ES2285520T3 - Conjunto de filtro con elemento filtrante ventilado. - Google Patents
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Abstract
Un elemento filtrante (50), que comprende: un medio anular de filtración (52) que circunscribe una cavidad central (53); una primera tapa terminal imperforada (54) pegada herméticamente a un extremo del medio anular (52); una segunda tapa terminal imperforada (62) pegada herméticamente al otro extremo del medio anular (52), teniendo la segunda tapa terminal (62) una parte de cuerpo anular (64) que define una abertura central (65); un núcleo cilíndrico de soporte (70) dispuesto en la cavidad central (53) del medio anular (52) y que se extiende entre las tapas terminales primera y segunda, soportando interiormente el núcleo soporte (70) al medio anular (52), teniendo el núcleo soporte (70) un armazón perforado (74, 76) que permite que el flujo de fluido que atraviesa radialmente el medio anular (52), atraviese radialmente el núcleo (70) y entre en la cavidad central (53), incluyendo la primera tapa terminal (54) un orificio de ventilación (61) que desemboca en la cavidad central (53) del medio anular (52); un conducto de fluido (88) situado en el núcleo soporte (70), que se extiende desde un primer extremo (90) que está en comunicación del fluido con el orificio de ventilación (61) hasta un segundo extremo (91), estando separado el conducto de fluido (88) y siendo independiente del flujo que atraviesa el medio (52) y el armazón (74, 76) del núcleo (70); y un dispositivo elástico anular de obturación (98) que está soportado por la segunda tapa terminal (62) y ceñido a la abertura central (65) de la misma, cuyo dispositivo de obturación (98) separa fluidalmente el conducto de fluido (88) del flujo de fluido que atraviesa el medio anular (52) y el armazón (74, 76), cuando el elemento (50) está instalado sobre un conjunto de tubo vertical (30) que tiene sendos canales de flujo (35, 37), caracterizado porque el dispositivo de obturación (98) incluye al menos un conducto pasante (110) que interconecta fluidalmente el segundo extremo (91) del conducto de fluido (88) con la abertura central (65) de la segunda tapa terminal (62).
Description
Conjunto de filtro con elemento filtrante
ventilado.
La presente invención se refiere en general a
filtros de fluidos y conjuntos de filtro de fluidos, y más
particularmente a un filtro de combustible y un conjunto de filtro
de combustible para un sistema de combustible de un vehículo.
En ciertos sistemas de combustible, como los
destinados a vehículos, se dispone una bomba para mover el
combustible a través del sistema, por ejemplo desde el depósito
hasta el motor. A veces de dispone un elemento filtrante aguas
abajo (en el lado de presión) de la bomba para proteger los
componentes de aguas abajo. En el arranque y durante el
funcionamiento del sistema puede meterse aire dentro del alojamiento
o envuelta del filtro. Es deseable ventilar el aire acumulado en el
alojamiento, para evitar que el aire sea impulsado a través del
elemento. El aire puede provocar un suministro errático de
combustible y afectar al funcionamiento de los componentes de aguas
abajo.
Una solución es disponer un orificio de
ventilación en la parte superior del alojamiento. Un orificio de
este tipo permite purgar lentamente el aire del alojamiento a
medida que el alojamiento se llena de combustible. Dimensionando
adecuadamente el orificio y situando el orificio en la parte
superior del alojamiento, el orificio esencialmente sólo dejará que
salga aire. La pérdida de combustible es realmente insignificante y
puede recogerse y devolverse con el aire hacia el depósito.
También es conocido poner el orificio de
ventilación en la parte superior de un tubo vertical situado
centralmente y drenar el aire/combustible por el tubo vertical.
Esto requiere una junta hermética entre la tapa terminal superior y
el tubo vertical para separar el combustible entrante sucio del
combustible saliente limpio y filtrado.
Como se muestra en el documento FR 2822395,
también es conocido disponer un orificio de ventilación en una tapa
terminal superior de un elemento filtrante, cuyo elemento se recibe
sobre un tubo vertical situado centralmente en el alojamiento. El
tubo vertical tiene un extremo inferior fijado al alojamiento y se
extiende hacia arriba hasta un extremo superior situado junto al y
que comunica con el orificio de ventilación cuando el elemento está
instalado.
Aunque las soluciones anteriores han tenido
alguna aceptación en el mercado, en general requieren más válvulas,
juntas herméticas, tubos y/o componentes relativamente complejos
para que funcionen adecuadamente. Esto puede aumentar el coste del
conjunto y también puede aumentar su tamaño y su peso. Y dado que el
orificio de ventilación es parte de la estructura del alojamiento,
el orificio debe inspeccionarse periódicamente para asegurarse de
que no está obstruido por material en partículas.
