ES2781678T3 - Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos y método para montar el mismo - Google Patents
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Abstract
Sistema de cierre estanco para filtro de cartuchos, que comprende un cuerpo (1), de configuración cilíndrica, y una tapa (2), que cierra de forma estanca el cuerpo (1), donde el cuerpo (1) comprende un resalte (8), para el apoyo de la tapa (2) y un cajeado (6) para el alojamiento de un tope (4) y la tapa (2) comprende un cajeado (7) perimetral para el alojamiento de una junta (3) hueca que se infla suministrando un fluido por un tubo (5)para ejercer una presión sobre la pared interna del cuerpo (1) que genera el cierre estanco del filtro.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos y método para montar el mismo
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos.
Encuentra especial aplicación en el alcance de la industria relacionada con los filtros hidráulicos.
Problema técnico a resolver y antecedentes de la invención
Los filtros de cartuchos son equipos de filtración que se componen de cartuchos filtrantes alojados en un cuerpo que se conecta a un conducto hidráulico y que, por tanto, está sometido a la presión hidráulica con la que trabaje el conducto. El filtro a presión consta de un cuerpo, o virola, y una o varias tapas fijadas mecánicamente. La unión del filtro al conducto hidráulico se realiza de forma conocida en el estado de la técnica y no forma parte de la presente invención, por lo que no se detalla su forma constructiva.
Los filtros de cartuchos se utilizan en diferentes aplicaciones, tales como sistemas para potabilización, para filtración de aguas residuales, para la industria alimentaria, para la industria agrícola y para desaladoras. En la aplicación enfocada en sistemas para desaladoras, se emplea como material el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV), debido a que este material presenta un óptimo comportamiento frente a aguas con diferentes grados de salinidad, lo que implica una considerable reducción en el mantenimiento del sistema.
Los filtros de cartuchos son sistemas que, básicamente, están compuestos por un cuerpo, que se conecta a un conducto hidráulico, en el que se incorpora uno o varios cartuchos con un material que es apropiado para el filtrado del agua. Además, el filtro incorpora una tapa que lo cierra de forma estanca y, por tanto, también cierra el conducto hidráulico. De esta forma, al imprimir presión al conducto hidráulico, el filtro también se presuriza, ejerciendo el agua presión sobre la tapa que es soportada por el sistema de cierre que incorpora el filtro de la invención. Sin embargo, la tapa debe ser removible, de forma que se pueda acceder a los cartuchos para su revisión o sustitución.
En el actual estado de la técnica se conocen una diversidad de dispositivos relacionados con los sistemas de cierre estancos utilizados en los filtros de cartucho. Uno de los sistemas más empleados se basa en una unión bridada tapa-cuerpo. Este sistema permite desmontar la tapa del cuerpo para proceder al mantenimiento o al cambio de cartuchos.
El conjunto tapa-cuerpo es apretado por una serie de pernos y tuercas colocados alrededor de la unión. El número y dimensiones de los pernos a utilizar se calculan según el código ASME.
Una alternativa existente a la unión bridada consiste en los sistemas de cierre que incluyen tornillería basculante. Estos sistemas facilitan el montaje ya que los tornillos quedan sujetos en el cuerpo. Sin embargo, son sistemas bastante menos económicos, ya que no emplean tornillos estándares. Además, no se pueden emplear en cuerpos de PRFV, ya que están concebidos para piezas metálicas.
Otra alternativa consiste en sistemas de cierre con mordazas. Este sistema presenta un cierre bastante flexible en cuanto al número de mordazas a utilizar en cada caso, si bien es menos económico que los sistemas anteriores. Además, necesita de elementos externos de fijación para las mordazas, que normalmente suelen ser barras fijadas a la pared externa del cuerpo.
En ese sentido, los dispositivos mencionados plantean una serie de problemas, tales como los que se mencionan a continuación.
