ES2268725T3 - Elemento de filtro no metalico sin nucleo. - Google Patents

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Abstract

UN ELEMENTO DE FILTRO SIN NUCLEO (10) PARA UNA CARCASA DE FILTRO, INCLUYE MEDIOS CILINDRICOS DE FILTRO (20) CON PLIEGUES EXTENDIENDOSE LONGITUDINALMENTE, QUE SE EXTIENDEN DESDE UNA CUBIERTA EXTREMA (22) SOBRE LOS MEDIOS DE FILTRO, HASTA OTRA CUBIERTA EXTREMA (24) SOBRE LOS MEDIOS DE FILTRO. LOS MEDIOS DE FILTRO (20) SON PREFERENTEMENTE UNA ESTRUCTURA MULTICAPA CON UNA CAPA SOPORTE EXTERIOR RETICULAR, ACOPLADA A UNA CAPA INTERIOR DE PREFILTRADO MEDIANTE UNA CAPA ADHESIVA INTERMEDIA DE TRAMA. UNA ENVOLTURA INTERIOR (64) DE MEDIOS POROSOS Y FIBROSOS DE FILTRO, ESTA DISPUESTA DENTRO DE LA CAVIDAD CILINDRICA CENTRAL (58) DE LOS MEDIOS PLEGADOS DE FILTRO (20). LA ENVOLTURA (64) TIENE UNA FORMA CILINDRICA CON UNA SUPERFICIE EXTERIOR QUE ESTA UNIDA A LOS PICOS INTERIORES DE PLEGADO DE LOS MEDIOS, COMO CON ADHESIVO APLICADO EN UNO O MAS REBORDES, O COMO UNA CAPA CONTINUA APLICADA A LA SUPERFICIE EXTERIOR DE LA ENVOLTURA SOPORTE. EL ELEMENTO DE FILTRO (10) CON ENVOLTURA SOPORTE INTERIOR (64), PUEDE POSICIONARSE FACILMENTE SOBRE EL NUCLEO SOPORTE METALICO (18), EN UNA SOLA PIEZA CON LA CARCASA DE FILTRO, Y PROPORCIONA INTEGRIDAD ESTRUCTURAL PARA LOS PLIEGUES DE LOS MEDIOS DE FILTRO. DE ACUERDO CON OTRA REALIZACION DE LA INVENCION, UNA SERIE DE BANDAS CIRCUNFERENCIALES FORMADAS A PARTIR DE MATERIAL POROSO O IMPERFORADO, PUEDEN DISPONERSE DENTRO DE LA CAVIDAD CILINDRICA CENTRAL (58) Y UNIRSE MEDIANTE EL ADHESIVO A LOS PICOS INTERIORES DE PLEGADO DE LOS MEDIOS DE FILTRO.

Description

Elemento de filtro no metálico sin núcleo.
El presente invento se refiere de forma general a elementos de filtro, y más particularmente, a un elemento de filtro sin núcleo, esto es, a un elemento de filtro que puede colocarse sobre un núcleo soporte rígido que forma parte del alojamiento del filtro, y que puede ser retirado del núcleo soporte y sustituido cuando el elemento de filtro esté usado o gastado.
Algunos elementos de filtro incluyen un núcleo soporte rígido perforado rodeado por soportes de filtro fibrosos tubulares o cilíndricos. Las tapas extremas de plástico o metálicas rígidas no perforadas están típicamente situadas en extremos opuestos del soporte de filtro, y al menos una de las tapas extremas tiene una abertura central para permitir que el fluido fluya hacia dentro o hacia afuera de la cavidad interior del elemento de filtro. El elemento de filtro puede estar situado en un alojamiento de filtro, con los centradores del elemento (pasajes de fluido) en el alojamiento recibidos en la o las aberturas de las tapas extremas. En algunos casos, el soporte de filtro está provisto de pliegues, esto es, el soporte de filtro está formado por pliegues que se extienden longitudinalmente desde una tapa extrema a la otra tapa extrema. Los pliegues favorecen que haya mayor área superficial en contacto con el fluido que ha de ser filtrado, y por lo tanto aumentan la eficiencia de separación de partículas del elemento de filtro. El fluido que ha de ser filtrado bien pasa radialmente hacia adentro a través del soporte de filtro y después hacia afuera a través de la abertura en la tapa del extremo, o hacia adentro a través de la abertura en la tapa del extremo y después radialmente hacia afuera a través del soporte de filtro.
El núcleo soporte del elemento de filtro generalmente proporciona mantenimiento del soporte del filtro con pliegues, aunque se han desarrollado ciertas estructuras de soporte del filtro en las que el material de filtro tiene una rigidez tal que es autoportante. Los elementos de filtro autoportantes pueden requerir capas soporte de relativamente gran espesor, capas de malla de acero revestidas de epoxi, acanaladuras profundas en la superficie exterior para aumentar el área superficial, configuraciones de pliegues con poca profundidad, y/o un alto contenido de resina, todo lo cual puede aumentar la complejidad, tiempo, y costes asociados con la fabricación del elemento de filtro. Los elementos de filtro autoportantes no son, por tanto, apropiados para todas las aplicaciones de filtros. En sí, muchas aplicaciones requieren un núcleo soporte central como sostenimiento del soporte del filtro.
