BR102023014083A2 - Filtro com conjuntos de meios filtrantes dispostos em forma de v e configuração de fluxo otimizado - Google Patents

Abstract

filtro com conjuntos de meios filtrantes dispostos em forma de v e configuração de fluxo otimizado. a presente invenção refere-se um filtro tipo cassete (100) com uma multiplicidade de conjuntos de meios filtrantes (2), em que, em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes (2) são dispostos em forma de v e com uma armação (1) para receber os conjuntos de meios filtrantes (2), em que a armação (1) apresenta uma placa dianteira do lado de entrada (10), uma placa de base do lado de saída (20) e duas placas laterais (30). de acordo com a invenção, a placa dianteira (10) e/ou a placa de base (20) e/ou as placas laterais (30) apresentam uma configuração de fluxo otimizado (60, 64) de modo que um filtro de fluxo otimizado (100) seja criado.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um filtro tipo cassete com uma multiplicidade de conjuntos de meios filtrantes, em que, em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes são dispostos em forma de V em pares e com uma armação para receber os conjuntos de meios filtrantes, em que a armação apresenta uma placa dianteira do lado de entrada, uma placa de base do lado de saída e duas placas laterais.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Uma ampla gama de filtros é usada em turbinas a gás, compressores, sistemas de ar-condicionado e de ventilação para puri-ficar os fluxos de ar de entrada, por exemplo, filtros tipo cassete.

[003] Tal filtro tipo cassete com uma multiplicidade de conjuntos de meios filtrantes é conhecido a partir do documento EP 3 831 461 A1, em que, em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes são dispostos em forma de V e um gás flui através dos conjuntos de meios filtrantes para purificar o gás de um lado do gás bruto do filtro para um lado do gás limpo do filtro. Esses filtros são também chamados de filtros de célula V ou, em inglês, como "V bank filters". O filtro dispõe de uma armação para receber os conjuntos de meios filtrantes com grelhas de proteção para o meio filtrante.

[004] O documento US 2014 096493 A1 mostra um filtro com uma estrutura semelhante.

[005] Esses filtros podem ser empurrados para dentro de uma gaveta retangular de um receptor de filtro de maneira semelhante a uma gaveta. O filtro então se apoia contra o receptor de filtro com superfícies de sustentação da placa dianteira ou da moldura dianteira e pode ser conectado ao mesmo, por exemplo, por meio de parafusos. É comum que um receptor de filtro apresente uma multiplicidade de compartimentos para poder receber uma multiplicidade correspondente de filtros que são então dispostos de maneira semelhante a uma matriz e que formam uma parede de filtro assim chamada. As forças que atuam nos componentes do filtro são desviadas através da placa dianteira ou da moldura dianteira para o receptor de filtro com as gavetas e uma construção de suporte.

[006] O espaço que se encontra atrás da construção de suporte na direção do fluxo de passagem é sombreado pelas placas laterais parcialmente fechadas superficialmente dos filtros com suas superfícies laterais fechadas. No documento US 2014 096493 A1, as superfícies laterais são, por exemplo, fechadas na metade da profundidade do filtro. Existem cavidades apenas na metade traseira do filtro. É desvantajoso, no caso desses filtros conhecidos, que esse sombreamento impeça a exploração de todo o potencial da seção transversal do lado do gás limpo, regiões mortas através das quais não acontece nenhum fluxo são assim geradas, e o fluxo substancialmente só sai do elemento filtrante na região da placa de base. Essa restrição do fluxo provoca um aumento da velocidade do fluxo em regiões do filtro, o que resulta em uma maior turbulência do ar e, portanto, em uma maior resistência ao fluxo do filtro.

[007] Uma distribuição de fluxo irregular dentro dos conjuntos de meios filtrantes dispostos em forma de V poderá também ocorrer se a armação do filtro tiver uma geometria inadequada em termos de fluxo tanto no lado do gás bruto quanto no lado do gás limpo. Em particular, as configurações angulares conhecidas da técnica anterior dos membros transversais da placa dianteira e da placa de base são consideradas inadequadas em termos de fluxo.

[008] Uma distribuição tão uniforme quanto possível da velocida de do fluxo de passagem no meio filtrante é, no entanto, vantajosa para o carregamento uniforme do meio filtrante com partículas filtradas, o que permite um período de uso mais longo do filtro antes que a substi-tuição seja necessária.

