ES2350060T3 - Banda de material estructurada con una estructuración polidimensional y procedimiento de fabricación. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada de un material de banda, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas: - preparación de un material de banda (1), - configuración de agujeros (3) en el material de banda (1), - realización de un proceso de estructuración primaria, en el que se fabrica una estructuración tridimensional del material de banda con cordones o pliegues (9, 10) así como estructuras en secciones superficiales incluidas por los cordones/pliegues (9, 10), a saber, cubetas (8) rodeadas por los pliegues (9, 10) en el caso de una estructura arqueada y cazoletas (21) rodeadas por los cordones (9, 10) en el caso de una estructura tridimensional de forma ondulada, y - realización de un proceso de estructuración secundaria, caracterizado porque durante la realización del proceso de estructuración secundaria, en el que se fabrica una estructuración tridimensional en forma de facetas del material de banda con superficies de facetas (15, 16) planas o sólo débilmente curvadas dispuestas en el espacio en las secciones de la superficie incluidas, las cubetas/cazoletas (8, 21) son impulsadas con presión sobre su lado convexo y son presionadas sobre su lado cóncavo contra elementos de apoyo (14) que confluyen en una punta de estrella, con lo que las cubetas (8)/cazoletas (21) son introducidas a presión entre los elementos de apoyo, en el que uno de los agujeros (3) está dispuesto, respectivamente, en un lugar característico (4), a saber, en el lugar más profundo (4) en cada una de las estructuras formadas como superficie de facetas (15, 16), en las secciones de superficies incluidas y en el que la sección de superficie incluida se forma en cada uno de los otros lugares de la sección de superficie incluida con una inclinación hacia el lugar característico.

Description

Banda de material estructurada con una estructuración polidimensional y procedimiento de fabricación.
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada con una estructuración polidimensional.
Antecedentes de la invención
En la industria y en el ámbito doméstico debe separarse con frecuencia partículas de sustancia sólida de medios fluidos, como gases o líquidos. Ejemplos de ellos son tambores centrifugadores, como por ejemplo un tambor de lavadora para la eliminación de agua de la ropa limpia. Ejemplos son, además, paredes de tamices y medios de filtro para discos, placas o tambores de filtración para la eliminación de partículas de sustancia sólida de medios líquidos, por ejemplo agua o aceite, o de medios gaseosos, por ejemplo gases de la combustión, aire climatizado, gases industriales contaminados o aire comprimido. En este caso, la mayoría de las veces debe conseguir la mayor separación posible del medio líquido o gaseoso de la sustancia sólida. Para conseguir un alto grado de separación, son necesarias fuerzas de compresión o de aceleración, que comprimen el medio líquido o gaseoso con preferencia a través de una pared de separación permeable, por ejemplo taladrada o perforada o de malla fina, por ejemplo en forma de un soporte de filtro o de un medio de filtro. Estas fuerzas de compresión y de aceleración son necesarias para acelerar el medio, para superar las fuerzas de fricción entre el fluido, las partículas de sustancia sólida y la pared y para conducir el fluido a través de la pared de separación, sobre la que se pueden depositar las partículas de sustancia sólida como una torta de filtración. Con el mismo grado de separación de las sustancias sólidas del fluido, la magnitud de estas fuerzas de compresión o bien de aceleración necesarias se determina esencialmente a través de la forma geométrica de la pared y de la disposición de los agujeros en la pared de separación.
A este respecto es un inconveniente especialmente que las altas fuerzas de aceleración y de compresión cargan mecánicamente la pared permeable, como soporte de filtro y medio de filtro, y, además, deben generarse de manera costosa en energía.
Además, especialmente en la industria química, en la industria farmacéutica y en la industria del vidrio deben distribuirse o bien dosificarse fluidos. Esto debe realizarse a ser posible con medios sencillos.
Además, con frecuencia por razones técnicas de reacción o por razones técnicas de procedimiento, el tiempo de residencia de los fluidos en el equipo debe ser lo más uniforme posible. Por lo tanto, deben evitarse, en cuanto sea posible, regiones de agua muerta y el estancamiento local de fluidos.
Estas relaciones complejas se explican en detalle en el ejemplo de un tambor de lavadora y de una pared de separación para un filtro.
Los inconvenientes debidos a altas fuerzas de compresión y de aceleración se manifiestan en un tambor de lavadora especialmente en que la ropa durante la centrifugación es presionada en los agujeros de la pared del tambor. Así, por ejemplo, se producen abolladuras no deseadas en forma de motas en la ropa centrifugada y, además, partículas de fibras pequeñas, que llegan a través de los agujeros al depósito de lejía y desde allí al tamiz. Esto es especialmente indeseable en la ropa de textil filo. Para no cargar demasiado la ropa, no se retira, por lo tanto, con frecuencia la lejía de lavado de la ropa limpia durante el centrifugado, en la medida que sea posible desde el punto de vista técnico. La humedad residual de la ropa centrifugada se retira entonces posteriormente, en general, a continuación a través de secado costoso de energía.
Se conoce a partir del documento DE 10 2005 026 175 Al un tambor para máquinas de tratamiento de ropa, que está equipado estampaciones elípticas, que apuntan en la dirección del interior del tambor. Puesto que con la ayuda de una forma elíptica o redonda circular de estas estampaciones no se puede ocupar totalmente desde el punto de vista geométrico una superficie de pared lisa o una superficie envolvente cilíndrica, permanece siempre una zona de la pared lisa originalmente no estructurada o bien de la envolvente cilíndrica, que no es detectada por las estampaciones elípticas o redondas circulares. En esta zona no estructurada del tambor, que está más alejada en dirección radial desde el eje del tambor, están dispuestos los taladros para la salida de lejía, mencionados a continuación como agujeros de inundación. De esta manera, aparece en la zona de los agujeros de inundación, con el mismo número de revoluciones de centrifugación del tambor, la máxima fuerza centrífuga para la eliminación de la lejía fuera del tambor de lavar. En este caso, es poco satisfactorio que la circulación de la lejía en esta zona no estructurada de la pared del tambor, en la que están dispuestos también los agujeros de inundación, no encuentra ninguna inclinación geométrica perpendicularmente a la pared del tambor. De esta manera no existe todavía ninguna pendiente geométrica, que favorezca una salida acelerada de la lejía hacia los agujeros de inundación. Solamente existe una pendiente de la circulación geométrica radial en las zonas de la pared de las estampaciones, pero no en la zona de la pared exterior del tambor, donde están dispuestos los agujeros de inundación.
Se conoce a partir del documento DE 19954027 A1 un dispositivo para la fabricación de una envolvente de un tambor de lavadora, que está provisto con una estructura de panal de abejas hexagonal.
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Con la ayuda de esta superficie en forma de panal de abejas se conduce el líquido de lavar, que circula a lo largo de la pared del tambor, suavemente en vaivén en las estructuras arqueadas de panal de abejas. De esta manera se realiza una turbulencia ventajosa de la circulación. Las estructuras de panal de abejas poseen aproximadamente el contorno de las estructuras arqueadas (EP 0693008), de manera que las cavidades dirigidas hacia el interior del tambor están engastadas, respectivamente, por pliegues y de esta manera ocupan totalmente la superficie envolvente del tambor. Los agujeros de inundación están dispuestos en este caso en las puntas de estrella de los pliegues hexagonales. De esta manera resulta una mejora, en comparación con el documento DE 10 2005 026 175 A1, porque los agujeros de inundación del documento DE 19954027 A1 no están dispuestos sobre una superficie lisa, unitaria, cilíndrica, sino solamente sobre una superficie estrecha, aproximadamente de forma lineal de los pliegues. De esta manera se mejora en el tambor del documento DE 19954027 A1 la salida de la lejía durante la centrifugación frente al tambor del documento DE 10 2005 026 175 A1. No obstante, esta disposición geométrica de los pliegues y de los taladros de inundación en el documento DE 19954027 A1 no es todavía satisfactoria, porque para el líquido de lejía a eliminar durante la centrifugación no existe en la zona de los pliegues ninguna pendiente radial para la circulación desde los pliegues hacia los agujeros de inundación. Puesto que la lejía de lavar no se puede separar de este modo todavía de la mejor forma posible de la ropa, se elimina la humedad residual de la ropa, en general, a través de secado térmico costoso de energía en la secadora de ropa.