Por consiguiente, se cree que existe una demanda
de un conjunto de filtro y un elemento filtrante para aplicaciones
de fluidos que requieran purgado de aire, cuyo conjunto de filtro
tiene un diseño simple y barato, y cuyo orificio de ventilación se
sustituye a intervalos regulares para minimizar sus posibilidades de
obstrucción.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un elemento filtrante, que comprende un medio anular de
filtración que tiene un primer extremo y un segundo extremo y que
circunscribe una cavidad central; una primera tapa terminal
imperforada, pegada herméticamente al primer extremo del medio
anular, incluyendo la primera tapa terminal un orificio de
ventilación que desemboca en la cavidad central del medio anular;
una segunda tapa terminal imperforada, pegada herméticamente al
segundo extremo del medio anular, teniendo la segunda tapa terminal
una parte de cuerpo anular que define una abertura central; un
núcleo soporte, dispuesto en la cavidad central del medio anular y
que soporta interiormente el medio anular, extendiéndose el núcleo
soporte desde un primer extremo próximo a la primera tapa terminal
hasta un segundo extremo próximo a la segunda tapa terminal y
teniendo un armazón perforado que permite que el flujo de fluido que
atraviesa radialmente el medio anular, atraviese radialmente el
núcleo y entre en la cavidad central; un conducto tubular de fluido
situado en el núcleo soporte, que se extiende desde el primer
extremo del núcleo soporte, que está en comunicación del fluido con
el orificio de ventilación, hasta el segundo extremo del núcleo
soporte, estando separado el conducto de fluido y siendo
independiente del flujo que atraviesa el medio y el armazón del
núcleo; y un dispositivo elástico anular de obturación soportado
por la segunda tapa terminal y ceñido a la abertura central de la
misma, cuyo dispositivo de obturación separa fluidalmente el
conducto tubular de fluido del flujo que atraviesa el medio anular
y el armazón, e incluye al menos un conducto pasante que
interconecta fluidalmente el conducto tubular de fluido con la
abertura central de la segunda tapa terminal.
La presente invención proporciona un conjunto de
filtro y un elemento filtrante únicos y novedosos para aplicaciones
de fluidos que requieran purgado de aire y tiene un diseño simple y
barato. La vía de drenaje del aire ventilado está dispuesta
centralmente a través del elemento, y más particularmente a través
de un canal separado e independiente de fluido, formado
preferentemente de modo integral con un núcleo central de soporte
del elemento. El canal de fluido dirige el aire desde un orificio
de ventilación situado en una tapa terminal superior del elemento
filtrante - hacia una vía de drenaje, a través de un tubo vertical
central o de otro tipo y del extremo inferior del alojamiento,
hasta una abertura de drenaje. El orificio de ventilación es
integral con el elemento, y de esta forma es sustituido cuando se
sustituye el elemento para reducir su riesgo de obstrucción.
Según la presente invención, el conjunto de
filtro incluye un recipiente de alojamiento con un extremo inferior
cerrado y un extremo superior abierto; una tapadera retirable para
el extremo abierto del recipiente; y una abertura de entrada para
dirigir hacia el alojamiento el fluido a filtrar. La tapadera puede
enroscarse sobre el recipiente y desenroscarse del recipiente
permitiendo acceder fácilmente al elemento filtrante. El alojamiento
incluye, además, un tubo vertical central que sobresale hacia
arriba desde el extremo cerrado del recipiente, hacia el extremo
abierto. A través del tubo vertical y del extremo inferior del
alojamiento están definidos un par de canales de flujo separados
fluidalmente. El primero de los canales de flujo comienza en el
extremo distal superior del tubo vertical y se extiende a través
del tubo vertical hasta una abertura de salida, situada en el
extremo inferior del alojamiento, para dirigir hacia fuera del
alojamiento el fluido filtrado. El segundo de los canales de flujo
se extiende desde una o más aberturas existentes a lo largo de la
longitud del tubo vertical, a través de una vía separada de flujo
del tubo vertical, hasta una abertura de drenaje, situada en el
extremo inferior del alojamiento, para dirigir el aire (y cualquier
fuga asociada de fluido) fuera del alojamiento y hacia el depósito.
Alternativamente, el segundo canal de flujo podría estar separado
del tubo vertical, por ejemplo en el extremo inferior del
alojamiento.
El elemento filtrante incluye un medio anular de
filtración que tiene un primer extremo superior y un segundo
extremo inferior y que circunscribe una cavidad central. Una primera
tapa terminal imperforada está pegada herméticamente al primer
extremo del medio anular e incluye un orificio de ventilación
situado centralmente. Una segunda tapa terminal imperforada está
pegada herméticamente al segundo extremo del medio anular y tiene
una parte de cuerpo anular que define una abertura central.
Un núcleo central de soporte está dispuesto en
la cavidad central del medio anular y soporta interiormente el
medio. El núcleo incluye conductos de flujo radial que dejan que el
flujo entre radialmente a través del medio y pase al interior del
núcleo. El núcleo se extiende entre las tapas terminales primera y
segunda, e incluye un conducto axial separado e independiente de
fluido que se extiende desde la primera tapa terminal, que está en
comunicación del fluido con el orificio de ventilación, hasta la
segunda tapa terminal. Una junta hermética elástica anular es
soportada por la segunda tapa terminal y se ciñe a la abertura
central de la misma. La junta hermética anular recibe y obtura
fluidalmente el tubo vertical y/o el extremo inferior del
alojamiento, cuando el elemento está situado en el alojamiento. La
junta hermética incluye al menos un conducto pasante y
preferentemente una pluralidad de conductos pasantes, que
interconecta o interconectan fluidalmente el conducto axial de
fluido del núcleo con la o las segundas aberturas del segundo canal
de flujo del tubo vertical. Una parte central de la junta hermética
está ligeramente desplazada del tubo vertical y/o del alojamiento
dejando un interespacio circunferencial de flujo, tal que el flujo
puede pasar a la o las segundas aberturas independientemente de la
alineación circunferencial de los conductos pasantes de la junta
hermética con las segundas aberturas del tubo vertical.
