BR112019011544B1 - Pacote de meios de filtração de ar, elemento filtrante, filtro de ar e método para filtrar uma corrente de fluido - Google Patents

Pacote de meios de filtração de ar, elemento filtrante, filtro de ar e método para filtrar uma corrente de fluido Download PDF

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Abstract

trata-se de modalidades que incluem um pacote de meios de filtração de ar que compreendem uma pluralidade de camadas de meios acanelados, sendo que cada camada compreende uma folha de revestimento e uma folha acanelada, sendo que a folha acanelada compreende uma primeira pluralidade de canais e uma segunda pluralidade de canais, em que a primeira e a segunda pluralidades de canais estão dispostas em uma configuração de fluxo paralelo; em que a primeira e a segunda pluralidades de canais exibem diferenças repetidas regulares em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de canal cruzada ou meios filtrantes.

Description

[001] Este pedido é depositado como um Pedido Internacional PCT em 12 de dezembro de 2017, em nome da Donaldson Company, Inc., uma empresa nacional dos E.U.A., requerente para a designação em todos os países, e Daniel E. Adamek, um cidadão americano; Scott M. Brown, um cidadão americano; e Mark A. Sala, um cidadão americano; inventores para a designação de todos os países e reivindica prioridade ao Pedido Provisório n° U.S. 62/433.145, depositado em 12 de dezembro de 2016, em que o conteúdo dos mesmos está incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade.
CAMPO
[002] Modalidades referem-se, no presente documento, a meios filtrantes, pacotes de meios filtrantes, elementos filtrantes, filtros de ar e métodos para produzir e usar meios filtrantes, pacotes de meios, elementos e filtros de ar. Mais especificamente, modalidades referem-se, no presente documento, a meios filtrantes de fluxo z, pacotes de meios e elementos filtrantes.
ANTECEDENTES
[003] Meios filtrantes de fluxo z, tais como aqueles descritos no documento de Patente n° U.S. 7.959.702 do inventor Rocklitz, têm uma pluralidade de camadas de meios. Cada camada tem uma folha acanelada, uma folha de revestimento e uma pluralidade de canais que se estendem a partir de uma primeira face até uma segunda face do pacote de meios de filtração. Uma primeira porção da pluralidade de canais é fechada para o ar não filtrada que flui para a primeira porção da pluralidade de canais e uma segunda porção da pluralidade de canais é fechada para que ar não filtrado flua para fora da segunda porção da pluralidade de canais. O ar que passa para os canais em uma face do pacote de meios passa pelos meios filtrantes antes de fluir para fora dos canais na outra face do pacote de meios.
[004] Embora os meios de fluxo z tenham diversos benefícios, permanece uma necessidade por desempenho de filtro melhorado, que inclui meios filtrantes, pacotes de meios e elementos com perda de pressão reduzida através do elemento e/ou capacidade de carregamento de particulado melhorada.
SUMÁRIO
[005] O presente pedido refere-se a meios filtrantes, pacotes de meios filtrantes, elementos filtrantes e filtros de ar com duas ou mais configurações de meios diferentes, mais métodos para produzir e usar os meios, pacotes de meios, elementos filtrantes e filtros de ar. As configurações de meios diferentes podem ser, por exemplo, geometrias de canal diferentes em meios filtrantes de fluxo z. O uso de duas ou mais configurações de meios diferentes permite o desempenho melhorado, tal como perda de pressão reduzida e/ou capacidade de carregamento aumentada, com relação ao uso de uma única configuração de meios.
[006] Em implantações exemplificativas, duas seções de meios diferentes são combinadas em um único elemento filtrante, sendo que as duas seções de meios têm propriedades de perda de pressão e carregamento distintas. A distinção nas propriedades de perda de pressão e carregamento entre as seções de meios será, geralmente, menor que a variação normal observada dentro de elementos filtrantes a partir de variações de fabricação, assim, de modo geral, a diferença será de pelo menos 5 por cento para um parâmetro medido e variado específico, e mais tipicamente de pelo menos 10 por cento para um parâmetro medido e variado específico.
[007] Em uma configuração exemplificativa, a primeira seção de meios tem uma perda de pressão inicial inferior à segunda seção de meios, enquanto a segunda seção de meios tem uma capacidade de retenção de poeira maior que a primeira seção de meios. Em determinadas construções a combinação dessas duas seções de meios resulta em um elemento que tem melhor desempenho do que seria atingido com um pacote de meios produzido apenas de um desses meios sozinho, e melhor do que seria atingido apenas promediando-se o desempenho de cada seção de meios. Assim, o elemento filtrante híbrido pode (por exemplo) demonstrar perda de pressão inicial reduzida, mas também carregamento aumentado com relação a pacotes de meios produzidos com apenas um meio ou os outros meios.
[008] A altura de canal, por exemplo, pode ser variada de modo que camadas individuais de meios tenham altura variada, múltiplas camadas de meios tenham diferentes alturas ou seções maiores de meios tenham diferentes alturas.
[009] O fluxo através dessas várias camadas e seções de meios é tipicamente um fluxo paralelo. Conforme usado no presente documento, o termo "paralelo" se refere a uma construção na qual uma corrente de fluido a ser filtrada diverge na primeira e na segunda pluralidades de canais e, então, tipicamente converge de novo posteriormente. Dessa forma, "paralelo" não exige que os próprios canais estejam dispostos em uma configuração geometricamente paralela (embora frequentemente estejam), porém, em vez disso, as pluralidades de canais exibem fluxo paralelo em relação uns aos outros. Assim, fluxo "paralelo" é usado em contraste com fluxo "em série" (em que o fluxo é de uma pluralidade de canais e, então, para uma segunda pluralidade de canais em fluxo em série).
[010] Construções feitas em conformidade com as revelações no presente documento podem, por exemplo, permitir melhoramentos tanto em perda de pressão quanto carregamento de poeira com relação a pacotes de meios filtrantes e elementos que são feitos de um único tipo de meio. Adicionalmente, em algumas implantações é possível adicionar mais meios em um volume prescrito sem aumentar significativamente a perda de pressão inicial. Dessa forma, uma construção de meios pode ser criada, a qual tem uma perda de pressão inicial relativamente baixa enquanto ainda tem uma capacidade de carregamento de poeira relativamente alta. Esse melhoramento pode ser obtido combinando-se um primeiro meio que tem uma baixa perda de pressão inicial (porém, baixa capacidade de carregamento de poeira) com um segundo meio que tem uma perda de pressão inicial superior (e capacidade de carregamento de poeira superior). O meio combinado resultante demonstra, em algumas modalidades, uma perda de pressão inicial similar ao primeiro meio, porém, com o carregamento de poeira do segundo meio.
