante (92); un alojamiento (60) para alojar dicho filtro, comprendiendo dicho alojamiento una primera y segunda superficie de extremo opuestas, separadas axialmente y que son generalmente simétricas entorno a un eje del cartucho, definiendo una superficie de extremo (72) una apertura para cartucho (68) coaxial a dicho eje del cartucho; una junta de cartucho (76, 80) contenida en dicho alojamiento para hacer estanco al fluido dicho conducto, comprendiendo dicha junta un borde de junta (78, 82) coaxial y ortogonal a dicho eje del cartucho; y un medio de desvío de cartucho (74) que se extiende axialmente desde dicha juntade cartucho y capaz de desplazamiento elástico entre una posición extendida y una posición comprimida entre dicha superficie de extremo (72) y dicha superficie de admisión de base (46), produciendo dicha posición comprimida una fuerza de desvío elástico que impulsa dicha cartucho lejos de dicha superficie de admisión de base, en la que dicho medio de desvío de cartucho termina en una superficie de contacto que sobresale axialmente definida por una pluralidad de salientes axiales separados angularmente (86, 88).
Description
Cartucho filtrante para combustible.
Esta invención se refiere generalmente a los
filtros para fluidos utilizados en relación con los motores de
combustión interna. Más concretamente, la presente invención se
refiere a filtros para combustible y filtros para aceite lubricante
con un cartucho reemplazable para extraer partículas extrañas y/o
separar el agua del suministro de combustible o del sistema de
aceite de un motor de combustión interna.
Convencionalmente, los filtros para combustible
utilizan un cartucho filtrante desechable que se reemplaza a
intervalos preestablecidos de uso del filtro. El cartucho filtrante
se instala de forma extraíble en una base o soporte del filtro.
Aunque puede utilizarse una serie de procedimientos y estructuras
diferentes para unir el cartucho filtrante a la base, todos los
procedimientos y las estructuras requieren alineamiento general de
un eje del cartucho filtrante con un eje de base. Para algunos
montajes de filtro a los que se refiere la invención se utiliza un
collar o anillo de retención para facilitar la función de
seguridad. Se requiere un desvío elástico entre la base, el cartucho
filtrante y/o el collar de retención tanto para asegurar el
cartucho a la base como para permitir la extracción del cartucho
filtrante instalado de la base.
Típicamente, se dispone un muelle metálico entre
la base y el cartucho filtrante o de forma que pueda engranar con
el collar de retención para proporcionar el desvío elástico
requerido. El muelle puede ser relativamente complejo. Por ejemplo,
la patente de EE.UU. n° 5.203.994 describe un muelle tridimensional
con forma de estrella dispuesto entre la base y el cartucho
filtrante. La patente de EE.UU. n° 5.302.284 describe un muelle
ondulado dispuesto entre el cartucho filtrante y el collar de
retención. El uso de un muelle metálico separado representa coste y
complejidad para el montaje del filtro, para la fabricación del
muelle así como para su instalación en la base.
Visto desde un aspecto, la presente invención
proporciona un cartucho filtrante para montaje en una base,
definiendo la base una superficie de admisión sustancialmente plana
que incluye un conducto que se extiende de forma ortogonal desde
dicha superficie de admisión y de forma coaxial a un eje de base,
comprendiendo el cartucho: un filtro para filtrar un flujo de
líquido, comprendiendo dicho filtro al menos un elemento filtrante;
un alojamiento para alojar dicho filtro, comprendiendo dicho
alojamiento una primera y una segunda superficie de extremo
opuestas y separadas axialmente que son generalmente simétricas a
un eje de cartucho, definiendo una superficie de extremo una
apertura para cartucho coaxial a dicho eje de cartucho; una junta
de cartucho contenida en dicho alojamiento para hacer estanco al
fluido dicho conducto, incluyendo dicha junta un borde de junta
coaxial y ortogonal a dicho eje de cartucho; y un medio de desvío
de cartucho que se extiende axialmente desde dicha junta de
cartucho y capaz de desplazamiento elástico entre una posición
extendida y una posición comprimida entre dicha superficie de
extremo y dicha superficie de admisión de base, produciendo dicha
posición comprimida una fuerza de desvío elástico que impulsa dicho
cartucho lejos de dicha superficie de admisión de base en la que
termina dicho medio de desvío de cartucho en una superficie de
contacto que sobresale axialmente definida por una pluralidad de
salientes axiales separados angularmente.
