ES2207267T3 - Elemento filtrante que consiste en guata de celulosa absorbente, en forma de un cilindro tubular. - Google Patents
Elemento filtrante que consiste en guata de celulosa absorbente, en forma de un cilindro tubular.Info
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Abstract
Elemento filtrante para la filtración de un fluido, en un dispositivo de filtración (10) que comprende un cajetín cilíndrico (12), en el cual el elemento filtrante (14) forma un cilindro tubular dispuesto en el cajetín (12) de manera que separe una parte radial externa (26) de una parte radial interna (30), circulando el fluido a través del elemento filtrante (14) según una dirección general centrípeta, caracterizado porque está constituido por un rollo de guata de celulosa compacto sin mandril.
Description
Elemento filtrante que consiste en guata de
celulosa absorbente, en forma de un cilindro tubular.
La presente invención se refiere a un elemento
filtrante.
La invención se refiere muy en particular a un
elemento filtrante para la filtración de un fluido, del tipo en el
cual el elemento filtrante está destinado a ser utilizado en un
dispositivo de filtración que comprende un cajetín cilíndrico, del
tipo en el cual el elemento filtrante está constituido por un
material de papel absorbente, en forma de hoja, organizado de manera
que forme un cilindro tubular, y del tipo en el cual el elemento
filtrante está dispuesto en el cajetín de manera que separe una
parte radial externa de una parte radial interna, circulando el
fluido a través del elemento filtrante en una dirección general
centrípeta.
Un elemento filtrante de este tipo se
describe por ejemplo en el documento FR-A 2 624
397.
En este documento, se describe un elemento
filtrante que está destinado de manera muy particular a ser
utilizado para realizar el filtrado ultrafino del aceite de
lubrificación de un motor de combustión interna de un vehículo
automóvil.
Dichos elementos filtrantes están destinados a
ser instalados en un cajetín de un dispositivo de filtración en el
cual el fluido entre por una parte periférica y vuelve a salir,
después de filtración, por una zona central.
En el documento
FR-A-2 624 397, el elemento
filtrante está realizado en forma de una banda de papel de filtro
enrollada alrededor de un mandril realizado en cartón, estando
perforado el mandril por una serie de orificios para permitir el
paso del fluido. En efecto, para acceder a la salida del cajetín
del dispositivo, el aceite debe atravesar de una forma u otra el
mandril de cartón.
Los elementos filtrantes de este tipo presentan
numerosas ventajas. En efecto, su modo de fabricación recurre a
unas técnicas ampliamente extendidas en los ámbitos que se
interesan en particular en la fabricación de los rollos de papel
higiénico o los rollos de papel de limpieza universal. El hecho de
constituir el elemento filtrante con una banda de papel enrollada es
particularmente ventajoso puesto que el arrollamiento de una banda
de este tipo es fácil de realizar y la calidad de filtrado obtenido
es particularmente buena, pudiendo además esta última ser adaptada
en función del material utilizado y la densidad de su
arrollamiento.
De todas formas, el elemento filtrante descrito
en el documento FR-A 2 624 397 presenta un grave
inconveniente debido a la presencia del mandril de cartón. En
efecto, se ha observado que la presencia de este mandril de cartón
era una fuente de pérdida de carga muy importante para la
circulación del fluido a través del elemento filtrante, en
particular para los fluidos tales como los aceites que presentan
una viscosidad importante.
En efecto, debe observarse por una parte que la
sección pasante para el fluido a través del filtro está entonces
limitada al cúmulo de las secciones pasantes de cada una de las
perforaciones realizadas en el mandril de cartón. Ahora bien, en el
dispositivo representado, esta sección pasante sólo representa un
pequeño porcentaje de la superficie total de la superficie
cilíndrica interna del arrollamiento de papel.