[011] Também é possível utilizar os benefícios das construções de meios híbridos para conseguir mais meios em um volume específico, assim como carregar mais poeira em uma dada área de superfície dos meios. Assim, é possível conseguir desempenho de meios melhorado enquanto se tem menos meios.
[012] Em construções exemplificativas, o primeiro pacote de meios pode compreender, por exemplo, aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento do pacote de meios (medido em volume de pacote); e o segundo pacote de meios pode compreender, por exemplo, aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento do pacote de meios (medido em volume de pacote). Conforme usado no presente documento, o volume de pacote significa o volume total ocupado pelo pacote de meios ao medir aquela área contida no perímetro do pacote. Assim, volume de pacote pode incluir os próprios meios, assim como o volume a montante aberto no qual a poeira pode se carregar e o volume a jusante através do qual o ar filtrado se desloca para fora do pacote de meios. Alternativamente, a primeira pluralidade de canais compreende de 20 a 40 por cento do volume de pacote, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 80 por cento do volume de pacote. Em outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 40 a 60 por cento do volume de pacote, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 40 por cento do volume de pacote. Ainda em outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 60 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 40 a 10 por cento do volume de pacote.
[013] Em tais construções exemplificativas, o primeiro pacote de meios pode ser, por exemplo, aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento do pacote de meios (medido pela área de superfície dos meios); e o segundo meio pode ser, por exemplo, aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento do pacote de meios (medido pela área de superfície dos meios). Conforme usado no presente documento, área de superfície do pacote significa a área de superfície total dos meios em cada pacote de meios se o pacote de meios foi considerado separado e os meios estendidos. Alternativamente, a primeira pluralidade de canais compreende de 20 a 40 por cento da área de superfície dos meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 80 por cento da área de superfície dos meios. Em outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 40 a 60 por cento da face de entrada de área de superfície dos meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 40 por cento do pacote de área de superfície dos meios. Em ainda outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 60 a 90 por cento da área de superfície dos meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 40 a 10 por cento da área de superfície dos meios. Também é possível caracterizar pacotes de meios pela porção da face de entrada ocupada por um tipo de meio específico. Em algumas implantações, o primeiro pacote de meios (que compreende uma primeira pluralidade de canais) compreende de 10 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios, tal como 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 ou 90 por cento da face de entrada do pacote de meios; e o segundo pacote de meios (que compreende uma segunda pluralidade de canais) compreende de 90 a 10 por cento da face de entrada do pacote de meios, tal como 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 ou 10 por cento da face de entrada do pacote de meios. Alternativamente, a primeira pluralidade de canais compreende de 20 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 80 por cento da face de entrada do pacote de meios. Em outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 40 a 60 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios. Em ainda outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 60 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 40 a 10 por cento da face de entrada do pacote de meios.
[014] Outra modalidade do pacote de meios de filtração inclui uma terceira pluralidade de canais disposta em fluxo paralelo com a primeira e a segunda pluralidades de canais; em que a primeira, a segunda e terceira pluralidades de canais exibem diferenças repetidas regulares em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes. Opcionalmente, cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira pluralidades de canais está disposta em uma pluralidade separada de camadas. Será entendido que em algumas implantações mais de três pluralidades de canais dispostas em fluxo paralelo, em que cada um dentre a pluralidade de canais exibe diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes. Frequentemente essas diferenças em propriedades de canal são repetidas, por vezes, regularmente repetidas.
[015] Em uma construção exemplificativa que tem três tipos de canais, o primeiro, o segundo e o terceiro canais podem ser selecionados de modo que a primeira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento do volume do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento do volume do pacote de meios; a segunda pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento do volume do pacote, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento do volume do pacote de meios; e a terceira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento do volume do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento do volume do pacote de meios.
[016] Em uma construção exemplificativa que tem três tipos de canais, o primeiro, o segundo e o terceiro canais podem ser selecionados de modo que a primeira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios filtrantes; a segunda pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios; e a terceira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da área de superfície do pacote de meios.
[017] Em uma construção exemplificativa que tem três tipos de canais, o primeiro, o segundo e o terceiro canais podem ser selecionados de modo que a primeira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da face de entrada do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da face de entrada do pacote de meios filtrantes; a segunda pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da face de entrada do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da face de entrada do pacote de meios filtrantes; e a terceira pluralidade de canais compreenda de 20 a 50 por cento da face de entrada do pacote de meios, tal como 20, 30, 40 ou 50 por cento da face de entrada do pacote de meios.
[018] Um pacote de meios de filtração de ar exemplificativo tem uma pluralidade de camadas de meios de fluxo z acanelados. Em algumas construções, cada camada de meios tem uma folha de revestimento e uma folha acanelada. Cada folha acanelada inclui uma pluralidade de canais que exibem diferenças repetidas regulares em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes. Essas pluralidades de canais estão dispostas e são um modelo de fluxo paralelo. A folha de revestimento pode ser, por exemplo, construída do mesmo material que forma a folha acanelada, ou pode ser construída de um material diferente. A folha de revestimento tipicamente não é acanelada, mas pode ser acanelada em algumas construções. A folha de revestimento pode ter propriedades de filtração, ou se um material de não filtração sem propriedades de filtração (tal como um material espaçador). Além disso, a folha de revestimento pode cobrir toda ou apenas uma porção de cada folha acanelada. A folha de revestimento pode ser contínua ou segmentada de modo que segmentos de folha de revestimento separados estejam posicionados contra cada folha de revestimento.
