BR112012019395B1 - Filtro de fluido de dois estágios - Google Patents

Abstract

filtros de fluido de dois estágios, coalescente e de separação um filtro de material particulado e separador de água com um primeiro estágio ou estágio externo configurado para coalescer a água a partir do fluido tal como combustível e um segundo estágio ou estágio interno configurado para separar a água coalescida a partir do fluido e também remover contaminantes sólidos miúdos a partir do fluido. o estágio de coalescência inclui um cilindro pregueado de meios poliméricos. o cilindro pregueado tem vales de pregas e pontas de pregas à jusante, e locais de liberação definidos nas pontas de pregas a jusante. o estágio de separador inclui um cilindro não pregueado de meios poliméricos circundando e em contato com as pontas de pregas externas de um cilindro pregueado de múltiplas camadas.

Description

Campo

[0001] Essa revelação refere-se a um separador de combustível/ água e filtro de material particulado projetado para prover elevada eficiência de remoção de água e material particulado. A revelação desse Pedido refere-se particularmente às revelações do Pedido dos Estados Unidos 12/820.784, depositado em 22 de junho de 2010 e intitulado “Two Stage Water Separator And Particulate Filter” e do Pedido dos Estados Unidos 12.820.791, depositado em 22 de junho de 200 e intitulado “Modular Filter Elements For Use in a Filter-In-Filter Cartridge”, para o qual o presente pedido reivindica o benefício de prioridade e cujos conteúdos são aqui incorporados integralmente mediante referência.

Antecedentes

[0002] Os filtros de fluido são amplamente conhecidos e usados em diversos sistemas e aplicações de filtração, por exemplo, onde há uma necessidade de separação de material particulado e/ou fluido a partir de um fluido de trabalho em um sistema protegido. Como um exemplo, os sistemas de filtração de combustível para motores são bem conhecidos e podem empregar filtros de fluido que têm como objetivo a separação de água e partículas a partir do combustível. Os cartuchos de filtro em alguns desses filtros têm um elemento de filtro com meios configurados para coalescer a água e têm outro elemento de filtro que tem meios configurados para adicionalmente filtrar o combustível e separar a água coalescida a partir do combustível. Em muitos casos, os elementos de filtro são dispostos em um filtro concêntrico, dentro de uma configuração de filtro, onde um elemento de filtro externo circunda um elemento de filtro interno.

Sumário

[0003] Ê descrito um filtro que tem separação aperfeiçoada de combustível/água durante a vida útil do filtro. O filtro tem uma configuração de dois estágios, por exemplo, um filtro concêntrico dentro de uma configuração de filtro, com o primeiro estágio, ou estágio externo, sendo configurado principalmente para coalescer a água a partir do combustível, ou de outro fluido, com o qual o filtro é usado e o segundo estágio ou estágio interno sendo configurado para separar a água coalescida a partir do fluido e também remover contaminadores sólidos miúdos a partir do fluido. O filtro é configurado preferivelmente para uso com combustível, tal como diesel com teor de enxofre ultra baixo (ULSB) ou biodiesel, porém os conceitos do filtro aqui descritos poderíam ser empregados com qualquer tipo de fluido exigindo a separação de água a partir do fluido, por exemplo, fluido hidráulico, óleo ou fluido de lubrificação, ar, e semelhante. Quando usado com ULSD, biodiesel ou outros combustíveis tendo tensões interfaciais baixas (IFTs), por exemplo, IFTs inferior a aproximadamente 15 dinas/cm, a separação aperfeiçoada de combustível/água é obtida.

[0004] Em uma modalidade, o filtro pode ser feito a partir de todos os materiais poliméricos. Por exemplo, os dois estágios do filtro, incluindo os meios e as tampas de extremidade, podem ser feitos de material(is) termoplástico para facilitar o descarte do filtro tal como mediante reciclagem ou incineração. O uso de camadas de meios todos poliméricos (por exemplo, termoplástico) permite melhor ligação das camadas de meios adjacentes entre si. Além disso, meios poliméricos proporcionam melhor resistência/compatibilidade química em comparação com os meios formados de outro material não polimérico. Adicionalmente, determinadas propriedades dos meios, por exemplo, tamanho de poro e distribuição de tamanho de poro, são mais bem controladas utilizando-se meios poliméricos.

[0005] Embora o filtro seja descrito principalmente como uma configuração de dois estágios, o primeiro estágio poderia ser usado sozinho em uma configuração de estágio único, usado em combinação com diferentes modelos de segundo estágio, ou usado em combinação com dois ou mais estágios adicionais. Similarmente, o segundo estágio poderia ser usado sozinho em uma configuração de estágio único, usada em combinação com diferentes modelos de primeiro estágio, ou usadas em combinação com dois ou mais estágios adicionais.

[0006] Em uma modalidade, um filtro de fluido coalescente inclui um cilindro pregueado de meios poliméricos configurados para coalescer a água que está no fluido. O cilindro pregueado de meios poliméricos tem vales de prega e pontas de prega a jusante, e locais de liberação nas pontas de prega a jusante ou adjacentes às mesmas.

[0007] Em uma modalidade, o cilindro pregueado de meios tem extremidades opostas que são fixadas nas tampas de extremidade, por exemplo, utilizando um adesivo, embutindo as extremidades nas tampas de extremidade que são feitas preferivelmente de material polimérico (por exemplo, termoplástico), utilizando prendedores mecânicos, ou utilizando outras técnicas adequadas de fixação. O cilindro pregueado pode ter uma única camada ou várias camadas de meios.

[0008] Os locais de liberação podem estar situados, por exemplo, nas junções das pontas de pregas a jusante e um cilindro não pregueado, de meios poliméricos (por exemplo, termoplástico); ou localizados nas aberturas formadas nas pontas de pregas a jusante. Quando um cilindro não pregueado é usado adjacente às pontas de prega, a distância entre as pontas internas do cilindro pregueado e do cilindro não pregueado é tal que não há folga ou separação significativa entre as duas. As pontas de prega do cilindro pregueado podem ser fixadas ou não fixadas na superfície externa do cilindro não pregueado. Além disso, um cilindro de suporte para sustentar os meios pode ser disposto entre as pontas de pregas e o cilindro não pregueado, ou disposto dentro do cilindro não pregueado e circundado pelo mesmo.