Los elementos de filtro con un núcleo de soporte central han sido típicamente fabricados con el núcleo formando parte integrante del alojamiento, esto es, con el núcleo unido de forma fija al soporte del filtro que lo rodea, tal como por unión a las tapas de los extremos opuestas (véase, por ejemplo, la Especificación de Patente US-A-4.033.881 y la Especificación de Patente US-A-3.570.675). En sí, cuando el elemento de filtro llega a quedar obstruido o gastado, todo el elemento, con el núcleo soporte, ha de ser retirado y sustituido. Muchos elementos de filtro fibrosos no están diseñados para ser limpiados y usados nuevamente, y como tal, hay que desecharlo en un lugar adecuado, tal como en un relleno de tierras. No es fácil retirar el núcleo soporte del soporte del filtro, y por tanto, también hay que deshacerse del núcleo al mismo tiempo. Estos dos componentes (soporte de filtro y núcleo) ocupan un espacio valioso en los rellenos de tierras. Problemas adicionales pueden surgir cuando el núcleo soporte está formado por un material no combustible, tal como metal, que puede requerir el uso de maquinaria de compactación cara para una eliminación apropiada. Además, el elemento de filtro de sustitución tiene costes (mano de obra y material) asociados tanto con el nuevo soporte del filtro como con el núcleo soporte, particularmente si el núcleo es metálico.
Se han desarrollado ciertos elementos de filtro en un intento de separar (retirar) el soporte del filtro gastado del núcleo soporte cuando se sustituye el soporte del filtro. Estos elementos de filtro "verdes" incluyen, por ejemplo, la Especificación de Patente US-A-5.476.585 de Mills, que muestra un núcleo de soporte metálico en el alojamiento rodeado por un elemento de filtro retirable con pliegues. Alrededor de la superficie exterior del soporte del filtro se ha dispuesto un arrollamiento espiral para proporcionar resistencia contra las fuerzas en sentido axial. Las partes de la tapa extrema en el soporte del filtro y en el núcleo son estancas para los fluidos conjuntamente y pueden ser separadas para retirar del núcleo el soporte del filtro gastado. La Especificación de Patente US-A-4.211.543, de Tokar y otros, también muestra un soporte del filtro con pliegues que tiene una camisa exterior que soporta los picos de los pliegues exteriores del soporte. Esta referencia también explica que el soporte del filtro puede ser hecho deslizar sobre un conjunto de un manguito de seguridad de forma cónica, que ha estado inicialmente situada sobre un núcleo soporte rígido. La Especificación de Patente US-A-5.211.846, de Kott y otros, explica proporcionar bridas circunferenciales alrededor del exterior del elemento de filtro sin núcleo para mantener la forma cilíndrica del soporte del filtro y para mantener la separación de los pliegues. Por otra parte, la Especificación de Patente US-A-5.413.712, de Gewiss y otros, explica situar el soporte del filtro (zig-zag) directamente sobre un núcleo soporte rígido sin brida externa.
Mientras que las patentes de Mills, Tokar, Kott y Gewiss parecen permitir que el soporte del filtro sea retirado de un núcleo soporte permanentemente fijado al alojamiento del filtro, se cree que el soporte del filtro puede ser difícil situarlo sobre el núcleo, especialmente si el soporte de filtro tiene pliegues debido a que los picos interiores de los pliegues pueden ensancharse o doblarse cuando el elemento de filtro es recibido ajustadamente en el núcleo soporte. Además, el soporte del filtro con pliegues requiere algún tipo de estructura para mantener los pliegues de forma fija, ajustadamente entre sí, de forma que "están superpuestos", esto es, se impide el plegado de los pliegues entre sí. Mientras las patentes de Mills, Tokar y Kott muestran proporcionar un arrollamiento exterior alrededor de los pliegues, empaquetando la superficie exterior, particularmente con un arrollamiento exterior alrededor de los pliegues, envolver la superficie exterior, sobre todo con un arrollamiento helicoidal o espiral, puede emplear tiempo y requerir importantes cantidades de material de arrollamiento. Un arrollamiento exterior puede también causar problemas con el aspecto. La patente de Gewiss, por otra parte, no proporciona un arrollamiento exterior, por lo que puede no ser aceptable en muchas aplicaciones en las que se espera un importante descenso de presión a través del elemento.
Como tales, se cree que los diseños anteriormente conocidos de elementos de filtro no han proporcionado un elemento de filtro, que puede ser situado de forma simple sobre un núcleo soporte en el alojamiento y ser retirado del alojamiento cuando esté gastado para reemplazarlo, el cual tenga una estructura de soporte de filtro que mantenga la integridad estructural de los pliegues durante el uso, y que sea relativamente sencillo y eficaz en coste para fabricarlo. Además, se cree que existe una demanda en la industria de un elemento de filtro que no tenga un arrollamiento exterior alrededor de los pliegues, que no tenga los inconvenientes asociados con muchos de los tipos "autoportantes" de los elementos de filtro, y que sea fácilmente desechable en los rellenos de tierras.
Por lo tanto, el presente invento proporciona un elemento de filtro para un recambio desmontable en un núcleo soporte, comprendiendo el elemento de filtro: soportes del filtro cilíndricos circunscritos a un eje central y que tienen pliegues que se extienden axialmente de uno a otro extremo del soporte de filtro, teniendo los picos pliegues interiores en sentido radial, picos de pliegues exteriores en sentido radial, y paredes laterales opuestas que se extienden entre los picos interiores de los pliegues y los picos exteriores de los pliegues y que definen cavidades de pliegues que se abren hacia afuera alrededor del elemento de filtro, una superficie interior en sentido radial de los picos de pliegues interiores que definen una cavidad central cilíndrica, que se extiende en sentido radial, dentro del soporte del filtro; medios de soporte cilíndricos que comprenden una capa de material de filtro poroso y fibroso dispuesto dentro de la cavidad central, teniendo los medios de soporte una superficie exterior en sentido radial unida a los picos de los pliegues interiores para permitir que el fluido fluya entre el soporte del filtro y el núcleo soporte; y tapas extremas primera y segunda no perforadas que incluye cada una parte de disco anular unido a las respectivas tapas de uno y otro extremo del soporte del filtro, incluyendo una de las tapas extremas una abertura circular central para recibir el núcleo soporte, teniendo la abertura circular de una tapa extrema un diámetro interior que es sustancialmente igual al diámetro interior de los medios de soporte y una acanaladura en sentido radial mirando hacia adentro alrededor de la abertura central de ella y una junta tórica elástica dispuesta dentro de la acanaladura y que sobresale radialmente hacia dentro en la abertura central para formar una junta estanca con el núcleo soporte.