En el caso de una pared de separación para discos, placas o tambores de filtro así como para centrífugas para la eliminación de partículas de sustancia sólida de medios líquidos, como agua o aceite, o de medios gaseosos, como gases de la combustión, gases industriales contaminados o aire comprimido, por ejemplo, una pared de tamiz tiene que absorber las fuerzas de compresión necesarias durante la filtración. La pared de separación para un filtro está constituida con frecuencia por un soporte de filtro y por el medio de filtro, especialmente rejilla de malla estrecha, fibras mixtas, fibras sintéticas, fibras de vidrio, espumas. El soporte de filtro tiene el cometido de recibir el medio de filtro habitualmente blando y fino y de absorber las fuerzas de compresión. Estas fuerzas de compresión se producen especialmente porque el fluido a separar de las partículas de sustancia sólida debe ser comprimido a través del medio de filtro y la torta de filtro que se forma encima. Estas fuerzas de compresión requieren una estabilidad dimensional de la pared de tamiz o bien del soporte de filtro, que se favorece a través de un número reducido de agujeros en la pared de tamiz o bien en el soporte de filtro. El problema consiste ahora en que en la zona de la pared de tamiz no perforada se puede estancar el fluido a separar y de esta manera debe conducirse un recorrido prolongado de la circulación hacia el agujero en la pared de tamiz o bien en el soporte de filtro. Esto requiere de nuevo una presión elevada para la separación de las partículas de sustancia sólida del fluido.
En el documento WO 98/40910 y en el documento US 2005/02 52 182 Al se describen medios de filtro nervados u ondulados, que actúan, en efecto, como refuerzo, en los que, sin embargo, el refuerzo solamente es efectivo en la dirección del perfilado. Perpendicularmente al perfilado, el medio de filtro nervado u ondulado permanece blando a la flexión. Esto repercute de manera desfavorable sobre la rigidez, por ejemplo de discos o placas de filtro, así como sobre módulos cilíndricos o cónicos de arrollamiento, que poseen sus perfilados, especialmente ondulaciones o nervaduras, en la dirección axial del módulo. En el documento WO 2005/08 24 84 Al se describe un elemento de filtro, que contiene un cilindro de malla gruesa como soporte de filtro y un medio de filtro en forma de abanico. Para ahorrar costes, sería deseable reforzar el medio de filtro de tal forma que asuma al mismo tiempo también la función de un soporte de filtro. De esta manera se podría ahorrar un soporte de filtro.
Ya existen tejidos metálicos o bien tejidos de plástico de malla fina con anchuras de tamiz hasta la zona de \mum, que son adecuados para partículas gruesas con aproximadamente 40 \mum y para partículas pequeñas con algunos \mum como medio de filtro, sin embargo con frecuencia no disponen de una estabilidad dimensional suficiente para la absorción de las fuerzas de compresión (sin soporte de filtro adicional) . Por lo tanto, con frecuencia los módulos de arrollamiento requieren una estructura costosa, que está constituida por medio de filtro y soporte de filtro (M. Zogg; Einführung in die mechanische Verfahrenstechik; ISBN: 3-51906319-0; Sección 4.1.2: Querstromfiltration, páginas 123-128).
Para la limpieza de las unidades de filtro sin el desmontaje o bien sustitución necesarios especialmente de los medios de filtro se realiza con gusto una limpieza por medio de impulsos de presión, por ejemplo de un filtro de manguera (M. Stie\beta: Mechanische Verfahrenstechnik 2; Springer Verlag, 1997; Sección 7.3.2.3: Bauarten von Abreinigungsfiltern, página 27). En este caso, se genera un impulso de presión en contra de la dirección normal de la circulación, para arrojar la torta de filtro acumulada. En este caso es un inconveniente que para el alojamiento del medio de filtro, por ejemplo de un filtro de manguera, es necesario con frecuencia un cesto de apoyo adicional. Además, sería deseable un efecto de lavado por flujo inverso hidrodinámico mejorado, en el que se reduzca la acumulación de partículas de sustancia sólida en el medio de filtro ya durante el funcionamiento del filtro. De esta manera se podría prolongar el intervalo de tiempo para el empleo de un medio de filtro (funcionamiento por cargas) hasta la sustitución o limpieza. Todo esto debería poder realizarse con el menor gasto de aparato posible.
El documento EP 866161 publica un tambor de lavar para una lavadora, en el que unos agujeros de circulación están practicados en panales de abeja realizados como estampaciones hexagonales, (resumen, figuras 1 a 3 de este documento).
El documento DE 4437986 publica un procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada de un material de banda, en el que en un proceso de estructuración primaria se introduce una estructuración arqueada por medio de un contorno de apoyo y un cilindro de presión flexible (columna 2, líneas 22 a 62 de este documento).
El documento DE 4445669 publica un tambor de lavar para una lavadora, en el que entre los agujeros (3) están previstas estampaciones o bien elevaciones (4, 4') en forma de cubeta, (ver la columna 1, líneas 49-61, figuras 1 a 3 de este documento).
El documento DE 19951743 publica un tambor de lavar para una lavadora, en el que están previstas estampaciones (4) dirigidas hacia fuera con agujeros de circulación (3) en la envolvente del tambor (ver la columna 2, líneas 2-15, figuras 1-5 de este documento).
En ninguno de estos documentos se muestran detalles del procedimiento para la fabricación de la banda de material estructurada, que sirve de base para el tambor de lavar respectivo.
El documento WO 03/054275 muestra un tambor de lavar (1) para una lavadora, en el que una estructura arqueada de motas (6, 8-15), es decir, elevaciones similares a cazoletas esféricas, está practicada en la pared del tambor (3, 5), estando dispuestos también agujeros de inundación (23, 25) en determinados lugares (página 2, líneas 8-27, figuras 1 a 6 de este documento). Como procedimiento para la fabricación de la banda de material estructurada, que se utiliza como pared de tambor (5), se hace referencia a procesos de embutición profunda o bien a un útil de troquelado con una estructura de motas (página 2, líneas 20-23, página 5, líneas 22-24 de este documento). No se publican más detalles del procedimiento.
Resumen de la invención
El cometido de la invención es crear un procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada con alta rigidez, en el que se posibilita una separación mejorada de un fluido de sustancias sólidas para diferentes fines de aplicación.
Además, un cometido de la invención es crear paredes estructuradas, que pueden ser recorridas por una circulación de medio fluido, especialmente para el tambor de una máquina de tratamiento de ropa o para una pared de tamiz, un soporte de filtro o un medio de filtro o para una unidad de distribución o de dosificación, de tal forma que no sólo posee una alta rigidez con un empleo reducido de material, sino que se realiza especialmente, a pesar de un número reducido de agujeros, una separación mejorada de fluido de sustancias sólidas y que se garantiza también al mismo tiempo un tratamiento cuidadoso del producto de sustancia sólida, especialmente de ropa.
Un cometido de la invención es, además, prolongar el intervalo temporal, por ejemplo en el funcionamiento por cargas de un elemento de filtro, a través de medidas hidrodinámicas y/o mecánicas de limpieza. Por último, el cometido consiste en mejorar la distribución y dosificación de medios fluidos de tal forma que especialmente el tiempo de residencia de los medios fluidos en el aparato sea lo más uniforme posible. Todas estas mejoras deben poder realizarse con un gasto constructivo reducido.
Este cometido se soluciona de acuerdo con la invención por medio de un procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada de acuerdo con la reivindicación independiente 1. Las configuraciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
De esta manera, la banda de material, especialmente banda de material de chapa o banda de material de rejilla de malla, se provee con estructuras polidimensionales de tal forma que resulta una alta rigidez de la pared generada y al mismo tiempo en todos los lugares de la banda de material aparece una pendiente de la circulación inclinada hacia la pared para un medio fluido. Adicionalmente, de acuerdo con la invención, con la ayuda de estructuras polidimensionales se consigue un efecto de limpieza mejorado para la eliminación de las partículas adheridas de sustancia sólida del medio de filtro estructurado o de la pared de tamiz estructurada. Esto se consigue o bien a través de un efecto de lavado por flujo inverso hidrodinámico o a través de una oscilación de vaivén mecánico de las estructuras polidimensionales de la pared. Por último, de acuerdo con la invención, con la ayuda de estructuras polidimensionales se consigue también que medios fluidos puedan ser distribuidos y dosificados de manera definida y uniforme, siendo casi uniforme el tiempo de residencia debido a la pendiente inclinada de la circulación en todos los lugares de la banda de material estructurada.
En un procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada de acuerdo con una configuración, especialmente banda de material de chapa o banda de material de rejilla de mallas, se provee la banda de material con estructuras polidimensionales y agujeros de tal forma que se genera una alta rigidez de la banda de material y al mismo tiempo se forma en todas las zonas de la banda de material estructurada siempre una inclinación geométrica de la superficie de la pared estructurada con respecto a su superficie de pared original lisa, es decir, todavía no estructurada.
Para la separación de un fluido de partículas de sustancia sólida se emplea una banda de material estructurada polidimensional, que presenta en todas las zonas siempre una pendiente de la circulación para el fluido hacia los agujeros de inundación en la pared. Esto se consigue porque la banda de material estructurada posee en cada una de sus estructuras siempre un punto más profundo, en el que está dispuesto un agujero de inundación. Esto se puede conseguir de manera especial con preferencia porque se emplea una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas o una banda de material estructurada tridimensional de forma ondulada o una banda de material estructurada arqueada, estando dispuesto, respectivamente, un agujero de inundación en los lugares más profundos de su estructura polidimensional.