[0009] No caso de uma configuração de dois estágios, um primeiro estágio é disposto a montante de um segundo estágio com uma folga entre os mesmos. Por exemplo, o primeiro e o segundo estágios podem estar em um filtro no arranjo de filtro, com o primeiro estágio sendo um estágio externo e sendo o segundo estágio um estágio interno. O estágio externo inclui um cilindro pregueado de meios poliméricos (por exemplo, termoplástico) configurado para coalescer a água que está em um fluido. O cilindro pregueado tem vales de prega e pontas de prega a jusante, e locais de liberação nas pontas de prega a jusante. O estágio interno inclui um cilindro não pregueado de meios poliméricos (por exemplo, termoplásticos) envolvendo um cilindro pregueado de múltiplas camadas de meios poliméricos (por exemplo, termoplásticos), e o estágio interno é configurado para separar a água coalescida a partir do fluido e remover contaminadores sólidos miúdos a partir do fluido.

[00010] O estágio externo e o estágio interno podem ser fixados nas tampas de extremidade. As tampas de extremidade podem ser separadas de modo que o estágio externo inclui tampas de extremidade fixadas em suas extremidades opostas e o estágio interno inclui tampas de extremidade fixadas em suas extremidades opostas. Em outra modalidade, o estágio externo e o estágio interno podem compartilhar uma, ou ambas as tampas de extremidade, pelo que uma única tampa de extremidade comum é fixada em uma extremidade de cada um do estágio externo e do estágio interno e uma única tampa de extremidade comum é fixada na extremidade oposta de cada um do estágio externo e do estágio interno.

Breve Descrição Dos Desenhos

[00011] A FIG. 1 é uma vista explodida de uma modalidade de um filtro de dois estágios descritos aqui.

[00012] A FIG. 2 é uma vista em seção transversal do filtro de dois estágios da Figura 1 em um estado montado.

[00013] A FIG. 3 é uma vista explodida de outra modalidade de um filtro de dois estágios que pode empregar os conceitos aqui descritos.

[00014] A FIG. 4 é uma vista explodida do primeiro estágio ou estágio externo do filtro de dois estágios das Figuras 1 e 2.

[00015] A FIG. 5 é uma vista explodida do segundo estágio ou estágio interno do filtro de dois estágios das Figuras 1 e 2.

[00016] As FIGS. 6A-6C mostram diferentes configurações das camadas de meios do primeiro estágio.

[00017] A FIG. 7 mostra uma configuração exemplar das camadas de meios do segundo estágio.

[00018] A FIG. 8 mostra um exemplo de um estágio externo com fendas, furos ou aberturas formadas nas pontas de pregas a jusante para formar locais de liberação.

Descrição Detalhada

[00019] Ê usada uma configuração de filtro de dois estágios com um primeiro estágio que é configurado principalmente para coalescer água a partir de um fluido com o qual o filtro é utilizado e um segundo estágio que é configurado para separar água coalescida a partir do fluido e também remover contaminadores sólidos miúdos a partir do fluido. O fluido inicialmente flui através do primeiro estágio seguido pelo fluxo através do segundo estágio. Embora o filtro seja descrito principalmente como tendo uma configuração de dois estágios, o primeiro estágio podería ser usado sozinho em uma configuração de estágio único, usado em combinação com diferentes modelos de segundo estágio do que aqueles descritos aqui, ou usado em combinação com dois ou mais estágios adicionais. Similarmente, o segundo estágio podería ser usado sozinho em uma configuração de estágio único, usado em combinação com diferentes modelos de primeiro estágio do que aqueles descritos aqui, ou usados em combinação com dois ou mais estágios adicionais.

[00020] O filtro é preferivelmente configurado para uso com combustível, preferivelmente combustível diesel tal como ULSD, biodiesel ou outros combustíveis tendo baixo IFTs, para filtrar o combustível, antes de alcançar um motor onde o combustível é queimado. Contudo, os conceitos do filtro aqui descrito poderíam ser empregados com qualquer tipo de fluido exigindo separação de água a partir do fluido, por exemplo, fluido hidráulico, óleo ou fluido de lubrificação, ar e semelhante.

[00021] As Figuras 1 e 2 ilustram um exemplo de um filtro de dois estágios 10 tendo um primeiro estágio a montante 12 que é configurado principalmente para coalescer água a partir do fluido e um segundo estágio 14 a jusante do primeiro estágio 12 que é configurado para separar a água coalescida a partir do fluido e também remover contaminadores sólidos miúdos a partir do fluido. Nesse exemplo, o filtro 10 é um filtro com uma construção de filtro configurada para fluxo de fora para dentro, com o primeiro estágio 12 sendo um estágio de coalescência externa; e sendo o segundo estágio 14 um estágio de separação interna, com o estágio externo circundando o estágio interno com uma folga 16 entre os mesmos. O filtro 10 é configurado para ser disposto dentro de um alojamento de filtro com o alojamento então sendo preso a uma cabeça de filtro. Um exemplo desse tipo de alojamento de filtro e fixação a uma cabeça empregado com um filtro de estágio único é descrito na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2007/ 0267338.

[00022] Uma tampa de extremidade 18 é conectada a uma primeira extremidade, ou extremidade superior, do primeiro estágio 12; e uma tampa de extremidade 20 é conectada a uma segunda extremidade, ou extremidade inferior, do primeiro estágio. As tampas de extremidade 18, 20 são feitas de material polimérico, por exemplo, material termoplástico, e as tampas dos meios de primeiro estágio são fixadas adequadamente nas tampas de extremidade, por exemplo, utilizando um adesivo, embutindo as extremidades dos meios nas tampas de extremidade, ou outras técnicas adequadas de fixação. Em outra modalidade, as tampas de extremidade 18, 20 podem ser feitas de material não polimérico, por exemplo, metal com as extremidades dos meios fixadas nas tampas de extremidade de metal utilizando um material de encapsulação conhecido na técnica.

[00023] Como mostrado na Figura 2, a tampa de extremidade 18 inclui uma abertura central 22 definida por uma luva 23 que forma uma passagem de saída de fluido para o fluido que foi filtrado pelo filtro 10. Uma gaxeta elastomérica 25 envolve a luva 23 para engate de vedação com a cabeça de filtro quando o filtro e o alojamento de filtro são instalados. A tampa de extremidade 20 inclui uma abertura 24 que permite a inserção do segundo estágio 14 dentro do primeiro estágio 12 durante a montagem do filtro.

[00024] Além disso, uma tampa de extremidade 26 é conectada a uma primeira extremidade, ou extremidade superior, do segundo estágio 14; e uma tampa de extremidade 28 é conectada a uma segunda extremidade ou extremidade inferior do segundo estágio. As tampas de extremidade 26, 28 também são feitas de material polimérico, por exemplo, material termoplástico, e as extremidades dos meios de segundo estágio são fixadas adequadamente nas tampas de extremidade, por exemplo, utilizando um adesivo, embutindo as extremidades dos meios nas tampas de extremidade, ou outras técnicas adequadas de fixação. Em outra modalidade, as tampas de extremidade 26, 28 são feitas de material não polimérico, por exemplo, metal com as extremidades dos meios fixadas nas tampas de extremidade de metal utilizando um material de encapsulação conhecido na técnica.