Un nuevo y único elemento de filtro en tal disposición puede ser situado sobre un núcleo soporte rígido que forma parte del alojamiento del filtro, y puede desmontarse fácilmente del núcleo soporte y ser sustituido cuando el elemento de filtro esté gastado o usado. El elemento de filtro tiene un soporte de filtro con una estructura que mantiene su integridad estructural durante el uso sin la necesidad de un arrollamiento exterior, y cuya fabricación es sencilla y eficaz en coste. El elemento de filtro no incorpora componentes metálicos, lo que permite desechar el elemento en rellenos de tierra comerciales tales como por biodegradación o incineración.
De acuerdo con una realización, una lámina de soporte que comprende un arrollamiento cilíndrico interior que sostiene un soporte de filtro poroso y fibroso está dispuesta en el centro dentro del soporte del filtro y tiene una superficie exterior que está unida a los picos interiores de los pliegues. El arrollamiento soporte es preferiblemente un poliéster no tejido u otro material unido por hilado, y que está unido directamente a los picos interiores tales como por un adhesivo aplicado en uno o más rebordes sobre la superficie exterior del arrollamiento, o en una capa a lo largo de toda la superficie del arrollamiento. El arrollamiento soporte preferiblemente se extiende a lo largo sustancialmente de toda la longitud del soporte del filtro entre las tapas de los extremos y de forma fija sitúa los pliegues uno con respecto a otro para integridad estructural. El arrollamiento soporte permite también que el elemento de filtro deslice sobre o fuera de un núcleo soporte sin dañar el soporte con pliegues.
El elemento de filtro del presente invento es también relativamente fácil de fabricar con un arrollamiento soporte interior. Es preferible que inicialmente el arrollamiento soporte esté dispuesto sobre un mandril, estando solapados los bordes laterales del tubo soporte. Se aplica entonces adhesivo en toda la superficie exterior del arrollamiento soporte en uno o más rebordes o en una capa a lo largo de toda la superficie. El soporte del filtro corrugado es entonces colocado sobre el arrollamiento soporte en uno o más rebordes, o en una capa en toda la superficie. El soporte del filtro corrugado es después colocado sobre el arrollamiento soporte en un molde cilíndrico, estando los picos de los pliegues interiores unidos con un adhesivo al arrollamiento soporte. Los bordes laterales del soporte del filtro son después unidos entre sí usando, por ejemplo, una banda o reborde de adhesivo. Las tapas de los extremos son después colocadas en los extremos opuestos del elemento de filtro para proporcionar integridad estructural adicional al elemento de filtro, y para permitir que el elemento de filtro esté colocado dentro de los centradores del elemento en el alojamiento del filtro.
De acuerdo con otra realización del presente invento, la lámina de soporte comprende una o más bandas de soporte alrededor de la circunferencia interior del soporte del filtro con pliegues. Preferiblemente, se disponen tres bandas, estando una banda situada cerca de cada extremo del soporte del filtro, y la banda restante en aproximadamente el punto medio del soporte del filtro. Cada una de las bandas comprende una tira formada preferiblemente de un material sin perforar, tal como nailon, pero puede también estar formada de material fibroso de filtro similar al arrollamiento soporte. Las bandas están unidas a los picos de los pliegues interiores por adhesivo aplicado en la superficie exterior de las bandas, y puede extenderse en un anillo alrededor de los picos de los pliegues, o en una forma espiral o helicoidal.
En cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el arrollamiento soporte interior o bandas proporciona integridad estructural de los pliegues y permite que el elemento de filtro sea fácilmente fabricado usando técnicas comunes. Los arrollamientos o bandas también permiten que el elemento de filtro sea fácilmente situado sobre un núcleo soporte que forma parte del alojamiento del filtro, y sea desmontado del núcleo y sustituido cuando el filtro esté usado o gastado.
El soporte del filtro del presente invento es preferiblemente una estructura multicapa de soporte de filtro. Específicamente, el soporte de filtro preferiblemente tiene una capa de malla de soporte exterior, una capa de tejido adhesiva, una capa de capacidad de microfibra (capa de prefiltración), una capa filtro de microfibra, y finalmente, una capa de malla de soporte interior, todas dispuestas en contacto de superficie con superficie entre sí. La capa de tejido adhesiva es preferiblemente un termoplástico a base de poliéster, no tejido, que une la capa de malla soporte exterior con la capa de prefiltración y también proporciona integridad estructural a la estructura con pliegues del soporte del filtro cuando el soporte del filtro está bajo presión. Esta estructura preferida de soporte del filtro puede ser desechada en un relleno de tierras, tal como por biodegradación o por incineración. Mientras que así se describe una forma preferida de la estructura del soporte del filtro debería ser evidente que el elemento de filtro puede usarse con cualesquiera otros tipos de estructuras de soporte de filtro con pliegues, como sería evidente para las personas expertas en la materia.
En sí, el presente invento proporciona un elemento de filtro que puede ser fácil y simplemente colocado sobre un núcleo soporte que forma parte integrante del alojamiento del filtro, y puede desmontarse y sustituirse fácilmente cuando el elemento de filtro está gastado. El elemento de filtro tiene una estructura soporte del filtro que mantiene la integridad estructural de los pliegues durante el uso, y que es relativamente simple y efectivo en coste de fabricación. Además, el elemento de filtro está formado por componentes biodegradables o combustibles que permiten que el elemento de filtro sea relativamente fácil desechado en rellenos de tierras comerciales sin gastos significativos, tal como sin el uso de maquinaria de compactación cara.