En las bandas de material "estructuradas tridimensionales en forma de faceta" o "estructuradas tridimensionales de forma ondulada" o "estructuradas arqueadas" se trata especialmente de bandas y paneles de metal o de materiales compuestos de plástico o bien de fibras, que se proveen con una estructura de refuerzo polidimensional, con tamaños de la estructura de algunos milímetros o centímetros. En las diferentes formas de realización se trata de una conformación isométrica con ninguno o solamente un incremento no esencial de la superficie de la banda de material estructurada.
Estas estructuras polidimensionales se obtienen con preferencia, de manera especialmente cuidadosa del material, con la ayuda de procedimientos de abonamiento, en los que una banda de material de pared fina en una forma curvada es apoyada sobre su lado interior a través de elementos especialmente lineales y es impulsada con presión desde el exterior. En este caso, sobre la base de una autoorganización controlada o de una manera modificada técnicamente con gasto de energía muy reducido se producen estructuras abolladas o bien arqueadas cuadradas o hexagonales (EP 0693 008, EP 0900 131) que están dispuestas regularmente de acuerdo con el "Efecto- Plopp" o estructuras abolladas o bien estructuras arqueadas en forma de blasón (EP 0888 208) o estructuras tridimensionales de forma ondulada (DE 10 2 005 041 516) o estructuras tridimensionales en forma de facetas (DE 10 2000 41 555). Estas estructuras de abollamiento formadas sobre la base de una autoorganización controlada pueden asociarse a las llamadas "estructuras disipativas" (ver I. Prigogine y col., "Dialog mit der Natur", Pieper Verlag; F. Mirtsch y vol.: "Corrugated Sheet Metal on the Basis of Self Organization", First International Industrial Conference Bionic 2004, Hannover Messe, Alemania, en: Fortschritt - Berichte VDI Reihe 15, páginas 299-313). Las bandas de material estructuradas de esta manera se pueden transferir entonces desde su forma curvada a la forma plana (DE 198 56 236).
Mientras que los pliegues en la estructura abollada o bien arqueada presentan radios estrechos, los cordones de las estructuras tridimensionales onduladas están provistas con radios claramente mayores. Esto se puede explicar de la siguiente manera: las estructuras abolladas o bien arqueadas se obtienen cuando se supera un punto de inestabilidad de la banda de material curvada a través de un efecto de punzón, con lo que se ajustan pliegues estrechos, de manera similar a un pandeo espontáneo de paredes finas, a través de energía cinética de punzón. En la estructuración ondulada tridimensional se produce igualmente, cuando se supera un punto de inestabilidad, un efecto de punzón, siendo amortiguada, sin embargo, la energía cinética de punzón durante el proceso de estructuración ya en su mayor parte a través de una capa intermedia elástica. Puesto que los cordones que aparecen en este caso están provistos con un radio de curvatura mayor en comparación con los cordones, resulta, en general, con las cazoletas incluidas, por decirlo así, una especie de forma ondulada polidimensional, siendo, sin embargo, la longitud de las semiondas de los cordones menor que una longitud de semionda de las cazoletas incluidas por los cordones. Por lo tanto, se ha elegido también el nombre "estructura ondulada tridimensional". En el procedimiento para la fabricación de estas estructuras onduladas tridimensionales, con la ayuda de una capa de material elástica adicional, que se conduce entre la banda de material a estructurar y los elementos de apoyo, se forman estos cordones suavemente redondeados. Las secciones de superficies de la banda de material, incluidas por estos cordones, forman cazoletas que representan al menos aproximadamente la sección de una superficie esférica. En oposición a ello, en las estructuras de abonamiento o bien de arqueamiento se producen cubetas incluidas por pliegues, que no presentan, en general, tales cazoletas redondeadas aproximadamente de forma esférica. Debido a los redondeos suaves de los cordones, el material de la banda de material es solicitado solamente muy poco durante la estructuración (DE 10 2005 041 516).
Las estructuras en forma de facetas tridimensionales se obtienen con la ayuda de un proceso de estructuración secundario, presionando, respectivamente, una cubeta o bien una cazoleta con preferencia hexagonal de una banda de material estructurada tridimensional abollada o bien arqueada u ondulada sobre su lado cóncavo con preferencia contra tres elementos de apoyo, que confluyen en una punta de estrella. En este caso, estos elementos de apoyo que confluyen en una punta de estrella no están dispuestos en un plano, sino tridimensionalmente a una punta que confluye, por decirlo así, en forma de pirámide, de manera que la cubeta o bien la cazoleta de la estructura tridimensional abollada o bien arqueada u ondulada se apoya sobre el lado cóncavo de la estructura. Cuando entonces la cubeta o bien la cazoleta de la banda de material es impulsada con presión desde el exterior, es decir, desde su lado cóncavo, la cubeta o bien la cazoleta es introducida a presión entre los elementos de apoyo. De esta manera, se obtienen las estructuras tridimensionales en forma de facetas (DE 10 200041 555) con sus superficies de facetas planas o sólo ligeramente curvadas dispuestas en el espacio, las cuales son incluidas por pliegues. Las superficies de facetas planas se producen con preferencia en las bandas de material de materiales de alta resistencia, que poseen un límite de estiramiento alto, por ejemplo la aleación de aluminio "Titanal" de la Firma Amac (límite de estiramiento aproximadamente 580 N/mm^{2}, resistencia a la tracción aproximadamente 640 N/mm^{2}) . Las superficies de facetas pueden ser incluidas también por cordones, conduciendo tanto en el proceso de estructuración primaria (estructuración tridimensional de forma ondulada) como también en el proceso de estructuración secundaria, respectivamente, adicionalmente una banda de material elástico entre la banda de material a estructurar y los elementos de apoyo.
La forma de las superficies de facetas formadas se determina especialmente a través de la selección del posicionamiento de la punta de la pirámide en la banda estructurada primaria, con preferencia hexagonal. Cuando la punta de la pirámide en la banda de material, generada por medio de tres elementos de apoyo que confluyen simétricamente o en forma de estrella en una punta de estrella, está dispuesta en el centro del hexágono, de manera que los pliegues de las pirámides desembocan, respectivamente, en un punto angular del hexágono, por razones de simetría se forman tres superficies de facetas congruentes, que están dispuestas en el espacio. De acuerdo con la invención, la punta de la pirámide se puede realizar elevada en comparación con los puntos angulares del hexágono de dos maneras: Caso a: Cuando la punta de la pirámide se dispone fuera del centro del hexágono, se forman, en general, superficies de facetas no congruentes. Cuando la punta de la pirámide se desplaza partiendo del centro del hexágono en la dirección de un punto angular del hexágono, coincidiendo al mismo tiempo exclusivamente un único pliegue de la pirámide con un único punto angular del hexágono, resultan, respectivamente, dos paralelogramos congruentes, dispuestos en el espacio, como superficies de facetas y, además, una superficie hexagonal de facetas, que consta especialmente de cuatro pliegues iguales y de otros dos pliegues iguales, de manera que los primeros son más largos que los segundos. De esta manera, las puntas de las pirámides aparecen geométricamente un poco elevadas. Caso b: La elevación de la punta de las pirámides se puede realizar también haciendo confluir ya los elementos de apoyo en una punta de estrella de tal forma que la punta de la pirámide formada de esta manera recibe una altura mayor.
De acuerdo con la invención, una banda de material, que debe ser recorrida por la corriente de un medio fluido, es provista con estructuras yuxtapuestas polidimensionales, estando constituida una estructura por una sección de superficie, que es incluida por pliegues o cordones, y existiendo en cada estructura un lugar característico con un agujero en la banda de material, de manera que desde cada uno de los otros lugares de esta estructura se forma siempre una inclinación hacia el lugar característico. De esta manera, se forma para un medio en circulación desde cada lugar de la banda de material una pendiente con preferencia constante hacia el lugar característico de la banda de material con el agujero de inundación.
Una forma de realización de la invención consiste en que una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas está dispuesta con preferencia, respectivamente, con un agujero en una punta respectiva de la pirámide, que se forma con preferencia por medio de tres superficies de facetas dispuestas en el espacio.
Otra forma de realización de la invención consiste en que se emplea una banda de material estructurada tridimensional abollada o bien estructurada arqueada o estructurada en forma ondulada, de manera que en cada caso se realiza un agujero de inundación en el punto más profundo de la cubeta o bien de la cazoleta de cada estructura individual. De esta manera, el fluido circula, por ejemplo, durante el proceso de separación sobre el lado interior de la cubeta o bien de la cazoleta de cada estructura individual y circula a través del agujero de inundación hasta el punto más profundo de la cubeta o bien de la cazoleta.
