BR102014006328B1

BR102014006328B1 - Filtro de ar

Info

Publication number: BR102014006328B1
Application number: BR102014006328-5A
Authority: BR
Inventors: Steve Williams; Jere James Wall
Original assignee: K&N Engineering, Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2021-09-28
Also published as: US9283506B2; AU2014201616A1; CA2846966C; US20140260144A1; US10010823B2; CL2014000648A1; US20180290092A1; US10493392B2; CA3106645A1; CA2846966A1; US20160166964A1; CA3106645C; US20200070080A1; BR102014006328A2; AU2014201616B2; AR096292A1

Abstract

filtro de ar. um filtro de ar incluindo duas extremidades abertas opostas, e uma área filtrante circunferencialmente envolvendo uma cavidade entre elas. a primeira extremidade aberta engata com fricção e de modo vedante com a carcaça do filtro incluindo um orifício de ar, ao passo que a segunda extremidade engata com a carcaça para fechar a segunda extremidade interrompendo a passagem de ar. a área filtrante pode ser reforçada para proporcionar um filtro durável reutilizável. o material do filtro pode ser selecionado para proporcionar carregamento em profundidade e para aumentar a capacidade do filtro para material em partículas.

Description

Referência Cruzada a Pedido Correlato

[0001] O presente pedido reivindica prioridade ao pedido de patente provisório No. 61/794.421 depositado em 15 de março de 2013 e intitulado “Air Filter”, que é integralmente incorporado ao presente documento.

Campo da Invenção

[0002] O campo da invenção é geralmente referente a dispositivos filtrantes. Mais especificamente o campo da invenção é referente a filtros de ar veiculares.

Fundamentos

[0003] Um filtro de ar projetado para remover material em partículas é geralmente um dispositivo composto por materiais fibrosos. Estes materiais fibrosos podem remover partículas sólidas tais como pó, pólen, mofo e bactérias do ar. Os filtros são usados em aplicações em que a qualidade de ar é importante, principalmente em sistemas de ventilação em prédios e em motores.

[0004] Os filtros de ar podem ser usados em automóveis, caminhões, tratores, locomotivas e outros veículos que usam motores de combustão interna. Os filtros de ar podem ser usados com motores a gasolina, motores a diesel ou outros motores que funcionam com combustíveis fósseis ou com outras substâncias combustíveis. Os filtros de ar podem ser usados com motores em que a combustão é intermitente, tal como em motores de êmbolos de quatro tempos e de dois tempos, assim como com outros tipos de motores que admitem ar, para que uma substância combustível possa ser submetida à combustão. Os filtros de ar podem ser usados, por exemplo, com algumas turbinas de gás. Os filtros podem também ser usados com compressores de ar ou em outros dispositivos que admitem ar.

[0005] Os filtros podem ser produzidos de papelpregueado, espuma, algodão, fibra de vidro tecida ou outro material para filtros conhecido. Em geral, as admissões de ar de motores de combustão interna e de compressores tendem a usar filtros de papel, ou de espuma ou de algodão. Alguns filtros usam um banho de óleo. Os filtros de ar para motores de combustão interna impedem que um material em partículas abrasivo penetre nos cilindros do motor, onde ele causaria um desgaste mecânico e uma contaminação do óleo. Em muitos motores de injeção de combustível, pode ser usado um elemento filtrante de papel pregueado de painel plano. Este filtro é geralmente disposto no interior de uma caixa de plástico conectada ao corpo de acelerador com sistema de dutos. Os veículos que utilizam carburadores ou injeção de combustível no corpo de acelerador tipicamente usam um filtro de ar cilíndrico posicionado acima do carburador ou do corpo de acelerador.

[0006] Os filtros de ar podem também ser usados parafiltrar o ar de cabine, ar no interior de um veículo tal como carro, caminhão, avião, ônibus, trem, trator, por exemplo, etc. Estes filtros de ar podem consistir tipicamente em um filtro de papel dobrado, fazendo-se passar o ar exterior através dos filtros antes que ele entre no compartimento para passageiros do veículo. Alguns destes filtros têm um formato retangular ou um formato semelhante ao do filtro de ar de combustão.

Sumário da Invenção

[0007] A presente invenção propõe um filtro de ar. Adicionalmente a presente invenção pode propor um sistema de filtragem de ar e método para o uso do filtro de ar.