El dispositivo de obturación, descrito
anteriormente, separa fluidalmente i) el flujo sucio de entrada al
medio, del flujo limpio de salida del medio; y ii) el conducto de
fluido del núcleo soporte, del flujo que atraviesa el medio. La
configuración del dispositivo de obturación y del tubo vertical
central también posiciona axialmente, de modo adecuado, el elemento
filtrante en el alojamiento.
Como tales, el conjunto de filtro y el elemento
filtrante, descritos anteriormente, proporcionan un conjunto de
filtro y un elemento filtrante únicos y novedosos para aplicaciones
de fluidos que requieran purgado de aire, con un diseño simple y
barato. El elemento tiene un orificio integral de ventilación que es
sustituido cuando se sustituye el elemento para reducir su riesgo
de obstrucción.
La invención se ilustra de modo esquemático y a
modo de ejemplo en los dibujos anejos, en los que:
la Figura 1 es una vista lateral en sección
transversal de un conjunto de filtro construido según los principios
de la presente invención;
la Figura 2 es una vista de despiece del
conjunto de filtro;
la Figura 3 es una vista lateral en sección
transversal del elemento filtrante del conjunto de filtro de la
Figura 1;
la Figura 4 es una vista de alzado en
perspectiva, en sección transversal parcial, del núcleo soporte del
conjunto de filtro;
la Figura 5 es una vista de alzado en
perspectiva, en sección transversal parcial, del dispositivo de
obturación del conjunto de filtro; y
la Figura 6 es una vista lateral en sección
transversal del conjunto de filtro, que muestra una realización
adicional de la presente invención.
Con referencia a los dibujos e inicialmente a la
Figura 1, un conjunto de filtro, construido según los principios de
la presente invención, está indicado en general con 10. El conjunto
de filtro 10 puede ser útil para retirar de un sistema de fluido el
material en partículas y otros contaminantes, y en una aplicación es
útil particularmente como conjunto de filtro para retirar material
en partículas y otros contaminantes de una corriente de combustible
de un sistema de combustible de un vehículo. En una aplicación de
esta clase, el conjunto de filtro puede situarse aguas abajo, en el
lado de presión, de una bomba destinada a mover el combustible a
través del sistema, p. ej., desde el depósito hasta el motor. No
obstante, debe observarse que sólo se trata de una posición adecuada
del conjunto de filtro y que caben otras posiciones y
aplicaciones.
El conjunto de filtro 10 incluye un alojamiento
que comprende un recipiente cilíndrico 16 que tiene un extremo
inferior cerrado 17 y un extremo superior abierto 18. Una tapadera
cupuliforme 19 está sujeta al extremo abierto del recipiente y
define con él una cámara interna 20. Entre la tapadera y el
recipiente están dispuestas unas roscas apropiadas, como en 22, que
permiten enroscar en el y desenroscar del recipiente la tapadera
fácilmente. Una primera abertura (entrada de combustible) 23 está
dispuesta en el costado del recipiente (o en la pared final 17)
para dirigir el combustible a filtrar (p. ej., desde la bomba o el
depósito) hacia el alojamiento; mientras que una segunda abertura
(salida de fluido) 24 está provista en la pared final 17 para
dirigir el combustible filtrado desde el alojamiento hacia un
componente de aguas abajo, p. ej., el motor. Una tercera abertura
(drenaje) 25 también está provista en la pared final 17 para
devolver hacia el depósito el aire y cualquier fuga asociada de
combustible. El recipiente preferentemente se hace de metal u otro
material adecuado usando procesos convencionales (p. ej.,
fundición, mecanización, etc.).
Con referencia ahora también a la Figura 2, en
el alojamiento está dispuesto internamente un conjunto de tubo
vertical, indicado en general con 30, que incluye una base 32 y un
miembro alargado de tubo vertical 34 situado centralmente y que se
extiende axialmente hacia arriba, en sentido opuesto al extremo
cerrado 17 del alojamiento, hacia el extremo abierto 18. El tubo
vertical 34 está dividido internamente en un primer canal de flujo
35 que se extiende desde el extremo distal superior 36 del tubo
vertical hasta la base 32; y un segundo canal de flujo 37 separado
fluidalmente del primer canal de flujo 35 y que se extiende desde al
menos una abertura, y preferentemente una pluralidad de segundas
aberturas 38, a lo largo de la longitud del tubo vertical, hasta la
base 32. Las segundas aberturas 38 están formadas preferentemente en
una parte ahusada troncocónica 39 que interconecta una parte
superior estrechada radialmente 40 del tubo vertical con una parte
inferior ensanchada radialmente 41. La base 32 incluye en su
superficie inferior canales apropiados 42, 43 que interconectan
fluidalmente y por separado los canales de flujo 35, 37 del tubo
vertical 34 con la abertura de salida 24 y la abertura de drenaje
25, respectivamente, de la pared final 17. La base 32 incluye
orificios, como en 46, que reciben pasadores (no mostrados) que
permiten sujetar fijamente la base a la pared final 17.