La configuración de la invención consiste en que la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas con los agujeros de inundación en las puntas de las pirámides y la banda de material estructurada tridimensional de forma ondulada o bien estructurada arqueada con los agujeros de inundación se emplean en las cavidades o bien en las cazoletas, estando dispuestas las puntas de las pirámides o bien los puntos más profundos de las cubetas o bien de las cazoletas, respectivamente, sobre la periferia exterior del tambor de lavar. De esta manera, se asegura que la circulación de la lejía de lavar durante la centrifugación reciba siempre una componente que actúa en dirección radial del tambor y al mismo tiempo en el agujero de inundación está activa la máxima fuerza centrifuga. De esta manera se realiza un grado mejorado de desagüe, sin que haya que elevar el número de revoluciones de la centrífuga o el número de los agujeros de inundación. De esta manera, se puede tratar la ropa de forma muy cuidadosa y se puede elevar la rigidez del tambor de ropa con el mismo espesor de pared del tambor.
Otra configuración de la invención consiste en que la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas con los agujeros en las puntas de las pirámides y la banda de material estructurada tridimensional de forma ondulada o bien estructurada arqueada con los agujeros en las cubetas o bien en las cazoletas se emplea como una pared de tamiz, tambor de tamiz o soporte de filtro. De esta manera, se puede mejorar especialmente la separación del fluido de la sustancia sólida, porque en cada lugar de la banda de material estructurada existe una circulación perpendicular o inclinada con respecto al plano de la pared no estructurada todavía. La banda de material puede presentar una forma plana; pero también puede estar curvada, con preferencia como tambor cilíndrico o cónico, que es recorrido por la corriente de fluido desde su lado interior o desde su lado exterior.
Otra configuración de la invención consiste en que como material de partida, una banda de material ya perforada con preferencia de manera uniforme se provee con estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales en forma ondulada o con estructuras abolladas o bien arqueadas y ésta se emplea como una pared de tamiz, tambor de tamiz o soporte de filtro. A medida que se incrementa el número de los agujeros en la banda de material se eleva, en efecto, la permeabilidad para medios fluidos, pero se reduce la rigidez de la banda de material. Esta pérdida de rigidez como consecuencia de la perforación en una banda de material (plana) no estructurada se puede compensar al menos de acuerdo con la invención a través de la acción de refuerzo de las estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada o de las estructuras abolladas o bien arqueadas.
De acuerdo con la invención, un medio de filtro es provisto con estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada o estructuradas abolladas o estructuradas arqueadas, para que tenga una forma tan rígida que no se necesite un soporte de filtro. Como medio de filtro se pueden emplear especialmente rejillas de mallas estrechas, con preferencia de metal, fibras mixtas o fibras sintéticas y fibras de vidrio, que son estabilizadas, por ejemplo, por medio de resinas. Estos medios de filtro estructurados polidimensionalmente se pueden emplear, por ejemplo, en placas de filtro, tamices de filtro o tambores de filtro.
Otra configuración de la invención prevé que a partir de medios de filtro tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada bien estructurados abollados o bien estructurados arqueados se forma un módulo de capas o un módulo de arrollamiento, en el que o bien se estratifica superpuesta una banda de material estructurada polidimensional como medio de filtro para formar un paquete plano de placas o se arrolla para formar un módulo cilíndrico o cónico. La ventaja reside especialmente en que se puede prescindir de elementos distanciadores adicionales, que mantienen a distancia las capas individuales de medios de filtro y al mismo tiempo las estabilizan.
En otra configuración de la invención, se utiliza un medio de filtro tridimensional en forma de facetas o tridimensional de forma ondulada o estructurado abollado o bien estructurado arqueado, en el que se puede acumular habitualmente con el tiempo una torta de filtro durante el funcionamiento del filtro, que se puede limpiar, sin tener que desmontarlo. Esto se puede realizar según tres métodos diferentes:
1.
A través de un impulso de presión neumática o hidráulica contra el lado convexo de la cubeta o bien de la cazoleta o contra el lado exterior de los abombamientos en forma de pirámide de la estructura del medio de filtro se pueden deformar estas cubetas o bien cazoletas o estros abombamientos en forma de pirámide y en este caso se pueden aplanar al menos un poco. Se pueden deformar incluso con impulso de presión elevado hasta el punto de que se realiza una penetración dinámica de la cubeta o bien de la cazoleta y de esta manera se elimina por centrifugación precisamente la torta de filtro adherente. Después de la terminación del impulso de presión, las cubetas o bien cazoletas perforadas o los abombamientos en forma de pirámide, con preferencia con un comportamiento elástico del material del medio de filtro estructurado, retornan elásticamente de nuevo al menos aproximadamente a su forma original, de manera que este proceso de limpieza se desarrolla más o menos de forma reversible. En este caso, los cordones (con radios suaves) de las estructuras tridimensionales de forma ondulada y de las estructuras tridimensionales en forma de facetas se comportan de manera más ventajosa como los pliegues de las estructuras arqueadas (con sus radios estrechos de los pliegues). De ello resulta una elevada resistencia a la fatiga (curva de Wöhler) con carga dinámica u oscilante del medio de filtro estructurado en la operación de limpieza.
2.
La eliminación de la torta de filtro sobre el medio de filtro estructurado se puede realizar también a través de una deformación del medio de filtro estructurado en la dirección de su membrana. Esto se puede realizar tanto a través de una carga de tracción o de presión estática como también a través de una carga de tracción o de presión oscilante. En este caso, el medio de filtro tridimensional en forma de facetas o tridimensional de forma ondulada o estructurado abollado o bien estructurado arqueado se comporta con efecto de compensación, de tal manera que los pliegues individuales de la estructura o bien los cordones de la estructura y las cubetas o bien cazoletas se pueden mover un poco en vaivén, por decirlo así, como una acordeón, sin perder en este caso su estructura. De esta manera, en principio, se diferencian de una banda de material plana, que se desgarra fácilmente con una dilatación de tracción y se vuelve fácilmente inestable con un aplastamiento, se pandea y puede fallar. Una aplicación ventajosa es, por ejemplo, un cartucho de filtro cilíndrico o cónico, que se deforma axialmente de forma estática u oscilante. De esta manera, se pueden prolongar especialmente los intervalos de sustitución del cartucho de filtro en funcionamiento.
3.
Se puede conseguir una adherencia reducida de las partículas de sustancia sólida en el medio de filtro o en el soporte de filtro o en la pared de tamiz de acuerdo con la invención también ajustando un efecto de lavado por flujo inverso durante el desbordamiento de la banda de material tridimensional en forma de facetas o tridimensional de forma ondulada o estructurada abollada o bien estructurada arqueada. Investigaciones termohidráulicas experimentales han mostrado esto en paredes estructuras arqueadas, de manera que la capa límite de la circulación se desprende en primer lugar localmente desde la pared durante la circulación alrededor de las estructuras y a continuación se apoya de nuevo en la pared. De esta manera, aparecen zonas locales de turbulencia (F. Mirtsch, W. Roetzel: "Measurement Local Heat Transfer Coefficients on Profiled Walls of Heat Exchangers", ICHMT International Symposium on New Developments in Heat Exchangers, Lisboa, Portugal 6-9, 1993). Tales zonas de turbulencia pueden provocar de acuerdo con la invención el efecto de lavado por flujo inverso para una acumulación reducida de partículas de sustancia sólida en una pared estructurada polidimensionalmente. En este caso, los cordones con sus redondeos suaves se comportan de forma todavía más ventajosa que los pliegues con sus radios estrechos, porque se evitan o al menos se reducen las llamadas zonas de agua muerta en la región de los pliegues estrechos.
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En otra configuración de la invención, se puede aplicar una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas o tridimensional de forma ondulada o una banda de material estructurada abollada o bien arqueada, en cuya punta de la pirámide o lugares más profundos de las cazoletas o cubetas está dispuesto un agujero, con preferencia para una distribución uniforme de medios fluidos o para una dosificación de medios fluidos. La distribución uniforme de medios fluidos se realiza, por ejemplo, en un recipiente, cuyo fondo horizontal con estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada o con estructuras abolladas o estructuras arqueadas y agujeros del mismo tamaño está dispuesto en los lugares más profundos del fondo estructurado. De esta manera se obtiene en cada caso en todas las estructuras una pendiente de circulación igual y, por lo tanto, iguales cantidades de flujo a través de los agujeros individuales.
Además, con la ayuda de este fondo estructurado y provisto con agujeros se puede realizar una dosificación uniforme de las cantidades de medios fluidos, por ejemplo de la siguiente manera: en primer lugar, se cierran los agujeros, por ejemplo desde abajo (sobre el lado convexo), Luego se llena el fondo estructurado desde arriba hasta el punto de que las estructuras están precisamente llenas hasta el borde, terminando el nivel del líquido lo más exactamente posible con el canto superior de los pliegues o bien de los cordones. Esto se puede realizar retirando la cantidad de fluido excesiva, que se eleva en primer lugar por encima del canto superior de los pliegues o bien de las cubetas, con preferencia con la ayuda de un rastrillo en forma de un labio de goma. Después de abrir los agujeros, la cantidad fluida puede salir a través de los agujeros.