En una forma preferida, la invención proporciona
un cartucho filtrante que incorpora un novedoso muelle arandela
multifunción que proporciona a la vez una función de desvío con
propósitos de seguridad y una función de estanqueidad para hacer
que el cartucho filtrante sea estanco al fluido mediante una base.
La base es de un tipo que tiene una entrada y una salida de fluido
conectadas al sistema de combustible del motor. El cartucho
filtrante reemplazable puede montarse en la base. El cartucho
reemplazable incluye un alojamiento generalmente cilíndrico que
aloja los elementos filtrantes de combustible. La superficie
superior del cartucho define una apertura circular para admitir un
flujo de fluido de la base y para descargar un flujo de fluido
filtrado a la base. El muelle arandela se monta coaxialmente en la
superficie superior alrededor de la apertura. Un extremo del muelle
arandela sobresale preferentemente sustancialmente de forma
ortogonal de la superficie superior del cartucho para formar una
superficie de contacto elástica. El extremo opuesto del muelle
arandela está contenido en el cartucho filtrante y define una parte
de junta circular con un borde de junta orientado radialmente hacia
dentro.
Cuando el cartucho filtrante está asegurado a la
base del filtro, el borde de la junta entra en contacto de forma
circunferencial con un conducto de fluido que sobresale de la base
para establecer el circuito de fluido entre el cartucho filtrante y
la base del filtro. Además, se comprime la superficie de contacto
que sobresale entre la base del filtro y la superficie superior del
cartucho, empujando elásticamente el cartucho filtrante lejos de la
base del filtro.
Ahora se describirá una forma de realización de
la invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una vista transversal en alzado
de un montaje del filtro para combustible según la invención;
la Figura 2 es una vista ampliada transversal
fragmentaria de una forma de realización de una muelle arandela del
cartucho filtrante de la Figura 1 antes de entrar en contacto con
una base del filtro;
la Figura 3 es una vista similar a la Figura 2
que muestra el cartucho filtrante asegurado a la base del filtro y
el muelle arandela comprimido entre los mismos;
las Figuras 4a y 4b son vistas en perspectiva
fragmentarias, parcialmente transversales, de formas de realización
de muelles arandela que ilustran variaciones de la estructura de
desvío; y
la Figura 5 es una vista transversal, dividida
en partes, de un montaje del filtro para combustible que ilustra un
mecanismo de sujeción del cartucho.
Con referencia a los dibujos, en los que los
mismos números representan siempre las mismas partes en las
diversas figuras, se designa generalmente con el número 10 un
montaje preferido del filtro según la presente invención. Como se
muestra en la Figura 1, el montaje del filtro 10 comprende una base
12 y un cartucho filtrante desechable 14. La base 12 está dispuesta
generalmente encima del cartucho filtrante desechable 14.
Alternativamente, la base 12 y el cartucho filtrante 14 pueden estar
invertidos, por lo que el cartucho filtrante 14 está dispuesto
encima de la base 12. En cualquiera de estas alternativas, el
cartucho filtrante 14 debe unirse físicamente a la base 12 y estar
en comunicación de fluido para crear el montaje del filtro 10. El
montaje del filtro 10 está especialmente adaptado para incorporarse
en el sistema de suministro de combustible de un motor de
combustión interna (no se ilustra), como un motor diesel, para
extraer partículas extrañas del combustible y separar el agua del
combustible. Los montajes de filtro de este tipo también se
utilizan para filtrar impurezas del aceite en el sistema lubricante
de un motor de combustión interna.