El invento está ilustrado de forma diagramática a modo de ejemplo en los dibujos anejos, en los que:
la Figura 1 es una vista desde el extremo izquierdo de un elemento de filtro realizado de acuerdo con los principios del presente invento, siendo menor la vista desde el extremo derecho;
la Figura 2 es una vista lateral de la sección recta del elemento de filtro realizada sustancialmente a lo largo del plano descrito por las líneas 2-2 de la Figura 1, que ilustra el elemento de filtro dispuesto entre los centradores del elemento opuestos en un alojamiento de filtro y que muestra una primera realización del elemento de filtro con arrollamiento soporte interno;
la Figura 3 es una vista lateral de la sección recta realizada sustancialmente a lo largo del plano descrito por las líneas 3-3 de la Figura 2, que ilustra la sección con pliegues del elemento de filtro;
la Figura 4 es una vista ampliada de la sección recta de una de las estructuras de tapa extremas del elemento de filtro de la Figura 2;
la Figura 5 es una vista ampliada de la sección recta de otra de las estructuras de tapa extremas de la Figura 2; y
la Figura 6 es una sección recta de la configuración de un elemento de filtro similar al de la Figura 2, pero que ilustra una segunda realización del elemento de filtro con bandas soporte interiores múltiples.
Con referencia a los dibujos, e inicialmente a las Figuras 1-3, un elemento de filtro realizado de acuerdo con los principios del presente invento está indicado generalmente en 10. El elemento de filtro 10 está diseñado para ser colocado dentro de un alojamiento de filtro o montaje de filtro, y para recibir al menos un centrador de elemento del alojamiento del filtro. Un par de centradores del elemento están identificados en 12 y 14 en la Figura 2 dispuestos coaxialmente entre sí en los extremos opuestos del elemento de filtro. Cada elemento centrador tiene, respectivamente, un pasaje central 15, 16, para fluidos, para dirigir el fluido hacia adentro o afuera del elemento de filtro. Un núcleo soporte metálico perforado, indicado generalmente en 18, está unido al elemento centrador 14 y se extiende centralmente dentro del alojamiento del filtro. Como se describirá aquí con más detalle, el núcleo soporte 18 recibe el elemento de filtro 10 de forma desmontable.
El elemento de filtro 10 incluye una estructura soporte de filtro, indicada generalmente en 20, que preferiblemente tiene una forma cilíndrica con extremos opuestos encerrados por tapas extremas 22, 24. Una estructura preferida para el soporte de filtro es una estructura multicapa ilustrada en la Figura 3. Esta estructura multicapa incluye una malla o pantalla soporte exterior 30 formada por un material resinoso sintético termoplástico, tal como nailon o poliéster, que puede ser tejido o extruido. También puede emplearse otro material resinoso sintético termoplástico convencional para la malla soporte exterior, como sería conocido por las personas expertas en la materia. En cualquier caso, la malla soporte debería tener la suficiente resistencia para resistir la presión diferencial del fluido a través del elemento de filtro.
Una capa 31 de capacidad de microfibra, también denominada como capa prefiltro, está situada dentro de la malla soporte exterior 30. La capa prefiltro aumenta la capacidad de retención de suciedad del elemento de filtro, y preferiblemente está formada por microfibras de vidrio con óxido de boro con pegamento acrílico. Nuevamente, otros materiales convencionales pueden usarse para la capa de capacidad, como también deberían saber las personas expertas en la materia.
Dispuesto entre e inmediatamente contigua a la superficie interior de la malla soporte exterior 30 y la superficie exterior de la capa prefiltro 31 hay una capa adhesiva 32 de tela. La capa adhesiva de tela preferiblemente comprende un adhesivo no tejido termoplástico sobre una base de poliéster adhesiva. El adhesivo es sensible al calor y puede ser activado por calor para: i) unir la malla soporte exterior con la capa de capacidad, y ii) facilitar mantener la integridad de forma y estructural de los pliegues después de que el refuerzo haya endurecido térmicamente. El material adhesivo de tela preferido para el presente invento está disponible comercialmente con los N^{os} SH 4200 y SH 4275 de modelo/designación de Applied Extrusion Technologies, Inc. de Middletown, Delaware.
Inmediatamente contigua a la superficie interior de la capa de capacidad 31 hay una capa de filtración 36 de microfibra. La capa de filtración de microfibra está preferiblemente compuesta del mismo material que la capa de prefiltración, por ejemplo de microfibras con óxido de boro con pegamento acrílico, pero con una fibra o estructura más fina o estanca que la de la capa de prefiltración. Generalmente, la capa de filtración de microfibras define la eficacia de filtración del elemento de filtro, y es aproximadamente diez veces la eficacia de filtración de la capa de prefiltración.
Inmediatamente contigua a la superficie interior de la capa de filtración 36 hay una capa de malla 38 de soporte interior. La capa de malla 38 de soporte interior también comprende preferiblemente el mismo material que el de la capa de malla exterior 30, tal como un material resinoso sintético termoplástico que puede ser tejido o extruido.
El espesor y porosidad de las capas descritas anteriormente pueden variar dependiendo de la aplicación de filtración particular, y puede determinarse mediante un experimento sencillo. Además, como sería evidente para las personas expertas en la materia, la estructura de soporte de filtro preferida descrita anteriormente es una estructura combustible o biodegradable, de forma que el soporte del filtro puede ser desechado de forma relativamente fácil en un relleno de tierras comercial. Sin embargo, mientras que la estructura 20 del soporte de filtro está preferiblemente constituida por la estructura multicapa descrita anteriormente, sería evidente para las personas con experiencia normal en la materia, que la estructura de soporte de filtro puede tener otras estructuras sencillas o multicapa conocidas.