Para impedir que durante la salida del medio fluido se adhieran cantidades pequeñas, especialmente en forma de gotitas, en el fondo estructurado, se provee la banda de material con preferencia con un recubrimiento antiadherente. En el caso de medios acuosos, esto se puede conseguir, por ejemplo, con un recubrimiento de Teflón. Pero también de acuerdo con la invención se puede utilizar una superficie provista con el efecto Lotus, como han mostrado investigaciones experimentales.
La ventaja esencial de las estructuras tridimensionales de forma ondulada o de las estructuras abolladas o bien arqueadas consiste en este caso en que éstas son generadas sin que la superficie del lado cóncavo de las cubetas o bien de las cazoletas sea contactada durante la estructuración a través de un útil de moldeo rígido y, por lo tanto, no se pueden dañar en absoluto. Durante la estructuración tridimensional en forma de facetas, las superficies en forma de facetas planas o solamente poco curvadas no se pueden dañar porque en este caso no existe tampoco ningún útil de molde superficial. Solamente en la zona de los pliegues, que confluyen hacia la punta de la pirámide, se puede dañar un poco la superficie de la banda de material a través de elementos de apoyo rígidos lineales. Sin embargo, si se proveen las estructuras de facetas con cordones en lugar de pliegues, la superficie no entra en contacto en ningún lugar con un elemento de apoyo rígido o útil de moldeo rígido. Por lo tanto, de acuerdo con la invención se pueden emplear bandas de material con recubrimientos antiadherentes o superficies antiadherentes hasta las superficies de acuerdo con el efecto de autolimpieza Lotus, pudiendo proveer la banda de material con estas propiedades superficiales tanto antes como después de la estructuración polidimensional. Otra ventaja consiste en que un daño imaginable de esta superficie con el efecto de repulsión de fluido en el caso de funcionamiento habitual, si se produce, aparece exclusivamente en la zona de los cantos superiores de los pliegues o cordones, si se conduce un rastrillo a lo largo de los cantos superiores.
En un desarrollo de la invención, está previsto que los cordones o pliegues estén formados de acuerdo con una o una combinación de varias formas básicas geométricas del siguiente grupo de formas básicas geométricas: triángulo, cuadrángulo, especialmente cuadrado, rectángulo, rombo o paralelogramo, pentágono, hexágono y octágono.
Un desarrollo preferido de la invención prevé que la estructuración sea una estructuración auto organizativa. En este caso, las cubetas o bien cazoletas así como los pliegues o bien cordones son especialmente conservadores de material.
La configuración de las estructuras polidimensionales se puede realizar de acuerdo con la invención con preferencia también con la ayuda de elementos de apoyo adaptados geométricamente, por ejemplo sobre un cilindro o riíllo en el funcionamiento continuo con la ayuda de útiles de moldeo adaptados geométricamente, como estampas o matrices o estampa y medio efectivo, especialmente elastómero o medio fluídico.
En una configuración conveniente de la invención, está previsto que la banda de material estructurada sea un material o una combinación de materiales, seleccionados a partir del grupo siguiente de sustancias o materiales: metales de todo tipo hasta aleaciones de acero de alta resistencia, tales como aleaciones de aluminio como "Titanal", plástico, sustancias fibrosas, especialmente papel y cartón, tejido de fibras y tejido de mallas.
En una configuración de la invención para la fabricación de una banda de material reforzada para la circulación de medios fluidos a través de la misma está previsto que una banda de material, por ejemplo una banda de chapa, reciba un agujero en primer término en todos los lugares, donde se introducen a continuación las puntas de pirámides de la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas, con preferencia a través de herramientas de estampación o con la ayuda de un láser. Luego se presiona la banda de material provista con agujeros con preferencia con la ayuda de un cilindro de presión elástico contra un cilindro de elemento de apoyo y de esta manera se estructura abollado o arqueado. De manera alternativa, se conduce adicionalmente entre la banda de material a estructurar y al cilindro de elemento de apoyo una capa intermedia elástica, de manera que se forman estructuras tridimensionales de forma ondulada, que contienen cordones. En este caso, los elementos de apoyo se disponen con preferencia sobre un cilindro de elemento de apoyo de tal forma que las estructuras polidimensionales aparecen sobre la base de una autoorganización. Pero los elementos de apoyo poseen también una forma que se diferencia un poco de ella. Finalmente, la banda de material estructurada abollada o bien arqueada o estructurada tridimensional de forma ondulada y provista con agujeros (a continuación: banda de material primaria estructurada y perforada) es transformada en un procedimiento de estructuración secundaria a continuación en una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas y provista con taladros. La banda de material primaria estructurada y perforada es presionada sobre el lado, donde se encuentran las cubetas o bien cazoletas cóncavas, contra otro cilindro de elemento de apoyo, presionando con preferencia otro cilindro de presión elástico sobre el lado opuesto de la banda de material, donde se encuentran las cubetas o bien pliegues convexos. De esta manera, se forma en la cubeta o bien cazoleta de las estructuras, donde se encuentra en cada caso también un agujero, respectivamente, una punta de pirámide, que se compone con preferencia de tres superficies de facetas.
En otra forma de realización de la invención para la fabricación de una banda de material reforzada, especialmente para un tambor de lavadora, se dobla la banda de material provista con agujeros y estructuras tridimensionales en forma de facetas hacia el tambor de tal forma que las puntas de las pirámides están alineadas radialmente al lado exterior del tambor. Esta alineación de las puntas de las pirámides se puede realizar en las estructuras tridimensionales en forma de facetas con preferencia seleccionando durante el proceso de estructuración secundaria la presión de apriete del cilindro de elemento de apoyo secundario tan alta que la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas es introducida a presión en el cilindro de presión elástico secundario y de esta manera recibe una curvatura, que corresponde con preferencia a la curvatura del tambor. Pero también de esta manera se puede fabricar una curvatura de la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas, que no alcanza todavía completamente la curvatura de la banda de material. En este caso, la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas se puede transformar a continuación por ejemplo, a través de flexión con rodillos a la curvatura deseada del tambor.
En otra forma de realización de la invención para la fabricación de una banda de material reforzada, especialmente para un tambor de lavadora, se dobla la banda de material provista con estructuras tridimensionales de forma ondulada hacia el tambor de tal forma que los lugares más profundos de las cazoletas están alineados radialmente al lado exterior del tambor. Esto se realiza de la siguiente manera: Después de la estructuración tridimensional de forma ondulada de una banda de material, los lugares más profundos de las cazoletas están dispuestos sobre el lado interior de la banda de material curvada. A través de una flexión con rodillos siguiente se puede transferir la banda de material estructura tridimensional de forma ondulada a una contra curvatura, de manera que los lugares más profundos de las cazoletas se colocan sobre el lado exterior de la banda de material estructurada tridimensional de forma ondulada. Esta posibilidad de "contra flexión" representa una particularidad. Puesto que investigaciones experimentales anteriores en la "contra flexión" de una banda de material estructura abollada o bien estructurada arqueada (se entiende un enderezamiento demasiado fuerte, por decirlo así, una "contra flexión", a partir de la curvatura original de la estructuración arqueada a la forma plana y luego a la curvatura opuesta), han mostrado que los pliegues de las estructuras abolladas o bien estructuras arqueadas se vuelven inestables durante la "contra flexión" y se panden fácilmente. Ahora se ha encontrado de forma sorprendente que en este caso los cordones de estructuras tridimensionales de forma ondulada se comportan durante la "contra flexión" mejor que los pliegues de las estructuras abolladas o bien arqueadas, porque no se pandean tan fácilmente. La razón de ello es que las tensiones del material que aparecen durante la "contra flexión" en los cordones (radio grande) que pueden distribuir de manera más uniforme que en los pliegues (radio pequeño).
De acuerdo con otro aspecto de la invención, incluso una "contra flexión" de la banda de material estructurada abollada o bien arqueada solamente se consigue cuando la relación entre la profundidad de la estructura (profundidad de la cavidad) y el espesor del material es reducida. La profundidad de la estructura es especialmente reducida cuando también el tamaño de la estructura, caracterizada en el hexágono por el ancho de llave del hexágono, es reducido.
Por ejemplo, estas relaciones se explican en tres investigaciones experimentales: Caso a: cuando una banda de material de chapa de acero dúctil del espesor de 0,6 mm se provee con una estructura hexagonal abollada o bien arqueada del ancho de llave 50 mm y la profundidad de la estructura de aproximadamente 4 mm, los pliegues de las estructuras abolladas o bien arqueadas comienzan a pandearse a partir de una "contra curvatura" que corresponde al radio de aproximadamente 200 mm. En oposición a ello, la banda de material estructurada tridimensional de forma ondulada con el mismo material, el mismo espesor, la misma profundidad de la estructura y el mismo ancho de llave solamente comienza a pandearse en el caso de una "contra curvatura" más fuerte que corresponde al radio de aproximadamente 150 mm. Caso b: cuando una banda de material de chapa de aluminio de material reflector convencional de la industria de la iluminación del espesor de 0,4 mm se provee con una estructura hexagonal abollada o bien arqueada del ancho de llave de 16 mm y la profundidad de la estructura de aproximadamente 0,5 mm, la banda de material sólo comienza a pandearse a partir de una "contra curvatura" que corresponde al radio de aproximadamente 30 mm.