[0008] Modalidades conforme descritas no presente documento, podem incluir um filtro de ar com uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e um material filtrante entre a primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira e a segunda extremidade podem ser abertas, ao passo que o material filtrante pode circundar totalmente e envolver as extremidades respectivas, criando assim um filtro que tem um perfil externo cilíndrico e uma passagem que se estende longitudinalmente através dele. Uma extremidade pode ser configurada para aceitar um conduto para o fluxo de ar, forçando assim o ar para dentro da passagem ou removendo o ar dela. A extremidade oposta pode ser configurada para engatar de modo vedante com uma carcaça do filtro, de modo tal que não seja permitido que o ar a atravesse, mas em vez disso é forçado através do material filtrante. As extremidades são de tal formato, que elas criam o engate vedante necessário com as superfícies respectivas sem necessitar de gaxetas de vedação adicionais ou componentes. As extremidades são configuradas para se conformar às superfícies e/ou para se deformar contra as superfícies, de modo tal que fique criado um engate por fricção vedante. Portanto, o engate tanto conserva o filtro no local desejado como também proporciona as conexões necessárias para direcionar o ar através do sistema de filtragem. As extremidades podem também ser configuradas para manter o engate vedante durante a deformação das extremidades através da expansão e contração térmicas.

[0009] Para tal fim, em uma modalidade exemplar, um filtro de ar que compreende: uma primeira tampa de extremidade em uma primeira extremidade terminal do filtro de ar, tendo a primeira tampa de extremidade uma primeira abertura; uma segunda tampa de extremidade em uma segunda extremidade terminal do filtro de ar oposta à primeira extremidade terminal, tendo a segunda tampa de extremidade uma segunda abertura; e um meio filtrante acoplado à primeira extremidade e à segunda extremidade e vedante entre elas para envolver circunferencialmente uma cavidade interna.

[0010] Em uma modalidade exemplar, compreende uma beirada que define a primeira abertura e se estende longitudinalmente por fora de uma extremidade externa terminal da primeira tampa de extremidade.

[0011] Em uma modalidade exemplar, em que uma superfície interior da beirada que define uma primeira abertura vai se estreitando de modo tal, que um diâmetro interno em uma borda terminal da tampa de extremidade longe do meio filtrante é maior do que um diâmetro interno ao longo da superfície longe da borda terminal.

[0012] Em uma modalidade exemplar, em que a superfície interna que vai se estreitando é precisa.

[0013] Em uma modalidade exemplar, compreendendo ainda um flange que envolve circunferencialmente uma porção longitudinal da beirada que se estende longitudinalmente por fora de uma extremidade terminal de um perímetro externo da primeira tampa de extremidade.

[0014] Em uma modalidade exemplar, em que o flange se projeta radialmente para dentro.

[0015] Em uma modalidade exemplar, em que a segunda tampa de extremidade compreende uma beirada interna definindo a segunda abertura e projetando-se longitudinalmente para fora de uma extremidade terminal de uma porção da segunda tampa de extremidade.

[0016] Em uma modalidade exemplar, em que a segunda tampa de extremidade compreende uma beirada externa definindo um perímetro externo da segunda extremidade que se projeta longitudinalmente para fora da extremidade terminal da porção da segunda tampa de extremidade, de modo tal que um vão radial separe a beirada interna da beirada externa.

[0017] Em uma modalidade exemplar, em que uma superfície interna da beirada interna compreende uma crista circunferencial ao redor da primeira abertura.

[0018] Em uma modalidade exemplar, em que um material da primeira extremidade é configurado para se deformar quando unido com uma carcaça do filtro.

[0019] Em uma modalidade exemplar, em que um material da segunda extremidade é configurado para se deformar quando unido a uma carcaça do filtro.

[0020] Diversos objetivos, características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais evidentes com a leitura da descrição detalhada que segue de modalidades preferidas da invenção, juntamente com os desenhos apensos em que números iguais representam componentes iguais.

Descrição Sucinta do Desenho

[0021] A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de um filtro de ar exemplar de acordo com modalidades descritas no presente documento.

[0022] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma primeira extremidade do filtro de ar de acordo com modalidades descritas no presente documento.

[0023] A Figura 3A ilustra uma vista em planta da extremidade da segunda extremidade de acordo com modalidades descritas no presente documento, e a Figura 3B ilustra uma vista lateral da segunda extremidade da Figura 3A.

[0024] A Figura 4 ilustra uma vista lateral recortada em seção transversal de acordo com modalidades descritas no presente documento.

[0025] A Figura 5 ilustra uma modalidade exemplar do meio do filtro de ar.

[0026] A Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal de um filtro de ar exemplar no interior de uma carcaça de acordo com modalidades descritas no presente documento.

[0027] As Figuras 7A e 7B ilustram em seção transversal extremidades terminais ampliadas da Figura 6.

[0028] Deve ficar subentendido que os termos “superior”, “lateral” e “inferior”, usados para descrever as Figuras 16 se destinam a fornecer um quadro de referência para os fins de descrever modalidades do filtro de ar. A orientação real do filtro de ar em uso e a direção do fluxo de ar podem variar.

Descrição Detalhada das Modalidades

[0029] Na descrição que segue das modalidades preferidas, será feita referência aos desenhos apensos que fazem parte dela, e em que é mostrado a título de ilustração modalidades específicas em que pode ser implementada a invenção. Deve ficar subentendido que outras modalidades podem ser usadas e podem ser feitas alterações estruturais sem que haja desvio das modalidades da presente invenção.