[019] Os diferentes tipos de meios na pluralidade de canais estão em fluxo paralelo uns com os outros. Conforme observado acima, conforme usado no presente documento, o termo "paralelo" se refere a uma construção na qual uma corrente de fluido a ser filtrada diverge na primeira e na segunda pluralidades de canais e, então, tipicamente converge de novo posteriormente. Dessa forma, "paralelo" não exige que os próprios canais estejam dispostos em uma configuração geometricamente paralela (embora frequentemente estejam), porém, em vez disso, as pluralidades de canais geralmente têm fluxo paralelo em relação uns aos outros. Assim, fluxo "paralelo" é usado em contraste com fluxo "em série", em que o fluxo é de uma pluralidade de canais e, então, para uma segunda pluralidade de canais. Será entendido que, em algumas construções, tais como uma construção envolvida, o fluxo de fluido pode estar entre seções adjacentes de meios filtrantes.
[020] Os meios podem estar dispostos dentro de um pacote de meios em uma variedade de construções, que incluem camadas de face única alternadas (por exemplo, construção A/B/C/A/B/C. . . em que A, B e C, cada um, se refere a tipos de canal distintos, e "/" denota camadas separadas. Assim, A/B/C/A/B/C se refere a um meio acanelado com uma primeira camada de canais que tem configuração A, seguida pela segunda camada de canais que tem configuração B e pela terceira camada de canais que tem configuração C. Essa ordem é repetida para as camadas quatro, cinco e seis na disposição A/B/C/A/B/C. Essa disposição A/B/C pode ser repetida diversas vezes para criar o pacote de meios completo.
[021] O uso dos termos, canais "A", "B", e "C" deve representar meios com diferentes propriedades. Por exemplo, canais do tipo A podem ter uma altura maior que canais do tipo B ou tipo C; ou canais do tipo B podem ter uma largura maio ou menor que canais do tipo A ou tipo C; ou canais do tipo A podem ser formados de meios com maior eficiência e/ou permeabilidade que canais do tipo B ou C.
[022] Também será entendido que os meios podem estar dispostos em construções em que as camadas de canais similares estão agrupadas juntas, tal como um pacote de meios com a construção A/A/A/A/B/B/B/C/C/C. Nessa construção há quatro camadas com canais A, três camadas com canais B e três camadas com canais C. Cada uma das camadas com os tipos de canais A, B e C estão agrupadas juntas. As diferentes áreas de meios que contêm diferentes tipos de canais podem entrar diretamente em contato umas com as outras, tal como ao estarem dispostas em uma configuração empilhada ou envolvida. Também podem estar dispostas de modo que as diferentes áreas de meios sejam separadas por um divisor ou outro componente.
[023] Também será entendido que pode haver muito mais que três ou quatro camadas de canais similares agrupadas juntas dependendo do tamanho de canal, tamanho de pacote de meios, etc. Um pacote de meios pode ser construído com diversas camadas de cada meio, tal como (por exemplo), dez, vinte, trinta ou quarenta camadas de canais A agrupadas; ou dez, vinte, trinta ou quarenta camadas de canais B agrupadas, etc.
[024] Em algumas construções, canais podem ser variados repetidamente dentro de uma camada, assim como entre camadas. Por exemplo, um pacote de meios que tem a construção ABC. . . /DEF. . . /ABC. . . /DEF. . . /ABC. . . /DEF. . . tem camadas com canais A, canais B e canais C repetidos que se alternam com camadas que têm canais D, canais E e canais F. Outros exemplos, sem limitação, incluem um pacote de meios com AB /CDEF. . . /AB. . . /CDEF; um pacote de meios com A. . /BCD. . . /A. . . /BCD
[025] Usar mais de uma configuração de canal dentro de um dado pacote de meios filtrantes ou filtro de ar pode fornecer vários benefícios, que incluem ter uma restrição inicial inferior de uma configuração de canal e a capacidade de retenção de poeira de uma segunda configuração de canal. Assim, elementos formados dos meios combinados podem superar elementos formados apenas de uma configuração de canal. Dessa maneira, combinar diferentes tipos e estilos de geometrias de canal permite melhoramentos em um ou mais dentre custo, perda de pressão inicial, capacidade de carregamento ou outros aspectos do desempenho de filtro.
[026] Em algumas construções, a posição relativa dos meios é determinada pelas propriedades de elemento desejadas. Por exemplo, meio de permeabilidade superior pode estar disposto em áreas de um elemento filtrante que tem a maior velocidade facial devido à configuração de um filtro de ar que é colocado de modo a reduzir a restrição inicial. Em outras modalidades, meio de eficiência superior está disposto em áreas com a maior velocidade facial para melhorar a eficiência inicial do elemento filtrante.
[027] Este sumário é uma vista geral de alguns dos ensinamentos do presente pedido e não se destina a ser um tratamento exclusivo ou exaustivo da presente matéria. Detalhes adicionais se encontram na descrição detalhada e reivindicações anexas. Outros aspectos estarão aparentes às pessoas versadas na técnica após a leitura e entendimento da seguinte descrição detalhada e observação dos desenhos que fazem parte da mesma, em que cada um desses não deve ser levado em um sentindo limitante. O escopo é definido no presente documento pelas reivindicações anexas e seus equivalentes legais.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[028] Aspectos podem ser mais completamente entendidos em conexão com as seguintes Figuras, nas quais:
[029] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um elemento filtrante exemplificativo feito em conformidade com a modalidade exemplificativa.
[030] A Figura 2A é uma vista em corte transversal esquemática ampliada de uma seção de meios filtrantes.
[031] A Figura 2B é uma vista em corte transversal ampliada parcial de uma folha de meios acanelados juntamente com folhas de revestimento superiores e inferiores.
[032] A Figura 3 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[033] A Figura 4 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes.
[034] A Figura 5 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada de meios filtrantes.
[035] A Figura 6 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada de meios filtrantes.
[036] A Figura 7 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada de meios filtrantes.
[037] A Figura 8 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes.
[038] A Figura 9 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[039] A Figura 10 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[040] A Figura 11 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[041] A Figura 12 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[042] A Figura 13 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[043] A Figura 14 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes.
[044] A Figura 15 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[045] A Figura 16 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes.
[046] A Figura 17 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes.
[047] A Figura 18 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[048] A Figura 19 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[049] A Figura 20 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[050] A Figura 21 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[051] A Figura 22 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes.
[052] A Figura 23 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes.
[053] A Figura 24A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[054] A Figura 24B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[055] A Figura 25A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes.
[056] A Figura 25B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes.
[057] A Figura 26A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[058] A Figura 26B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes.