En los sistemas que incorporan bridas los tiempos de mantenimiento son elevados. El mantenimiento de equipos con bridas requiere que un operario desmonte todos los espárragos de la unión bridada. Este procedimiento puede alargarse durante varios minutos. Una vez finalizado el mantenimiento (cambio de cartuchos, limpieza, cambio de juntas, etc.), el operario tendrá que volver a atornillar cada uno de los espárragos de la unión bridada según un patrón de apriete de tornillos descrito en el manual de mantenimiento.
En cuanto a los sistemas con utilización de tornillería basculante y a los sistemas con mordazas, si bien es cierto que pueden reducir el tiempo de mantenimiento, también es verdad que son sistemas más caros, ya que no emplean tornillos estándares y habitualmente no se emplean en cuerpos de PRFV.
Además, para estos tipos de sistemas no se utilizan materiales resistentes a la corrosión.
Por último, la fabricación de estos sistemas en diversos componentes, compuestos por un cuerpo y una o dos tapas unidas mediante bridas, implica que tengan una fabricación y un montaje complejos.
Existe en el estado de la técnica un sistema alternativo consistente en un sistema de cierre que no incorpora tomillos ni pernos, de forma que se intentan evitar los problemas que estas piezas conllevan. El sistema está basado en dos cajeados realizados en el cuerpo. En el primer cajeado, más interno, se coloca una junta tórica de material elastómero, tal como EPDM. La tapa se monta en el cuerpo apoyada en un resalte, de forma que ejerce presión sobre la junta, creando estanqueidad en el filtro. En el cajeado más externo se ubican elementos de cierre que ejercen presión sobre la tapa, manteniendo el sistema fijo en su lugar. Este sistema presenta una serie de problemas, entre los que se encuentra la dificultad de fabricación y montaje de la tapa, al tener que ser de dimensiones muy exactas para que cree una presión efectiva sobre la junta tórica y establecer la estanqueidad buscada.
El documento US 5833847A desvela un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos en donde el cierre completo de la tapa inferior del cuerpo del alojamiento del filtro se consigue con una junta tórica, que está situada en un cajeado periférico de la tapa y sujeta firmemente en su lugar mediante dos o más chavetas hendidas.
La presente invención soluciona los problemas anteriormente mencionados presentando un sistema de cierre estanco para filtros de cartuchos de cualquier tipo de dimensiones, eliminando por completo todo tipo de uniones mecánicas mediante elementos externos. De esta forma, el sistema presenta las siguientes ventajas:
- Ausencia de elementos de fijación exteriores, mordazas, tornillos y tuercas exteriores.
- Filtro compacto con un único cuerpo.
- Excelente resistencia a la corrosión.
- Apertura sencilla y mínimo mantenimiento.
- Válido para diámetros de cualquier dimensión.
- Espacio reducido.
- Optimización de costes.
Descripción de la invención
La presente invención describe un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos.
El filtro de cartuchos está formado por un cuerpo cilíndrico donde se alojan los cartuchos filtrantes.
El sistema de cierre comprende una tapa que se fija sobre el cuerpo del filtro para cerrarlo de forma estanca.
Por un lado, la configuración del cuerpo es de tal forma que presenta un resalte, donde apoya la tapa, y un cajeado, situado más hacia el extremo libre del cuerpo, para el alojamiento de un tope, cuya función es la de impedir el movimiento de la tapa debido a la presión ejercida por el fluido en el interior del filtro. El tope está formado por al menos dos piezas que pueden ser independientes o que preferentemente pueden formar una geometría de revolución de sección cuadrilátera.
Para facilitar el montaje y desmontaje del tope, la superficie de al menos un extremo, de al menos una de las piezas que forman el tope, no es coplanaria con el eje de rotación de la geometría de revolución.