[0030] Embora as modalidades da invenção possam ser descritas e ilustradas no presente documento em termos de um único filtro de ar exemplar. Deve ficar subentendido que modalidades desta invenção não estão limitadas ao formato exato ilustrado, mas incluem, pelo contrário, uma ampla variedade de formatos geralmente cilíndricos, geralmente circulares, ovais, redondos, curvos ou outros formatos de perímetro fechado, que proporciona uma área superficial relativamente grande em um volume dado do filtro.

[0031] De acordo com modalidades conforme descritas no presente documento, um filtro de ar 2 exemplar tem uma área filtrante 4, uma primeira extremidade 6, e uma segunda extremidade 8. Conforme mostrado na Figura 1, a área filtrante 4 é composta de um material filtrante 12 que envolve circunferencialmente uma cavidade interna aberta 10, de modo tal que o material filtrante 12 crie um perímetro externo de pelo menos uma porção da cavidade. O formato externo pode ser geralmente circular, oval, cônico ou de outro formato para melhorar a área superficial disponível para a passagem do fluxo de ar para um volume dado. O formato pode ser consistente ao longo de um comprimento longitudinal ou pode variar ao longo do comprimento. O perfil externo pode ir se estreitando, por exemplo, de uma extremidade para a outra. O comprimento do material filtrante 12 na direção circunferencial pode ser mais longo do que a circunferência circular do filtro em geral, de modo que a área superficial do material filtrante é maior do que a área superficial do perfil do filtro.

[0032] A área do filtro 4 proporciona uma área para a passagem de uma corrente de ar e para aprisionar material em partículas e outros contaminantes. O material filtrante pode ser papel, espuma, algodão, fibra de vidro tecida, ou outros materiais conhecidos para filtro, material tecido e não tecido, sintético ou natural ou qualquer combinação deles. O material filtrante pode ser dobrado ou ter o formato ou beirada tal, que aumente a área superficial para a passagem da corrente de ar a ser depurado.

[0033] Em uma modalidade exemplar, o material filtrante 12 inclui uma combinação de materiais para criar um meio filtrante híbrido. O meio de filtragem de ar híbrido é um material sintético não tecido projetado para ser usado seco, não sendo necessário nenhum óleo. Muitos meios não tecidos têm uma superfície “chata” ou bidimensional. Os meios filtrantes híbridos de acordo com as modalidades descritas no presente documento compreendiam fibras sintéticas não tecidas em plataforma. Esta plataforma tridimensional acrescenta uma característica de carregamento em profundidade. O carregamento em profundidade proporciona um fluxo de ar elevado do filtro de ar com baixa restrição proporcionando ao mesmo tempo grandes capacidades de retenção de poeira. O meio de filtragem de ar híbrido permite um filtro de ar de baixa restrição que poderia ser limpo praticamente em qualquer lugar e de qualquer modo.

[0034] Conforme mostrado na Figura 5, o meio híbrido de filtragem inclui meios sintéticos não tecidos espessos em plataforma. O material é pregueado para aumentar a área superficial disponível para a passagem de ar contaminado. Uma primeira camada 14 pode ser configurada na face voltada para a corrente do ar de entrada que vai ser depurada (isto é, o fluxo de ar de entrada contaminado), ao passo que a segunda camada de material 15 pode ser posicionada atrás da primeira camada de material na direção do lado de saída do fluxo de ar (isto é, o fluxo de ar de saída depurado). Uma terceira camada 16 pode se encontrar do lado da saída de ar da segunda camada 15. O material de cada uma das camadas pode incluir um material sintético não tecido para promover o carregamento em profundidade do material em partículas depositado. A primeira camada 14 pode então ser disposta em plataforma para ajudar a aumentar o carregamento em profundidade do material em partículas. A disposição em plataforma pode ser efetuada perfurando, puxando, ou de outro modo qualquer separando as fibras da primeira camada. A primeira camada 14 pode ser muito grosseira para capturar material em partículas maiores. À medida que o fluxo de ar penetra com mais profundidade nos meios, o material pode se tornar cada vez mais fino para captar partículas cada vez menores. Portanto, o material da terceira camada 16, por exemplo, pode compreender distâncias de separação mais finas entre fibras do que a primeira camada 14. O caráter grosseiro do material pode ser constante para uma camada dada, ou pode gradualmente aumentar ou diminuir através de uma ou mais camadas.