La base 12 y el cartucho desechable 14 pueden
adoptar una amplia variedad de configuraciones. Para una forma de
realización descrita, la base 12 es un receptáculo con forma de
taza invertida que forma un zócalo 18 que define una cavidad de
receptáculo inferior 20 para admitir una parte superior del
cartucho filtrante desechable 14. Un primer conducto interno y
alargado semejante a un manguito 24 y un segundo conducto externo y
alargado semejante a un manguito 26 proporcionan comunicación de
fluido generalmente coaxial entre la base 12 y el cartucho
filtrante desechable 14.
Un conector de entrada 28 de la base 12 conecta
con la línea de combustible del motor (no se ilustra) para
proporcionar al final comunicación de fluido a través del pasaje
interior definido por el primer conducto 24. Un conector de salida
30 de la base 12 conecta con la línea de combustible para
proporcionar comunicación externa de fluido entre el pasaje axial de
fluido definido entre el primer y el segundo conducto 24, 26. Un
par de aperturas 34 para fijar la base del filtro 12 al motor, se
extiende de forma transversal desde la base 12.
Con referencia a la Figura 1, se sitúa una
superficie plana de base 46 dentro de la cavidad de receptáculo
inferior 20 y se extiende radialmente desde los conductos 24, 26.
Preferentemente la superficie plana de base 46 se extiende desde
los conductos 24, 26 hasta el zócalo 18, aunque la superficie plana
también puede terminar en un punto intermedio entre los conductos y
el zócalo. Un muelle arandela 70 que está comprimido contra la
superficie plana 46 ejerce de forma liberable una fuerza de desvío.
La fuerza dé desvío elástico junto con el mecanismo de sujeción
aseguran de forma liberable el cartucho 14 y la base 12 juntos para
formar el montaje del filtro 10.
El cartucho filtrante desechable 14 comprende un
alojamiento semejante a un bidón 60 formado por un par de secciones
inferior y superior opuestas semejantes a una taza 64, 62,
respectivamente. Las secciones 62, 64 se unen a lo largo de una
juntura de cilindro circunferencia) 42. Se forma un depósito 66 en
la parte inferior de la sección inferior 64 para recoger el agua
que se mezcla con el combustible. La sección inferior 64 puede
incorporar una válvula que puede actuar de forma selectiva o un
grifo de vaciado (no se muestra) para permitir la evacuación del
agua recogida.
La sección superior 62 es de diámetro más
pequeño que la sección inferior 64 y tiene unas dimensiones
adecuadas para ajustarse directamente en la cavidad base 20.
Preferentemente, la parte superior 72 de la sección superior 62 del
alojamiento del cartucho filtrante 60 tiene una configuración
curvada longitudinalmente hacia arriba que forma un reborde anular
56. Asimismo, el reborde 56 está dispuesto preferentemente a lo
largo de la circunferencia de la parte superior 72. El reborde
anular 56 añade resistencia al cartucho filtrante y también puede
actuar como un tope axial. Una apertura central axial 68 en la
parte superior 72 de la sección superior 62 tiene las dimensiones
adecuadas para admitir los conductos 24, 26. El muelle arandela 70
está montado en la apertura 68. Preferentemente, el muelle arandela
70 está adherido a la parte superior 72 de la sección superior
64.
El muelle arandela 70 incluye una superficie de
contacto 74 que sobresale axialmente lejos de la parte superior 72.
La superficie de contacto 74 entra en contacto con la superficie
plana de base 46 y se comprime entre la superficie plana 46 y la
parte superior del cartucho filtrante 72, cuando el cartucho
filtrante 14 se asegura a la base del filtro 12. La compresión da
como resultado una expansión radial de la superficie de contacto 74
en la que entra en contacto con la superficie plana de base 46.
Naturalmente, aunque en la forma de realización
preferida el muelle arandela 70 comprende la superficie de contacto
74, también es posible empujar elásticamente el cartucho filtrante
14 con un miembro de desvío separado (no se muestra) montado en la
parte superior 72.
