ES2325113T3 - Dispositivos para filtrar fluidos, y procedimiento de produccion. - Google Patents
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Abstract
Unidad de filtración para fluidos, que comprende: una cubierta resistente a los golpes (6); una abertura de entrada (8) y una abertura de salida (10) realizadas en dicha cubierta (6); un cuerpo sólido del filtro (4) ajustado para que encaje en el interior de la cubierta, estando realizado dicho cuerpo del filtro de una composición sinterizada de materiales absorbentes que contienen carbono activado que presenta un tamaño de partícula comprendido entre 4 y 100 de tamaño de malla (entre 4,76 y 0,150 mm), y un aglutinante en forma de polvo termoplástico que presenta un tamaño de partícula comprendido entre 10 y 250 de tamaño de malla (entre 2,0 y 0,058 mm); y una proporción del aglutinante con respecto al material absorbente inferior al 7% en peso; encontrándose dicha composición sinterizada y solidificada en dicho cuerpo del filtro a una temperatura inferior a 250ºC, y una junta de estanqueidad (12) interpuesta entre la superficie interior de dicha cubierta y la superficie exterior de dicho cuerpo del filtro, destinada a evitar el contacto directo entre dicho cuerpo del filtro y la cubierta, actuando dicha junta de estanqueidad como amortiguador de los golpes.
Description
Dispositivo para filtrar fluidos y gases, y
procedimiento de producción.
La presente invención se refiere a una unidad de
filtración sinterizada y a un procedimiento de realización de una
unidad de filtración. Más particularmente, la presente invención se
refiere a una unidad de filtración sinterizada fiable, móvil y de
manipulación sencilla para utilizar en sistemas destinados a
proteger espacios cerrados tales como habitaciones, refugios,
vehículos, tiendas de campaña, recipientes y similares, contra la
penetración de fluidos contaminados.
Tal como resulta conocido, el aire y otros gases
se filtran habitualmente de un modo continuo, haciendo pasar el gas
a través de un medio filtrante denso aplicando presión o vacío. En
las aplicaciones domésticas, se utilizan filtros de aire en los que
el medio de las unidades filtrantes puede ser fibras de vidrio
impregnadas con aceite para retener las partículas de polvo
eliminadas. Dichas unidades se sustituyen cuando se obstruyen.
Los filtros se pueden clasificar en función de
la naturaleza de la fuerza motriz que provoca la filtración, tal
como los filtros de gravedad, los filtros a presión o los filtros de
vacío.
Se conocen muchos tipos de filtros destinados a
filtrar gases. Uno de dichos filtros, descrito en el documento
DE-A-3204022, utiliza un relleno
suelto de gránulos de un medio absorbente tal como carbón activado,
dispuesto entre un par de paredes porosas que retienen el material
granular. El inconveniente del que adolece dicho filtro consiste en
el hecho de que no existe cohesión interna de tipo alguno, ni del
granulado, ni de su circulación, ni de sus propiedades de
filtración cuando se está utilizando; asimismo los problemas de la
granulación del carbono activado; su circulación y sus propiedades
de filtración cuando se está utilizando resultan difíciles de
verificar.
En el documento
US-A-3.645.072 se describe un filtro
realizado mediante la adhesión y el moldeo de carbono activado
granula con una estructura que presenta unos canales en forma de U.
El cuerpo de carbono activado adherido se puede reforzar con un
alambre u otra malla, y puede comprender áreas con un espesor
reducido a fin de minimizar las pérdidas de presión.
En el documento
US-A-5.505.892 se describe un
procedimiento de elaboración de una unidad de filtración realizada
de un elemento absorbente moldeado permeable a los gases. Los
filtros estándar gas/líquido se realizan mediante una carcasa que
contiene un material granular comprimido mecánicamente e introducido
sin apretar. Los gránulos del medio absorbente, preferentemente
carbón activado, se mezclan con un medio aglutinante termoplástico
orgánico granular que se encuentra en estado seco. La mezcla
resultante, seca y granulada, se dispone en un molde, se compacta y
se calienta mientras se elimina sustancialmente el aire de la misma,
a una temperatura que supera los límites de plasticidad de los
medios aglutinantes.
El documento
US-A-5.453.118 da a conocer un
sistema de filtración rellenado con carbono para el vapor
desprendido del combustible que con un bloque moldeado de gránulos
de carbono comprende una composición sinterizada de gránulos de
carbono que presentan un tamaño de partícula comprendido entre 10 x
25 y 20 x 100 de tamaño de malla y un aglutinante polimérico
pulverulento que constituye entre el 4% y el 8% de la composición
del bloque de carbono. La mezcla se calienta a una temperatura
comprendida entre 121ºC y 260ºC.