[00025] A tampa de extremidade 26 inclui uma abertura central 30 (ver Figuras 1, 2 e 5) que permite que a tampa de extremidade 26 deslize sobre e para um tubo cilíndrico 32 (ver Figura 2) que se estende no sentido para baixo a partir da tampa de extremidade 18 e formando uma parte da abertura central 22. A tampa de extremidade 28 é geralmente fechada para impedir o fluxo de combustível através da tampa de extremidade 28.

[00026] O primeiro estágio 12 e o segundo estágio 14 podem ser conectados em conjunto utilizando qualquer técnica de conexão adequada. Um exemplo de uma técnica de conexão adequada é descrito na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2009/0065425. Utilizando a técnica descrita na Publicação 2009/0065425, as tampas de extremidade 18, 26 podem ser conectadas por intermédio de nervuras de aperto, enquanto que as tampas de extremidade 20, 28 podem ser conectadas por intermédio do uso de braços resilientes 34 que se conectam com encaixe de pressão com a tampa de extremidade 20.

[00027] As Figuras 1 e 2 ilustram que as tampas de extremidade 18, 20 do primeiro estágio 12 são separadas das tampas de extremidade 26, 28 do segundo estágio 14. Contudo, em outra modalidade, o primeiro estágio 12 e o segundo estágio 14 podem compartilhar tampas de extremidade comum, pelo que uma única tampa de extremidade comum é fixada nas primeiras extremidades ou extremidades superiores do primeiro estágio e do segundo estágio; e uma única tampa de extremidade comum é fixada nas segundas extremidades ou extremidades inferiores do primeiro estágio e do segundo estágio. Um exemplo de um primeiro estágio e de um segundo estágio compartilhando tampas de extremidade comuns pode ser encontrado na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2007/0289915.

[00028] A Figura 3 é uma vista explodida de outra modalidade de um filtro de dois estágios 40 configurado como um filtro na construção de filtro para fluxo de fora para dentro, que pode empregar os conceitos inventivos aqui descritos, com um primeiro estágio 42 sendo um estágio de coalescência externo e sendo um segundo estágio 44 um estágio de separação interno; com o segundo estágio circundando o estágio interno com uma folga entre os mesmos. Os meios de filtro do primeiro estágio 42 e os meios de filtro do segundo estágio 44 são conectados às tampas de extremidade 46, 48 e 51, 53, respectivamente, da mesma maneira conforme descrito acima para as tampas de extremidade 18, 20, 26, 28, embora uma tampa de extremidade comum possa ser usada também em cada extremidade. O filtro 40 é configurado para ser instalado sobre um tubo vertical dentro de um alojamento de filtro. Detalhes adicionais desse tipo geral de construção de filtro de dois estágios são revelados na Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2009/0065425.

[00029] As Figuras 4 e 5 ilustram detalhes do primeiro estágio de coalescência ou estágio de coalescência externo 12 e o segundo estágio de separação ou estágio de separação interno 14 do filtro 10, respectivamente. Os estágios 42, 44 do filtro 40 são configurados substancialmente de forma idêntica aos estágios 12, 14, exceto pelas tampas de extremidade, e não serão descritos separadamente.

[00030] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 4, o primeiro estágio de coalescência ou estágio de coalescência externo 12 inclui um cilindro pregueado 50 de meios poliméricos que quando montado circunda um cilindro não pregueado 52 de meios poliméricos. Conforme mostrado nas Figuras 2 e 5, o segundo estágio de separação ou estágio de separação 14 inclui um cilindro não pregueado 54 de meios poliméricos que quando montado circunda um cilindro pregueado 56 de meios poliméricos.

[00031] Voltando-se para as Figuras 2 e 4, os meios pregueados 50 incluem pontas de pregas internas (isto é, a jusante) 60 que em uso são posicionadas estreitamente adjacentes à superfície externa do cilindro 52 de tal modo que não há folga ou separação significativa entre as duas. Em uma modalidade, as pontas de pregas internas 60 estão em contato íntimo com a superfície externa do cilindro 52. As pontas de prega internas 60 podem ou não ser presas ou fixadas na superfície externa do cilindro 52, mas são posicionadas estreitamente adjacentes, por exemplo, em contato com o cilindro.

[00032] A Figura 6A mostra uma vista em seção transversal de uma modalidade do primeiro estágio 12 com a espessura das camadas sendo exagerada para clareza. Na Figura 6A, as pontas de prega a jusante 60 dos meios pregueados 50 estão em contato direto, íntimo com a superfície externa dos meios não pregueados 52, com as pontas 60 sendo opcionalmente fixadas ou não fixadas na superfície externa. Assim, a modalidade na Figura 6A não utiliza um tubo central, tela, gaiola ou outra estrutura de suporte para os meios do primeiro estágio 12. Nesse caso, os meios não pregueados 52 e/ou os meios pregueados 50 seriam suficientemente rígidos para atuar como sua própria estrutura de suporte.

[00033] A Figura 6B mostra outra modalidade do primeiro estágio, onde um tubo central, tela, gaiola, mola ou outra estrutura de cilindro de suporte 70 para os meios do primeiro estágio 12 está localizada a jusante do cilindro de meios não pregueados 52 e adjacente ao mesmo. A estrutura de suporte 70, se utilizada, pode ser formada de um material polimérico, por exemplo, material termoplástico, e é provida de aberturas para permitir que o fluido flua através do primeiro estágio para o segundo estágio. A estrutura de suporte opcional 70 é usada para impedir que os meios internos não pregueados 52 cedam sob o fluxo e queda de pressão do fluido. Idealmente, contudo, os meios pregueados 50 e os meios não pregueados 52 em conjunto proporcionam resistência e robustez suficientes tornando desnecessário o uso da estrutura de suporte 70. Na modalidade na Figura 6B, os meios não pregueados 52 podem ser afixados na estrutura de suporte 70 apenas nas tampas de extremidade porque não há a necessidade de ligar os mesmos em outro local devido à pressão de fluido durante uso. Entretanto, os meios não pregueados 52 podem ser fixados na estrutura de suporte 70 em quaisquer locais que forem considerados adequados.