[0035] Estes filtros de ar de categoria comercial constituídos de um meio de filtragem híbrido novo incorporam algumas das melhores características tanto da tecnologia do algodão como da de materiais sintéticos não tecidos. Eles não necessitam de nenhum tratamento com óleo e utilizam superfícies de filtragem em plataforma em 3-D para ajudar a reduzir a restrição ao filtro de ar, aumentando ao mesmo tempo a capacidade de retenção de sujeira. Uma restrição menor significa mais potência e uma maior eficiência do motor. À medida que a restrição do filtro de ar sobe, um motor precisa gastar energia “puxando” o ar através do filtro. Esta é uma energia desperdiçada que não está mais disponível para potência nas rodas. Um outro benefício do fluxo de ar é obtido sempre que o filtro de ar é lavado, a restrição é reduzida, ao passo que os filtros de ar descartáveis lentamente aumentam em restrição durante a sua vida útil.

[0036] Um reforço adicional pode ser incluído para proporcionar uma resistência e durabilidade adicionais para aplicações reutilizáveis. Portanto o filtro pode ser limpo e reutilizado em vez de ser descartado depois de cada aplicação. Os meios de filtragem de ar 12 podem ser posicionados entre uma ou mais camadas de uma camada de reforço. Conforme mostrado uma tela de arame 18 pode ser usada sobre uma superfície externa e internados meios filtrantes. A tela de arame pode ser uma tela de arame de alumínio revestida com pó que é co-pregueada juntamente com o meio filtrante para reforçar o material dos meios. Pode ser previsto um reforço adicional ou alternado, por exemplo, por uma gaiola exterior e/ou interior 20 circundando os meios filtrantes. Uma gaiola de aço de paredes cruzadas, por exemplo, pode proporcionar um reforço adicional para os meios filtrantes em uma superfície interna e externado filtro. Os meios de reforço envolvidos por uma gaiola de aço revestida com pó podem resistir a temperaturas e pressões extremas que podem ocorrer em aplicações de grandes turbinas a diesel. Os meios reforçados resistentes e robustos podem permitir que o filtro ar seja usado uma multiplicidade de vezes. O filtro de ar de acordo com as modalidades descritas no presente documento pode ser usado, por exemplo, em vez de até 10 ou mais filtros de ar descartáveis.

[0037] O meio de filtragem de ar pode ser selecionado ou configurado para proporcionar um fluxo de ar reversível ou um fluxo de ar unidirecional através do filtro. Em uma modalidade exemplar, a primeira camada 14 é posicionada sobre uma face interna de uma outra terceira camada de material 16 de modo que o ar contaminado entre de uma extremidade e preencha a cavidade interna, se desloque pelo material filtrante de uma superfície interna para uma superfície externa e para fora do filtro. A configuração do material pode ser invertida para o fluxo inverso ou pode ser simétrica ou como no espelho, para proporcionar um fluxo de ar reversível através do filtro.

[0038] O meio reforçado 12 incluindo uma gaiola de aço interna e externa 20 é então mantido entre as tampas de extremidade 22 e 24. As tampas de extremidade podem ser fabricadas de borracha, de plástico ou de um outro material resiliente ou deformável que seja suficientemente resistente para sustentar o filtro. Uma ou ambas as tampas de extremidade, por exemplo, podem ser de uretano moldado, espuma de uretano ou de um elastômero de poliuretano, e/ou podem incluir uma infra-estrutura de aço ou de alumínio. Na modalidade exemplar mostrada, um elastômero de poliuretano moldado é usado para proporcionar uma dureza adicional e um assento externo robusto para o meio filtrante. Para filtros reutilizáveis, o elastômero moldado é preferível à espuma para reduzir a degradação durante o processo de limpeza.

[0039] A primeira tampa de extremidade 22 e/ou a segunda tampa de extremidade 24 podem ser configuradas para se encaixar com a superfície correspondente de uma carcaça de fluxo de ar para prender o filtro em relação à carcaça. À medida que o ar é dirigido através da área filtrante 4, para aumentar o fluxo de ar e melhorar o desempenho, o espaço ao redor do filtro para a carcaça deve ser mantido. O filtro é, portanto, posicionado no interior da carcaça para maximizar o fluxo de ar e as tampas de extremidade são configuradas para reter o filtro no local desejado.

[0040] A primeira tampa de extremidade 22 é configurada para engatar com fricção com um conduto de ar inserido para vedar o conduto ao filtro. O engate friccional pode ser obtido pela deformação de uma superfície da primeira tampa de extremidade. O material da tampa de extremidade pode ser suficientemente resistente para sustentar o filtro e para conservar geralmente uma dada configuração, mas pode ser suficiente maleável para que uma superfície possa se deformar para se conformar a um conduto inserido. A tampa de extremidade pode, portanto, incluir um flange que circunscreve uma abertura da primeira tampa de extremidade. Uma superfície interna do flange pode se expandir radialmente para acolher um conduto de fluxo de ar inserido.