Los filtros estándar gas/líquido se realizan con
una carcasa rígida, que contiene un material granular absorbente
fijo, comprimido mecánicamente e introducido sin apretar. El
material granular se mantiene a presión, entre pantallas,
utilizando cualquier sistema de resorte que requiera una carcasa
rígida y, por lo tanto, bastante costosa. Dichas carcasas se
realizan habitualmente de metal. Además, dichos filtros se han de
instalar únicamente en una configuración particular, determinada
por la orientación respectiva. Habitualmente, dichos filtros
resultan asimismo sensibles a los golpes y otras manipulaciones
indebidas.
Constituye un objetivo de la presente invención
proporcionar una unidad de filtración simple y compacta que se
pueda utilizar con seguridad y fiabilidad, incluso por parte de
personal inexperto.
Constituye otro objetivo de la presente
invención la utilización de materiales estándar conocidos que
resulten fáciles de obtener.
Según la presente invención se proporciona, por
lo tanto, una unidad de filtración de fluidos, que comprende:
una cubierta resistente a los golpes;
una abertura de entrada y una abertura de salida
realizadas en dicha cubierta;
un cuerpo sólido del filtro ajustado para que
encaje en el interior de la cubierta, estando realizado dicho
cuerpo del filtro de una composición sinterizada de materiales
absorbentes que contienen carbono activado que presenta un tamaño
de partícula comprendido entre 4 y 100 de tamaño de malla (entre
4,76 y 0,150 mm), y un aglutinante en forma de polvo termoplástico
que presenta un tamaño de partícula comprendido entre 10 y 250 de
tamaño de malla (entre 2,0 y 0,058 mm); y una proporción del
aglutinante con respecto al material absorbente inferior al 7% en
peso;
encontrándose dicha composición sinterizada y
solidificada en dicho cuerpo del filtro a una temperatura inferior a
250ºC, y una junta de estanqueidad interpuesta entre la superficie
interior de dicha cubierta y la superficie exterior de dicho cuerpo
del filtro, destinada a evitar el contacto directo entre dicho
cuerpo del filtro y la cubierta, actuando dicha junta de
estanqueidad como amortiguador de los golpes.
La presente invención proporciona además un
procedimiento de realización de una unidad de filtración que
contiene un cuerpo sólido del filtro, comprendiendo dicho
procedimiento:
proporcionar material absorbente granulado que
contiene carbono activado que presenta un tamaño de partícula
comprendido entre 4 y 100 de tamaño de malla;
proporcionar un aglutinante en forma de polvo
termoplástico que presenta un tamaño de partícula comprendido entre
10 y 250 de tamaño de malla, siendo la proporción del aglutinante
con respecto el material absorbente inferior al 25% en peso,
encontrándose dicho material absorbente y dicho aglutinante
sinterizados a una temperatura inferior a 250ºC;
depositar el cuerpo sólido del filtro en el
interior de una cubierta resistente a los golpes; e
interponer una junta de estanqueidad entre una
superficie interior de dicha cubierta y una superficie exterior de
dicho cuerpo del filtro, destinada a evitar el contacto directo
entre dicho cuerpo del filtro y la cubierta, actuando dicha junta de
estanqueidad como amortiguador de los golpes.
A continuación se describirá la presente
invención con respecto a determinadas formas de realización
preferidas haciendo referencia a la siguiente figura ilustrativa, de
tal modo que se pueda comprender con mayor claridad.
Haciendo ahora referencia específica a la figura
en detalle, se destaca que los detalles se representan a título de
ejemplo y con el propósito de realizar únicamente una descripción
ilustrativa de las formas de realización preferidas de la presente
invención, y se presentan a fin de proporcionar lo que se considera
la descripción más útil y de comprensión más inmediata de los
principios y principios conceptuales de la presente invención. En
este sentido, no se realiza intento alguno de representar los
detalles estructurales de la presente invención con un mayor
detalle del necesario para la comprensión fundamental de la presente
invención, resultando evidente para los expertos en la materia a
partir de la descripción junto con el dibujo cómo se pueden
desarrollar, en la práctica, diversas formas de realización de la
presente invención.
En el dibujo:
La figura 1 es una vista sección transversal de
la unidad de filtración según la presente invención.
Tal como se representa en la figura 1, la unidad
de filtración 2 presenta preferentemente un cuerpo del filtro 4,
que se obtiene mediante un procedimiento especial; una carcasa de
plástico que constituye una cubierta resistente a los golpes 6 que
presenta unas aberturas de entrada y salida 8 y 10, resultando dicha
carcasa poco costosa, y resistente a la luz y a los golpes; y una
junta de estanqueidad 12, que actúa asimismo como amortiguador de
los golpes. La unidad de filtración 2 comprende asimismo
opcionalmente un filtro de aerosoles 14, realizado unos medios de
fibra de vidrio o de celulosa y que presenta una eficiencia
comprendida entre el 99,97 y el 99,999%, utilizado para filtrar
partículas pequeñas de 0,3 \mum. En algunos casos, el filtro de
aerosoles no resulta necesario.