Tales procedimientos para la fabricación de una banda de material estructurada polidimensional se realizan de acuerdo con la invención con preferencia sobre la base de la autoorganización, en la que el material de la banda de material es tratada de manera especialmente cuidadosa. De acuerdo con la invención, se puede desviar también de la forma de los elementos de apoyo hallada a partir de la autoorganización, hallando y utilizando la forma de los elementos de apoyo no a través de autoorganización.
Cuando el material de la banda de material dispone de suficientes reservas de plastificación, de acuerdo con un procedimiento de la invención para la fabricación de una banda de material estructurada polidimensional para la circulación de medios fluidos a través de ella, la banda de material se puede proveer con la ayuda de un cilindro de moldeo mecánico o bien matriz de moldeo y con un medio efectivo elástico o bien fluídico o de manera alternativa con la ayuda de una estampa de moldeo y de una matriz con estructuras polidimensionales, que permiten que un fluido circule siempre inclinado o perpendicularmente a la pared estructurada.
En otra forma de realización para la fabricación de una banda de material estructurada polidimensional especialmente para medio de filtro, se provee una banda de material de rejilla de mallas, con preferencia de acero noble, en un procedimiento de fabricación correspondiente con estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada o estructuradas abolladas o bien arqueadas, pudiendo suprimirse, sin embargo, el proceso de perforación. En otra forma de realización para la fabricación de una banda de material estructurada polidimensional, especialmente para material de filtro, se provee una banda de material de rejilla de malla con estructuras tridimensionales en forma de facetas o tridimensionales de forma ondulada o estructuradas abolladas o bien arqueadas y luego se dobla, por ejemplo, para formar un cuerpo de rotación, de tal manera que las cubetas, cazoletas o puntas de pirámides apuntan radialmente hacia dentro. De esta manera, el cuerpo de rotación recibe una alta rigidez de forma, especialmente cuando es recorrido por una corriente de fluido desde el exterior. Las cubetas, cazoletas o puntas de pirámides de la banda de material doblada para formar un cuerpo de rotación pueden estar dirigidas también radialmente hacia dentro.
Descripción de ejemplos de realización preferidos de la invención
A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización con referencia a las figuras de un dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra un dispositivo para la fabricación de una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas, en cuyas puntas de pirámides está dispuesto, respectivamente, un agujero.
La figura 2 muestra de forma esquemática el desarrollo de la forma desde una sección de pared estructurada hexagonal arqueada en las dos figuras superiores hasta una sección de pared estructurada tridimensional en forma de facetas en las dos figuras inferiores.
La figura 3 muestra de forma esquemática la vista en planta superior sobre una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas con agujeros en las puntas de pirámides.
La figura 4 muestra de forma esquemática la sección transversal axial a través de un tambor estructurado tridimensional en forma de facetas, especialmente para una lavadora, con puntas de pirámides que apuntan hacia fuera, en las que están dispuestos agujeros de inundación, en la imagen superior y un fragmento sobre la vista en planta superior sobre el tambor en la imagen inferior.
La figura 5 muestra de forma esquemática la sección transversal axial a través de un tambor estructurado arqueado o estructurado tridimensional de forma ondulada, especialmente para una lavadora, con cubetas o bien cazoletas que apuntan hacia fuera, en cuyo centro está dispuesto, respectivamente, un agujero de inundación, en la imagen superior y un fragmento sobre la vista en planta superior sobre el tambor en la imagen inferior.
La figura 6 muestra de forma esquemática una vista en planta superior sobre una sección de pared estructurada tridimensional en forma de facetas, en cada una de cuyas estructuras están dispuestos varios agujeros, en la imagen superior y una vista en planta superior sobre una sección de pared estructurada arqueada o estructurada tridimensional de forma ondulada, en cada una de cuyas estructuras están dispuestos varios agujeros, en la imagen inferior.
La figura 7 muestra de forma esquemática una sección transversal a través de un cilindro estructurado arqueado o estructurado tridimensional de forma ondulada, especialmente de medio de filtro, que es recorrido por la corriente radialmente desde el exterior en la imagen superior y de esta manera es impulsado con presión, y en la parte izquierda de la imagen inferior es impulsado radialmente desde el interior con una presión reducida y en la parte derecha de la imagen inferior es impulsado radialmente desde el interior con una presión elevada.
La figura 8 muestra de forma esquemática una sección transversal a través de un cilindro estructurado arqueado o estructurado tridimensional de forma ondulada, especialmente de medio de filtro, que es recorrido por la corriente radialmente desde fuera y de esta manera es impulsado con presión, y en el que en la imagen superior en sus dos superficies frontales no incida axialmente todavía ninguna fuerza y en el que en sus dos superficies frontales actúa axialmente una fuerza con aplastamiento axial del cilindro.
La figura 9 muestra una vista en planta superior sobre el fragmento de un fondo de distribución estructurado tridimensional en forma de facetas en la imagen superior y una sección transversal a través de un dispositivo con un fondo de distribución estructurado arqueado en la imagen inferior para una distribución uniforme de corrientes de medios fluidos.
En la figura 1 se representa de forma esquemática un dispositivo para la fabricación de una banda de material 1 estructurada tridimensional en forma de facetas, en cuyas puntas de pirámides 4 está dispuesto, respectivamente, un agujero 3. Una banda de material plana 1, especialmente banda de chapa, es provista en primer lugar por medio de un dispositivo de perforación 2, que está constituido por ejemplo por mandril y matriz perforados, con un agujero 3 en los lugares en los que se forman a continuación las puntas de pirámides 4. Con la ayuda de un cilindro de presión elástico 5 se presiona entonces la banda de material 1 contra el cilindro de elemento de apoyo 6, sobre el que están dispuestos elementos de apoyo hexagonales 7, de manera que se producen estructuras hexagonales arqueadas, que están constituidas por cubetas 8 y pliegues 9 transversalmente a la dirección longitudinal de la banda de material 1 así como pliegues 10 en la dirección de avance de la banda de material 1. En esta vista se pueden reconocer los pliegues 10 del hexágono solamente con canto visible.
Los agujeros 3 se encuentran en el punto más profundo de las cubetas 11. A continuación, se presiona la banda de material estructurada hexagonal con la ayuda del cilindro de presión elástico 12 contra el cilindro de elemento de apoyo 13, sobre el que confluyen, respectivamente, tres elementos de apoyo 14 para formar una punta de estrella (explicada en detalle en la figura 2). En la vista de la figura 1 es visible, respectivamente, sólo un elemento de apoyo 14 de los en total tres elementos de apoyo, respectivamente. De esta manera, se generan las estructuras tridimensionales en forma de facetas, en cuyas puntas de pirámides 4 se encuentran los agujeros 3. En esta vista de la figura 1 solamente son visibles dos superficies parciales 15 de una estructura en forma de facetas, respectivamente.
De manera alternativa, en lugar de a partir de las estructuras arqueadas, también a partir de estructuras tridimensionales de forma ondulada se forman las estructuras tridimensionales en forma de facetas (no se representan explícitamente en la figura 1), En este caso, de manera similar las estructuras tridimensionales de forma ondulada se forman porque adicionalmente entre el cilindro de presión elástico 5 y la banda de material 1 a estructurar está guiada una capa intermedia elástica (no se representa explícitamente en la figura 1), con lo que se forman cordones 22 dispuestos hexagonalmente (en lugar de los pliegues 9 y 10) y cazoletas 21 (en lugar de las cubetas 8). Los cordones 22 y las cazoletas 21 se explican en detalle más adelante en la figura 5. Debido a la capa intermedia elástica adicional, los cordones 22 poseen un redondeo más suave (que corresponde a un radio de curvatura grande) que los pliegues 9 y 10 con su radio de curvatura pequeño. En este caso, en lugar de las cubetas 8 aparecen las cazoletas 21, que corresponden más bien a una sección esférica que la cubeta 8.
En la figura 2 se explica en forma esquemática en detalle cómo se forma a partir de la estructura arqueada hexagonal una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas. En la figura más alta se representan las cubetas 8 y los pliegues 9 y 10 de la estructura arqueada, de manera que las cubetas 8 se apoyan sobre su lado cóncavo, respectivamente, por medio de tres elementos de apoyo 14 que confluyen en una punta de estrella.