[0041] Uma primeira tampa de extremidade 22 exemplar, conforme ilustrada na Figura 2, inclui uma grande abertura circular 28 no seu centro. A abertura é definida por uma borda circular ou beirada 30 que se projeta em geral longitudinalmente afastando-se da cavidade interna 10 do filtro. A beirada define uma abertura para o interior do filtro. A superfície interna da beirada 30 pode ser estreita inversamente, de modo que ela tem a largura máxima em uma borda externa e o seu diâmetro vai se reduzindo continuamente na direção do interior do filtro. O funil ou a superfície interna de formato cônico pode ser usado para direcionar o fluxo de ar que entra de um conduto afixado. O afusamento inverso pode ser gradual ao longo de um comprimento. O afusamento pode ser linear ou arqueado. Conforme mostrado, a transição do diâmetro reduzido é convexa, arqueada, de modo que o afusamento é o máximo na proximidade de uma borda externa da projeção e vai se reduzindo cada vez mais à medida que a superfície se aproxima da porção interna da área filtrante. Deste modo, a abertura se inclina ou se afusa de modo tal, que ela se estreita de um valor maior na direção de uma borda externa e continua a se afusar à medida que ela se aproxima do interior aberto da massa de meio filtrante, mas de um valor gradualmente menor. A abertura da primeira tampa de extremidade proporciona o acesso ao interior aberto central do filtro e pode ser instalada através de um tubo de entrada de ar de uma carcaça de filtro para permitir que o ar corra para dentro do filtro. A superfície externa da beirada 30 é geralmente circular cilíndrica, tal que o perfil externo da beirada 30 permaneça geralmente constante ao longo do seu comprimento longitudinal.

[0042] Em uma modalidade exemplar, para acolher uma superfície inserida associada com a carcaça do filtro, uma reentrância 32 pode envolver circunferencialmente uma base da projeção 30. A reentrância pode ser geralmente circular e pode se encontrar diretamente adjacente à beirada 30. A reentrância é definida circunferencialmente do lado interno pela beirada 30 e de um lado exterior por um flange 34. O flange 34 pode ter um formato correspondendo à carcaça e pode proporcionar uma superfície de encosto para vedar ainda mais e/ou prender ainda melhor o filtro à carcaça. O flange 34 pode se estender longitudinalmente a partir da extremidade externa terminal da tampa de extremidade 22 e ligeiramente radialmente para dentro. A largura transversal do flange pode ir se estreitando até chegar a um diâmetro mínimo na extremidade terminal. A orientação radialmente para dentro do flange 34 pode proporcionar um engate friccional para dentro com uma superfície de encaixe correspondente inserida da carcaça do filtro 26.

[0043] Em uma modalidade exemplar, as tampas de extremidade são configuradas para engatar com fricção com uma carcaça de filtro de ar 26. O engate é também configurado de modo a vedar o filtro contra a carcaça e impedir que o ar passe por fora da área filtrante 4. O engate ode ser por crista, por rosca ou de outro modo qualquer que proporcione um engate com fricção vedante entre o tubo e o filtro. Em uma modalidade exemplar, o contorno da extremidade terminal da primeira tampa de extremidade 22 pode ser configurado para se ajustar e encaixar com um contorno correspondente de uma carcaça do filtro. A tampa de extremidade 22 veda radialmente o filtro em relação a um conduto da carcaça do filtro de ar. O filtro, tal como a beirada 30 ou flange 34 pode se deformar para vedar a carcaça do filtro contra as superfícies de encaixe correspondentes 36 e/ou 38. O engate com fricção pode ser criado por meio da compressão ou deformação do material da tampa de extremidade para se conformar a uma superfície da carcaça do filtro inserida.

[0044] A beirada 30, a reentrância 32 e o flange 34 podem ser formados em uma única peça e moldados ao meio filtrante para reter de modo firme o meio em seu lugar. A beirada 30 ou o flange 34 ou outra superfície da tampa de extremidade 22 podem ser usados como uma gaxeta para vedar o filtro contra a carcaça e/ou a tubulação. Portanto, podem ser reduzidos ou eliminados os componentes adicionais que possam sofrer desgaste ou exigir uma substituição.

[0045] Em uma modalidade exemplar, a porção com o menor diâmetro do perfil interno da primeira tampa de extremidade 22 é contínua com o interior da área filtrante ou a gaiola interna 20, de modo tal, que o diâmetro da abertura é igual ao diâmetro da área filtrante. Em uma modalidade alternativa, o diâmetro da abertura pode ser inferior a um diâmetro da área filtrante. Em qualquer uma das duas modalidades, a abertura pode compreender um ressalto ao redor da borda da abertura, de modo que a superfície interna se eleva para formar uma crista circular estreita que se projeta para dentro para o interior do filtro na direção da segunda tampa de extremidade. A crista da superfície interna pode ser usada para impedir a umidade de sair da superfície interna através da abertura e subir até a altura da crista. A crista pode consistir em uma projeção para dentro da abertura interna. A crista pode se estender ao longo de somente uma porção do filtro ou envolver totalmente a abertura. A crista pode se projetar na direção da extremidade oposta, diretamente para dentro ou para fora.