La unidad de filtración 2 puede comprender
asimismo un filtro de polvo 16, realizado generalmente a partir de
fibras de vidrio o de material sintético, habitualmente no tejido y
que presenta una eficiencia comprendida entre el 60 y el 99%.
Generalmente, dicho filtro de polvo está destinado a eliminar por
filtración polvo, insectos, etc. Su inclusión, no obstante, es
únicamente opcional, dependiendo de los requisitos del procedimiento
de filtración.
La parte principal de la presente invención es
el cuerpo sólido del filtro 4, que es un elemento rígido
autoportante que no requiere partes de soporte costosas tales como
una carcasa metálica, pantallas o resortes, y que puede resistir
una caída libre desde una altura de por lo menos 65 cm sin
fracturarse. El cuerpo del filtro se obtiene a partir de un
material granulado absorbente tal como el carbono activado. El
material absorbente se ha de encontrar en un contacto máximo con el
fluido contaminado que fluye a través del mismo, sin dejar
posibilidad alguna de que lo evite incluso cuando se utiliza una
cantidad mínima de aglutinante.
Ventajosamente, el cuerpo del filtro se procesa
mediante la impregnación del material absorbente granulado
precalentado con una cantidad muy pequeña de un material
termoplástico granulado bastante fino tal como la poliolefina, el
poliestireno o la poliamida, preferentemente en una cantidad de
aproximadamente el 7% en peso. A continuación se comprime el
material en un bloque sólido.
La opción mencionada anteriormente de diversos
materiales termoplásticos como aglutinantes, permite que el cuerpo
del filtro 4 se realice tanto rígido como más flexible, según se
necesite.
A fin de obtener la máxima superficie de
absorción, junto con la máxima rigidez del cuerpo del filtro, se
han de considerar los factores siguientes: (a) la relación entre las
masas del material absorbente y del aglutinante; y (b) la relación
entre los tamaños de partícula del material absorbente y del
aglutinante.
En comparación con las descripciones de los
documentos EP-A-0554223 o
US-A-5.505.892, la presente
invención permite la utilización de únicamente unas cantidades
relativamente pequeñas de aglutinante, incluso inferior al 7%, que
se prefieren a fin de no bloquear el material absorbente. De este
modo, se evita la necesidad de un procedimiento adicional de
carbonización. Al contrario de las técnicas descritas en dichas
patentes, un factor de la mayor importancia para facilitar el
procesamiento según la presente invención es la temperatura de
sinterización, que ha de ser inferior a 250ºC.
Según otra forma de realización de la presente
invención, resulta posible utilizar asimismo otros absorbentes.
Además, si la aplicación es el aire, resulta suficiente con una
etapa de secado. En cualquier caso, es muy importante obtener, por
un lado, una estabilidad mecánica muy buena del cuerpo del filtro 4,
y por el otro lado, una gran superficie de adsorción, sin utilizar
unas temperaturas de procesamiento elevadas.
Otra característica de la presente invención es
la utilización de una junta de estanqueidad seca amortiguadora de
los golpes, que encaja con el cuerpo del filtro en el interior de la
cubierta resistente a los golpes 6. En general, el material
absorbente se sella con un monómero más o menos líquido, que es
capaz de rellenar los espacios existentes entre la cubierta y el
material absorbente. Debido a las reacciones químicas, el monómero
líquido aumenta su viscosidad y a continuación se comporta como una
junta de estanqueidad de goma.
Según otro aspecto de la presente invención, la
junta de estanqueidad 12 a utilizar se realiza previamente en forma
seca y, de este modo, debido a su configuración predeterminada,
actuará asimismo como amortiguador de los golpes. La junta de
estanqueidad amortiguadora de los golpes 12 proporciona asimismo
simultáneamente una junta de estanqueidad entre la cubierta 6 y el
filtro 4.
Resultará evidente para los expertos en la
materia que la presente invención no se limita a los detalles de
las formas de realización ilustradas anteriormente y que la presente
invención se puede realizar de otras formas específicas. Las
presentes formas de realización se han de considerar, por lo tanto,
en todos los sentidos como ilustrativas y no limitativas,
indicándose el alcance de la presente invención mediante las
reivindicaciones adjuntas y no por la descripción anterior, y se
pretende por lo tanto que todos los cambios que se presenten dentro
del significado y del alcance de equivalencia de las
reivindicaciones queden comprendidos por las mismas.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente lista de referencias citadas por el
solicitante se presenta únicamente para la consulta por parte del
lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque se
ha tenido mucho cuidad al recopilar las referencias, no se pueden
descartar errores u omisiones y la EPO (Oficina Europea de Patentes)
declina toda responsabilidad en este sentido.