[00034] A Figura 6C mostra outra modalidade do primeiro estágio, onde a estrutura de suporte 70 está localizada entre ou adjacente e contata ambos os meios pregueados a montante 50 e os meios não pregueados a jusante 52. Na Figura 6C, a estrutura de suporte 70 proporciona suporte para os meios pregueados 50, cujas pontas de pregas internas 60 estão em contato íntimo com os mesmos, enquanto que os meios não pregueados 52 estão localizados dentro e a jusante da estrutura de suporte 70 e em contato íntimo com a mesma. Os meios não pregueados 52 podem ser soldados termicamente ou moldados por injeção com a estrutura de suporte polimérica 70 para fixar os mesmos na estrutura de suporte.

[00035] Na Figuras 6A-6C, os numerais 1-5 indicam, em ordem a partir de a montante para a jusante na direção do fluxo de fluido, as diferentes camadas de meios de um exemplo dos meios pregueados 50. Nos exemplos aqui descritos, as camadas de meios dos meios pregueados 50 são feitas de materiais poliméricos, por exemplo, materiais termoplásticos.

[00036] Em uma modalidade, os meios pregueados 50 podem incluir três camadas de meios de filtro fibrosos poliméricos (1-3), uma camada de meios de nano fibras poliméricas (4) e uma camada final (5) de meios fibrosos poliméricos. Nesse exemplo, os meios não pregueados 52 são uma camada única de meios fibrosos poliméricos formados como um tubo e colocados dentro dos meios pregueados 50 com a sua face a montante em contato direto com os meios pregueados por intermédio das pontas de pregas 60, ou em contato indireto com os meios pregueados 50 por intermédio da estrutura de suporte intermediária 70.

[00037] Tipicamente, os comprimentos axiais Li (ver Figura 2) das camadas dos meios pregueados 50, dos meios não pregueados 52 e da estrutura de suporte (se usada) são idênticos, com as extremidades de cada um deles embutida nas tampas de extremidade 18, 20 ou encapsuladas em um adesivo, por exemplo, poliuretano, ou de outro modo fixadas nas tampas de extremidade de um modo a impedir o desvio do fluido não filtrado em torno dos meios.

[00038] Embora as Figuras 6A-6C mostrem cinco camadas para os meios pregueados 50 e uma camada para os meios não pregueados 52, podem ser usadas mais ou menos camadas para os meios pregueados 50 e os meios não pregueados 52 dependendo, por exemplo, das exigências da aplicação e do modelo de meio de coalescência.

[00039] A função e as limitações de projeto para cada camada do primeiro estágio de coalescência 12 e quando elas são usadas, serão descritos agora. Para fins de ilustração, exemplos de cada camada são descritos na Tabela 1 para três diferentes combinações de meios, referidos como Meio de Coalescência X, Y e Z. Vale a pena observar que essas três combinações de meios refletem opções de projeto com base no reconhecimento de que nos combustíveis de baixa tensão interfacial, tal como ULSD e biodiesel, há relativamente pouco acionamento termodinâmico para coalescência e a cinética de coalescência tende a ser lenta. Os exemplos descritos aqui são projetados para fisicamente diminuir a velocidade da passagem das gotículas de água através dos meios e aumentar a sua concentração localmente dentro do meio de coalescência.

[00040] As combinações de meios, materiais e propriedades relacionadas na Tabela 1 são apenas exemplificativas e refletem combinações, materiais e propriedades que os inventores acreditam, no momento do depósito desse pedido, que proporcionariam resultados de desempenho, adequados com relação aos sistemas de combustível diesel de injeção comum de alta pressão funcionando com ULSD ou biodiesel. Uma pesquisa adicional pode relevar combinações adequadas de meios, materiais e propriedades de materiais outras do que aquelas relacionadas na Tabela 1, tanto com relação aos sistemas de combustível diesel de injeção comum de alta pressão funcionando com ULSD ou biodiesel e com relação a outros tipos de fluidos em outros tipos de sistemas.

[00041] Portanto, embora a Tabela 1 relacione vários materiais termoplásticos, específicos, tais como poliamida, tereftalato de polibutileno e tereftalato de polietileno, as camadas de meios não são limitadas a esses materiais termoplásticos específicos. Outros materiais termoplásticos poderiam ser usados. Adicionalmente, as camadas de meios não são limitadas aos materiais termoplásticos. Outros materiais poliméricos poderiam ser usados para as camadas de meios incluindo, mas não limitado aos plásticos de consolidação térmica.

[00042] Na Tabela 1 (e Tabela 2 abaixo): g/m2 é definido como gramas por metro quadrado e cfm é definido como pés cúbicos por minuto; espessura é medida a partir de a montante para a jusante em relação à direção principal de fluxo de fluido através das camadas de meios.

Coalescedor X

[00043] O exemplo de meio de Coalescência X inclui ao menos 6 camadas de meios, e uma estrutura de suporte opcional pode ser usada. As camadas 1-5 formam os meios pregueados 50 e a camada 6 forma o cilindro não pregueado 52. O meio de Coalescência X pode ser referido como um meio de coalescência de mudança de velocidade (vide, por exemplo, Publicação PCT N° WO 2010/042706) para uso em um modelo de filtro-em-filtro.

[00044] A Camada 1 funciona como um pré-filtro e reduz a queda de pressão através do estágio externo 12. A camada 1 é mais aberta (por exemplo, tem uma porosidade superior, tamanho de poro maior, diâmetro de fibra médio maior, permeabilidade Frasier superior, e/ou eficiência de remoção de contaminante inferior) do que a Camada 2.

[00045] A Camada 2 funciona para capturar gotículas emulsificadas miúdas, por exemplo, gotículas de água em combustível ULSD. A Camada 2 é mais apertada (por exemplo, tendo uma porosidade inferior, tamanho de poro menor, diâmetro médio de fibra menor, permeabilidade Frasier inferior, e/ou eficiência de remoção de contaminante superior) do que a Camada 3.

[00046] A Camada 3 funciona para reduzir a velocidade do fluido dentro da camada e proporciona um espaço para drenagem, acúmulo e coalescência das gotículas capturadas na Camada 2. As propriedades físicas da Camada 3 são tais que a velocidade do fluido nessa camada é menor do que na Camada 4. A Camada 3 é mais aberta (por exemplo, tem uma porosidade superior, tamanho de poro maior, diâmetro médio de fibra maior, permeabilidade Frasier superior, e/ou eficiência de remoção de contaminante inferior) do que a Camada 4.

[00047] A Camada 4 funciona para capturar gotículas que não foram capturadas pelas camadas anteriores, especialmente as gotículas mais miúdas, e para servir como uma barreira semipermeável à passagem das gotículas capturadas. A função de barreira semipermeável faz com que as gotículas se concentrem e acumulem na Camada 3 proporcionando ás mesmas mais tempo e maior probabilidade para a ocorrência da coalescência. A Camada 4 também proporciona velocidade de fluido aumentada localizada e um aumento transitório em área de superfície de gota, o que aumenta adicionalmente a coalescência. A velocidade do fluido na Camada 4 é maior do que na Camada 5. A Camada 4 é mais apertada (por exemplo, tem uma porosidade inferior, tamanho de poro menor, diâmetro médio de fibra menor, permeabilidade Frasier inferior, e/ou eficiência de remoção de contaminante superior) do que a Camada 5.