[059] A Figura 27 mostra resultados de desempenho a partir de teste comparativo de elementos filtrantes com diferentes tipos de meios.
[060] As Figuras 28A e 28B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios
[061] As Figuras 29A e 29B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios
[062] As Figuras 30A e 30B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios
[063] Embora as modalidades sejam suscetíveis a várias modificações e formas alternativas, detalhes específicos das mesmas foram mostrados a título de exemplo e através de desenhos, e serão descritos em detalhes. Deve ser entendido, no entanto, que o escopo do presente documento não é limitado às modalidades descritas. Pelo contrário, a intenção é cobrir modificações, equivalentes e alternativas que estejam dentro do espírito e escopo do presente documento.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[064] O presente pedido se refere, em uma modalidade exemplificativa, a um pacote de meios de filtração de ar que compreende uma pluralidade de camadas de meios acanelados, sendo que cada camada compreende uma primeira pluralidade de canais e uma segunda pluralidade de canais, em que a primeira e a segunda pluralidades de canais estão dispostas em uma configuração de fluxo paralelo; em que a primeira e a segunda pluralidades de canais exibem diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes.
[065] Essas pluralidades de canais estão dispostas em fluxo paralelo.Conforme observado acima, conforme usado nesse contexto, o termo "paralelo" se refere a uma construção na qual uma corrente de fluido a ser filtrada diverge na primeira e na segunda pluralidades de canais e, então, tipicamente converge de novo posteriormente. Dessa forma, "paralelo" não exige que os próprios canais estejam dispostos em uma configuração geometricamente paralela (embora frequentemente estejam), porém, em vez disso, as pluralidades de canais exibem fluxo paralelo em relação uns aos outros. Assim, fluxo "paralelo" é usado em contraste com fluxo "em série" (em que o fluxo é de uma pluralidade de canais e, então, para uma segunda pluralidade de canais em fluxo em série).
[066] Em algumas implantações, o pacote de meios de filtração pode ser construído de modo que a primeira e a segunda pluralidades de canais estejam dispostas juntas dentro de pelo menos uma camada dos meios acanelados. Em outras implantações, a primeira pluralidade de canais está disposta em uma primeira pluralidade de camadas, e a segunda pluralidade de canais está disposta em uma segunda pluralidade de camadas dos meios acanelados. Essas duas construções também podem ser combinadas de modo que as camadas individuais tenham diferenças repetidas entre os canais, e que diferentes camadas sejam combinadas.
[067] Em implantações exemplificativas, dois pacotes de meios diferentes são combinados em um único elemento filtrante, sendo que os dois pacotes de meios têm propriedades de perda de pressão e carregamento distintas. Em um exemplo, o primeiro pacote de meios tem uma perda de pressão inicial inferior ao segundo pacote de meios, enquanto o segundo pacote de meios tem uma capacidade de retenção de poeira maior que o primeiro pacote de meios. Em determinadas construções, a combinação desses dois meios resulta em um elemento que tem melhor desempenho do que seria atingido com qualquer um dos meios sozinho, e melhor do que seria atingido simplesmente promediando-se o desempenho de cada pacote de meios. Assim, o elemento filtrante híbrido pode (por exemplo) demonstrar não só fluxo de pressão inicial reduzida, mas também carregamento aumentado.
[068] Em construções exemplificativas, o primeiro pacote de meios pode ser, por exemplo, aproximadamente 20, 30, 40 ou 50 por cento do pacote de meios (medido em volume de pacote); e o segundo pacote de meios pode ser, por exemplo, aproximadamente 20, 30, 40 ou 50 por cento do pacote de meios (medido em volume de pacote). Conforme usado no presente documento, o volume de pacote significa o volume total ocupado pelo pacote de meios ao medir aquela área contida no perímetro do pacote. Assim, o volume de pacote pode incluir os próprios meios, assim como o volume aberto no qual a poeira pode se carregar.
[069] Em tais construções exemplificativas, o primeiro pacote de meios pode ser, por exemplo, aproximadamente 20, 30, 40 ou 50 por cento do pacote de meios (medido pela área de superfície dos meios); e o segundo pacote de meios pode ser, por exemplo, aproximadamente 20, 30, 40 ou 50 por cento do pacote de meios (medido pela área de superfície dos meios). Conforme usado no presente documento, área de superfície do pacote significa a área de superfície total dos meios em cada pacote de meios se o pacote de meios foi considerado separado e os meios estendidos.
[070] Em algumas implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 10 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 90 a 10 por cento da face de entrada do pacote de meios. Alternativamente, a primeira pluralidade de canais compreende de 20 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 80 por cento da face de entrada do pacote de meios. Em outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 40 a 60 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 60 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios. Em ainda outras implantações, a primeira pluralidade de canais compreende de 60 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios, e a segunda pluralidade de canais compreende de 40 a 10 por cento da face de entrada do pacote de meios.
[071] Outra modalidade do pacote de meios de filtração inclui uma terceira pluralidade de canais disposta em fluxo paralelo com a primeira e a segunda pluralidades de canais; em que a primeira, a segunda e terceira pluralidades de canais exibem diferenças repetidas regulares em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes. Opcionalmente, cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira pluralidades de canais está disposta em uma pluralidade separada de camadas. Será entendido que em algumas implantações mais de três pluralidades de canais dispostas em fluxo paralelo, em que cada um dentre a pluralidade de canais exibe diferenças repetidas regulares em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes.
[072] Em uma construção exemplificativa que tem três tipos de canais, o primeiro, o segundo e o terceiro canais podem ser selecionados de modo que a primeira pluralidade de canais compreenda de 30 a 50 por cento da face de entrada do pacote de meios; a segunda pluralidade de canais compreenda de 20 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios; e a terceira pluralidade de canais compreenda de 20 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios.
[073] Em outra construção exemplificativa que tem três tipos de canais, o primeiro, o segundo e o terceiro canais podem ser selecionados de modo que a primeira pluralidade de canais compreenda de 50 a 70 por cento da face de entrada do pacote de meios; a segunda pluralidade de canais compreenda de 10 a 30 por cento da face de entrada do pacote de meios; e a terceira pluralidade de canais compreenda de 10 a 30 por cento da face de entrada do pacote de meios.
[074] Em algumas implantações, a pluralidade de camadas de meios de face única está disposta em uma configuração enrolada, enquanto em outras implantações os meios de face estão dispostos em uma configuração empilhada.