\bullet DE 3204022 A [0004]
\bullet US 3645072 A [0005]
\bullet US 5505892 A [0006] [0022]
\bullet US 5453118 A [0007]
\bullet EP 0554223 A [0022]
Claims (12)
1. Unidad de filtración para fluidos, que
comprende:
una cubierta resistente a los golpes (6);
una abertura de entrada (8) y una abertura de
salida (10) realizadas en dicha cubierta (6);
un cuerpo sólido del filtro (4) ajustado para
que encaje en el interior de la cubierta, estando realizado dicho
cuerpo del filtro de una composición sinterizada de materiales
absorbentes que contienen carbono activado que presenta un tamaño
de partícula comprendido entre 4 y 100 de tamaño de malla (entre
4,76 y 0,150 mm), y un aglutinante en forma de polvo termoplástico
que presenta un tamaño de partícula comprendido entre 10 y 250 de
tamaño de malla (entre 2,0 y 0,058 mm); y una proporción del
aglutinante con respecto al material absorbente inferior al 7% en
peso;
encontrándose dicha composición sinterizada y
solidificada en dicho cuerpo del filtro a una temperatura inferior a
250ºC, y
una junta de estanqueidad (12) interpuesta entre
la superficie interior de dicha cubierta y la superficie exterior
de dicho cuerpo del filtro, destinada a evitar el contacto directo
entre dicho cuerpo del filtro y la cubierta, actuando dicha junta
de estanqueidad como amortiguador de los golpes.
2. Unidad de filtración según la reivindicación
1, que comprende además un elemento de filtración de aerosoles (14)
interpuesto entre dicha abertura de entrada (8) y dicho cuerpo
sólido del filtro (4), destinado a filtrar partículas pequeñas de
sustancialmente 0,3 \mum.
3. Unidad de filtración según la reivindicación
2, en la que dicho elemento de filtración de aerosoles (14) está
realizado de unos medios de fibra de vidrio o de celulosa.
4. Unidad de filtración según la reivindicación
1, que comprende además un elemento de filtración de polvo (16)
interpuesto entre dicha abertura de entrada (8) y dicho cuerpo
sólido del filtro (4).
5. Unidad de filtración según la reivindicación
4, en la que dicho elemento de filtración de polvo (16) está
realizado de unos medios sintéticos no tejidos.
6. Unidad de filtración según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores en la que:
la cubierta (6) presenta un par de secciones
adjuntas,
la abertura de entrada se realiza en la primera
de dichas secciones adjuntas (6), y
la abertura de salida se realiza en la segunda
de dichas secciones adjuntas (6).
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento de realización de una unidad de
filtración (2) que contiene un cuerpo sólido del filtro (4),
comprendiendo dicho procedimiento:
proporcionar material absorbente granulado que
contiene carbono activado que presenta un tamaño de partícula
comprendido entre 4 y 100 de tamaño de malla (entre 4,76 y 0,150
mm);
proporcionar un aglutinante en forma de polvo
termoplástico que presenta un tamaño de partícula comprendido entre
10 y 250 de tamaño de malla (entre 2,0 y 0,058 mm), siendo la
proporción del aglutinante con respecto el material absorbente
inferior al 25% en peso, encontrándose dicho material absorbente y
dicho aglutinante sinterizados a una temperatura inferior a
250ºC;
depositar el cuerpo sólido del filtro (4) en el
interior de una cubierta resistente a los golpes (6); e
interponer una junta de estanqueidad (12) entre
una superficie interior de dicha cubierta y una superficie exterior
de dicho cuerpo del filtro (4), destinada a evitar el contacto
directo entre dicho cuerpo del filtro y la cubierta, actuando dicha
junta de estanqueidad como amortiguador de los golpes.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, que
comprende además comprimir dicho material absorbente sinterizado y
el aglutinante en un bloque sólido.
9. Procedimiento según la reivindicación 7, que
comprende además la etapa de mezclar dicho material absorbente con
un material termoplástico finamente granulado.
\newpage
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que dicho material termoplástico constituye aproximadamente el
7% en peso de dicho material absorbente.
11. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que dicho material termoplástico se selecciona de entre el grupo
que comprende las poliolefinas, los poliestirenos y las
poliamidas.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 11, en el que la cubierta (6) presenta un par
de secciones adjuntas con la abertura de entrada realizada en la
primera de dichas secciones adjuntas (6) y la abertura de salida
realizada en la segunda de dichas secciones adjuntas (6).
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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