[00048] A Camada 4 pode ser, por exemplo, de meios de filtro de nano fibras termoplásticas com fibras tendo um diâmetro menor do que aproximadamente 1 gm, o que ajuda a conseguir as exigências de eficiência de remoção de água muito elevadas para os sistemas de combustível diesel de injeção comum de alta pressão funcionando em ULSD ou biodiesel. A Camada 4 pode ser formada utilizando-se um processo de eletro-sopro, mas pode ser formada utilizando outros processos adequados. Além das propriedades relacionadas na Tabela 1, para a Camada 4, a Camada 4 também tem uma relação de tamanho de poro de máximo/médio e menos do que aproximadamente 3, e mais preferivelmente menos do que aproximadamente 2.

[00049] A Camada 5 funciona para criar um ambiente de velocidade inferior para as gotas coalescidas formadas nas camadas anteriores serem coletadas e drenadas antes da liberação. A Camada 5 é mais aberta (por exemplo, tem uma porosidade superior, tamanho de poro maior, diâmetro médio de fibra maior, permeabilidade Frasier superior, e/ou eficiência inferior de remoção de contaminante) do que a Camada 4.

[00050] A Camada 6 (isto é, o cilindro não pregueado 52) funciona para prover locais de liberação para gotas coalescidas. Como tal, a Camada 6 é mais aberta (por exemplo, tem uma porosidade superior, tamanho de poro maior, diâmetro médio de fibra maior, permeabilidade Frasier superior, e/ou eficiência inferior de remoção de contaminante) do que a Camada 5. Em uma modalidade, a Camada 6 também proporciona suporte estrutural para o primeiro estágio 12 conforme discutido acima para a Figura 6A, eliminando a necessidade de uma estrutura de suporte separada.

Coalescedor Y

[00051] No exemplo do meio de Coalescência Y, de duas a três camadas de meios são usadas com ou sem uma estrutura de suporte opcional. O meio de coalescência Y pode ser referido como um meio de coalescência de superfície de camada única (ver Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 61/178.738 depositado em 15 de maio de 2009 e Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 12/780.392 depositado em 14 de maio de 2010) para uso em um modelo de filtro- em-filtro.

[00052] A primeira camada, Camada 4, funciona para prover uma barreira semipermeável à passagem de gotículas emulsificadas miúdas, forçando as mesmas a se concentrarem em sua superfície a montante. Dessa maneira, as gotículas têm tempo e um ambiente adequado para que ocorra a coalescência e desenvolvimento de gota. A Camada 4 é uma camada relativamente apertada com características comparáveis a da Camada 4 no meio de Coalescência X ou ainda mais apertada. A Camada 4 se baseia na filtração para impedir a passagem de gotículas miúdas, e nesse exemplo podem ser meios de filtro de nano fibras termoplásticas; com as fibras tendo um diâmetro de menos do que aproximadamente 1 pm, um tamanho de poro médio menor do que o tamanho de gota médio das gotículas influentes e pode ter uma relação de tamanho de poro máximo/médio de menos do que aproximadamente 3, e preferivelmente menos do que aproximadamente 2. A Camada 4 pode ser formada utilizando um processo de eletro-sopro, porém pode ser formada utilizando outros processos adequados.

[00053] A Camada 5 é opcional e proporciona suporte estrutural para a Camada 4, se exigido, e serve como um caminho de drenagem para as gotas coalescidas forçadas através da Camada 4. A Camada 5 também conecta a Camada 4 à camada de liberação 6 (isto é, cilindro não pregueado 52). A Camada 5 cria um ambiente de velocidade inferior para que as gotas coalescidas sejam coletadas e drenadas através da mesma antes da liberação. A Camada 5 (se usada) é mais aberta do que a Camada 4 e é estruturalmente mais forte, para prover suporte à Camada 4 e facilitar o processamento dos meios de filtro.

[00054] O meio de Coalescência Y tem uma Camada 6 não pregueada adicional (isto é, cilindro não pregueado 52) a jusante da Camada 4 e Camada 5 opcional que proporciona liberação de locais para gotas coalescidas. A Camada 6 é mais aberta do que a Camada 5 opcional.

Coalescedor Z

[00055] No exemplo do meio de Coalescência Z, três ou mais camadas de mídia com uma estrutura de suporte opcional são usadas (ver Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 61/179.170, depositado em 18 de maio de 2009; Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 61/179.939 depositado em 20 de maio de 2009; e Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 12/780.392 depositado em 14 de maio de 2010. Um meio de Coalescência Z é um meio de Coalescência de superfície mais complexo do que o meio de Coalescência Y para uso em um modelo de filtro-em-filtro.

[00056] A Camada 3 funciona para reduzir a queda de pressão através do meio de coalescência e serve como um pré-filtro de material particulado para o meio de coalescência e para aumentar a sua vida útil em serviço. A Camada 3 é mais aberta do que a Camada 4 e tem uma pressão capilar superior (isto é, uma pressão capilar mais positiva) do que a Camada 4.

[00057] As funções e propriedades da Camada 4, Camada 5 (opcional) e Camada 6 são conforme descritas para o meio de Coalescência Y.

[00058] Em todos os três Coalescedores X, Y e Z, a natureza da transição a partir da Camada 5 para a Camada 6 é de interesse. Nas modalidades ilustradas e descritas, as Camadas 1-5 são pregueadas. Como tal, um perfil de fluxo de fluido dentro das pregas e arrasto nas gotículas capturadas faz com que elas se acumulem nos vales 62 (direção a jusante) das pregas. Isso resulta em gotículas se concentrando nessa região localizada, aumentando a coalescência mediante provisão de tempo aumentado para as gotas coalescerem antes de elas serem liberadas. Os inventores observaram que as gotas coalescidas tendem a ser liberadas a partir das mesmas regiões ou áreas ativas na face a jusante dos Coalescedores, enquanto pouca liberação de gota ocorre em outros lugares. Isso sugere que quando um caminho de drenagem através dos meios é criado, ele é repetidamente usado.