La fuerza de desvío elástico deseada entre la
base del filtro 12 y el cartucho 14 viene proporcionada por
salientes axiales separados angularmente, como salientes cónicos 86,
salientes prismáticos 88 o combinaciones de los mismos. Véanse las
Figuras 4a y 4b.
La superficie de contacto 74, y preferentemente
el muelle arandela completo 70, está moldeado con un material
polimérico. El material polimérico debe proporcionar una
combinación deseada de capacidad de moldeo, resistencia química y
elasticidad adecuada para mantener el montaje del filtro 10 de
forma liberable en el estado acoplado asegurado de forma fluida
junto con un mecanismo de sujeción. Preferentemente, el material
polimérico tiene una dureza Shore "A" por durómetro dentro del
intervalo de 55-85. Preferentemente, el material
polimérico también es suficientemente elástico para permitir un
desplazamiento de hasta 0,075 pulgadas (0,190 cm) y preferentemente
aproximadamente 0,025 pulgadas (0,063 cm) entre la posición
extendida axialmente y la posición comprimida axialmente. La
compresión axial del material puede ser de hasta el 30% para carga
normal entre el cartucho y la base. Se ha comprobado que los
materiales poliméricos, como, por ejemplo, el caucho Buna, VITON®
(disponible en DuPont) y la fluorosilicona proporcionan las
propiedades deseadas cuando se forman como un muelle arandela
70.
Como se muestra mejor en la Figura 2, el extremo
opuesto del muelle arandela 70 comprende una primera parte circular
de junta 76 para el cartucho filtrante 14. La primera parte de
junta 76 incluye un borde de junta orientado radialmente hacia
dentro 78 que vuelve el conducto exterior 26 diametralmente estanco
al fluido cuando se asegura el cartucho filtrante 14 a la base del
filtro 12. Preferentemente, el muelle arandela 70 también incluye
una segunda parte de junta 80 dispuesta entre la superficie de
contacto 74 y la primera parte de junta 76. La segunda parte de
junta 80 incluye un segundo reborde de junta orientado radialmente
hacia dentro 82. La primera parte de junta 76 es empujada
radialmente hacia dentro de forma que cuando el cartucho filtrante
14 se separa de la base del filtro 12 el primer y el segundo borde
de junta 78, 82, respectivamente, tienen diámetros distintos.
Cuando el cartucho filtrante 14 está asegurado a la base del filtro
12 de forma que el primer y el segundo borde de junta 78, 82
engranan de forma estanca con el conducto externo 26, los diámetros
de los bordes de junta 78, 82 son sustancialmente los mismos, como
se muestra en la Figura 1.
El cartucho 14 puede utilizar un montaje de
filtro de dos fases (no se muestra) o un montaje de filtro de una
única fase como se ilustra en la Figura 1. En el montaje de filtro
de una única fase, se monta un elemento filtrante 92 que puede
tener una configuración plisada continua con forma de ventilador en
la caja 60. El extremo inferior del elemento 92 se engrana mediante
una placa media 94 con una apertura central 96. Un conducto tubular
98 se extiende hacia arriba desde la placa media 94. El extremo
superior del conducto tubular 98 define una brida 100. Una arandela
de estanqueidad 102 montada en la brida 100 admite y vuelve estanco
diametralmente el extremo inferior del primer conducto de la base
24.
El combustible entra en el montaje del filtro
para combustible 10 a través de un pasaje de entrada de combustible
28 y sale del filtro a través del pasaje de salida 30. Se apreciará
que el trayecto del flujo de combustible atraviesa inicialmente de
forma axial el interior del conducto interno 24 y el conducto
tubular 98. El trayecto de circulación gira alrededor de la placa
media 94 y se extiende generalmente de forma axial hacia arriba y
generalmente de forma radial hacia dentro a través del elemento
filtrante 92 pasando el trayecto de retorno del flujo entre el
conducto interno 24 y el conducto externo 26 hacia el pasaje de
salida 30.