Por otro lado, la configuración de la tapa es de tal forma que se aloja en el cuerpo de forma ajustada. La tapa presenta un cajeado periférico para el alojamiento de una junta hueca e inflable. La tapa también presenta un orificio por el que atraviesa un tubo, conectado a la junta, para el suministro de un fluido, a saber, un fluido líquido o gaseoso, desde una fuente externa, para su inflado.
El tubo incorpora un mecanismo de cierre, tal como una llave con una válvula de paso, o simplemente un tapón. El tubo también puede incorporar una conexión hidráulica a la fuente externa de suministro de fluido.
El tope, alojado en el cajeado del cuerpo, se encuentra sobre la tapa, evitando el movimiento de la tapa debido a la presión ejercida por el fluido del conducto hidráulico en el interior del filtro.
De esta forma, al conectar el tubo a la fuente externa de suministro de fluido, la junta se infla y ejerce presión sobre la pared interna del cuerpo, cerrando y sellando así el filtro.
Dado que una aplicación habitual del filtro de la invención es para desaladoras, tanto el cuerpo como la tapa están fabricados en material polímero y, más en particular, en poliéster reforzado con fibra de vidrio, de forma que puedan resistir a la degradación por contacto con fluidos salinos.
La invención también describe el método de montaje del sistema de cierre en el filtro. Partiendo del tubo y la junta instalados en la tapa, este método comprende las siguientes etapas:
a) Introducir la tapa en el cuerpo del filtro hasta apoyarla en el resalte;
b) Introducir las piezas del tope en el cajeado del cuerpo;
c) Suministrar fluido a la junta a través del tubo;
d) Cerrar el tubo.
En particular, el fluido se puede suministrar a la junta conectando hidráulicamente el tubo a una fuente externa. De esta forma, una vez alcanzada una presión de al menos 1 bar, generando así la estanqueidad de cierre entre la junta y la superficie interior del cuerpo del filtro, se cierra el tubo y se cierra el suministro externo.
Breve descripción de las figuras
Para completar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la misma, de acuerdo con una realización ejemplar preferida de la misma, se incluye un conjunto de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:
- La figura 1 representa una vista en perspectiva del sistema de cierre de la invención, seccionada para mostrar los elementos que lo forman.
- La figura 2 representa una vista en perspectiva seccionada y despiezada de los componentes del sistema de cierre de la invención, con excepción del tope, que se ha representado sin seccionar.
A continuación se facilita una lista de las referencias empleadas en las figuras:
1. Cuerpo.
2. Tapa.
3. Junta.
4. Tope.
5. Tubo.
6. Cajeado del cuerpo.
7. Cajeado de la tapa.
8. Resalte.
Descripción de una realización preferida de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de cierre para un filtro de cartuchos.
Tal y como puede verse en las figuras, y con más claridad en la figura 2, el filtro de cartuchos en el que se instala el sistema de cierre de la invención comprende un cuerpo (1) cilíndrico en el que se insertan los cartuchos, que se conecta al conducto hidráulico a través del cual circula el fluido a tratar.
El cuerpo (1) incorpora un resalte (8) que hace de base para el alojamiento de la tapa (2) mediante la que se cierra el cuerpo (1) del filtro. La tapa (2) incorpora un cajeado (7) periférico en el que se aloja una junta (3) que es preferentemente flexible y hueca. La tapa (2) incorpora también un orificio para el paso de un tubo (5) conectado a la junta (3), concebido para suministrar un fluido a la junta (3) para su inflado, fluido que puede ser líquido o gaseoso, aunque preferentemente es agua. En ese sentido, el tubo (5) puede incorporar un mecanismo para la conexión hidráulica a un sistema externo como un depósito, una tubería o simplemente una embocadura. El tubo (5) también incorpora un mecanismo de cierre, de forma que, una vez se haya alcanzado la presión en la junta (3) que asegure la estanqueidad de cierre entre la junta (3) y la superficie interior del cuerpo (1), se pueda cerrar y mantener la presión. La unión del orificio a la tapa (2) está apropiadamente provista de una junta, para que dicha unión sea estanca. Para crear la estanqueidad requerida, la presión mínima que se debe conseguir en la junta (3) es de 1 bar. Lógicamente, cuanto mayor sea la presión, mejor será la estanqueidad conseguida.