La base 32 y el miembro de tubo vertical 34 se
conforman preferentemente a partir de un material convencional, tal
como metal o plástico, en una pieza (unitaria), conformando
fácilmente los canales 35 y 37 durante el proceso de conformación.
También sería posible que el conjunto de tubo vertical se formase a
partir de múltiples piezas fijadas entre sí. Por ejemplo, el
miembro de tubo vertical 34 podría conformarse en una pieza y
sujetarse (por ejemplo con adhesivo o por encaje a presión) a la
base 32. También cabría que todo o una parte del conjunto de tubo
vertical 30 se conformase en una pieza (unitaria) con la pared final
17, como se describirá más adelante respecta a la Figura 6.
En cualquier caso, con referencia ahora a las
Figuras 1-3, el conjunto de filtro incluye además un
elemento filtrante, indicado en general con 50, situado
internamente en el alojamiento. El elemento 50 incluye un medio
anular de filtración 52 que circunscribe un eje central y que define
una cavidad central 53. El medio anular se forma a partir de un
material que tenga una eficiencia y una estructura (plegada,
soplada, etc.) apropiadas para la aplicación particular.
Una primera tapa terminal 54 incluye una parte
de cuerpo circular imperforado 56 y que se pega herméticamente,
mediante un compuesto apropiado de relleno, a un primer extremo
superior del medio anular. En la superficie externa de la parte de
cuerpo 56 puede disponerse una pluralidad de dedos flexibles, como
en 57, de modo que sobresalgan axialmente hacia arriba y hacia
fuera de la misma para su acoplamiento temporal con bloqueo contra
la geometría adecuada (lengüetas, ranuras, etc.) de la superficie
interna de la tapadera 19 (véase la Fig. 1). Un borde anular corto
58 se extiende alrededor de la periferia externa de la primera tapa
terminal y sobresale una corta distancia desde la primera tapa
terminal hacia la segunda tapa terminal, ciñendo y soportando
exteriormente el medio 52. Un collar anular corto 60 se extiende
axialmente hacia el interior (hacia abajo) desde la superficie
interna de la parte de cuerpo, introduciéndose en la cavidad central
53 del medio. En la parte de cuerpo 56 de la tapa terminal está
provisto un pequeño orificio de ventilación 61, preferentemente a lo
largo del eje central del elemento o al menos radialmente dentro
del medio anular 52, cuya función se describirá más adelante. El
tamaño del orificio de ventilación 61 puede variar dependiendo de la
aplicación, sin embargo, en una aplicación el orificio de
ventilación tenía una abertura cuyo diámetro estaba comprendido
entre 0,0457 cm y 0,0508 cm (0,018 y 0,020 pulgadas). La primera
tapa terminal 54 se conforma preferentemente en una pieza (unitaria)
a partir del material apropiado, p. ej., plástico, usando procesos
convencionales.
Una segunda tapa terminal 62 incluye una parte
de cuerpo anular imperforado 64 que define una abertura central 65
y se pega herméticamente, mediante un compuesto apropiado de
relleno, a un segundo extremo inferior del medio anular. Un borde
anular corto 66 se extiende alrededor de la periferia externa de la
segunda tapa terminal y sobresale una corta distancia desde la
segunda tapa terminal hacia la primera tapa terminal, ciñendo y
soportando también exteriormente el medio 52. Un collar anular
corto 67 se extiende axialmente hacia el interior (hacia arriba)
desde la superficie interna de la segunda tapa terminal,
introduciéndose en la cavidad central 53 del medio. La parte de
cuerpo anular 64 y el collar 67 definen un resalte anular 68 que
sobresale radialmente hacia dentro desde el collar y ciñe la
abertura central 65. La segunda tapa terminal 62 también se conforma
preferentemente en una pieza (unitaria) a partir del material
apropiado, p. ej., plástico, usando procesos convencionales.
Un núcleo central 70 se recibe internamente en
el medio 52 para dar soporte al elemento. El núcleo soporte 70 se
extiende a lo largo de toda la longitud del medio. Con referencia
ahora a la Figura 4, el núcleo soporte 70 incluye un armazón
cilíndrico que preferentemente tiene una serie de miembros laterales
anulares de soporte, como en 74; y una serie de miembros axiales
longitudinales de soporte, como en 76, cuyos miembros de soporte 74
y 76 definen una serie de aberturas de flujo radial, como en 78. Los
miembros laterales de soporte 74 tienen una dimensión externa
suficiente para ajustar con y soportar internamente el medio anular
52 y una dimensión interna suficiente para recibir el tubo vertical
central 34.
El miembro extremo superior lateral de soporte
79 tiene una configuración circular imperforada e incluye un collar
anular 80 que ciñe su periferia y sobresale hacia fuera (hacia
arriba) del mismo. Como puede verse en las Figuras 1 y 3, el collar
80 está dimensionado de modo que se reciba entre el collar 60 de la
primera tapa terminal 54 y el medio 52, y se pega herméticamente a
la primera tapa terminal, mediante el compuesto de relleno, cuando
se fija al medio anular la primera tapa terminal. Una vez ensamblada
de este modo, entre el miembro extremo superior lateral de soporte
79 y la primera tapa terminal 54 queda definida una primera cámara
superior circular 81 que está en comunicación con la abertura de
ventilación 61.