Un mecanismo de sujeción actúa conjuntamente con
la fuerza de desvío ejercida por la superficie de contacto 74
contra la superficie plana de base 46 para asegurar el cartucho
filtrante 14 a la base 12. En la Figura 5 se muestra un mecanismo
de sujeción, en el que una base 34 incluye un par de rampas
integradas diametralmente opuestas que sobresalen hacia fuera 36, 38
que ascienden a modo de espiral alrededor de la base 34. Los
extremos superiores de las rampas 36, 38 son biselados. Un collar
anular 16 incluye un par de prolongaciones en espiral dispuestas
diametralmente 48, 50 que se extienden totalmente hacia dentro
desde el collar 16. Las prolongaciones 48, 50 están dimensionadas y
colocadas para engranar con las rampas 36, 38 de forma que las
prolongaciones 48, 50 engranan de forma deslizante y ascienden por
las rampas 36, 38 en alineamiento y rotación angular del collar 16.
El collar 16 incluye una protuberancia anular hacia dentro 40 que
puede engranar con la juntura de cilindro 42 del cartucho 14 para
asegurar de forma liberable el cartucho 14 de la base 34 junto con
la superficie de contacto 74.
Aunque se ha presentado con propósitos de
ilustración una estructura detallada de un mecanismo para sujetar
de forma liberable el cartucho filtrante 14 a la base 12, 34,
debería entenderse que el cartucho filtrante de la invención no
está limitado a esta estructura descrita y puede encontrar
aplicación en montajes de filtro que utilizan distintos mecanismos
de sujeción del cartucho filtrante.
Claims (17)
1. Un cartucho filtrante para montaje en una
base, definiendo la base una superficie de admisión sustancialmente
plana (46) e incluyendo un conducto (24, 26) que se extiende de
forma ortogonal desde dicha superficie de admisión y coaxialmente
al eje de base, comprendiendo el cartucho:
- un filtro para filtrar un flujo de líquido, comprendiendo dicho filtro al menos un elemento filtrante (92);
- un alojamiento (60) para alojar dicho filtro, comprendiendo dicho alojamiento una primera y segunda superficie de extremo opuestas, separadas axialmente y que son generalmente simétricas entorno a un eje del cartucho, definiendo una superficie de extremo (72) una apertura para cartucho (68) coaxial a dicho eje del cartucho;
- una junta de cartucho (76, 80) contenida en dicho alojamiento para hacer estanco al fluido dicho conducto, comprendiendo dicha junta un borde de junta (78, 82) coaxial y ortogonal a dicho eje del cartucho; y
- un medio de desvío de cartucho (74) que se extiende axialmente desde dicha junta de cartucho y capaz de desplazamiento elástico entre una posición extendida y una posición comprimida entre dicha superficie de extremo (72) y dicha superficie de admisión de base (46), produciendo dicha posición comprimida una fuerza de desvío elástico que impulsa dicha cartucho lejos de dicha superficie de admisión de base, en la que dicho medio de desvío de cartucho termina en una superficie de contacto que sobresale axialmente definida por una pluralidad de salientes axiales separados angularmente (86, 88).
2. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 1, en el que dicho medio de desvío de cartucho (74)
está comprendido por un polímero.
3. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 2, en el que dicho polímero tiene una dureza Shore
"A" por durómetro de 55 a 85.
4. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 2 ó 3, en el que dicho medio de desvío de cartucho
está compuesto por un polímero seleccionado del grupo que consiste
en caucho Buna, VITON® y fluorosilicona.
5. Un cartucho filtrante según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que dicho desplazamiento
del medio de desvío de cartucho (74) entre dicha posición extendida
y dicha posición comprimida define una distancia de aproximadamente
0,025 pulgadas (0,063 cm).
6. Un cartucho filtrante según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que dicha junta de cartucho
(76, 80) y dicho medio de desvío de cartucho (74) son un componente
único que comprende un muelle arandela (70).
7. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 6, en el que dicho muelle arandela (70) está montado
en dicha superficie de extremo (72) adyacente a dicha apertura
(68).
8. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 7, en el que dicho muelle arandela (70) también
incluye una segunda junta de cartucho (80) dispuesta entre dicho
miembro de desvío elástico (74) y dicha junta de cartucho (76).
9. Un cartucho filtrante según la
reivindicación 8, en el que dicha segunda junta de cartucho (80)
incluye un borde de junta circular (82) coaxial y ortogonal a dicho
eje de cartucho, teniendo dicho primer y segundo borde de junta
(78, 82) diámetros distintos pero capaces de tener sustancialmente
el mismo diámetro cuando dicho cartucho filtrante se asegura a
dicha
base.
base.
10. Un cartucho filtrante según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que dicha junta de cartucho
(76, 80) está dispuesta entre dichas superficies de extremo.
11. Un cartucho filtrante según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que dicha pluralidad de
salientes axiales (86, 88) está separada equiangularmente.
12. Un cartucho filtrante según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que dicha superficie de
contacto (74) está axialmente ahusada.
13. Un sistema filtrante que comprende:
- un cartucho filtrante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes; y
- una base (12) que comprende una superficie de admisión (46) que define parcialmente una cavidad de admisión (20) y que tiene un eje, comprendiendo dicha base una entrada (28), una salida (30), un primer conducto axial (24) coaxial a dicho eje para comunicar con dicha entrada, un segundo conducto axial (26) coaxial a dicho eje para comunicar con dicha salida, y medios de seguridad (36, 38, 48, 50) para asegurar de forma extraíble dicho cartucho filtrante a dicha base en dicha posición instalada;
en el que dicho cartucho se asegura
a dicha base en dicha posición instalada, dicha base y dicho eje de
cartucho están alineados, un dicho conducto (24) está dispuesto
coaxialmente en dicha apertura (68) y engranado de forma estanca por
dicho primer borde de junta de cartucho (78, 82), dicha superficie
de extremo (72) está separada axialmente de dicha superficie de
admisión (46) y dicho medio de desvío (74) está comprimido
elásticamente entre dicha superficie de extremo y dicha superficie
de admisión de base en un estado comprimido, imponiendo dicho medio
de desvío en dicho estado comprimido una fuerza de desvío elástico
que impulsa dicho cartucho lejos de dicha superficie de admisión de
base para mantener estable dicha posición
instalada.
14. Un sistema filtrante según la
reivindicación 13, en el que dicho cartucho filtrante (14) está
asegurado a dicha base (12) por la resistencia de los medios de
seguridad (36, 38, 48, 50) a la fuerza de desvío
elástico.
elástico.
15. Un sistema filtrante según la
reivindicación 14 ó 15, en el que dicha superficie de contacto (74)
tiene un primer grosor cuando dicho medio de desvío elástico está
en dicha posición extendida y un segundo grosor más grande cuando
dicho medio de desvío elástico está en dicho estado comprimido.
16. Un procedimiento para empujar un mecanismo
de retención liberable entre un cartucho filtrante (14) con una
apertura de comunicación axial (68) y comprendiendo su base
asociada (12):
- proporcionar un cartucho filtrante con una apertura de comunicación axial;
- proporcionar una arandela de estanqueidad (70) con una interfaz de estanqueidad anular radialmente hacia dentro (76, 80) y una parte de desvío de extremo axial elástico (74) separada de dicha interfaz de estanqueidad, terminando dicha parte de desvío de extremo en una superficie de contacto que sobresale axialmente definida por una pluralidad de salientes axiales separados angularmente y que ejerce una fuerza de desvío axial cuando se comprime; y
- el
- montaje de dicha arandela en dicha apertura de forma que dicha parte de desvío de extremo se extiende axialmente desde dicho cartucho.
17. Un procedimiento según la reivindicación 16,
que también comprende la instalación de dicho cartucho (14) en
dicha base (12) para comprimir dicha parte de desvío de extremo de
arandela (74).
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