En cualquier caso, el soporte del filtro 20 está con pliegues, esto es, el soporte del filtro incluye pliegues que se extienden axialmente desde la tapa extrema 22 hasta la tapa extrema 24. Cada pliegue tiene un pico exterior en sentido radial (extremo abierto), tal como el indicado en 50, y un pico interior en sentido radial (extremo cerrado), tal como el ilustrado en 52. Cada pliegue también incluye paredes laterales, tales como las ilustradas en 54 y 56, que juntamente con los picos 50 de los pliegues exteriores y los picos 52 de los pliegues interiores definen una serie de cavidades de pliegue que se abren hacia afuera radialmente alrededor de la circunferencia del elemento de filtro. El soporte del filtro cilíndrico con pliegues define también una cavidad cilíndrica, indicada generalmente en 58 en la Figura 1, centralmente dentro del elemento de filtro. Las técnicas de plegar o corrugar el soporte del filtro son totalmente convencionales, y pueden incluir el conformado a mano o conformado usando una máquina de hacer pliegues.
Para proporcionar rigidez e integridad estructural al soporte de filtro con pliegues, una lámina de soporte interior que comprende un arrollamiento de soporte interior, indicado en 64 en las Figuras 2 y 3, está dispuesta dentro de la cavidad cilíndrica del elemento de filtro. El arrollamiento 64 de soporte interior tiene un soporte de filtro poroso y de fibra, preferiblemente de una resina sintética termoplástica no tejida, tal como poliéster. El arrollamiento soporte interior preferiblemente es de un material unido por hilado. Un material "unido por hilado" puede ser preparado depositando filamentos de resina sintética termoplástica extruidos en una manta no tejida mientras los filamentos están en forma blanda o parcialmente fundida. Las fibras blandas generalmente se adhieren térmicamente entre sí, es decir, unidas por fusión, y cuando se han enfriado forman una masa integral de estructura filamentosa no tejida. El arrollamiento soporte interior puede también estar formado por fibras de vidrio unidas por hilado, aunque se prefieren las fibras de poliéster. El arrollamiento soporte 64 preferiblemente tiene una permeabilidad de al menos diez veces la permeabilidad de un soporte de filtro 10, y no afecta apreciablemente a la caída de presión a través del elemento de filtro. Como sería evidente de lo anterior, el arrollamiento soporte también está formado preferiblemente por un material combustible o incinerable, similar al material que forma el soporte del filtro, de forma que la estructura compuesta pueda ser relativamente fácil incinerada o desechada en un relleno de tierras comercial.
El arrollamiento soporte 64 tiene una forma cilíndrica o tubular, estando la superficie exterior del arrollamiento soporte unida a los picos interiores del pliegue 52 de los pliegues. Preferiblemente, el arrollamiento soporte 64 está unido a los picos interiores de los pliegues mediante un adhesivo convencional que puede ser aplicado en la superficie exterior del arrollamiento soporte en uno o más rebordes (aplicado de forma circunferencial o helicoidal), o alternativamente, aplicado de forma continua en un revestimiento o capa a través de toda la superficie exterior del arrollamiento soporte. Una capa de adhesivo está indicada en 65 en la Figura 3. El adhesivo une los picos de pliegue interiores al arrollamiento soporte, que fija los picos de pliegue interiores entre sí y proporciona rigidez e integridad estructural al soporte de filtro con pliegues. El arrollamiento soporte está, por supuesto, suelto y está separado del soporte del filtro en los lugares entre los pliegues. Los extremos del arrollamiento soporte están preferiblemente separados una pequeña distancia desde los extremos del soporte del filtro, de tal forma que el adhesivo para las tapas extremas pueda ser fácilmente unido al soporte del filtro en capas y las tapas extremas puedan estar unidas de forma segura a los extremos del soporte del filtro. Por el contrario, el arrollamiento soporte se extiende a lo largo de toda la longitud axial del soporte del filtro.
El elemento de filtro está diseñado para ser fabricado utilizando técnicas de fabricación normales. Por ejemplo, el arrollamiento soporte interior puede ser enrollado alrededor de un mandril, con los bordes laterales de arrollamiento soporte solapándose entre sí. Aunque no es necesario, los bordes laterales que se solapan pueden ser fijados conjuntamente por un adhesivo. Una masa de adhesivo puede entonces aplicarse a través de la superficie exterior del arrollamiento soporte, en uno o más rebordes, o en una capa continua a través de toda la superficie exterior del arrollamiento soporte. El adhesivo es preferiblemente un adhesivo comercialmente disponible, tal como un uretano o epoxi en dos componentes con un catalizador, que sea endurecible por calor o por aire, o que puede ser otro adhesivo convencional, tal como un adhesivo con un único componente de uretano o epoxi endurecible por calor. Los adhesivos apropiados son bien conocidos para las personas expertas en la materia. El soporte del filtro con pliegues puede entonces estar dispuesto rodeando el arrollamiento soporte en un molde cilíndrico. Los bordes laterales del soporte del filtro pueden ser fijados entre sí, tal como por una banda o tira de adhesivo aplicada a lo largo de los bordes laterales contiguos, como es bien conocido en la técnica. El arrollamiento soporte interior permite que el soporte del filtro previamente montado sea fácilmente retirado del (deslizado fuera) mandril y conserve su forma cilíndrica.