Próximo al resalte (8) donde se encuentra la tapa (2), situado más cerca del extremo libre del cuerpo del filtro, el cuerpo (1) incorpora un cajeado (6) para el alojamiento de un tope (4). La función del tope (4) es, una vez se imprima presión en el conducto hidráulico y, por tanto, en el interior del filtro, ejercer presión sobre la tapa (2) una vez colocada en su posición de cierre, de forma que la tapa (2) no tenga posibilidad de salir hacia el exterior del cuerpo (1).
En una realización preferida, el tope (4) está formado por varias piezas con forma de segmentos circulares que tienen una sección cuadrilátera que, una vez unidos entre sí, forman una geometría de revolución que encaja en el cajeado (6) del cuerpo (1) de forma completa. Las piezas en que se divide el tope (4) están creadas con secciones ortogonales, es decir, coplanarias con el eje de rotación de la geometría de revolución.
En otra forma de realización del tope (4), los extremos de una de las piezas que forman el tope (4) están creados por secciones que no son coplanarias con el eje de rotación de la geometría de revolución, presentando una geometría angulada. Esta nueva geometría se establece para facilitar aún más el montaje y desmontaje del tope (4), de forma que la pieza con la geometría angulada sea la última en montarse y la primera en desmontarse, haciendo de pieza de cierre para el conjunto. Además, a pesar de que la pieza solo puede tener uno de sus extremos con esta
configuración, o de que puede haber varias piezas con esta configuración, es preferible que solo una de las piezas presente esta configuración, de forma que sea fácilmente reconocible cuando el conjunto se encuentra montado. Una vez introducidas todas las piezas que forman el tope (4) en el cajeado (6), crean un bloqueo contra el movimiento de la tapa (2) hacia el exterior del cuerpo (1), lo que impide su extracción.
Para instalar el sistema de cierre, la tapa (2), con la junta (3) y el tubo (5) previamente montados, se introduce en el cuerpo (1) de forma que queda apoyada en el resalte (8). El diámetro exterior de la tapa (2) es ligeramente inferior al diámetro interior del cuerpo (1), de forma que la tapa (2) entra en el cuerpo (1) de forma ajustada. Posteriormente se van encajando las diferentes piezas que forman el tope (4) en el cajeado (6) del cuerpo (1).
Una vez colocada la tapa (2) en el cuerpo (1) y asegurada con el tope (4), se llena la junta (3) con un fluido que, a pesar de que puede ser aire o cualquier otro tipo de gas, es agua preferentemente, para evitar posibles pérdidas de presión. Al suministrar fluido por el tubo (5), la junta (3) se hincha y hace presión contra la pared interna del cuerpo (1). Para que la junta (3) cree la estanqueidad que se persigue entre la tapa (2) y el cuerpo (1) del filtro, debe alcanzarse una presión de al menos 1 bar. Al ejercer la junta (3) presión sobre el cuerpo (1) en la zona del diámetro mayor de la junta (3), el tubo (5) se conecta preferentemente a la junta (3) en la zona del diámetro menor, al ser la zona de más fácil acceso del sistema.
Es importante poner de manifiesto que un objeto de la invención es que el sistema sea resistente a la corrosión debido a la composición del agua que va a ser tratada y que estará en contacto con los elementos del filtro de la invención. Por este motivo, los componentes están fabricados con un material polímero. Además, la junta (3) está fabricada preferentemente con un polímero elastómero. Por otro lado, tanto el cuerpo (1) como la tapa (2) están fabricados preferentemente con poliéster reforzado con fibra de vidrio.
