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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