De modo similar, con referencia de nuevo a la
Figura 4, el miembro extremo inferior lateral de soporte 82 tiene
una configuración anular imperforada que define una abertura central
83 e incluye un collar anular 84 que se ciñe a su periferia y
sobresale hacia fuera (hacia abajo) del mismo. El collar 84 está
dimensionado de modo que se reciba entre el collar 67 de la segunda
tapa terminal 62 y el medio 52 (como se muestra en las Figuras 1 y
3) y se pega herméticamente a la segunda tapa terminal, mediante el
compuesto de relleno, cuando se fija al medio anular la segunda
tapa terminal. Entre el miembro extremo inferior lateral de soporte
82 y la segunda tapa terminal 62 queda definida una segunda cámara
inferior anular 85.
Alrededor del miembro extremo inferior lateral
de soporte 82 está dispuesta, con una disposición espaciada, una
serie de miembros radiales de soporte 86 que sobresalen
interiormente desde el collar 84 hasta la abertura central 83. Cada
miembro radial de soporte 86 puede tener una ranura axial, como en
87, que esté dimensionada de modo que reciba el collar 67 de la
tapa terminal inferior, permitiendo posicionar, fijar y soportar en
el núcleo la tapa terminal inferior durante el proceso de
ensamblaje. Los miembros radiales de soporte 86 también permiten
posicionar y soportar un dispositivo de obturación, como se
describirá más adelante.
De modo integral con el núcleo soporte 70 está
provisto un conducto axial de fluido 88. El conducto de fluido 88
está definido por un cuerpo tubular o cilíndrico 89 que define una
vía de flujo separada e independiente fluidalmente de las aberturas
de flujo radial 78. De manera específica, el conducto de fluido 88
tiene un extremo superior 90 que nace en la cámara superior 81
ceñida por el collar superior 80; cuyo extremo inferior 91
desemboca en la cámara inferior 85 ceñida por el collar inferior 84;
y cuya parte de cuerpo 92 atraviesa cada uno de los miembros de
soporte lateral 74 desde la parte superior hasta la parte inferior
de la curva.
Aunque se prefiere que el conducto de fluido 88
sea interno al núcleo soporte 70, también cabría que el canal fuese
externo al núcleo, de modo que se extendiese a lo largo de la
superficie externa del núcleo, o incluso que estuviese físicamente
separado (espaciado) del mismo, dependiendo de la composición del
medio filtrante 52. Por ejemplo, si el medio fuese un medio soplado
o conformado, el canal podría formarse internamente en el medio y
podrían disponerse conductos radiales en los extremos superior e
inferior para conectar la cámara superior 81 con la cámara inferior
85.
En cualquier caso, el núcleo soporte 70 junto
con el conducto 88 se conforman preferentemente en una pieza
(unitaria) a partir del material apropiado, p. ej., plástico, usando
procesos convencionales; y, como se ha descrito previamente,
preferentemente se fija ésta a las tapas terminales primera y
segunda 54, 62 metiendo los collares 80, 84 en el compuesto de
relleno dispuesto en los extremos del medio. El número de miembros
laterales de soporte 74 y de miembros longitudinales de soporte 76
del núcleo 70 pueden variar, dependiendo de las necesidades de
resistencia y del flujo deseado a través del conjunto. La dimensión
radial del conducto de fluido 88 también dependerá del aire que
esté previsto ventilar del alojamiento. Por supuesto, el núcleo
soporte 70 podría tener otras configuraciones distintas a la
configuración perforada que se ilustra en las figuras (es decir,
con miembros de soporte laterales y longitudinales), p. ej., podría
ser un tubo cilíndrico perforado. También sería posible que si el
medio anular tuviese suficiente soporte interno, el núcleo pudiese
comprender sólo los collares superior e inferior 80, 84 soportados
por el cuerpo 89 del canal de fluido, esto es, los miembros del
armazón del núcleo podrían faltar en ciertas aplicaciones y el medio
aún estaría soportado suficientemente por los collares y el canal
de fluido. También deberían resultar evidentes otras
alternativas.
Junto al extremo inferior del elemento está
provisto un dispositivo anular de obturación, indicado con 98 en
las Figuras 2 y 5. El dispositivo de obturación 98 tiene en su
extremo externo una parte base ensanchada radialmente 100, en su
extremo interno una parte superior reducida radialmente 102, y una
parte troncocónica intermedia 106 que interconecta las partes base
y superior y que tiene una geometría interna que coincide
substancialmente con la geometría externa de la parte troncocónica
39 del tubo vertical (como puede verse en la Figura 1). La parte
base 100 tiene una superficie inferior plana 108 y una dimensión
externa suficiente para ajustar estrechamente en el interior del
collar 67 de la tapa terminal inferior 62 y contra el resalte
radial 68. La parte base 100 sobresale ligeramente de modo radial
hacia el interior de la abertura 65 y tiene un dispositivo
cilíndrico interno dimensionado de modo que reciba estrechamente y
obture contra la periferia externa de la parte ensanchada 41 del
tubo vertical 34.