Por otra parte, el hecho de que los orificios
estén en un número limitado y relativamente alejados unos de los
otros, hace que se creen, a través del filtro, unas zonas
privilegiadas de paso para el fluido, en particular por supuesto en
la proximidad de estos orificios. Ahora bien, debido a que ciertas
zonas son llevadas a filtrar más aceite que otras, estas zonas son
llevadas a recoger más depósitos de partículas que otras zonas del
elemento filtrante, y son por lo tanto más rápidamente
ensuciadas.
Así, ensuciándose las zonas de paso privilegiadas
del fluido, la calidad de filtración disminuye de forma sensible, y
ello además viene acompañado por un aumento en la pérdida de carga
a través del elemento filtrante.
Por ello, resulta que un elemento filtrante que
comprende un mandril central perforado debe muy a menudo ser
reemplazado prematuramente, sin que la totalidad del volumen del
elemento filtrante haya alcanzado un nivel de ensuciado que
justifique tal reemplazo.
La invención tiene pues como objeto proponer una
nueva concepción de un elemento filtrante que permita por una parte
disminuir de forma importante la pérdida de carga a través del
elemento filtrante, y por otra parte, aumentar la duración de la
vida del elemento filtrante por una utilización homogénea del
conjunto del volumen de éste.
De acuerdo con la invención, el elemento
filtrante para la filtración de un fluido, en un dispositivo de
filtración que comprende un cajetín cilíndrico, en el cual el
elemento filtrante forma un cilindro tubular dispuesto en el
cajetín de tal manera que separa una parte radial externa de una
parte radial interna, circulando el fluido a través del elemento
filtrante según una dirección general centrípeta, y caracterizado
porque consiste en un rollo de guata de celulosa compacto sin
mandril.
Según otras características de la invención:
- -
- el diámetro interno medio del cilindro tubular es superior a un veinteavo de su diámetro medio externo;
- -
- el diámetro interno medio del cilindro tubular es superior al cuarto de su diámetro medio externo;
- -
- el diámetro interno medio del cilindro tubular está comprendido entre un tercio y la mitad de su diámetro medio externo;
- -
- el diámetro interno medio del cilindro tubular es superior a 25 mm;
- -
- la pared interior del cilindro tubular tiene una forma cónica o cilíndrica y una sección en corte transversal de forma circular, poligonal o de otro tipo;
- -
- el elemento filtrante de tipo cilíndrico comprende en su superficie al menos un orientador;
- -
- el elemento filtrante está constituido por una banda de papel de un material absorbente, formado por una única hoja continua, arrollada según un cilindro tubular;
- -
- el elemento filtrante está constituido por una serie de hojas de papel de un material absorbente entrecruzadas para formar un cilindro tubular;
- -
- la hoja comprende varios pliegos;
- -
- el rollo es utilizado en un dispositivo de filtración de aceite para un motor de vehículo automóvil.
Se conoce la patente US 3468425 que trata de un
elemento filtrante constituido por un arrollamiento sin mandril de
una hoja de papel de filtro pero que prevé el refuerzo de sus
paredes por medio de una resina.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán seguidamente con la lectura de la descripción detallada
para la comprensión de la cual se hará referencia a los dibujos
anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática en sección
axial que ilustra un dispositivo de filtración provisto de un
elemento filtrante de acuerdo con las enseñanzas de la invención;
y
- la figura 2 es una vista esquemática en sección
transversal según un plano indicado por la línea
2-2 de la figura 1.
Se ha ilustrado en las figuras 1 y 2 un
dispositivo de filtración de un fluido 10 que comprende
esencialmente un cajetín 12 y un elemento filtrante 14. El cajetín
12 comprende una pared lateral 16, cilíndrica de revolución
alrededor del eje A1, y está cerrado por sus dos extremos axiales
por dos tapas transversales inferior 18 y superior 20. Las tapas
18, 20 están fijadas a los dos extremos axiales de la pared
lateral 16, por ejemplo por atornillado o por cualquier otro medio
conocido.
El cajetín 12 presenta una boca de entrada 22 que
desemboca radialmente en la pared lateral 16 para permitir a un
fluido penetrar en el interior del cajetín 12. La tapa inferior 18
está provista, en su centro, de un orificio de orientación axial 24
que forma una boca de salida para que el fluido, después de la
filtración, pueda escapar del cajetín 12.