[075] Em algumas configurações, a primeira e a segunda pluralidades de camadas de meios de face única estão dispostas em uma configuração misturada com mais uma camada da primeira pluralidade de meios de face única que se alternam com uma ou mais camadas da segunda pluralidade de face única. Em implantações exemplificativas com pelo menos três tipos de meios de face única, a primeira e a segunda pluralidades de camadas de meios de face única estão dispostas em uma configuração misturada com mais uma camada da primeira pluralidade de meios de face única que se alternam com uma ou mais camadas da segunda pluralidade de meios de face única e uma ou mais camadas da terceira pluralidade de meios de face única. Além disso, quando três tipos de meios são usados, a primeira, a segunda e a terceira pluralidade de camadas de meios de face única podem estar dispostas em uma configuração misturada com mais uma camada da primeira pluralidade de meios de face única que se alternam com uma ou mais camadas da segunda pluralidade de meios de face única e uma ou mais camadas da terceira pluralidade de meios de face única. Em algumas implantações, mais de três tipos de meios filtrantes são usados, e esses tipos diferentes de meios podem ser incorporados seja de uma maneira mistura ou de uma maneira agregada na qual os diferentes tipos de meios são coletados juntos sem mistura entre os tipos de meios. Alternativamente, os meios podem ser agregados em grupos menores e, então, misturados, tal como tendo cinco camadas de um meio e três camadas de meios diferentes.
[076] Agora, em referência aos desenhos, aspectos adicionais dos meios filtrantes, pacotes de meios e elementos serão identificados.
[077] Primeiramente, com relação à Figura 1, uma vista em perspectiva de um elemento filtrante exemplificativo 10 é mostrada. O elemento filtrante exemplificativo 10 inclui uma entrada 12, uma saída 14 no lado oposto do elemento 10 a partir da entrada 12, e meios de fluxo z enrolados 20 dentro do elemento 10. Uma vedação 30 é mostrada, que cerca a entrada 12, e um quadro de suporte 40 é representado. Também será verificado que o elemento de filtração pode ter fluxo oposto àquele mostrado na Figura 1, de modo que a entrada 12 e a saída 14 sejam revertidas.
[078] A Figura 2A é uma vista em corte transversal esquemática ampliada de uma seção de meios filtrantes de face única 200 adequados para uso em pacotes de meios filtrantes e elementos filtrantes, conforme descrito no presente documento. Os meios de face única 200 incluem folha acanelada 210, juntamente com uma folha de revestimento superior 220 e uma folha de revestimento inferior 230. A folha acanelada 210 inclui uma pluralidade de canais 250. Uma corrente de fluido a ser filtrada, tal como ar para um motor de combustão interna, entra nos canais 250 ao longo da trajetória de fluxo 260 e, então, se desloca ao longo dos canais até que passe pelos meios filtrantes e para fora de um canal diferente ao longo da trajetória de fluxo de fluido 270. Esse fluxo de fluido através dos pacotes de meios acanelados é descrito, por exemplo, no documento de Patente n° U.S. 7.99.702 de Rocklitz, incorporado no presente documento a título de referência em sua totalidade.
[079] A Figura 2B é uma vista frontal ampliada de uma folha de meios acanelados com uma folha acanelada 280, folha de revestimento superior 282 e meios de face 284, construídos e dispostos de acordo com uma modalidade da invenção, é mostrada com dimensões de canais exemplificativos. A folha acanelada 280 inclui canais 281. Os canais 281 na modalidade representada têm uma largura A medida a partir de um primeiro pico até um pico adjacente. Em modalidades exemplificativas, a largura A é de 1,9 a 0,3 centímetros (0,75 a 0,125 polegadas), opcionalmente de 1,2 a 0,6 centímetros (0,5 a 0,25 polegada), e opcionalmente de 1,1 a 0,7 centímetros (0,45 a 0,3 polegada). Os canais 281 também têm uma altura B medida a partir de picos de mesmo tamanho adjacentes. O canal 281 tem uma área entre a folha acanelada 280 e a folha de revestimento 282, medida de modo perpendicular ao comprimento do canal. A área pode variar dependendo ao longo do comprimento do canal quando a altura, largura ou formato do canal varia ao longo de seu comprimento, tal como quando o canal é cônico.
[080] A Figura 3 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 300 para uso em um elemento filtrante. O pacote de meios filtrantes 300 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 310 e o segundo meio 320. O meio é mostrado em uma configuração enrolada com os dois tipos de meios filtrantes misturados e sobrepostos. Os meios filtrantes 310 e 320 são mostrados em forma esquemática, sem mostrar os canais reais dos meios. O pacote de meios filtrantes 300 pode ser tipicamente formado enrolando-se diferentes tipos de meios simultaneamente ao redor de um eixo geométrico central. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área facial do meio 310 para 320 é de aproximadamente 1:1.
[081] A Figura 4 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 400, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 400 tem três tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 410, um segundo meio 420 e um terceiro meio 430. O meio é mostrado em configuração enrolada com os três tipos de meios filtrantes misturados e sobrepostos. Os meios filtrantes 410, 420 e 430 são mostrados em forma esquemática, sem mostrar os canais reais dos meios. O pacote de meios filtrantes 430 pode ser tipicamente formado enrolando-se três tipos diferentes de meios simultaneamente ao redor de um eixo geométrico central. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área facial do meio 410 para 420 para 430 é de aproximadamente 1:1:1.
[082] A Figura 5 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 500, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de canais. O pacote de meios filtrantes 500 tem dois tipos de canais: o primeiro canal 510 e o segundo canal 520.
[083] A Figura 6 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 600, que mostra uma configuração empilhada com diferentes tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 600 tem três tipos de canais: primeiro canal 610, segundo canal 620 e terceiro canal 630.
[084] A Figura 7 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 700, que mostra uma configuração empilhada com diferentes tipos de canais. O pacote de meios filtrantes 710 tem dois tipos de canais: primeiro canal 710 e segundo canal 720.
[085] A Figura 8 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 800, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes. Os três tipos de meios filtrantes são o primeiro meio 810, um segundo meio 820 e um terceiro meio 830. O meio é mostrado em uma configuração empilhada, em que os três tipos de meios filtrantes são segregados por tipo de meio em vez de misturados. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 810 para 820 para 830 é de aproximadamente 4:3:3, com base na área de entrada de pacote.