Como se ha ilustrado en las Figuras 4 y 5, las tapas extremas 22 y 24 son después situadas en el extremo opuesto del soporte del filtro. Las tapas extremas están preferiblemente formadas por material convencional para tapas extremas, por ejemplo un termoplástico tal como un nailon moldeado por inyección, u otro material que sea combustible y/o biodegradable, y que pueda ser fácilmente incinerado o desechado en un relleno de tierras. Las tapas extremas están adheridas a los extremos del soporte del filtro usando un adhesivo o compuesto envasado apropiado. Las tapas extremas 22 y 24 preferiblemente ambas incluyen discos anulares no perforados 68, 69, respectivamente, dispuestos contra los extremos del soporte del filtro 20. Una aleta anular exterior se extiende axialmente hacia adentro alrededor de la periferia de cada tapa extrema, parcialmente a lo largo de la superficie exterior del soporte del filtro. Específicamente, la aleta anular exterior 70 en la tapa extrema 22 se extiende hacia adentro desde el disco 68, mientras que la aleta anular exterior 71 en la tapa extrema 24 se extiende hacia adentro desde el disco 69. Cada tapa extrema también incluye una abertura central para recibir un centrador del elemento del alojamiento del filtro. Específicamente, la tapa extrema 22 incluye la abertura central 72 que recibe el centrador 12 del elemento, mientras que la tapa extrema 24 incluye la abertura central 73 que recibe el centrador 14 del elemento. Por supuesto, si solamente está presente un centrador del elemento, entonces una de las tapas extremas puede ser un disco continuo ininterrumpido, sin abertura central. En cualquier caso, cada tapa extrema preferiblemente incluye una parte de aleta anular interior 74, 75, respectivamente, que rodea la abertura en la tapa extrema. Las aletas anulares también se extienden parcialmente hacia adentro en sentido axial a lo largo de la superficie interior del soporte del filtro.
Como se ha indicado anteriormente, el arrollamiento soporte no se extiende totalmente hacia los extremos del soporte del filtro, sino que más bien termina en una lugar axial separado de los extremos del soporte del filtro y también de la aleta anular interior de la tapa extrema. La separación del arrollamiento soporte de los extremos del soporte del filtro permite que las tapas extremas sean fácilmente situadas en los extremos del soporte del filtro y del adhesivo para unir de forma segura las tapas extremas con las capas del medio. Las aletas anulares en las tapas extremas tienen preferiblemente aproximadamente el mismo espesor radial (0,769 mm (0,030 pulgadas)) que el arrollamiento soporte, de forma que se dispone una superficie enrasada y continua con la superficie interior en el soporte del filtro.
Cada aleta interior 74, 75 en las tapas extremas tiene una acanaladura de frente que recibe una junta tórica elastómera 80, 82, respectivamente. Cada junta tórica cierra herméticamente con el centrador del elemento del alojamiento para proporcionar una junta estanca adecuada para fluidos entre el elemento de filtro y el alojamiento del filtro en ambos extremos del elemento de filtro. Mientras que los centradores del elemento pueden por supuesto tener diferentes configuraciones que dependen de la aplicación particular, el centrador 12 del elemento, ilustrado en la Figura 4, tiene un manguito o casquillo 84 con una superficie exterior lisa que es estanca por la junta tórica 80 de la tapa extrema 22. El centrador 12 del elemento también incluye un reborde 86 que sobresale exteriormente con una superficie interior plana 88 que puede apoyarse en la superficie exterior 90 de la aleta 72, sin embargo, la junta tórica 80 permite que la aleta 72 esté situada a lo largo del manguito 84 en cualquier lugar del eje, y también mantener una junta estanca adecuada entre el elemento de filtro y la tapa extrema.
En el extremo opuesto del elemento de filtro ilustrado en la Figura 5, el centrador 14 del elemento preferiblemente tiene sustancialmente la misma estructura que el centrador 12 del elemento, esto es, un manguito o casquillo 94 con una superficie exterior lisa y un reborde 96 que sobresale exteriormente. Sin embargo, en lugar de la junta tórica estanca 82 ser estanca directamente con el casquillo 94, la junta tórica estanca 82 puede ser estanca con la superficie exterior del núcleo soporte interior 18. Específicamente, el núcleo soporte interior 18 tiene una aleta anular exterior 100 formada preferiblemente del mismo material que el del núcleo soporte (metal) y fijada en un extremo a él, por ejemplo por soldadura. El núcleo soporte interior 18 puede ser recibido alrededor de la aleta anular y situada dentro de un canal anular formado en el extremo interior 102 de la aleta. El canal anular facilita que la superficie exterior de la aleta 100 esté sustancialmente enrasada con la superficie exterior del núcleo 18. A su vez, la aleta 100 está unida en relación estanca con el centrador 14 del elemento. Específicamente, la aleta 100 puede tener una acanaladura anular que recibe una junta tórica elastomérica 106. La junta tórica 106 es estanca con la superficie exterior del casquillo 94 en el centrador 14 del elemento. La aleta 100 puede ser fijada al centrador 14 del elemento, por ejemplo por la fuerza de compresión de la junta tórica 106, o por otros medios que permitan que el núcleo soporte sea retirado del centrador del elemento. Por supuesto que el núcleo soporte 18 puede también estar formado en una pieza o, por el contrario, fijado de forma permanente al centrador 14 del elemento si la aplicación así lo exigiera, sin embargo, la aleta extrema retirable 100 en el núcleo soporte permite que el elemento de filtro sin núcleo ser actualizado de acuerdo con los diseños de alojamiento de filtro existentes, y también ser fácilmente retirados e inspeccionados, si fuera necesario.