[0046] Uma segunda tampa de extremidade 24 é prevista oposta à primeira tampa de extremidade 22. A tampa de extremidade forma uma extremidade geralmente plana. A extremidade plana inclui uma beirada flangeada circundando o perímetro da extremidade. A beirada flangeada se estende do perímetro da extremidade plana radialmente para e afastando-se longitudinalmente do corpo do filtro, formando assim uma beirada em geral em tronco de cone ao redor da circunferência da segunda extremidade. Uma segunda beirada 42, geralmente anular, pode circundar e definir uma abertura interna através da segunda extremidade. A beirada interior 42 pode se projetar em geral longitudinalmente para formar uma projeção em geral cilíndrica. A superfície interna 44 da abertura da beirada interior 41 pode ter um estreitamento inverso, de modo que ao longo da projeção o diâmetro aumenta a partir da abertura, através da extremidade plana para um diâmetro maior em uma extremidade terminal da beirada. O afusamento pode ser linear ou pode ser geralmente arqueado, de modo que o afusamento é maior ao longo de uma porção, tal como, por exemplo, uma porção externa da beirada. A tampa de extremidade plana pode incluir uma ou mais reentrâncias 46 entre a beirada interna e externa. A superfície interna 44 da beirada interna 42 pode também incluir uma crista ou projeção 48 para dentro da abertura. Esta crista 48 pode consistir em um anel geralmente anular na superfície interior afusada da beirada interna.

[0047] A superfície externa da segunda tampa de extremidade é mostrada na Figura 3. A segunda tampa de extremidade inclui ainda uma abertura circular no seu centro que é definida por uma projeção circular ou crista. A projeção circular que define a abertura também se afusa de um diâmetro maior em uma borda externa longitudinal para um diâmetro menor na direção do centro do filtro. A abertura pode ter em geral o mesmo tamanho que o diâmetro interno da região de filtragem. É preferível que o diâmetro interno da abertura seja menor em todo o seu comprimento do que o diâmetro interno da região de filtragem. Conforme mostrado, a abertura da segunda tampa de extremidade é menor do que a abertura da primeira tampa de extremidade. Assim, as inclinações das aberturas ou afusamentos inversos são tais, que ela se estreita à medida que se aproxima do interior aberto da massa de meio filtrante. Há também uma pequena indentação circular para formar uma crista graduada ao longo do interior da borda externa.

[0048] Conforme se pode ver na Figura 3B, a beirada externa da tampa de extremidade é formada por uma projeção circular ou crista que se estende inclinada em ângulo axial e radialmente para fora a partir da região filtrante. O exterior do perfil externo ao longo do comprimento longitudinal da beirada externa da tampa de extremidade é geralmente em tronco de cone. A região da borda externa com o diâmetro máximo é a região na parte superior da projeção circular ou extremidade terminal do filtro/tampa de extremidade. O diâmetro se reduz para dentro a partir da região na parte superior da projeção circular na direção da massa de meio de filtro. Entre a projeção circular que define a abertura e a beirada externa da segunda tampa de extremidade há uma reentrância circular relativamente larga. A reentrância circular também inclui dois sulcos circulares estreitos no fundo da reentrância circular. Pode ser incluído qualquer número de reentrâncias ou elas podem nem estar presentes.

[0049] A superfície interna estreitada da primeira tampa de extremidade pode formar uma vedação contra uma crista circular sobre a cobertura de uma carcaça de filtro. A carcaça do filtro 26 compreende uma extremidade com um contorno que se casa com a segunda tampa de extremidade 24. A carcaça do filtro 24 se inclina para fora para corresponder e encaixar com a superfície interna 44 da beirada interna 42. A carcaça pode incluir uma indentação para se encaixar com a projeção 48 ou pode deformar a projeção de tal modo que a projeção atue como uma gaxeta na vedação entre o filtro e a carcaça. A beirada interna 42 pode se deformar ao se encaixar com a carcaça para criar uma vedação por fricção vedante a ar entre a carcaça e o filtro. A beirada externa 40 pode engatar de modo análogo e/ou se deformar em contato com uma superfície interna da carcaça para aumentar a vedação e reter ainda mais o filtro em uma configuração desejada.

[0050] Assim, conforme se pode ver na Figura 6, quando posicionada em uma carcaça de filtro 26, o filtro 2 é vedado nas tampas de extremidade opostas. A carcaça na segunda tampa de extremidade 24 fecha a extremidade aberta do filtro, impedindo assim o fluxo de ar através dela. Portanto, conforme mostrado pelas setas 50, o ar corre para dentro do interior do filtro a partir da primeira extremidade 6 através da área filtrante 4 e para fora de um conduto lateral da carcaça. Um espaço é criado entre o filtro e a carcaça para acolher o fluxo de ar que sai do filtro e através do conduto de saída da carcaça. O filtro é mantido no local desejado através do engate com fricção das tampas de extremidade com a carcaça.