De la misma manera, la parte superior 102 del
dispositivo de obturación tiene una dimensión externa tal que puede
insertarse por la abertura 83 y recibirse internamente en el miembro
extremo inferior lateral de soporte 82. Asimismo, la parte superior
102 sobresale ligeramente hacia el interior y tiene una superficie
interna cilíndrica dimensionada de modo que reciba estrechamente y
obture contra la parte estrecha 40 del tubo vertical cuando se
reciba el elemento en el tubo vertical.
Cuando se sitúa entre el núcleo y la tapa
terminal inferior el dispositivo de obturación, como se ha descrito
anteriormente, cada uno de los miembros radiales de soporte 86 de la
parte inferior del núcleo 70 tiene un borde inclinado externo que
está dimensionado de modo que se apoye en la superficie externa del
dispositivo de obturación, particularmente en la zona de la parte
intermedia 106 (véase la Fig. 3 p. ej.). Esto permite posicionar
durante el ensamblaje el dispositivo de obturación, así como
mantener la adecuada obturación frente a los fluidos entre el
núcleo y el medio (a través de la tapa terminal inferior) durante la
utilización.
La parte intermedia 106 del dispositivo anular
de obturación tiene por lo menos un conducto pasante y
preferentemente tiene una serie de conductos pasantes 110 formados
radialmente y algo axialmente a su través. Como puede verse en la
Figura 1, el o los conductos pasantes 110 están alineados, e
interconectan fluidalmente la cámara inferior 85 del collar 84, con
la o las aberturas 38 del tubo vertical central, interconectando
fluidalmente el conducto de fluido 88 del elemento filtrante con el
conducto de drenaje 37 de la base del tubo vertical. El número de
conductos pasantes 110 puede variar dependiendo del flujo deseado a
través del conducto de fluido 88.
Como puede verse en la Figura 1, entre la parte
intermedia 106 del dispositivo de obturación y la parte cónica 39
del tubo vertical está provisto un pequeño interespacio radial 112.
Este interespacio define un canal circunferencial de flujo tal que
el fluido puede entrar en esta zona y fluir hacia las aberturas 38
del tubo vertical 34, independientemente de la orientación
circunferencial de los conductos pasantes 110 y de las aberturas 38
que resulte al instalar el elemento filtrante en el
alojamiento.
Como debería ser evidente por lo anterior,
cuando el elemento está instalado en el alojamiento y se introduce
por la abertura de entrada 23 el fluido a filtrar, el fluido fluye
alrededor de la periferia del elemento filtrante y atraviesa el
medio 52 radialmente hacia el interior, donde se separan los
materiales en partículas y otros contaminantes. El fluido limpio
atraviesa después las aberturas 78 del núcleo soporte y circula
hacia arriba y alrededor del extremo distal del tubo vertical 34,
bajando el fluido a continuación por el canal 35 del tubo vertical
y atravesando el canal 42 de la base 32 hasta la abertura de salida
24. Cualquier cantidad de aire existente en el fluido entrante
tiende a subir hacia la parte superior del alojamiento, alrededor
de la tapa terminal superior 54, donde el aire puede atravesar
después la abertura de ventilación 61 existente en la tapa terminal
superior y bajar por el conducto de fluido 88, atravesar los
conductos pasantes 110 del dispositivo de obturación, pasar por el
canal de drenaje 37 existente en el tubo vertical 34 hacia el canal
43 de la base 32 y finalmente hasta la abertura de drenaje 25. La
abertura de ventilación 61 tiene un tamaño apropiado para dejar que
pase aire suficiente hacia la abertura de drenaje, pero
preferentemente es lo bastante pequeña para evitar una fuga de
fluido significativa. Igualmente, cualquier fuga de fluido que
atraviese la abertura 61 se dirige por la vía de drenaje hacia el
depósito.
Al retirar el elemento del alojamiento (quitando
la tapadera 19) cuando se ha gastado el elemento y sustituirlo por
un elemento nuevo, también se sustituye el orificio de ventilación,
puesto que es un componente integral del elemento. Esto reduce la
posibilidad de que con el tiempo llegue a obstruirse el orificio,
impidiendo con ello que se ventilase por la abertura de drenaje el
aire existente en el alojamiento.
Asimismo, la altura y la dimensión del tubo
vertical 34, el tamaño del orificio de ventilación 61, las
dimensiones del conducto de fluido 88 y las demás características
dimensionales del elemento filtrante y del alojamiento, pueden
variarse dependiendo de la aplicación particular y de los flujos de
fluido y de aire previstos en el sistema.