[086] A Figura 9 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 900, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes: primeiro meio 910 e segundo meio 920. O meio é mostrado em configuração empilhada com os dois tipos de meios filtrantes separados em vez de misturados. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 910 para 920 é de aproximadamente 1:1, com base na área de entrada de pacote total.
[087] A Figura 10 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1000, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes: primeiro meio 1010 e segundo meio 1020. O meio é mostrado em configuração empilhada. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 1010 para 1020 é de aproximadamente 9:1, com base na área de entrada de pacote total.
[088] A Figura 11 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 1100 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 1110 e o segundo meio 1120. Os meios 1110 e 1120 são empilhados com cinco camadas de meios filtrantes 1110 que se alternam com duas camadas de meios 1120.
[089] A Figura 12 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 1200 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 1210 e o segundo meio 1220. O meio é mostrado em configuração empilhada. Os meios 1210 e 1220 são empilhados com duas camadas de meios filtrantes 1210 que se alternam com uma camada de meio 1220.
[090] A Figura 13 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1300, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 1300 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 1310 e o segundo meio 1320. Os meios 1310 e 1320 são empilhados, com uma camada de meios filtrantes 1310 que se alterna com uma camada de meios 1320.
[091] A Figura 14 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1400. O pacote de meios filtrantes 1400 tem três tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 1410, segundo meio 1420 e terceiro meio 1430. As camadas de meios 1410, 1420 e 1430 estão dispostas em uma pilha alternante
[092] A Figura 15 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1500, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes 1510 e 1520. O meio é enrolado com o primeiro meio 1510 no interior e com o segundo meio 1520 no exterior, em que o primeiro e o segundo meios 1510, 1520 são ligados.
[093] A Figura 16 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1600, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes 1610, 1620 e 1630. O meio é enrolado com um primeiro meio 1610 no interior, o segundo meio 1620 no meio e o terceiro meio 1630 no exterior. O primeiro e o segundo meios 1610, 1620 são ligados, como são o segundo e o terceiro meios 1620, 1630.
[094] A Figura 17 é uma vista esquemática superior parcial de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1700, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes. Os três tipos de meios filtrantes são o primeiro meio 1710, segundo meio 1720 e terceiro meio 1730. O meio é mostrado em uma configuração empilhada, em que os três tipos de meios filtrantes são segregados por tipo de meio em vez de misturados. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 1710 para 1720 para 1730 é de aproximadamente 4:3:3, com base na área de entrada de pacote total.
[095] A Figura 18 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1800, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes: primeiro meio 1810 e segundo meio 1820. O meio é mostrado em uma configuração empilhada com os dois tipos de meios filtrantes segregados. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 1810 para 1820 é de aproximadamente 1:1, com base na área de entrada de pacote total.
[096] A Figura 19 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 1900, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 1900 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 1910 e o segundo meio 1920. O meio é mostrado em configuração empilhada. Nessa modalidade exemplificativa, a razão do meio filtrante 1910 para 1920 é de aproximadamente 9:1, com base na área de entrada de pacote total.
[097] A Figura 20 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2000, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2000 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 2010 e o segundo meio 2020. O pacote de meios 2000 tem seis camadas de meios filtrantes 2010 que se alternam com duas camadas de meios 2020.
[098] A Figura 21 é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2100, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2100 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 2110 e o segundo meio 2120. O pacote de meios 2100 tem duas camadas de meios filtrantes 2110 que se alternam com uma camada de meios 2120.
[099] A Figura 22 é uma vista esquemática superior parcial de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2200, que mostra uma configuração empilhada com dois tipos de meios filtrantes. Os dois tipos de meios filtrantes são o primeiro meio 2210 e um segundo meio 2220. O meio é mostrado em uma configuração empilhada com os dois tipos de meios filtrantes misturados.
[0100] A Figura 23 é uma vista esquemática superior parcial de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2300, que mostra uma configuração empilhada com três tipos de meios filtrantes. Os três tipos de meios filtrantes são o primeiro meio 2310, um segundo meio 2320 e um terceiro meio 2330. O meio é mostrado em uma configuração empilhada com os três tipos de meios filtrantes misturados.
[0101] A Figura 24A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2400, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes: primeiro meio 2410 e segundo meio 2420. O meio é mostrado em uma configuração enrolada com os dois tipos de meios distintos um do outro por terem meios filtrantes 2420 estabelecidos primeiro e depois meios filtrantes 2420 estabelecidos. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2420 para 2410 é de aproximadamente 2:1. Essa construção pode ser criada, por exemplo, envolvendo-se um primeiro tipo de meio de face única por um período, cortando-se essa manta e emendando-se um segundo tipo de meio de face única na região final do primeiro tipo de meio de face única, continuando-se o processo de envolvimento e repetindo-se para todos os tipos de meios de face única que forem desejados. Alternativamente, enrolamento de cada tipo de meio de face única pode ser realizado separadamente, e as seções podem ser colocadas juntas e vedas como um processo secundário
[0102] A Figura 24B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2450, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de canais que formam os meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2540 tem dois tipos de canais: primeiro meio 2460 e segundo meio 2470. O meio é mostrado em configuração enrolada com os dois tipos de canais separados um do outro. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2470 para 2460 é de aproximadamente 2:1
[0103] A Figura 25A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2500, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes: primeiro meio 2510, segundo meio 2520 e terceiro meio 2530. O meio é mostrado em uma configuração enrolada com os meios separados uns dos outros ao ter meios filtrantes 2520 estabelecidos primeiro e depois o segundo meio 2520 é estabelecido sobre o meio 2510 e o terceiro meio 2530 é estabelecido sobre o meio 2520. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2510 para 2520 para 2530 é de aproximadamente 4:3:3.
[0104] A Figura 25B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2550, que mostra uma configuração enrolada com três tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2550 tem primeiro meio 2560, segundo meio 2670 e terceiro meio 2680. O meio é mostrado em configuração enrolada com os três tipos de meios separados uns dos outros. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2560 para 2570 para 2580 é de aproximadamente 4:3:3.