[00059] No primeiro estágio descrito, caminhos de drenagem preferidos terminando em poros maiores são criados pelo contato íntimo das pontas de pregas internas da Camada 4 (para os Coalescedores Y e Z) ou Camada 5 (para os Coalescedores X, assim como os Coalescedores Y e Z se a Camada 5 for incluída) com a superfície a montante da camada não pregueada 6. No ponto de contato entre os meios pregueados e os meios não pregueados, existe um desarranjo localizado da estrutura de poros dos meios que proporcionam esses caminhos de drenagem, preferidos. O resultado são gotas maiores que são liberadas. Adicionalmente, esses caminhos de drenagem ocorrem nas partes inferiores 64 dos vales de prega 62 (ver Figuras 6A, 6B e 6C) onde as gotas coalescidas tendem a se concentrar e é maior o efeito. O contato entre as Camadas 4 ou 5 e Camada 6 não precisa ser direto. Em vez disso, os mesmos benefícios podem ser obtidos indiretamente pelo fato de ter as pontas de pregas internas ou a jusante 60 dos meios pregueados 50 em contato direto com a estrutura de suporte porosa 70, que por sua vez está em contato direto com a Camada 6 (isto é, cilindro não pregueado 52) em seu lado a jusante, conforme mostrado na Figura 6C.

[00060] Em uma modalidade adicional, os meios pregueados 50 poderiam ser conforme descritos nos Coalescedores exemplificativos X, Y ou Z descritos acima, exceto que a Camada 6, isto é, o cilindro não pregueado 52, estaria ausente. Essa modalidade adicional obtém o mesmo perfil de fluxo de fluido dentro da prega e efeitos de captura de gota de arrasto como os Coalescedores X, Y ou Z, para fazer com que as gotículas e gotas coalescidas se concentrem nos vales 62 das pregas para aperfeiçoar a coalescência. Contudo, em vez de gotas coalescidas sendo drenadas para a Camada 6, as gotas são liberadas a partir de pequenas fendas ou furos (isto é, aberturas) nas pontas de pregas internas 60. Essas aberturas poderiam ser produzidas mediante perfuração com agulha ou outro meio e podem ser da ordem de 30-300 pm de tamanho. As aberturas servem como pontos de liberação para as gotas coalescidas.

[00061] A Figura 8 ilustra um exemplo de aberturas 80 formadas nas pontas de pregas internas dos meios pregueados 50. Uma camada opcional 82 com um tamanho de poro relativamente grande (em comparação com os meios 50), que pode ser equivalente ao cilindro não pregueado 52 ou à estrutura de suporte 70, também pode estar presente. Conforme ilustrado na Figura 8, durante o fluxo, a emulsão contendo gotículas de água flui para dentro da prega em (1). Em (2), as gotículas de água incapazes de penetrar na barreira formada pelos meios fluem ao longo da superfície dos meios até o vale da prega. Em (3), as gotículas de água se juntam no vale e coalescem em gotas. Em (4), a queda de pressão força as gotas coalescidas através de uma abertura 80 na ponta de prega. Em (5), a liberação de gotas através da camada 82 está presente. Em (6), as gotas de água coalescidas se acomodam e/ou são carregadas a jusante para o cilindro não pregueado externo 54 do segundo estágio 14 onde elas são separadas e drenadas.

[00062] A Figura 7 e a Tabela 2 proporcionam uma configuração exemplar do segundo estágio de separação 14 ou estágio de separação interna 14. O segundo estágio 14 serve para separar as gotas de água coalescidas a partir do fluido e para remover contaminantes sólidos miúdos a partir do fluido. O segundo estágio 14 inclui o cilindro não pregueado externo 54 em contato íntimo com as pontas de pregas externas do cilindro pregueado interno de múltiplas camadas 56.

[00063] Conforme mostrado na Figura 2, os comprimentos axiais L2 do cilindro não pregueado 54 e do cilindro pregueado 56 são substancialmente idênticos, com as extremidades dos cilindros embutidas nas tampas de extremidade 26, 28 ou encapsuladas em um adesivo, por exemplo, poliuretano, ou de outro modo fixadas nas tampas de extremidade de uma maneira para impedir o desvio do fluido não filtrado em torno dos meios.

[00064] As combinações de meios, materiais e propriedades relacionados na Figura 2 são apenas exemplificativas e refletem combinações, materiais e propriedades que os inventores acreditam, no momento do depósito desse pedido, que proporcionariam resultados adequados de desempenho com relação aos sistemas de combustível diesel de injeção comum de alta pressão em ULSD ou biodiesel. Pesquisa adicional pode revelar combinações adequadas de meios, materiais e propriedades de material outras do que aquelas relacionadas na Tabela 2, tanto com relação aos sistemas de combustível diesel de injeção comum de alta pressão funcionando em ULSD ou biodiesel como com relação a outros tipos de fluidos ou outros tipos de sistemas.

[00065] Portanto, embora a Tabela 2 relacione vários materiais termoplásticos específicos tal como poliamida, tereftalato de polibutileno e tereftalato de polietileno, as camadas de meios não são limitadas a esses materiais termoplásticos específicos. Outros materiais termoplásticos poderiam ser usados. Além disso, as camadas de meios não são limitadas aos materiais termoplásticos. Outros materiais poliméricos poderiam ser usados para as camadas de meios incluindo, mas não limitadas aos plásticos de consolidação térmica.

*Diâmetro de fibra médio nominal para a Camada A acredita-se nesse momento que seja irrelevante para a funcionalidade.

[00066] No exemplo ilustrado na Figura 7 e na Figura 2 acima, o segundo estágio inclui pelo menos cinco camadas. A Camada A (isto é, o cilindro não pregueado 54) funciona para separar as gotas de água coalescidas a partir do combustível. A Camada A pode ser, por exemplo, uma malha polimérica tecida na forma de um tubo que repele as gotas coalescidas de água e permitem que elas sejam drenadas livremente a partir da superfície. A Camada A está fora das pontas de pregas externas 90 e em contato íntimo com as pontas de pregas externas 90 do cilindro pregueado de múltiplas camadas, interno 56. Os inventores acreditam atualmente que a abertura de malha da Camada A deva ser inferior a 100 pm e preferivelmente menor do que 50 pm para aplicações de ULSD e biodiesel. Contudo, pesquisa adicional pode revelar outros tamanhos adequados de abertura de malha.

[00067] As camadas pregueadas (Camadas B-E, isto é, cilindro pregueado 56) funcionam para capturar contaminantes sólidos e gotas não removidas pelas camadas a montante. A primeira dessas camadas pregueadas, Camadas B e C na Figura 7 e na Tabela 2, são camadas transitórias que reduzem a queda de pressão, proporciona remoção adicional das gotas e gotículas, e reduzem o ajuntamento de sólidos na camada de filtração de nanofibra seguinte, Camada D. As Camadas B e C têm propriedades similares às das Camadas 1 e 2 no estágio externo 12. A camada B também facilita a manufatura e o processamento.