Como se ha indicado anteriormente, el tubo soporte está preferiblemente compuesto de metal y está formado en un cilindro confrontando los bordes laterales opuestos de una hoja de metal perforado y uniendo los bordes, por ejemplo, por soldadura. Una segunda aleta anular 108 está preferiblemente formada del mismo material que el del núcleo soporte (metal) y fijada al otro extremo del núcleo, por ejemplo, por soldadura. El núcleo soporte 18 también puede ser recibido en una acanaladura interior en la segunda aleta anular de tal forma que la superficie exterior del núcleo soporte esté sustancialmente enrasada con la segunda aleta anular. La primera aleta anular 100 y la segunda aleta anular 108 proporcionan extremos distales lisos del núcleo soporte a fin de no enganchar o rasgar el arrollamiento soporte. Sin embargo, también podrían disponerse los extremos lisos usando otras técnicas tales como acuñando o doblando hacia adentro los bordes del núcleo soporte para formar bordes laminados.
Para montar el elemento de filtro 20 en el alojamiento del filtro, el núcleo soporte interior 18 está inicialmente fijado al centrador 14 del elemento. A continuación, el elemento de filtro 20 se dispone sobre el núcleo soporte 18, con la tapa de extremo 24 siendo primeramente recibida sobre el núcleo soporte, e insertada sobre el núcleo soporte hasta que la junta tórica 82 forme junta estanca contra la aleta 100. El elemento de filtro 20 desliza suave y limpiamente sobre el núcleo soporte interior debido a la superficie interior suave del arrollamiento soporte 64, con el arrollamiento soporte actuando como un separador para permitir que la tapa extrema 24 deslice fácilmente pasado el núcleo soporte. Preferiblemente, cuando está montado, el arrollamiento soporte 64 está contigua, rodeando de forma ajustada el núcleo soporte 18, de tal forma que el núcleo soporte interior proporcione soporte longitudinal y radial al soporte del filtro 20. Además, el arrollamiento soporte 64 impide que el soporte con pliegues haga contacto directamente con el núcleo soporte interior, y se enganche o se una a lo largo del núcleo soporte cuando se inserta el elemento de filtro. Finalmente, el centrador 12 del elemento opuesto es unido al elemento de filtro con la junta tórica estanca 80 en la tapa extrema 22 formando junta estanca contra el centrador 12 del elemento. Aunque no se ha mostrado, el centrador 12 del elemento puede ser incorporado en una tapa extrema retirable del alojamiento del filtro.
Al retirar del alojamiento un elemento de filtro gastado o usado, el anterior proceso se invierte, esto es, el centrador 12 del elemento se suelta del elemento de filtro, y el elemento de filtro es hecho deslizar fuera del núcleo soporte 18. Nuevamente, el elemento de filtro puede ser retirado de forma fácil y sencilla debido a que el arrollamiento soporte 64 desliza fácilmente sobre el núcleo soporte interior 18.
De acuerdo con otra realización del presente invento, como se ilustra en la Figura 6, la lámina soporte del elemento de filtro 10 puede alternativamente incluir una o más bandas soporte que se extienden circunferencialmente alrededor de la superficie interior del soporte del filtro en la cavidad cilíndrica 58. Por ejemplo, la Figura 6 ilustra tres bandas soporte anulares separadas 120, 122 y 124 dispuestas separadas entre sí alrededor de la superficie interior del soporte del filtro. La banda soporte 120 puede estar situada cerca de un extremo del soporte del filtro (tapa del extremo próximo 22), la banda soporte 124 puede estar situada cerca del otro extremo del soporte del filtro (tapa del extremo próximo 24) y la banda soporte 122 puede estar situada entre la banda soporte 120 y la banda soporte 124 aproximadamente en el punto central a lo largo del soporte del filtro. Preferiblemente las dos bandas soporte exteriores 120 y 124 están separadas de las tapas extremas del soporte del filtro de forma que se permite el flujo de fluido a través del soporte del filtro entre las bandas soporte exteriores y las tapas extremas. Esto también permite que las tapas extremas estén fijadas fuertemente con adhesivo a los extremos de los soportes del filtro, como se ha descrito anteriormente.
Las bandas soporte están preferiblemente formadas por un material termoplástico no perforado tal como nailon, o pueden estar formadas por un material fibroso de filtro tal como se ha descrito previamente con respecto al arrollamiento soporte. Nuevamente, se prefiere que el material sea combustible o biodegradable para ser desechado fácilmente en un relleno de tierras. También, las bandas soporte preferiblemente tienen el mismo espesor que el arrollamiento soporte descrito anteriormente (0,769 mm (0,030 pulgadas)), y están unidas a los picos de los pliegues interiores del soporte del filtro, por ejemplo depositando un reborde o capa de adhesivo a lo largo de la superficie exterior de las bandas.
Al igual que con el arrollamiento soporte, las bandas soporte proporcionan integridad estructural de los pliegues en el elemento de filtro, y más específicamente, impiden que los pliegues se muevan entre sí, de forma que el elemento de filtro conserve su forma cilíndrica. Las bandas soporte también permiten que el elemento de filtro sea colocado con facilidad sobre el núcleo soporte 18 ya que las bandas tienen una superficie interior lisa que desliza fácilmente sobre el núcleo e impiden que los pliegues hagan contacto directo con el núcleo. Las bandas también actúan como separadores para permitir que la tapa extrema 24 deslice más allá del núcleo soporte al insertar el elemento de filtro sobre el núcleo. El número, separación y anchura de las bandas soporte pueden ser escogidos dependiendo de la aplicación particular, y pueden determinarse mediante un experimento sencillo.