[0105] A Figura 26A é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2600, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2600 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 2610 e o segundo meio 2620. O meio é mostrado em uma configuração enrolada com os dois tipos de meios separados uns dos outros ao ter meios filtrantes 2620 estabelecidos primeiro e depois meios filtrantes 2620 estabelecidos sobre o meio 2610. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2610 para 2620 é de aproximadamente 1:1.
[0106] A Figura 26B é uma vista esquemática superior de um pacote de meios filtrantes exemplificativo 2650, que mostra uma configuração enrolada com dois tipos de meios filtrantes. O pacote de meios filtrantes 2540 tem dois tipos de meios filtrantes: o primeiro meio 2660 e o segundo meio 2670. O meio é mostrado em configuração enrolada com os dois tipos de meios separados uns dos outros. Nessa modalidade exemplificativa, a razão de área de entrada de pacote 2660 para 2670 é de aproximadamente 1:1.
[0107] Aspectos podem ser melhor entendidos em referência ao seguinte exemplo, no qual o Elemento A, Elemento B e Elemento C foram comparados uns aos outros. O Elemento A foi composto inteiramente do Meio A com canais que têm uma largura de aproximadamente 10,7 milímetros e altura de 3,2 milímetros e uma área em corte transversal cônica. O Elemento B foi composto inteiramente do Meio B com canais que têm uma largura de aproximadamente 8,0 milímetros e uma altura de aproximadamente 2,7 milímetros e uma área cônica. A densidade do canal por centímetro quadrado foi de aproximadamente 2,8 para o Elemento A e 4,4 para o Elemento B. O Elemento C foi composto de 50 por cento em volume com o Meio A, e 50 por cento em volume do Meio B para formar um Meio Híbrido. A Figura 27 mostra uma curva de carregamento para elementos filtrantes feitos com o uso do Meio A, Meio B e do Meio Híbrido. A curva de carregamento mostra a perda de pressão dos elementos filtrantes conforme os gramas de poeira aumentam de zero até menos que 500 gramas. Conforme mostrado na Figura 27, o Meio B e o meio híbrido começaram com níveis de restrição muito similares (aproximadamente 6,3 centímetros (2,5 polegadas) de H2O), enquanto o Meio A teve uma perda de pressão inicial superior, que é de aproximadamente 8,1 centímetros (3,2 polegadas) de H2O. Conforme a poeira começa a se carregar a perda de pressão através de todos os elementos aumenta, no entanto, o Meio A e o Meio Híbrido têm um aumento mais lento na perda de pressão do que o Meio B, em que a perda de pressão do Meio A e do Meio B se cruzam (ou são iguais) em cerca de 125 gramas de poeira. Assim, o Meio Híbrido foi rastreado de perto com o Meio B quando o carregamento de poeira estava apenas começando, e então foi rastreado de perto com o Meio A conforme o carregamento de poeira aumentou em níveis superior. Em outras palavras, o meio híbrido teve restrição inicial similar ao Meio B, porém, carregamento similar ao Meio A.
[0108] De modo a testar adicionalmente o desempenho de filtro melhorado, um banco de teste foi montado com um sistema de dois dutos que tem de 5 a 9 metros cúbicos por minuto de fluxo de ar, configurado para medir a perda de pressão, assim como os valores de restrição de saída. O desempenho relativo de elementos dos meios formados com o uso de combinações de meios filtrantes foi investigado construindo-se vários projetos de elemento filtrante. Os elementos foram formados com os meios de fluxo z dispostos em uma configuração empilhada. Cada um dos elementos teve uma face de entrada de 150 por 150 milímetros e uma face de saída de 150 por 150 milímetros e tiveram 150 milímetros de profundidade. Elementos filtrantes foram feitos com dois tipos de meios: O Meio A e o Meio B. O Meio A e o Meio B tiveram construções de canal de meios consistentes com aquelas mostradas no documento de Patente n° U.S. 9.623.362, intitulado “Filtration Media Pack, Filter Elements, and Air Filtration Media” do inventor Scott M. Brown e cedido à Donaldson Company, Inc. Os Meios A e B foram ambos meios principalmente celulósicos. O Meio A teve uma altura de canal de cerca de 0,22 centímetro (0,092 polegada), largura de canal de cerca de 0,7 centímetro (0,314 polegada), e comprimento de canal de cerca de 150 milímetros (que inclui plugues de canal). O Meio B teve uma altura de canal de cerca de 0,2 centímetro (0,140 polegada), largura de canal de cerca de 1 centímetro (0,430 polegada) e canal comprimento de cerca de 150 milímetros (que inclui plugues de canal). Um primeiro tipo de pacote de meios "segmentado" foram pacotes montados do Meio A e do Meio B localizados próximos uns dos outros em fluxo paralelo. Um segundo tipo de pacote de meios "em camadas" incluiu folhas alternadas do Meio A e do Meio B.
[0109] As Figuras 28A a 30B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios. As Figuras 28A, 29A e 30A mostram resultados para uma configuração segmentada (Meio A foi agrupado junto e todo o Meio B foi agrupado junto); e as Figuras 28B, 29B e 30B mostram resultados para uma configuração em camadas (na qual pelo menos algumas das camadas de Meio A e Meio foram misturadas). Assim, as construções de meios incluem Meio A, Meio B ou várias porcentagens em volume do Meio A e do Meio B. O Meio mais à esquerda de cada gráfico, denotado como 0%, não tem Meio A e assim é totalmente o Meio B. O Meio mais à direita, denotado como 100%, tem apenas o Meio A e, assim, nenhum Meio B. O eixo geométrico Y contém tanto carregamento de poeira fina ISO medido em gramas, quanto perda de pressão medida em polegadas de água.
[0110] As Figuras 28A e 28B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios em uma taxa cúbica de fluxo de 5,83 metros cúbicos por minuto. Das Figuras 28A e 28B será observado que o melhor desempenho, especificamente o carregamento de poeira superior, foi atingido com um meio híbrido: o pacote de meio híbrido que contém tanto Meio A quanto Meio B teve capacidade de carregamento de poeira superior ao Meio A ou ao Meio B sozinho.
[0111] As Figuras 29A e 29B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios em uma taxa cúbica de fluxo de 7,37 metros cúbicos por minuto. Novamente, como nas Figuras 29A e 29B, o melhor desempenho foi com um meio híbrido tanto de Meio A quanto de Meio B.