OBJETIVO

[009] O objetivo da presente invenção é criar um filtro de fluxo otimizado que tenha uma baixa resistência ao fluxo e um fluxo de pas-sagem o mais uniforme possível dos conjuntos de meios filtrantes e reduza a formação de turbulência do ar. Um outro objetivo é criar um filtro otimizado para fluxo que possa ser efetivamente usado na parede do filtro.

SOLUÇÃO TÉCNICA

[0010] Este objetivo é alcançado por um filtro tipo cassete confor me descrito e reivindicado abaixo.

[0011] De acordo com a invenção, foi reconhecido ser vantajoso prover a placa dianteira e/ou as placas laterais com uma configuração de fluxo otimizado.

[0012] A invenção refere-se a um filtro tipo cassete com uma mul tiplicidade de conjuntos de meios filtrantes, em que, em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes são sempre dispostos em forma de V em pares, referido como um filtro de célula V assim chamado ou, em inglês, como "V bank filters". Um gás flui através dos conjuntos de meios filtrantes para purificar o gás de um lado do gás bruto do filtro para um lado do gás limpo do filtro. O filtro possui ainda uma armação para receber os conjuntos de meios filtrantes. A armação possui uma placa dianteira do lado de entrada, uma placa de base do lado de saída e duas placas laterais. De acordo com a invenção, a placa dianteira possivelmente segmentada e/ou a placa de base possivelmente seg-mentada e/ou as placas laterais possivelmente segmentadas têm uma configuração de fluxo otimizado para melhorar o fluxo do gás a ser pu-rificadoatravés do filtro. Com placas possivelmente segmentadas é indicado que as placas podem ser uma só peça ou compostas por vá- rios elementos.

[0013] Uma baixa resistência ao fluxo do filtro é alcançada graças à configuração de fluxo otimizado da placa dianteira e/ou da placa de base.

[0014] Uma redução da turbulência do lado do gás limpo e, portan to,também uma menor resistência ao fluxo do gás de saída são al-cançadas graças à configuração de fluxo otimizado das placas laterais.

[0015] Em uma configuração do filtro tipo cassete, as placas late raissão formadas por superfícies laterais trapezoidais dispostas em fileiras, em que uma superfície lateral trapezoidal de uma respectiva placa lateral, em particular, uma superfície lateral trapezoidal simétrica de lados iguais, é atribuída a cada par em forma de V de conjuntos de meios filtrantes. De acordo com a invenção, existem, portanto, cavidades em forma de V, que não são fechadas e que se estendem aproxi-madamenteaté a placa dianteira, entre membros de superfícies laterais trapezoidais adjacentes. Em outras palavras, as cavidades têm a forma de um triângulo particularmente isósceles, cuja ponta aponta para a placa dianteira. Como resultado, torna-se vantajosamente possível que o gás purificado possa ser efetivamente descarregado perpendicularmenteà direção do fluxo de passagem principal. Quando do uso do filtro em uma parede do filtro, as regiões mortas entre os respectivos filtros podem ser reduzidas e o potencial da seção transversal do lado do gás limpo é explorado de forma mais eficaz.

[0016] De acordo com a invenção, os elementos condutores de ar em forma de suporte são dispostos em pelo menos uma das cavidades entre os membros das superfícies laterais trapezoidais que se unem entre si, cujos elementos condutores de ar se estendem do membro de uma primeira superfície lateral trapezoidal para o membro do próxima superfície lateral trapezoidal, conectando, desse modo, as superfícies laterais trapezoidais entre si. O termo "membros" refere-se, neste caso, aos membros da forma trapezoidal. Os elementos condu-tores de ar em forma de suporte servem para desviar o fluxo, ou seja, o gás purificado perpendicular à direção do fluxo de passagem principal. Como resultado, a turbulência indesejável do gás no lado do gás limpo do filtro pode ser vantajosamente reduzida. As placas laterais são, portanto, fornecidas com uma configuração de fluxo otimizado.

[0017] Em um desenvolvimento adicional do filtro, os elementos condutores de ar são dispostos em pelo menos um plano paralelo à placa dianteira e à placa de base e, portanto, também paralelos aos lados da base das superfícies laterais trapezoidais. Eles também podem estar no plano da respectiva placa lateral. Em particular, os elementos condutores de ar são dispostos em pelo menos dois planos paralelos; assim sendo, há pelo menos dois suportes, em cada caso, em uma cavidade, suportes esses que são espaçados um do outro.