Según una segunda realización de la presente
invención, como se muestra en la Figura 6, la base 32 del conjunto
de tubo vertical podría conformarse en una pieza con el extremo
inferior del recipiente 16. En este caso, el miembro de tubo
vertical 34 podría conformarse en una pieza (unitaria) con la base
32 o alternativamente, como se ilustra, podría conformarse por
separado de la base y fijarse después, por ejemplo, con adhesivo,
por ajuste a presión o mediante soldadura. En esta realización las
segundas aberturas 38 están hechas en una parte saliente anular 122
de la base 32, y el dispositivo de obturación 98 tiene una
configuración cupuliforme con una parte base anular ensanchada 100;
una parte superior anular reducida 102; y una parte lateral
intermedia 106 que se recibe y cierra herméticamente sobre la parte
saliente anular 122. Asimismo, entre el dispositivo de obturación y
el conjunto de tubo vertical está previsto un espacio libre que
permite el flujo entre las aberturas 110 del dispositivo de
obturación y las segundas aberturas hacia el segundo canal,
independientemente de la orientación circunferencial de las
aberturas 110 existentes en el dispositivo de obturación y de las
segundas aberturas de la parte saliente anular 122. En la base 32
están formados unos canales, como los 42 y 43 descritos
previamente, para dirigir el flujo de fluido hacia la abertura de
salida y la abertura de drenaje. El resto del conjunto de filtro
preferentemente es substancialmente igual que el descrito
anteriormente respecto a la primera realización y no se describirá
más ampliamente por razón de brevedad.
En cualquiera de las realizaciones anteriores,
el dispositivo de obturación 98 separa fluidalmente el fluido sucio
entrante, procedente de la abertura de entrada 23 y que atraviesa el
medio 52 radialmente hacia el interior, del fluido limpio situado
en el lado de aguas abajo del medio y que fluye a través de los
conductos 78 entrando en el tubo vertical central 34. El
dispositivo de obturación 98 también separa fluidalmente el flujo
que atraviesa el conducto de fluido 88, del flujo que atraviesa el
medio y que entra en el tubo vertical central. El dispositivo de
obturación proporciona adecuadamente la obturación fluidal del
dispositivo en el tubo vertical central y el alojamiento, de modo
que los conductos de fluido quedan dispuestos independientemente de
la orientación rotacional del dispositivo en el tubo vertical. La
configuración del tubo vertical y del dispositivo de obturación
también permite posicionar axialmente el elemento filtrante a lo
largo del tubo vertical - el elemento se ajusta hacia abajo sobre
el tubo vertical hasta que el dispositivo de obturación acopla en la
parte intermedia 106 - en cuyo momento queda situado adecuadamente
el elemento filtrante. Por supuesto, para posicionar el elemento
adecuadamente de modo axial y radial en el alojamiento, también
pueden preverse otras formas posicionadoras, tales como nervios o
pestañas que sobresalgan axialmente hacia arriba desde el extremo
inferior del alojamiento y ajusten con la tapa terminal
inferior.
El dispositivo de obturación 98 puede hacerse de
cualquier material elástico o flexible apropiado para la aplicación
particular y preferentemente es un miembro de una sola pieza
(unitaria) conformado a partir de un material elastomérico.
Como se ha descrito anteriormente, la presente
invención proporciona pues un conjunto de filtro y un elemento
filtrante únicos y novedosos para aplicaciones de fluidos que
requieran purgado de aire, y tiene un diseño simple y barato. La
vía de drenaje del aire ventilado (y de la fuga de fluido asociada)
está dispuesta centralmente a través del elemento, y más
particularmente a través de un canal separado e independiente de
fluido, conformado preferentemente de forma integral con un núcleo
central de soporte del elemento. El canal de fluido dirige el aire
procedente de un orificio de ventilación situado en una tapa
terminal superior del elemento filtrante - hasta una vía de drenaje
interna a un tubo vertical central. El orificio de ventilación es
integral con el elemento filtrante y se sustituye ventajosamente
cuando se sustituye el elemento filtrante, lo cual reduce el riesgo
de que el orificio llegue a taponarse.
Claims (9)
1. Un elemento filtrante (50), que
comprende:
un medio anular de filtración (52) que
circunscribe una cavidad central (53);
una primera tapa terminal imperforada (54)
pegada herméticamente a un extremo del medio anular (52);
una segunda tapa terminal imperforada (62)
pegada herméticamente al otro extremo del medio anular (52),
teniendo la segunda tapa terminal (62) una parte de cuerpo anular
(64) que define una abertura central (65);
un núcleo cilíndrico de soporte (70) dispuesto
en la cavidad central (53) del medio anular (52) y que se extiende
entre las tapas terminales primera y segunda, soportando
interiormente el núcleo soporte (70) al medio anular (52), teniendo
el núcleo soporte (70) un armazón perforado (74, 76) que permite que
el flujo de fluido que atraviesa radialmente el medio anular (52),
atraviese radialmente el núcleo (70) y entre en la cavidad central
(53),
incluyendo la primera tapa terminal (54) un
orificio de ventilación (61) que desemboca en la cavidad central
(53) del medio anular (52);
un conducto de fluido (88) situado en el núcleo
soporte (70), que se extiende desde un primer extremo (90) que está
en comunicación del fluido con el orificio de ventilación (61) hasta
un segundo extremo (91), estando separado el conducto de fluido
(88) y siendo independiente del flujo que atraviesa el medio (52) y
el armazón (74, 76) del núcleo (70); y
un dispositivo elástico anular de obturación
(98) que está soportado por la segunda tapa terminal (62) y ceñido
a la abertura central (65) de la misma, cuyo dispositivo de
obturación (98) separa fluidalmente el conducto de fluido (88) del
flujo de fluido que atraviesa el medio anular (52) y el armazón (74,
76), cuando el elemento (50) está instalado sobre un conjunto de
tubo vertical (30) que tiene sendos canales de flujo (35, 37),
caracterizado porque el dispositivo de obturación (98)
incluye al menos un conducto pasante (110) que interconecta
fluidalmente el segundo extremo (91) del conducto de fluido (88)
con la abertura central (65) de la segunda tapa terminal (62).