[0051] Os filtros de ar de acordo com as modalidadesdescritas no presente documento permitem que uma quantidade maior de ar atravesse o filtro, conservando ao mesmo tempo as mesmas capacidades de filtragem que os filtros convencionais. Isto proporciona uma potência adicional especialmente com altos valores de rpm.

[0052] Em uma modalidade exemplar, a projeção circular daprimeira tampa de extremidade 22 que define uma abertura seestreita de um diâmetro de aproximadamente 6 a 15 polegadas(38,1 cm) e de preferência de aproximadamente 8 a 10 polegadas (20,32 a 25,4 cm), ou 9 polegadas (22,86 cm) no seu ponto mais largo até um diâmetro de aproximadamente 3 a12 polegadas, (7,62 a 30,48 cm) e de preferência de 6,5 a 8,5 polegadas (16,51 a 21,59 cm), ou de 7,5 polegadas (19,05cm) no seu ponto mais estreito. A reentrância circular estreita tem aproximadamente 1/3 a 1 polegada (0,85 a 2,54 cm), ou 2/3 de uma polegada (1,69 cm) de largura e tem um diâmetro entre 7 e 13 polegadas (17,78 e 33,02 cm) ou de aproximadamente 9 a 10,5 polegadas (22,86 a 26,67 cm) ou deaproximadamente 9,75 polegadas (24,765 cm))(medido do centro da reentrância circular). A porção mais estreita da abertura da primeira tampinha de extremidade 22 tem praticamente omesmo diâmetro que o diâmetro interno do meio filtrante e da camisa interna. Consequentemente, a superfície interna da primeira tampinha de extremidade (isto é, entre o meio filtrante e a abertura) é muito estreita (tendo aproximadamente menos de aproximadamente 1/2 polegada (1,27 cm) ou aproximadamente 1/4 polegada (0,635 cm) de largura).

[0053] Para a segunda tampinha de extremidade, a projeçãocircular que define a abertura se estreita de um diâmetro de aproximadamente 5 a 10 polegadas (12,7 a 25,4 cm) ou de aproximadamente 7 a 8 polegadas (17,78 a 20,32 cm) ou aproximadamente 7,5 polegadas (19,05 cm) no seu ponto mais largo até um diâmetro de aproximadamente 4 a 9 polegadas (10,16 a 22,86 cm) ou de aproximadamente 5 a 7 polegadas(12,7 a 17,78 cm) ou aproximadamente 6 polegadas no seu ponto mais estreito. Há também uma pequena crista circular tendo aproximadamente 6 a 7 polegadas (15,24 a 17,78 cm) ou 6,5 polegadas (16,51 cm) de diâmetro ao longo do estreitamento da projeção circular. A reentrância circular tem aproximadamente 1,5 a 3,5 polegadas (3,81 a 8,89 cm) de largura, ou aproximadamente 2,5 polegadas (6,35 cm) de largura, tem um diâmetro de aproximadamente 8 a 12 polegadas (20,32 a 30,48 cm), ou aproximadamente 10 polegadas (25,4 cm) (conforme medida do centro da reentrância circular). Areentrância circular também inclui dois sulcos estreitos circulares no fundo da reentrância circular com diâmetro,por exemplo, de aproximadamente 8,75 polegadas (22,225 cm) e 11,5 polegadas (29,21 cm) respectivamente.

[0054] O material das tampas de extremidade ésuficientemente duro para conservar o meio filtrante na configuração desejada e para sustentar o filtro quando acoplado à carcaça do filtro. O material é também suficientemente durável para limpeza e uso repetidos. No entanto, o material proporciona alguma flexibilidade ou maleabilidades para que possa ser obtido um engate com fricção entre o filtro e a tubulação inserida. O material se comprime, portanto, quando uma superfície de encaixe da carcaça do filtro entra em contato, encosta ou é inserida nos contornos das tampas de extremidade do filtro, de modo que se obtém um engate vedante entre a carcaça e o filtro. A tampa de extremidade aberta, integrada ao filtro, cria, por exemplo, o mecanismo de fixação para o filtro à carcaça, o mecanismo de vedação assim como um suporte para o meio filtrante.

[0055] As modalidades, conforme descritas no presente documento são muito robustas, o que significa que elas são extremamente fáceis de serem limpas. Os filtros podem ser limpos com ou sem um agente desengordurante e lavados com pressão, insuflamento de ar comprimido ou por pulverização com água para remover o acúmulo de material em partículas, incluindo sujeira e fuligem do material filtrante. A reutilização potencial do filtro reduz o custo da substituição dos filtros de ar. O carregamento em profundidade do material filtrante pode ser lavável. Devido às tampas de extremidade ajustadas, o filtro de ar é removível da carcaça para permitir a substituição, serviços de manutenção e limpeza do filtro. Além disso, quando a restrição atinge um ponto além do desejado, o filtro pode ser simplesmente lavado. Portanto, em vez dos filtros de ar descartáveis caros e de curto circuito, as modalidades de acordo com a presente invenção mantêm a restrição baixa e a potência alta.