[00068] A próxima camada pregueada, Camada D, funciona como um filtro de alta eficiência para partículas miúdas, 4 pm(c) e menores. Para aplicações de injeção comum de alta pressão, eficiências de remoção muito elevadas para as partículas tão pequenas quanto 4 gm(c) são exigidas para proteger os injetores de combustível. As camadas a montante da Camada D funcionam principalmente para remover e separar as gotas de água. A Camada D funciona para proteger um sistema a jusante, tal como um sistema de injeção de combustível de injeção comum de alta pressão, a partir dos sólidos miúdos. A camada D também remove as gotas que podem ter passado através das camadas precedentes. Preferivelmente, a Camada D é mais apertada do que qualquer uma das outras camadas do estágio externo 12 ou do estágio interno 14 e, em uma modalidade exemplar, compreende meios de filtro de nano fibras termoplásticas com fibras tendo um diâmetro menor do que 1 gm. Em um mínimo, a Camada D deve ser tão apertada quanto a Camada 4 do estágio externo 12.

[00069] A camada final, Camada E, funciona para prover suporte para as camadas precedentes sem aumentar significativamente a queda de pressão. A Camada E é constituída de meios relativamente abertos com resistência e dureza suficiente para suportar as camadas a montante do estágio interno 14 sob condições de uso e aperfeiçoar a capacidade de processamento dos meios do estágio interno 14.

[00070] Os exemplos nas Tabelas 1 e 2 acima relacionam as várias camadas de meios como sendo feitas a partir de materiais termoplásticos específicos. As tampas de extremidade e a estrutura de suporte 70 também são descritas como sendo feitas de materiais termoplásticos. Contudo, as vantagens de desempenho do filtro aqui descrito podem ser obtidas se alguns dos componentes não forem termoplásticos, mas são feitas de outros materiais poliméricos ou em algumas circunstâncias de materiais não poliméricos. Por exemplo, uma ou mais das camadas de meios do estágio externo 12 e/ou do estágio interno 14 podem ser feitas de materiais poliméricos exceto de materiais termoplásticos. Em outra modalidade, as tampas de extremidade podem ser formadas de material exceto o material termoplástico, por exemplo, metal ou outro material polimérico tal como plástico de consolidação térmica. Além disso, a estrutura de suporte 70 pode ser feita de materiais exceto o material termoplástico, por exemplo, outros materiais poliméricos, metal ou outros materiais conhecidos na técnica.

[00071] Materiais poliméricos adequados que podem ser usados para os vários elementos do filtro aqui descrito podem incluir, mas, sem limitação, material de poliamida, material de tereftalato de polialquileno (por exemplo, material de tereftalato de polietileno ou material de tereftalato de polibutileno); outro material de poliéster, material de halocarboneto (por exemplo, clorotrifluoroetileno de etileno (ECTFE) da marca Halar®), e material de poliuretano.

[00072] Os meios pregueados 50 e os meios pregueados 56 podem ser formados utilizando quaisquer técnicas adequadas conhecidas na arte, incluindo, mas não limitada a sopro de material fundido de duas camadas diferentes de meios uma sobre a outra, por intermédio de um processo de assentamento úmido, eletro-centrifugação, eletro-sopro, centrifugação de material fundido, ligação ultra-sônica, plissagem combinada; ou de outro modo ligando química ou fisicamente duas ou mais camadas diferentes em conjunto; ou utilizando outras técnicas ou combinações de técnicas.

[00073] A invenção pode ser incorporada em outras formas sem se afastar da essência ou características novéis da mesma. As modalidades reveladas nesse pedido devem ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não limitadoras. O escopo da invenção é indicado pelas reivindicações anexas mais propriamente do que pela descrição precedente; e todas as alterações abrangidas dentro do significado e faixa de equivalência das reivindicações devem ser abrangidas pelos mesmos.

Claims (21)

1 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, compreendendo: um estágio de meio de coalescência externo (12) circundando um estágio de separação interna (14) com uma folga entre os mesmos, o estágio de meio de coalescência externo (12) incluindo um cilindro pregueado (50) de meios poliméricos configurados para coalescer a água que está em um fluido, o cilindro pregueado (50) de meios poliméricos tendo vales de pregas (62) e pontas de pregas a jusante (60), e locais de liberação localizados nas pontas de pregas a jusante (60) ou adjacentes a elas; o cilindro pregueado (50) de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo (12) tendo extremidades opostas que são fixadas às tampas de extremidade (18, 20); o estágio de separação interna (14) incluindo um cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos circundando o cilindro pregueado de múltiplas camadas (56) de meios poliméricos, e o estágio de separação interna (14) é configurado para separar a água coalescida a partir do fluido e remover os contaminantes sólidos miúdos a partir do fluido; e o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos e o cilindro pregueado de múltiplas camadas (56) de meios poliméricos do estágio de separação interna (14) tem individualmente extremidades opostas que são fixadas nas tampas de extremidade (26, 28), em que o filtro de fluido de dois estágios é caracterizado por que o cilindro pregueado (50) de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo (12) compreende de montante a jusante, pelo menos, as seguintes camadas: uma camada superior (1) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a camada superior (1) um diâmetro médio da fibra superior a 10 pm, a camada superior (1) tendo uma maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier e menor eficiência de remoção contaminante do que uma camada imediatamente a jusante da camada superior (1); uma camada de nanofibra (4) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a camada de nanofibra (4) um diâmetro médio da fibra de 0,1-1,0 pm, a camada de nanofibra (4) tendo uma porosidade mais baixa, um tamanho de poro menor, um diâmetro de fibra médio menor, uma permeabilidade Frasier inferior ou uma eficiência de remoção contaminante superior do que uma camada de suporte (6) imediatamente a jusante da camada de nanofibra (4); e a camada de suporte (6) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a camada de suporte (6) um diâmetro médio de fibra superior a 20 pm, a camada de suporte (6) com maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier e menor eficiência na remoção de contaminantes do que a camada de nanofibra (4) imediatamente a montante da camada de suporte (6).

2 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido é combustível e o estágio de meio de coalescência externa (12) e o estágio de separação interna (14) são configurados para funcionar como combustível.

3 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de nanofibra (4), um tamanho médio de poro menor do que 8,0 pm, um tamanho máximo de poro entre 5,0 a 15,0 pm, uma permeabilidade de entre 5 a 20 cfm, uma espessura de entre 0,1 a 0,25 mm, e um peso básico maior do que 20 gsm.