[0018] Em uma concretização possível, os elementos condutores de ar podem se projetar para o interior do filtro entre os conjuntos de meios filtrantes. Os elementos condutores de ar podem se projetar em diferentes extensões e, para este fim, têm profundidades diferentes. Por exemplo, a profundidade dos elementos condutores de ar pode assim aumentar do lado da placa dianteira para o lado da placa de base. No caso desta configuração, o fluxo de ar através do filtro e para fora do filtro pode ser vantajosamente influenciado de forma direcionada.

[0019] Em uma configuração vantajosa, os elementos condutores de ar podem ter superfícies de guia com uma inclinação diferente. Os elementos condutores de ar são inclinados, em particular, em relação aos planos paralelos à placa dianteira e à placa de base, ou seja, têm um ângulo de inclinação em relação aos planos. Por exemplo, a inclinação dos elementos condutores de ar pode assim aumentar do lado da placa dianteira para o lado da placa de base.

[0020] Numa concretização preferida do filtro, os elementos con- dutores de ar são formados como lâminas, ou seja, com um perfil em secção transversal na forma de uma superfície oval ou de sustentação.

[0021] Em três variantes de concretização diferentes, o elemento condutor de ar pode ser ajustável automaticamente, manualmente ou por meio de um atuador em termos de sua orientação. Como resultado, pode ser realizado um ajuste às condições de fluxo que realmente prevalecem, podendo ser, por exemplo, vantajosamente realizado um ajuste do filtro às diferentes aplicações.

[0022] Também é possível que os elementos condutores de ar se jam criados em cada caso a partir de vários componentes. Um elemento condutor de ar que se encontra na altura da placa de base poderia, desse modo, ser composto, por exemplo, por uma meia concha da placa lateral e uma meia concha da placa de base.

[0023] Em uma configuração particularmente refinada, os elemen tos condutores de ar podem ser concretizados como componentes adi-cionais que são, conforme necessário, subsequentemente encaixados no filtro totalmente montado ou fixados no mesmo de outra maneira.

[0024] A invenção também se refere a um filtro tipo cassete, em cujo caso a placa dianteira e a placa de base apresentam, em cada caso, membros transversais em forma de placa atribuídos aos conjuntos de meios filtrantes, cujos membros transversais se estendem a partir de uma placa lateral à outra placa lateral. De acordo com a invenção, os flancos dos membros transversais, que também se estendem de uma placa lateral à outra, da placa dianteira e/ou placa de base, isto é, superfícies parciais dos membros transversais localizados no fluxo, são concretizados de forma bulbosa, o que significa, neste caso, que as superfícies parciais têm uma protuberância convexa. Aqui, todos os flancos ou apenas alguns flancos, por exemplo, apenas os flancos dos membros transversais da placa dianteira ou apenas os flancos dos membros transversais da placa de base, podem ser con-cretizados de forma bulbosa. A concretização bulbosa difere da con-cretização de bordas quadradas da técnica anterior. A placa dianteira e/ou a placa de base são, portanto, providas com uma configuração de fluxo otimizado. Uma baixa resistência ao fluxo do filtro é vantajosamente conseguida como resultado da concretização bulbosa de acordo com a invenção.

[0025] Em experimentos, foi descoberto que o fluxo de passagem poderá ser ainda mais otimizado, se, em cada caso, dois flancos orien-tados um em direção ao outro de membros transversais adjacentes formarem um bocal Venturi, em que o ponto estreito de um respectivo bocal Venturi é concretizado pelos flancos bulbosos.

[0026] A invenção também se refere a uma parede de filtro com uma multiplicidade de filtros recebidos em forma de matriz em um re-ceptor de filtro, cujos filtros são concretizados conforme descrito acima.

[0027] A invenção descrita e os desenvolvimentos adicionais van tajosos descritos da invenção também representam desenvolvimentos adicionais vantajosos da invenção também em combinação um com o outro, na medida em que isso seja tecnicamente conveniente.

[0028] Em termos de outras vantagens e configurações da inven ção que são vantajosas a partir de uma perspectiva construtiva e fun-cional,é feita referência às reivindicações subordinadas e à descrição de concretizações exemplificativas com referência às figuras anexas.