De esta forma, las ventajas que se obtienen con esta invención serían las siguientes: debido a la junta inflable se obtiene una mayor estanqueidad, ya que la presión de inflado garantiza la misma. Análogamente, al poder desinflarse la junta, se facilita el montaje y desmontaje de la tapa (2) con respecto al cuerpo (1) debido al espacio existente entre ambos elementos, lo que se traduce en una reducción de tiempos en las operaciones de apertura y cierre a la hora de realizar el mantenimiento.
La invención también se refiere al método de montaje del sistema de cierre en el filtro. Inicialmente se revisa que la tapa (2) lleve incorporado el tubo (5) y la junta (3).
En ese sentido, las etapas de las que consta el método son las siguientes:
a) Introducción de la tapa (2) hasta apoyarla en el resalte (8);
b) Introducción de las piezas del tope (4) en el cajeado (6) del cuerpo (1);
c) Suministro de fluido a la junta (3) hasta alcanzar una presión mínima de 1 bar, que asegure la estanqueidad de cierre entre la junta y la superficie interior del cuerpo (1);
d) Cerrar el tubo (5).
En cualquier caso, la presente invención no debe limitarse a la realización descrita en el presente documento. Los expertos en la materia pueden llevar a cabo otras configuraciones basándose en la presente descripción. En consecuencia, el alcance de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (12)
1. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos, que comprende un cuerpo (1) cilindrico y una tapa (2) que cierra de forma estanca el cuerpo (1), caracterizado por que:
- el cuerpo (1) comprende un resalte (8), para el apoyo de la tapa (2) y un cajeado (6) para el alojamiento de un tope (4),
- la tapa (2) comprende un cajeado (7) periférico que aloja una junta (3) hueca e inflable y un orificio para el paso de un tubo (5) conectado a la junta (3) para el suministro de un fluido,
donde,
- el tope (4) está formado por al menos dos piezas,
- la tapa (2) se aloja en el cuerpo (1) de forma ajustada,
- el tope (4) alojado en el cajeado (6) del cuerpo (1) evita el movimiento de la tapa (2) debido a la presión ejercida por el fluido a tratar en el interior del filtro,
de forma que, al suministrar el fluido en el tubo (5), la junta (3) se infla y ejerce presión sobre la pared interna del cuerpo (1), cerrando y sellando así el filtro.
2. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el tubo (5) incorpora un mecanismo de cierre para el paso del fluido.
3. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las piezas que forman el tope (4) crean una geometría de revolución al unirse.
4. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la geometría de revolución del tope (4) tiene una sección cuadrilátera.
5. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que la superficie de al menos un extremo de al menos una de las piezas que forman el tope (4) no es coplanaria con el eje de rotación de la geometría de revolución.
6. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el mecanismo de cierre del tubo (5) se seleccionará entre una llave que incorpora una válvula de paso y un tapón.
7. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el tubo (5) incorpora una conexión hidráulica para poder conectarse a una fuente externa de suministro de fluido.
8. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cuerpo (1) y la tapa (2) están fabricados con material polímero para resistir a la degradación por contacto con fluidos salinos.
9. Sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que el cuerpo (1) y la tapa (2) están fabricados con poliéster reforzado con fibra de vidrio.
10. Método de montaje de un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, partiendo de una situación en la que la tapa (2) tiene el tubo (5) y la junta (3) instalados en su interior, dicho método comprende las siguientes etapas:
a) Introducir la tapa (2) en el cuerpo (1) hasta apoyarla en el resalte (8);
b) Introducir las piezas del tope (4) en el cajeado (6) del cuerpo (1);
c) Suministrar fluido a la junta (3) a través del tubo (5),
d) Cerrar el tubo (5).
11. Método de montaje de un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que en la etapa c), el fluido se suministra a la junta (3) conectando hidráulicamente el tubo (5) a una fuente externa.
12. Método de montaje de un sistema de cierre estanco para un filtro de cartuchos de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el fluido se suministra hasta alcanzar una presión de al menos 1 bar.
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