En la vista en sección superior A-A se representa la disposición de los elementos de apoyo 14 (debajo de las cubetas 8) antes de la impulsión con presión (P = 0). En la vista en sección inferior A-A se representa la disposición de los elementos de apoyo 14 (debajo de las cubetas 8) después de la impulsión con presión (P > 0), de manera que los elementos de apoyo 14 y las superficies 15 formadas de la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas contactan entre sí. En este caso, las flechas verticales indican la dirección de la presión debido al cilindro de presión elástico 12 (en la figura 1). De esta manera, se forman los pliegues 17 y 18 de la estructura en forma de facetas. En la imagen inferior de la figura 2, la banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas acabada se representa con sus superficies de facetas 15 y 16 planas o sólo débilmente curvadas. Las superficies de facetas 16 se encuentran sobre un plano común, mientras que las superficies de facetas 15 se encuentran sobre dos planos diferentes.
En la figura 2, la punta de la estrella, que es provocada por los tres elementos de apoyo 14 confluentes, forma la punta de la pirámide 4 de la estructura tridimensional en forma de facetas. Esta punta de la estrella está dispuesta en la figura 2 en el centro de la estructura hexagonal. Pero la punta de la estrella puede estar también en el centro o fuera de una estructura triangular, cuadrangular, como rectangular, cuadrada, en forma de rombo, en forma de paralelogramo, pentagonal, hexagonal, octogonal o en forma de blasón, estando dispuestos los elementos de apoyo 14 de forma correspondiente. Con estructuras en forma de blasón se entiende que en lugar de los elementos de apoyo rectos 7 y 14, respectivamente, se forman elementos de apoyo arqueadas y pliegues arqueados resultantes de ello. De esta manera, se modifica también de manera correspondiente la geometría de las superficies de facetas. La formación de estructuras tridimensionales en forma de facetas se puede realizar de manera similar también empleando, en lugar de las estructuras arqueadas hexagonales, que están constituidas por pliegues y cubetas, estructuras tridimensionales de forma ondulada, que están constituidas por cordones y cazoletas. De esta manera, se forman estructuras tridimensionales
en forma de facetas con contornos configurados más suaves. Éstas no se representan explícitamente en la figura 2.
En la figura 3 se representa de forma esquemática una vista en planta superior sobre una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas con agujeros 3, que se encuentran en las puntas de las pirámides 4. En la sección A-A, se representan las superficies de facetas 15 inclinadas en el espacio entre sí. La sección B-B muestra la disposición de los pliegues 17 de la estructura de facetas con el agujero 3 dispuesto en la punta de la pirámide 4 en la dirección de fabricación (ver la flecha grande). Las flechas pequeñas en la sección B-B indican de forma esquemática la dirección de la circulación hacia la punta de las pirámides. En cada estructura de facetas existe siempre una pendiente de la circulación hacia el agujero en la punta de la pirámide.
En la figura 4 se representa de forma esquemática en la imagen superior la sección transversal axial a través de un tambor 19 estructurado tridimensional en forma de facetas, por ejemplo para una lavadora. Los agujeros 3 se encuentran en las puntas de las pirámides 4, que están dispuestas sobre el radio exterior de la pared del tambor. De esta manera, un fluido dentro del tambor giratorio 19 obtiene en el lugar de los agujeros no solo la máxima aceleración centrífuga con un número dado de revoluciones del tambor, sino al mismo tiempo en cada lugar de la pared interior del tambor siempre una componente de la circulación dirigida radialmente hacia fuera. De esta manera, se mejora el grado de separación del fluido de la sustancia sólida. En la imagen inferior se representa la vista en planta superior sobre la pared del tambor estructurada tridimensional en forma de facetas en una vista proyectada.
En la figura 5 se representa de forma esquemática en la imagen superior la sección transversal axial a través de un tambor 20 estructurado tridimensional de forma ondulada, por ejemplo para una lavadora. Los agujeros 3 se encuentran en el lugar más profundo de las cazoletas 21, que se encuentran sobre el lado exterior de la pared del tambor. Los cordones 22 del tambor estructurado tridimensional de forma ondulada presentan, en oposición a los pliegues de las estructuras abolladas o bien arqueadas, un redondeo suave y, por lo tanto, se pueden doblar también más suaves en la forma de tambor 20, apuntando las cazoletas 21 hacia fuera y los cordones 22 hacia dentro. De esta manera, el fluido en el tambor giratorio 20 en el lugar de los agujeros 3 no sólo obtiene la aceleración centrífuga máxima con un número dado de revoluciones del tambor, sino al mismo tiempo en cada lugar de la pared interior del tambor siempre una componente de circulación dirigida radialmente hacia fuera.
En la figura 6 se representa de forma esquemática en la imagen superior una vista en planta superior sobre la sección de pared de una banda de material estructurada tridimensional en forma de facetas, en la que no solamente están dispuestos agujeros 3 en las puntas de las pirámides 4, sino que también están dispuestos agujeros 3 en las superficies de facetas 15 y 16. En la imagen inferior se representa de forma esquemática una vista en planta superior sobre la sección de pared de una banda de material estructurada arqueada, en la que adicionalmente a los agujeros 3 en el lugar más profundo de la cubeta 11, también en otros lugares de la cubeta están dispuestos agujeros 3. Estas disposiciones de agujeros son ejemplares. También se pueden colocar otros agujeros 3 en otros lugares de las superficies de facetas y de las cubetas. Disposiciones similares de agujeros 3 resultan cuando -en lugar de los pliegues 17 y 18 de las estructuras tridimensionales en forma de facetas- se emplean cordones 22 o cuando de manera similar -en lugar de los pliegues 9 y 10 y de las cubetas 8 de las estructuras arqueadas- se emplean cordones 22 y cazoletas 21. Estas disposiciones no se representan explícitamente en la figura 6.
En la figura 7 se representa de forma esquemática en tres imágenes la sección transversal de un medio de filtro 23 cilíndrico estructurado arqueado. Las flechas en estas imágenes representan la dirección de la circulación del fluido y, por lo tanto, también la dirección de la presión efectiva. En la imagen superior se representa el estado normal de funcionamiento del medio de filtro 23, de manera que el medio fluido a filtrar circula desde fuera hacia dentro a través del medio de filtro 23, por ejemplo de acero noble del tipo de malla, y de esta manera el medio de filtro 23 es impulsado con presión sobre su lado exterior. El medio de filtro cilíndrico 23 estructurado arqueado se comporta especialmente de forma rígida, porque esta dirección de la carga es idéntica a la carga de presión, a través de la cual se ha iniciado y realizado el proceso de estructuración de abolladura o bien de arqueo. Aunque los elementos de apoyo del proceso de estructuración de abolladura o bien de arqueo no tienen que estar ya presentes, los pliegues 9 y 10 ya presentes actúan, por decirlo así, con efecto de refuerzo propio frente a carga de presión exterior. Las dos imágenes inferiores muestran de forma esquemática la deformación del medio de filtro 23 estructurado abollado o bien arqueado, cuando a través de la inversión de la circulación (ver flechas) se realiza la carga de presión desde el interior y, por consiguiente, se puede retirar la sustancia sólida acumulada sobre el lado exterior del medio de filtro 23 o torta de filtro (no se representa explícitamente en la figura 7). En la parte izquierda de la imagen inferior, la impulsión con presión interior es todavía reducida, de manera que las cubetas 8 de las estructuras abolladas o bien arqueadas son aplanadas solamente un poco. En la parte derecha de la imagen inferior, la impulsión de presión interior es tan grande que las cubetas 8 de las estructuras abolladas o bien arqueadas son impulsadas desde dentro hacia fuera y, por consiguiente, la sustancia sólida acumulada en el exterior o torta de filtro puede ser lanzada de forma acelerada. En el caso de una nueva inversión de la circulación para el restablecimiento del estado normal de funcionamiento, el medio de filtro 23 adopta de nuevo totalmente o al menos aproximadamente su forma original, a manera similar a la imagen superior. De manera alternativa, en la figura 7 se pueden emplear, en lugar de las estructuras abolladas o bien arqueadas, estructuras tridimensionales de forma ondulada. La aplicación de estas estructuras tridimensionales de forma ondulada con sus cordones 22 redondeados suaves (no se representan explícitamente en la figura 7) es especialmente ventajosa cuando aparece una penetración dinámica de las cazoletas 21 de acuerdo con la disposición de la imagen en la parte inferior derecha y en este caso el material del medio de filtro debe cargarse solamente un poco. De esta manera, se puede mejorar considerablemente la resistencia a la oscilación duradera (curva de Wöhler) del medio de filtro estructurado. En otra forma de realización, que no se representa explícitamente tampoco en la figura 7, los elementos de apoyo 7, que se emplean para la generación de la banda de material estructurada abollada o bien estructurada arqueada o estructurada tridimensional de forma ondulada del medio de filtro 23, pueden permanecer en el medio de filtro 23 como soporte de filtro. De esta manera, se puede elevar considerablemente la impulsión con presión exterior, por ejemplo a través de velocidades más elevadas de la circulación y/o debido a una torta de filtro más gruesa. De esta manera, se puede prolongar el intervalo de tiempo entre dos procesos de limpieza y/o se puede reducir el espesor de la pared del medio de filtro. De este modo se pueden emplear también rejillas de malla o tejido de materiales, como textiles o tejidos de fibra inorgánica, que presentan una estabilidad de forma reducida, En otra forma de realización, que no se representa tampoco de forma explícita en la figura 7, las paredes de tamiz y los soportes de filtro están provistos con estructuras abolladas o bien arqueadas o con estructuras tridimensionales de forma ondulada o tridimensionales en forma de facetas.