2. El elemento filtrante (50) según la
reivindicación 1, en el que el núcleo soporte (70) comprende un
armazón de miembros longitudinales y laterales de soporte
interconectados (74, 76) que definen una pluralidad de aberturas de
flujo radial (78), y el conducto de fluido (88) tiene una
configuración tubular integral con el armazón.
3. El elemento filtrante (50) según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el que el núcleo soporte
(70) incluye en un extremo medios posicionadores y de soporte para
i) posicionar y soportar el dispositivo de obturación; y ii)
recibir una forma posicionadora correspondiente de la segunda tapa
terminal para posicionar y soportar la segunda tapa terminal
respecto al núcleo soporte.
4. El elemento filtrante (50) según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera tapa
terminal (54) y el núcleo (70) definen una primera cámara (81) que
está en comunicación con el orificio de ventilación (61) y con el
primer extremo (90) del conducto tubular de fluido; y la segunda
tapa terminal (62) y el núcleo (70) definen una segunda cámara (85)
que está en comunicación del fluido con el segundo extremo (91) del
conducto de fluido, y el dispositivo de obturación (98) se posiciona
de modo que al menos un conducto de flujo (110) se conecta
fluidalmente con la segunda cámara (85).
5. El elemento filtrante (50) según cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo de
obturación (98) tiene una configuración troncocónica, con una parte
base ensanchada radialmente (100) soportada por un resalte anular
(68) de la segunda tapa terminal (62), y una parte superior reducida
radialmente (102) recibida en una abertura central (83) del núcleo
soporte (70).
6. El elemento filtrante (50) según la
reivindicación 5, en el que el dispositivo de obturación (98) tiene
una parte ahusada intermedia (106) que interconecta la parte base
(100) y la parte superior (102), y en la parte intermedia del
dispositivo de obturación está situado al menos un conducto pasante
(110).
7. Un conjunto de filtro (10) para el elemento
filtrante (50) de cualquier reivindicación 1-6, que
comprende:
un alojamiento que incluye un recipiente (16)
con un extremo cerrado (17) y un extremo abierto (18) y una
abertura de entrada para dirigir hacia el alojamiento el fluido a
filtrar;
una tapadera (19) para el extremo abierto del
recipiente (16) y junto con el cual define una cámara interna (20)
o elemento filtrante (50); y
un conjunto de tubo vertical (30) que incluye un
miembro de tubo vertical (34) que sobresale en sentido opuesto al
extremo cerrado (17) del recipiente, hacia el extremo abierto (18),
y un par de canales de flujo separados fluidalmente (35, 37)
definidos a través del conjunto de tubo vertical (30), comenzando el
primero de los canales de flujo (35) en un extremo distal (36) del
miembro de tubo vertical (34) y extendiéndose a través del miembro
de tubo vertical (34) hasta una abertura de salida (24) del
alojamiento para dirigir el fluido filtrado procedente del
alojamiento; y comenzando el segundo de los canales de flujo (37) a
lo largo del conjunto de tubo vertical (30) y extendiéndose hasta
una abertura de drenaje (25) del alojamiento;
cuyo elemento filtrante (50) es recibido y
soportado por el conjunto de tubo vertical (30), cuyo dispositivo
de obturación (98) del elemento filtrante obtura el miembro de tubo
vertical (34) en el alojamiento y separa fluidalmente el segundo
canal de flujo (37) del flujo de fluido que atraviesa el medio
anular y el núcleo hacia el primer canal de flujo (35) y hasta la
abertura de salida (24); cuyo al menos un conducto pasante (110)
del miembro de obturación interconecta fluidalmente el segundo canal
de flujo (37) con la abertura de drenaje (25) del alojamiento para
dejar que el aire del alojamiento pase a través del orificio de
ventilación (61) de la primera tapa terminal (54) y atraviese el
segundo canal de flujo (37) y el al menos un conducto pasante (110)
hasta la abertura de drenaje (25).
8. El conjunto de filtro (10) según la
reivindicación 7, en el que el segundo canal de flujo (37) comienza
en una parte ahusada troncocónica (39) del miembro de tubo vertical
(34) que interconecta una parte ensanchada radialmente (41) próxima
al extremo cerrado (17) del recipiente y una parte estrechada
radialmente (40) que se extiende en sentido opuesto al extremo
cerrado del recipiente; y el dispositivo de obturación (98) incluye
una parte ahusada troncocónica (106) correspondiente a la parte
ahusada troncocónica (39) del miembro de tubo vertical (34).
9. El conjunto de filtro (10) según la
reivindicación 7, en el que el segundo canal de flujo (37) comienza
en una parte saliente anular (122) de una base (32); y el
dispositivo de obturación (98) incluye una parte lateral (106)
obturada en la parte saliente (122) del conjunto de tubo vertical
(30).
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