En el modo de realización ilustrado, el elemento
filtrante 14 es realizado en forma de una banda de papel tal como
guata de celulosa arrollada según un arrollamiento cilíndrico,
sensiblemente de revolución alrededor del eje A1, y que, de acuerdo
con las enseñanzas de la invención, está desprovisto de mandril
central, de tal manera que la pared interna del elemento filtrante
está formada por las espiras internas del arrollamiento de
papel.
El elemento filtrante ilustrado es así
susceptible de ser fabricado de acuerdo con las enseñanzas del
documento FR-A 2 554 799 al cual se hará referencia
de forma expresa para conocer los detalles del procedimiento de
realización de este elemento filtrante. De todas formas, resumiendo,
este procedimiento consiste en arrollar la banda de papel alrededor
de una barra de forma cónica o cilíndrica con una sección en corte
transversal de forma circular, poligonal, o de cualquier otro tipo,
o por lo menos cuyas secciones presenten unas aristas salientes de
orientación general sensiblemente paralela al eje de arrollamiento
o que formen alrededor de éste, una helicoide simple o compleja,
sufriendo el papel un plegado a nivel de estas aristas. Un rodillo
compresor, aplicado contra la parte externa del arrollamiento en
formación permite obtener un arrollamiento particularmente
compacto, y, cuando la barra de arrollado presenta en sección
transversal unas aristas, el marcar correctamente el pliegue de
papel al contacto con estas aristas.
En un modo de realización simple, la barra de
arrollado presenta la sección de un cilindro de base poligonal, por
ejemplo de base hexagonal.
Este modo de realización es un ejemplo entre
otros. La invención comprende una barra de arrollado de cualquier
otra forma tubular, por ejemplo cónica o cilíndrica que tenga una
sección en corte transversal de forma circular o de cualquier otro
tipo.
\newpage
Una vez el arrollado terminado, la barra de
arrollado es retirada del centro del arrollamiento de tal manera
que la pared interior de éste presenta entonces un perfil
sensiblemente del tipo del ilustrado en la figura 2, en el cual
esta pared interna está formada por elementos de superficies
convexas reunidos por unos puntos de retorno constituidos por las
marcas de pliegue dejadas por las aristas de la barra de
arrollado.
Debido a este perfil, y en particular a la
existencia de estos puntos de retorno, las espiras internas del
arrollamiento no pueden dividirse por el interior de tal manera
que, incluso libre, el elemento filtrante conserva su forma. La
pared interior de sección definida por la barra de arrollado puede
también ser reforzada como se describe seguidamente.
Como se puede ver en la figura 1, el elemento
filtrante 14 está dispuesto en el cajetín 12 de tal manera que sus
dos extremos axiales están apoyados axialmente y de forma
respectiva contra la tapa inferior 18 y contra la tapa superior 20
de tal manera que, en el interior del cajetín 12, el elemento
filtrante 14 delimita dos zonas: una zona periférica externa 26 y
una zona radial interna 30 que está delimitada radialmente hacia el
exterior por la pared interna del arrollamiento del elemento
filtrante.
Así el fluido que entra en el cajetín por la boca
de entrada 22 penetra en el interior de la zona periférica externa
26. El orificio de salida 24 desemboca en cuanto a él en la parte
radial interna 30. Así mismo, para salir del cajetín 12, el fluido
que entra en él debe de atravesar obligatoriamente el elemento
filtrante según una trayectoria sensiblemente radial hacia el
interior.
Fabricando el elemento filtrante según el
procedimiento descrito en el documento FR-A 2 554
799, es posible obtener unos arrollamientos cuyo diámetro interno
medio sea de aproximadamente 25 a 40 mm, es decir un diámetro
sensiblemente igual al diámetro interno de los arrollamientos
realizados alrededor de un madril interno de cartón.