El elemento de filtro puede ser montado de forma muy parecida a la descrita anteriormente, con las bandas soporte estando dispuestas alrededor del mandril y una capa de adhesivo aplicada en la superficie exterior de las bandas soporte, con el soporte del filtro con pliegues o corrugado dispuesto después en un molde cilíndrico alrededor de las bandas. Mientras que las bandas soporte son descritas como extendiéndose anularmente alrededor de la superficie interior del soporte del filtro, está también dentro del alcance del presente invento proporcionar una o más bandas soporte en una forma espiral o helicoidal circunferencialmente alrededor de la superficie interior del soporte del filtro, en tanto que la o las bandas soporte proporcionen resistencia e integridad suficientes al elemento de filtro.
En cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el presente invento proporciona un elemento de filtro novedoso y único que puede ser situado fácilmente sobre un núcleo soporte que forma parte del alojamiento del filtro, y ser retirado del núcleo soporte y sustituido cuando sea necesario. De acuerdo con cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el arrollamiento o banda o bandas proporcionan integridad y resistencia al soporte del filtro con pliegues sin requerir un arrollamiento exterior que rodee el elemento de filtro, y puede ser fabricado fácilmente usando técnicas comunes. Finalmente, el elemento de filtro del presente invento está diseñado especialmente con componentes incinerables o biodegradables que pueden ser desechados en un relleno de tierras comercial.

Claims (16)

1. Un elemento de filtro (10) para montaje de forma retirable en un núcleo soporte (18), comprendiendo el elemento de filtro (10):
soporte de filtro cilíndrico (20) circunscrito sobre un eje central que tiene pliegues que se extienden axialmente desde un extremo al otro extremo del soporte de filtro (20), teniendo los pliegues picos (52) de pliegues interiores en sentido radial, picos (50) de pliegues exteriores en sentido radial, y paredes laterales opuestas (54, 56) que se extienden entre los picos (52) interiores de los pliegues y los picos (50) exteriores de los pliegues y que definen cavidades de pliegues que se abren hacia afuera alrededor del elemento de filtro (10), una superficie interior en sentido radial de los picos (52) interiores de los pliegues que definen una cavidad cilíndrica (58) que se extiende axialmente dentro del soporte del filtro (20);
medios de soporte cilíndricos (64, 120, 122, 124) que comprenden una capa de material de filtro fibroso dispuesto dentro de la cavidad central (58), teniendo los medios de soporte (64, 120, 122, 124) una superficie exterior radial unida a los picos (52) interiores de los pliegues para permitir que el fluido fluya entre el soporte del filtro (20) y el núcleo soporte (18); y
primera y segunda tapas extremas (22, 24) no perforadas, cada una incluyendo una parte de disco anular (68, 69) unido a las respectivas tapas de uno y otro extremo del soporte de filtro (20), incluyendo una de las tapas extremas (24) una abertura circular central (73) para recibir el núcleo soporte (18), teniendo la abertura circular (73) de una tapa extrema (24) un diámetro interior que es sustancialmente igual al diámetro interior de los medios de soporte (64, 120, 122, 124) y una acanaladura con el frente hacia adentro alrededor de la abertura central (73) de ella y una junta tórica elástica estanca (82) dispuesta dentro de la acanaladura y sobresaliendo radialmente hacia adentro en la abertura central (73) para formar junta estanca con el núcleo soporte (18).
2. El elemento de filtro de la reivindicación 1, en el que la superficie exterior de los medios de soporte (64, 120, 122, 124) está unida a los picos (52) con pliegues interiores por una masa de adhesivo (65).
3. El elemento de filtro de la reivindicación 2, en el que la masa de adhesivo (65) está dispuesta como uno o más rebordes entre la superficie exterior de los medios de soporte (64, 120, 122, 124) y los picos (52) de los pliegues interiores.
4. El elemento de filtro de la reivindicación 2, en el que la masa de adhesivo (65) está dispuesta como una capa de adhesivo sobre la superficie exterior de los medios de soporte (64, 120, 122, 124).
5. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) tienen una permeabilidad de al menos diez veces la permeabilidad del soporte del filtro (20).
6. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) están formados por un material no metálico.
7. El elemento de filtro de la reivindicación 6, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) están formados por una resina sintética termoplástica.
8. El elemento de filtro de la reivindicación 7, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) están formados por filamentos no tejidos.
9. El elemento de filtro de la reivindicación 8, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) están formados por material unido por hilado.
10. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que los medios de soporte (64, 120, 122, 124) comprenden un arrollamiento de material flexible que tiene extremos circunferenciales que están en relación contigua de solape entre sí.
11. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada una de las tapas extremas (22, 24) incluye una abertura circular central (72, 73).
12. El elemento de filtro de la reivindicación 11, en el que la tapa extrema (22) incluye una acanaladura radial hacia adentro alrededor de la abertura central (72) de ella y una junta tórica elástica estanca dispuesta dentro de la acanaladura y saliendo hacia adentro radialmente en la abertura central (72) para formar una junta estanca con el núcleo soporte (18).
13. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el soporte del filtro (20) es una estructura multicapa que tiene una capa exterior (30) de una malla soporte, una capa adhesiva (32) de tejido dispuesta contigua a una superficie interior radialmente contigua de la capa exterior (30), una capa de capacidad (31) de microfibras dispuesta contigua de la superficie interior en sentido radial de la capa (32) de tejido, una capa (36) filtrante de microfibra dispuesta contigua a una superficie interior radial de la capa de capacidad (31) de microfibra, y una capa interior (38) de una malla soporte dispuesta contigua a una superficie interior en sentido radial de la capa filtrante de microfibra (36).
14. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que los picos (50) de los pliegues son autoportantes.
15. El elemento de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que los medios de soporte (120, 122, 124) comprenden una pluralidad de arrollamientos de soporte separados a lo largo de la extensión longitudinal del soporte del filtro (20).
16. Un conjunto de filtro que comprende un núcleo soporte (18) y el elemento de filtro (10) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
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