4 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o estágio de meio de coalescência externo (12) inclui opcionalmente uma ou mais das seguintes camadas a montante da camada de nanofibra (4): uma segunda camada (2) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a segunda camada uma menor porosidade, menor tamanho de poro, menor diâmetro médio de fibra, menor permeabilidade Frasier ou maior eficiência de remoção de contaminantes do que uma terceira camada (3) imediatamente a jusante da segunda camada (2); uma terceira camada (3) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a terceira camada (3) uma maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier ou menor eficiência de remoção de contaminantes do que uma quarta camada (4) imediatamente a jusante da terceira camada (3); a quarta camada (4) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a quarta camada (4) uma menor porosidade, menor tamanho de poro, menor diâmetro médio de fibra, menor permeabilidade Frasier ou maior eficiência de remoção de contaminantes do que uma quinta camada (5) a jusante da quarta camada (4); e o estágio de meio de coalescência externo (12) inclui pelo menos uma das seguintes camadas a jusante da camada de nanofibra (4): uma quinta camada (5) compreendendo um não tecido polimérico, tendo a quinta camada (5) uma maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier ou menor eficiência de remoção de contaminantes do que a camada de nanofibra (4) imediatamente a montante da quinta camada (5).

5 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os não tecidos poliméricos da primeira (1), segunda (2), terceira (3), quarta (4), quinta (5) e camadas de suporte (6) compreendem material termoplástico.

6 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico da primeira camada (1) compreende uma poliamida; e o material termoplástico da segunda (2), terceira (3), quarta (4), quinta (5) e camadas de suporte (6) compreendem poliéster.

7 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a camada de suporte (6) é não pregueada e a primeira (1), segunda (2), terceira (3), quarta (4) e quinta (5) camadas formam o cilindro pregueado (50) de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo (12).

8 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de separação interna (14) inclui: uma primeira camada (A) compreendendo uma tela tecida polimérica tendo um peso básico de 37+10 gsm; e uma segunda camada (D) a jusante da primeira camada (A) compreendendo um não tecido polimérico tendo um diâmetro de fibra médio nominal entre 0,1 a 0,8 pm e um peso base maior do que 20 gsm.

9 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o estágio de separação interna (14) inclui ainda: uma terceira camada (B) compreendendo um não tecido polimérico entre a primeira camada (A) e a segunda camada (D), tendo a terceira camada (B) uma menor porosidade, menor tamanho de poro, menor diâmetro médio de fibra, menor permeabilidade Frasier ou maior eficiência de remoção de contaminantes do que uma quarta camada (C) imediatamente a jusante da terceira camada (B); a quarta camada (C) compreendendo um não tecido polimérico entre a terceira camada (B) e a segunda camada (D), tendo a quarta camada (C) uma maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier ou menor eficiência de remoção de contaminantes do que a segunda camada (D) imediatamente a jusante da quarta camada (C); e uma quinta camada (E) compreendendo um não tecido polimérico a jusante da segunda camada (D), tendo a quinta camada (E) uma maior porosidade, maior tamanho de poro, maior diâmetro médio de fibra, maior permeabilidade Frasier e uma menor eficiência de remoção de contaminantes do que a segunda camada (D) imediatamente a montante da quinta camada (E).

10 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a tela tecida polimérica da primeira camada (A) e os não tecidos poliméricos da segunda (D), terceira (B), quarta (C) e quinta (E) camadas compreendem um material termoplástico.

11 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o material termoplástico da primeira (A) e da quinta (E) camada compreende poliéster; o material termoplástico da segunda camada (D) compreende uma poliamida, e o material termoplástico da segunda (D) e terceira (B) camadas compreende poliéster.

12 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (1) é o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos e a segunda (2), terceira (3), quarta (4) e quinta (5) camadas formam o cilindro pregueado de múltiplas camadas (56).

13 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cilindro pregueado (50) do estágio de meio de coalescência externa (12) inclui um dos seguintes: em uma direção a partir de a montante para a jusante, três camadas de meios de filtro fibrosos poliméricos, uma camada de meios de nano fibras poliméricas, e uma camada de meios fibrosos poliméricos; em uma direção a partir de a montante para a jusante, uma camada de meios de nano fibras poliméricas e opcionalmente uma camada de meios fibrosos poliméricos; ou em uma direção a partir de a montante para a jusante, uma camada de meios de filtro fibrosos poliméricos, uma camada de meios de nano fibras poliméricas e opcionalmente uma camada de meios fibrosos poliméricos.

14 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os meios poliméricos compreendem meios termoplásticos.

15 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o estágio de meio de coalescência externo (12) inclui ainda um cilindro não pregueado (54) a jusante do cilindro pregueado (50), o cilindro não pregueado (54) do estágio de meio de coalescência externo (12) compreendendo uma camada de meios fibrosos poliméricos;

16 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os meios poliméricos do cilindro não pregueado (54) do estágio de meio de coalescência externo (12) compreendem meios termoplásticos.

17 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de meio de coalescência externo (12) inclui em uma direção a partir de a montante para a jusante: a camada superior (1) configurada para funcionar como um pré- filtro e reduzir a queda de pressão através do estágio de meio de coalescência externo (12); uma segunda camada (2) configurada para capturar gotículas miúdas de água emulsificada; uma terceira camada (3) configurada para reduzir a velocidade do fluido; a camada de nanofibra (4) configurada para capturar gotículas de água não capturadas pela primeira, segunda e terceira camadas; uma quinta camada (5) configurada para reduzir a velocidade do fluido; a camada de suporte (6) configurada para fornecer locais de liberação para gotas de água coalescidas.

18 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o estágio de separação interna (14) inclui em uma direção a partir de a montante para a jusante: o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos que é configurado para separar a água coalescida a partir do fluido; e o cilindro pregueado de múltiplas camadas (56) de meios poliméricos inclui uma primeira camada pregueada (B) e uma segunda camada pregueada (C) cada uma das quais é configurada para reduzir a queda de pressão; uma terceira camada pregueada (D) configurada para atuar como um filtro de alta eficiência para partículas finas; e uma quarta camada pregueada (E) configurada para suportar o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos e a primeira (B), segunda (C), terceira (D) e quarta (E) camadas pregueadas.

19 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de meio de coalescência externo (12) inclui um cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos adjacentes às pontas de pregas a jusante (60), ou as pontas de pregas a jusante (60) incluem aberturas formadas nesse lugar.

20 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma estrutura de suporte (70) disposta entre as pontas de pregas a jusante (60) e o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo (12), ou o cilindro não pregueado de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo é disposto entre as pontas de pregas a jusante (60) e a estrutura de suporte (70).

21 - Filtro de Fluido de Dois Estágios, de acordo com a Reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o cilindro não pregueado (54) de meios poliméricos do estágio de meio de coalescência externo (12) compreende material termoplástico.

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