[0112] As Figuras 30A e 30B mostram resultados de desempenho, que incluem carregamento de poeira e perda de pressão, para várias construções de meios em uma taxa cúbica de fluxo de 8,78 metros cúbicos por minuto. Das Figuras 30A e 30B será observado que o melhor desempenho, especificamente o carregamento de poeira superior, foi, novamente, atingido com um meio híbrido.
[0113] Deve-se observar que, conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um", "uma" "o" e "a" incluem os referentes plurais a menos que o conteúdo dite claramente o contrário. Assim, por exemplo, a referência a uma composição que contém "um composto" inclui uma mistura de dois ou mais compostos. Também deve-se observar que termo "ou" é geralmente empregado em seu sentido que inclui "e/ou" a menos que o conteúdo diga claramente de outra forma.
[0114] Também deve ser observado que, conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações anexas, o termo "configurado" descreve um sistema, aparelho ou outra estrutura que seja construída ou configurada para realizar uma tarefa particular ou adotar uma configuração particular para isso. O termo "configurado" pode ser usado intercambiavelmente com outros termos similares, tais como disposto e configurado, construído e disposto, construído, fabricado e disposto, e semelhantes.
[0115] Aspectos foram descritos em referência a várias modalidades e técnicas específicas e preferenciais. No entanto, deve-se entender que diversas variações e modificações podem ser feitas enquanto se permanece dentro do espírito e escopo do presente documento.
[0116] As modalidades descritas no presente documento não devem ser exaustivas ou limitar a invenção às formas precisas reveladas na seguinte descrição detalhada. Em vez disso, as modalidades são escolhidas e descritas de modo que outras pessoas versadas na técnica possam apreciar e entender os princípios e práticas.
[0117] Todas as publicações e documentos de Patente mencionados no presente documento são incorporados aqui a título de referência. As publicações e documentos de Patente revelados no presente documento são fornecidos apenas para sua revelação. Nada no presente documento deve ser interpretado como uma admissão de que os inventores não são designados a antedatar qualquer publicação e/ou documento de Patente, incluindo qualquer publicação e/ou documento de Patente citado no presente documento.
área de canal cruzada ou meios filtrantes. 15. Pacote de meios de filtração de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14 e 16, 17 ou 18, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira pluralidades de canais está disposta em uma pluralidade separada de camadas. 16. Pacote de meios de filtração de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15 e 17 ou 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira, a segunda e a terceira pluralidade de canais estão dispostas em uma configuração misturada com uma ou mais dentre a pluralidade de camadas que se alternam com outras dentre a pluralidade de camadas. 17. Pacote de meios de filtração de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ou 16 e 18, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de meios de camadas está disposta em uma configuração enrolada. 18. Pacote de meios de filtração de ar, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 ou 17, CARACTERIZADO pelo fato de que as diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de canal cruzada ou meios filtrantes são regulares e repetidas. 19. Elemento filtrante ou filtro de ar CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o pacote de meios de filtração, de acordo com a reivindicação 1. 20. Método para filtrar uma corrente de fluido, sendo o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende passar uma corrente de fluido através do elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1.

Claims (13)

1. Pacote de meios de filtração de ar (800) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um meio de face única (200) que contém uma primeira pluralidade de canais (810) e uma segunda pluralidade de canais (820), sendo que a primeira e a segunda pluralidades de canais (810, 820) estão dispostas em uma configuração de fluxo paralelo e uma folha de revestimento separada de meios filtrantes; em que a primeira e a segunda pluralidades de canais (810, 820) exibem diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes; em que a primeira pluralidade de canais (810) é disposta em uma primeira pluralidade de camadas do meio acanelado, e a segunda pluralidade de canais (820) é disposta em uma segunda pluralidade de camadas do meio acanelado; e em que a primeira pluralidade de canais e a segunda pluralidade de canais tem uma entrada (12) comum e uma saída (14) comum.
2. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira e a segunda pluralidades de canais (810, 820) estão dispostas juntas dentro de pelo menos uma camada dos meios acanelados.
3. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 10 a 90 por cento do volume do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 90 a 10 por cento do volume do pacote de meios (800), preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 20 a 40 por cento do volume do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 80 por cento do volume do pacote de meios (800), e mais preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 40 a 60 por cento do volume do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 40 por cento do volume do pacote de meios (800).
4. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 10 a 90 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 90 a 10 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800), preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 20 a 40 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 80 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800), mais preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 40 a 60 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 40 por cento da área de superfície dos meios do pacote de meios (800).
5. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 10 a 90 por cento da face de entrada do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 90 a 10 por cento da face de entrada do pacote de meios (800), preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 20 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 80 por cento da face de entrada do pacote de meios (800), preferencialmente a primeira pluralidade de canais (810) compreende de 40 a 60 por cento da face de entrada do pacote de meios (800), e a segunda pluralidade de canais (820) compreende de 60 a 40 por cento da face de entrada do pacote de meios (800).
6. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira pluralidade de camadas de meios acanelados e a segunda pluralidade de camadas de meios acanelados estão dispostas em uma configuração misturada com uma ou mais camadas da primeira pluralidade de camadas que se alternam com uma ou mais camadas da segunda pluralidade de camadas.
7. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende, adicionalmente, uma terceira pluralidade de canais (830) disposta em fluxo paralelo com a primeira e a segunda pluralidades de canais (810, 820); em que a primeira, a segunda e a terceira pluralidade de canais (810, 820, 830) exibem diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes.
8. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira pluralidades de canais está disposta em uma pluralidade separada de camadas.
9. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira, a segunda e a terceira pluralidade de canais (810, 820, 830) estão dispostas em uma configuração misturada com uma ou mais dentre a pluralidade de camadas que se alternam com outras dentre a pluralidade de camadas.
10. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de meios de camadas está disposta em uma configuração enrolada.
11. Pacote de meios de filtração de ar (800), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as diferenças em formato de canal, tamanho de canal, altura de canal, largura de canal, área de seção transversal de canal ou meios filtrantes são regulares e repetidas.
12. Elemento filtrante (10) ou filtro de ar CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o pacote de meios de filtração (800), conforme definido na reivindicação 1.
13. Método para filtrar uma corrente de fluido, sendo o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende passar uma corrente de fluido através do elemento filtrante (10), conforme definido na reivindicação 1.
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