CONCRETIZAÇÃO EXEMPLIFICATIVA

[0029] A invenção deve ser explicada ainda mais detalhadamente com base nas figuras exemplificativas anexas. Os elementos e os componentes que se correspondem entre si são fornecidos com números de referência idênticos nas figuras. Uma representação fiel à escala foi dispensada para fins de maior clareza das figuras.

[0030] Em uma representação esquemática, as Figuras 1a e 1b mostram um filtro em duas vistas; as Figuras 2a e 2b mostram uma seção perpendicular através de um filtro e o fluxo de ar ao longo dos elementos condutores de ar em forma de suporte; e as Figuras 3a e 3b mostram uma seção horizontal através de um filtro e o fluxo de ar ao longo dos flancos dos membros transversais.

[0031] As Figuras 1a e 1b mostram um filtro tipo cassete 100, de acordo com a invenção, em duas vistas em perspectiva.

[0032] O filtro tipo cassete 100 possui oito conjuntos de meios fil trantes 2 (vide Figura 3a) que podem ser formados a partir de um meio filtrante plissado. Em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes 2 são sempre dispostos em forma de V em pares. Um gás flui através dos conjuntos de meios filtrantes 2 para a limpeza do gás de um lado do gás bruto A do filtro 100 para um lado do gás limpo B do filtro 100 na direção do fluxo de passagem L.

[0033] Uma armação 1 é provida para receber os conjuntos de meios filtrantes 2. A armação 1 é construída a partir de uma placa di-anteira 10, uma placa de base 20 e duas placas laterais 30. A placa dianteira 10, a placa de base 20 e as placas laterais 30 apresentam uma configuração de fluxo otimizado 60, 64 que é explicada em maiores detalhes com base nas outras figuras.

[0034] A Figura 1a mostra o filtro 100 do lado do gás bruto A e a Figura 1b, a partir do lado do gás limpo B.

[0035] A Figura 1a indica o plano 16 no qual está localizada a moldura dianteira 11 da placa dianteira 10 e o plano 31 no qual está localizada a placa lateral (30) (na parte superior da imagem). Está evi-dente na Figura 1b que as placas laterais 30 têm um ressalto 32 na região em que estão conectadas à placa dianteira 10, cujo ressalto 32 pode também servir para facilitar o recebimento em uma parede de filtro (não representada).

[0036] Em cada caso, uma grelha de proteção 40 é disposta no lado do gás limpo (A) em um respectivo conjunto de meios filtrantes 2. O meio filtrante dos conjuntos de meios filtrantes 2 é mantido em sua posição pela grelha de proteção 40, protegido contra danos e protegendo sistemas a jusante contra danos. Na concretização representada, uma respectiva grelha de proteção 40 é formada em uma peça como uma peça moldada por injeção e é conectada, por exemplo, fundida, de maneira coesa à armação 1 em sua borda circunferencial na região de um suporte de borda.

[0037] A placa principal 10 possui dois membros transversais sim ples 12 que são atribuídos a um conjunto de meios filtrantes 2 e três membros transversais duplos 13 que são atribuídos a dois conjuntos de meios filtrantes 2 dispostos um ao lado do outro. A placa de base 20 possui quatro membros transversais duplos 23 que são atribuídos, em cada caso, a um par de conjuntos de meios filtrantes 2. As placas laterais 30 são formadas por superfícies laterais trapezoidais 36 dis-postas em fileiras, em que uma respectiva superfície lateral trapezoidal 36 é atribuída, em cada caso, a um par de conjuntos de meios filtrantes 2 dispostos em forma de V.

[0038] A configuração de fluxo otimizado 64 das placas laterais 30 é explicada em maiores detalhes com base nas Figuras 2a e 2b.

[0039] A configuração de fluxo otimizado 60 da placa dianteira 10 ou da placa de base 20 é explicada em maiores detalhes com base nas Figuras 3a e 3b.

[0040] A Figura 2a mostra uma seção perpendicular através de um filtro 100 e a Figura 2 b mostra o fluxo de ar L ao longo dos elementos condutores de ar em forma de suporte 65.

[0041] As placas laterais 30 são formadas por superfícies laterais trapezoidais 36 dispostas em fileiras, três ainda evidentes na Figura 2a.