[0056] Deve ficar subentendido que os termos “superior”, “lateral” e “inferior” usados no presente documento se destinam a dar um quadro de referências para descrever modalidades do filtro de ar. A orientação real do filtro de ar em uso e a direção do fluxo de ar podem variar. Além disso, as citações a um primeiro, segundo ou mais componentes são destinadas a não exigir um número ou local específico de um componente específico, mas para serem simplesmente usadas como uma referência para distinguir um componente do outro. Além disso, uma característica da presente configuração pode ser duplicada, removida, deslocada, reconfigurada em qualquer combinação em relação a qualquer outra característica, de modo tal, que não é necessário que a modalidade exemplar inclua todas as características e posições descritas.

[0057] Embora as modalidades da presente invenção tenham sido exaustivamente descritas com referência aos desenhos apensos, deve ser observado que diversas alterações e modificações se tornarão evidentes aos versados na técnica. Tais alterações e modificações devem ser subentendidas como sendo incluídas no âmbito das modalidades da presente invenção conforme ela vem definida nas reivindicações apensas.

[0058] Assim, as modalidades e aplicações específicas de filtros de ar foram descritas. Deve ser evidente, no entanto, aos versados na técnica que muitas outras modificações além das já descritas são possíveis sem que haja desvio das ideias inventivas do presente documento. O assunto inventivo, portanto, não deve ser restrito exceto dentro do espírito das reivindicações apensas. Além disso, ao se interpretar tanto o relatório como as reivindicações, todos os termos devem ser interpretados do modo mais amplo possível, consistente com o contexto. Mais especificamente, os termos “compreende” e “compreendendo” devem ser interpretados como se referindo a elementos, componentes ou etapas de um modo não exclusivo, indicando que os elementos componentes, ou etapas referidos podem estar presentes, ou ser utilizados ou combinados com outros elementos, componentes ou etapas que não são expressamente citados. Nos casos em que as reivindicações do relatório se referem a pelo menos um de algo selecionado do grupo que consiste em A, B, C, ... e N, o texto deve ser interpretado como exigindo somente um elemento do grupo, não A mais N ou B mais N etc.

Claims

1. Filtro de ar (2), compreendendo:- uma primeira tampa de extremidade (22) em uma primeira extremidade (6) terminal do filtro de ar (2), tendo a primeira tampa de extremidade (22) uma primeira abertura;- uma segunda tampa de extremidade (24) em uma segunda extremidade (8) terminal do filtro de ar (2) oposta à primeira extremidade (6) terminal, tendo a segunda tampa de extremidade (24) uma segunda abertura CARACTERIZADA pelo fato de que a segunda tampa de extremidade (24) tem uma beirada interior (42) que define a segunda abertura; e- um meio filtrante acoplado à primeira extremidade (6) e à segunda extremidade (8) e vedado entre elas para envolver em circunferência uma cavidade interna (10); e- um flange (34) que se estende longitudinalmente para além de uma extremidade terminal de um perímetro exterior da primeira tampa de extremidade (22) onde o flange (34) se projeta radialmente para dentro.

2. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma beirada que define a primeira abertura e que se estende longitudinalmente por fora de uma extremidade terminal exterior da primeira tampa de extremidade (22).

3. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície interna (44) da beirada que define a primeira abertura vai se estreitando de modo tal, que um diâmetro interno em uma borda terminal da tampa de extremidade longe do meio filtrante é maior do que um diâmetro interno ao longo da superfície interna (44) que está longe da borda terminal.

4. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda um flange (34) que contorna circunferencialmente uma porção longitudinal da beirada que se estende longitudinalmente por fora de uma extremidade terminal de um perímetro externo da primeira tampa de extremidade (22).

5. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o flange (34) se projeta radialmente para dentro.

6. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda tampa de extremidade (24) compreende uma beirada interna (42) que define a segunda abertura e que se projeta longitudinalmente para fora a partir de uma extremidade terminal de uma porção da segunda tampa de extremidade (24).

7. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda tampa de extremidade (24) compreende uma beirada externa (40) que define um perímetro externo da segunda extremidade (8) e que se projeta longitudinalmente para fora a partir da extremidade terminal da porção da segunda tampa de extremidade (24), de modo tal, que um vão radial separa a beirada interna (42) da beirada externa (40).

8. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que uma superfície interna (44) da beirada interna (42) compreende uma crista circunferencial (48) ao redor da primeira abertura.

9. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o material da primeiraextremidade (6) é configurado para se deformar quando unidoa uma carcaça do filtro (26).

10. Filtro de ar (2), de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato de que o material da segundaextremidade (8) é configurado para se deformar quando unidoa uma carcaça do filtro (26)