En la figura 8 se representa de forma esquemática en dos imágenes la sección transversal de un medio de filtro 23 cilíndrico estructurado abollado o bien arqueado. Las flechas horizontales en estas dos imágenes representan, por ejemplo, una dirección unitaria de la circulación de un fluido en el funcionamiento normal del filtro, de manera que no se modifica la dirección de la presión efectiva. En la imagen superior se representa este estado de funcionamiento normal del medio de filtro, de manera que el medio fluido a filtrar circula desde el exterior hacia el interior a través del medio de filtro 23, con preferencia desde una rejilla de malla elástica de acero noble y de manera que sobre el lado exterior del medio de filtro 23 se pueden depositar partículas de sustancia sólida en forma de torta de filtro. Esta última no se representa explícitamente en la figura 8.
El medio de filtro 23 estructurado abollado o bien estructurado arqueado se puede deformar en dirección axial, sin pandearse en este caso, porque posee un efecto compensatorio en virtud de sus estructuras abolladas o bien arqueadas polidimensionales y desplazadas. A través de una carga axial (F > 0) se acorta el medio de filtro 23 estructurado abollado o bien estructurado arqueado en sus dos extremos en una diferencia de longitud \DeltaL y después de la retirada de la carga axial recupera de nuevo la forma totalmente o al menos aproximadamente. En oposición a ello, un medio de filtro no estructurado se volvería fácilmente inestable en caso de una deformación axial y se pandearía. Esta inestabilidad axial no aparece especialmente en un medio de filtro cilíndrico 23, estructurado abollado o bien estructurado arqueado, con preferencia de rejilla de malla o tejido, porque una banda de material estructurada abollada o bien estructurada arqueada se comporta ya con efecto compensatorio en la dirección de su pared en virtud de sus estructuras y porque, además, en el caso de rejillas de mallas y tejidos, en virtud de la capacidad para poder entrelazar sus fibras mutuamente, se refuerza todavía este efecto compensatorio. En este caso, no se perjudica la rigidez de forma radial de un medio de filtro cilíndrico o cónico o curvado de otra manera, con preferencia simétrico rotatorio, estructurado abollado o bien estructurado arqueado.
La deformación axial del medio de filtro 23 estructurado abollado o bien estructurado arqueado se puede realizar por medio de una carga (F > 0) intermitente o incluso oscilante. Esto se puede realizar incluso sin interrumpir en este caso el funcionamiento propiamente dicho del filtro. De manera alternativa, en lugar del medio de filtro 23 estructurado abollado o bien estructurado arqueado, se puede emplear también un medio de filtro estructurado tridimensional de forma ondulada, especialmente cuando debe alcanzarse una alta resistencia a la oscilación duradera del material utilizado. En otra forma de realización, que no se representa explícitamente en la figura 8, se pueden emplear también medios de filtro estructurados tridimensionales en forma de facetas, que se pueden proveer con pliegues o cordones, porque éstos se comportan igualmente con efecto compensatorio.
Además, en el caso de desbordamiento de las paredes estructuradas tridimensionales en forma de facetas, la circulación cerca de la pared se desvía de un lado a otro reforzada como consecuencia de las superficies de facetas 15 inclinadas unas con respecto a las otras. De esta manera se intensifica el efecto de lavado por flujo inverso. En otra forma de realización, que no se representa tampoco explícitamente en la figura 8, las pares de tamiz y los soportes de filtro están provistos con estructuras abolladas o bien arqueadas o con estructuras tridimensionales de forma ondulada o tridimensionales en forma de facetas.
En la figura 9 se representa de forma esquemática una vista en planta superior sobre el fragmento de un fondo de distribución 24 estructurado tridimensional en forma de facetas en la imagen superior y una sección transversal a través de un elemento 25 con el fondo de distribución 24 estructurado tridimensional en forma de facetas en la imagen inferior para una distribución uniforme. Las fechas verticales en la imagen inferior indican la dirección de la circulación de las corrientes volumétricas fluidas distribuidas, que no se representan explícitamente. En otra configuración, que no se representa explícitamente en la figura, se modifica el elemento representado en la figura 9. En primer lugar se cierran los agujeros en la imagen inferior y se llena el fondo estructurado desde arriba solamente hasta que la superficie del medio fluido termina precisamente con el canto superior de los pliegues o bien de los cordones de la banda de material estructurada en forma de facetas. Esto se realiza con preferencia retirando la cantidad excesiva de fluido con la ayuda de un rastrillo, antes de que se llenen los agujeros en el fondo de distribución 24 estructurado.
Las características de la invención publicadas en la descripción precedente, en las reivindicaciones y en el dibujo pueden ser significativas tanto individualmente como también en combinación discrecional para la realización de la invención en sus diferentes formas de realización.

Claims (16)

1. Procedimiento para la fabricación de una banda de material estructurada de un material de banda, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:
-
preparación de un material de banda (1),
-
configuración de agujeros (3) en el material de banda (1),
-
realización de un proceso de estructuración primaria, en el que se fabrica una estructuración tridimensional del material de banda con cordones o pliegues (9, 10) así como estructuras en secciones superficiales incluidas por los cordones/pliegues (9, 10), a saber, cubetas (8) rodeadas por los pliegues (9, 10) en el caso de una estructura arqueada y cazoletas (21) rodeadas por los cordones (9, 10) en el caso de una estructura tridimensional de forma ondulada, y
-
realización de un proceso de estructuración secundaria,
caracterizado porque durante la realización del proceso de estructuración secundaria, en el que se fabrica una estructuración tridimensional en forma de facetas del material de banda con superficies de facetas (15, 16) planas o sólo débilmente curvadas dispuestas en el espacio en las secciones de la superficie incluidas, las cubetas/cazoletas (8, 21) son impulsadas con presión sobre su lado convexo y son presionadas sobre su lado cóncavo contra elementos de apoyo (14) que confluyen en una punta de estrella, con lo que las cubetas (8)/cazoletas (21) son introducidas a presión entre los elementos de apoyo, en el que uno de los agujeros (3) está dispuesto, respectivamente, en un lugar característico (4), a saber, en el lugar más profundo (4) en cada una de las estructuras formadas como superficie de facetas (15, 16), en las secciones de superficies incluidas y en el que la sección de superficie incluida se forma en cada uno de los otros lugares de la sección de superficie incluida con una inclinación hacia el lugar característico.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la estructuración tridimensional del material de banda se fabrica en el proceso de estructuración primaria por medio de una autoorganización controlada.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las cubetas (8)/cazoletas (21) son impulsadas con presión sobre su lado convexo con un cilindro de presión elástico (5) o a través de un medio de actuación fluídica.
4. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las superficies de facetas (15, 16) se configuran con una forma piramidal.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque se realiza elevada una punta de la pirámide (4).
6. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las superficies de facetas (15, 16) son equipadas, respectivamente, con varios agujeros (3).
7. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de banda (1) fabricado con la estructuración tridimensional en forma de facetas se dobla en una forma de tambor (19, 20), de tal manera que los agujeros (3) están dispuestos en el lugar característico (4) de las superficies de facetas (15, 16) en común en el radio exterior o en el radio interior de la forma de tambor (19, 20).
8. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de banda (1) fabricado con la estructuración tridimensional en forma de facetas se transforma libre de pandeo en una forma curvada.
9. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de banda se prepara como un material de rejilla de malla, de tejido o textil.
10. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de banda se fabrica como un material seleccionado a partir del grupo siguiente de materiales; material de fibra metálica, de fibra de plástico, de fibra natural, de fibra de carbono, de fibra de vidrio, de cartón o papel.
11. Procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre la superficie del material de banda se forma una capa antiadherente o una superficie antiadherente, especialmente a modo de un efecto Lotus, en el que esto se realiza antes o después de la configuración de los agujeros o antes o después de la estructuración tridimensional.
12. Utilización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores para la fabricación de una banda de metal estructurada como pared de un tambor de una máquina de tratamiento de ropa.
13. Utilización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 para la fabricación de una banda de metal estructurada como una pared de tamiz plana o curvada, por ejemplo para la fabricación de papel y cartón o un soporte de filtro.
14. Utilización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 para la fabricación de una banda de metal estructurada como un medio de filtro (23) plano o curvado.
15. Utilización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 para la fabricación de una banda de metal estructurada para un elemento de válvula, especialmente para la fabricación de fibra de vidrio.
16. Utilización de un procedimiento de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 11 para la fabricación de una banda de metal estructurada para un dispositivo dosificador, especialmente para medios fluidos.
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