[0042] Existem, portanto, cavidades em forma de V 66, que não são fechadas e que se estendem até a placa dianteira 10 e têm a forma de um triângulo isósceles agudo, cuja ponta fica ao nível da placa dianteira 10, entre os membros 37 de superfícies laterais trapezoidais adjacentes. Para fins de clareza, a ponta da seta da linha do número de referência 66 é direcionada para a posição da ponta do triângulo.

[0043] Os elementos condutores de ar em forma de suporte 65 são dispostos nas cavidades entre os membros 37 de superfícies laterais trapezoidais adjacentes 36, ou seja, no plano da placa lateral 31, e em vários planos paralelos ao plano da placa dianteira 16 (e, portanto, também à placa de base 20).

[0044] Os elementos condutores de ar 65 são configurados em forma de lâmina e possuem superfícies de guia com um ângulo de in-clinação diferente n, em que os ângulos de inclinação n são indicados na Figura 2b em relação a um respectivo plano paralelo ao plano 16 da moldura dianteira.

[0045] Os elementos condutores de ar 65 também podem ser ajus tados em termos de sua orientação (não representada).

[0046] A Figura 3a mostra uma seção horizontal através de um filtro 100.

[0047] A Figura 3b mostra o fluxo de ar L ao longo dos flancos 61 dos membros transversais 13, 23 com o auxílio de linhas de fluxo.

[0048] Os flancos 61 dos membros transversais 12, 13, 23 da pla ca dianteira 10 (esquerda) e placa de base 20 (direita) são configurados para serem bulbosos e têm uma protuberância convexa 62 que reduz a resistência do ar e otimiza o fluxo de passagem.

[0049] Em cada caso, dois flancos 61 formam um bocal Venturi, em que o ponto estreito do bocal Venturi fica entre as protuberâncias 62.

Claims (8)

1. Filtro tipo cassete (100) com uma multiplicidade de con-juntos de meios filtrantes (2), em que, em cada caso, dois conjuntos de meios filtrantes (2) são dispostos em forma de V e com uma armação (1) para receber os conjuntos de meios filtrantes (2), em que a armação (1) possui uma placa dianteira do lado de entrada (10), uma placa de base do lado de saída (20) e duas placas laterais (30), caracterizado pelo fato de a placa principal (10) e/ou a placa de base (20) e/ou as pla-cas laterais (30) terem uma configuração de fluxo otimizado (60, 64).

2. Filtro tipo cassete, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de as placas laterais (30) serem formadas por superfícies late-rais trapezoidais (36) dispostas em fileiras, e de os elementos conduto-res de ar em forma de suporte (65) serem dispostos em pelo menos uma das cavidades entre os membros (37) das superfícies laterais tra-pezoidais (36) que se unem entre si.

3. Filtro tipo cassete, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizado pelo fato de os elementos condutores de ar (65) serem dispostos em pelo menos um plano paralelo à placa dianteira (16) e à placa de base e, em particular, de os elementos condutores de ar serem dispostos em pelo menos dois planos paralelos.

4. Filtro tipo cassete, de acordo com a reivindicação 3, ca-racterizado pelo fato de os elementos condutores de ar (65) terem superfícies guia-doras com diferentes inclinações.

5. Filtro tipo cassete, de acordo com qualquer das reivindi-cações 1 a 4, caracterizado pelo fato de os elementos condutores de ar (65) serem formados como lâminas.

6. Filtro tipo cassete, de acordo com qualquer das reivindi-cações 1 a 5, caracterizado pelo fato de os elementos condutores de ar (65) serem ajustáveis em sua orientação.

7. Filtro tipo cassete, de acordo com qualquer das reivindi-cações 1 a 6, caracterizado pelo fato de a placa dianteira (10) e a placa de base (20) apresentarem, em cada caso, membros transversais em forma de placa (12, 13, 23) atribuídos aos conjuntos de meios filtrantes (2), e de os flancos (61) dos membros transversais (12, 13, 23) da placa dianteira (10) e/ou placa de base (20) serem configurados de forma bulbosa.

8. Parede filtrante, caracterizada pelo fato de apresentar uma multiplicidade de filtros (100) recebidos em forma de matriz em um receptor de filtro, como definido em qualquer das reivindicações 1 a 7.