De forma ventajosa, el diámetro interno medio del
arrollamiento del elemento filtrante será superior al veinteavo del
valor del diámetro externo del arrollamiento, preferentemente,
este diámetro interno medio será superior al cuarto del valor del
diámetro externo del arrollamiento y más preferentemente este
diámetro interno medio estará comprendido entre un tercio y la mitad
del valor del diámetro externo del arrollamiento.
En efecto, es necesario que este diámetro interno
presente un valor suficiente para que la superficie de esta
superficie interna no sea demasiado pequeña, con el riesgo por una
parte de tener una parte radial interna 30 que presente una
sección en plano transversal demasiado reducida con respecto al
caudal del fluido, y con el riesgo por otra parte de que la
superficie reducida de la pared interna del arrollamiento provoque
un fuerte gradiente de presión del fluido a nivel de las espiras
internas del arrollamiento.
En efecto, desarrollándose la circulación del
fluido, de forma global, radialmente hacia el interior, el caudal
de fluido por unidad de superficie aumenta a medida que se acerca
al eje del arrollamiento, y por lo tanto que disminuye la
superficie de la envolvente cilíndrica que corresponde a un radio
dado.
Con un diámetro interno de arrollamiento
demasiado pequeño, el elemento filtrante sin mandril acabaría por
presentar los mismos inconvenientes, desde el punto de vista de las
pérdidas de carga, que un elemento filtrante que comprenda un
mandril de cartón perforado.
El producto fabricado siguiendo el
procedimiento descrito en el documento FR 2 554 799 presenta
una pared interior que tiene una sección en corte transversal, de
forma poligonal que permite bloquear ventajosamente el elemento
filtrante en el cajetín sin riesgo de rotación y asegurar de esta
manera una simple fijación de este elemento filtrante. Como se ha
ilustrado en las figuras, basta con prever unos medios de centrado
del elemento filtrante en el cajetín. Estos medios de centrado
pueden por ejemplo tomar la forma de pivotes de centrado 32 que
están formados en relieve sobre las caras internas de las tapas 18,
20 y que se extienden de forma axial en la parte radial interna 30
del elemento filtrante cooperando con la pared interna de este
último por sus caras laterales ligeramente cónicas.
La pared interior de sección definida por la
barra de arrollado puede ser también reforzada para evitar
totalmente cualquier deformación eventual, aplicando agua o una
solución que contenga un pegamento o cualquier otro aditivo al
menos al inicio del arrollado de la banda de papel de acuerdo con
el documento FR 2 554 799. Puede estar reforzada incluso por
moleteado o por cualquier otro procedimiento de asociación de las
espiras. Ello permite dar rigidez a la pared interna del elemento
filtrante manteniendo la permeabilidad a los líquidos. El papel
(aquí guata de celulosa) permanece absorbente.
El elemento filtrante puede también comprender,
en su superficie externa, unos orientadores que son unos elementos
en relieve o en hueco que permiten posicionar el elemento de
filtración con el fin de colocar el elemento filtrante en una
posición definida en el interior del cajetín. Estos orientadores
pueden ser unas gargantas, unas ranuras o unas espigas. Están
dispuestos sobre una o varias superficies del elemento filtrante y
preferentemente sobre las Superficies exteriores cilíndricas.
Una de las posibles aplicaciones de un elemento
filtrante según la invención se refiere a la microfiltración del
aceite de un motor de combustión interna de vehículo automóvil con
el fin de retener las micropartículas que son una causa
preponderante de la contaminación generada por los motores. A título
de ejemplo, el soliciante ha fabricado en particular tres tipos de
elementos filtrantes de tamaños diferentes para una aplicación de
este tipo. Las características dimensionales aproximadas de estos
tres tipos de elementos filtrantes están agrupadas en la siguiente
tabla.
| Diámetro | Diámetro | Superficie | Longitud | Metraje | Peso |
| exterior (mm) | interior (mm) | interior (cm^{2}) | axial (m) | (m) | (g) |
| 72 | 28 | 135 | 152 | 47 | 139 |
| 84 | 35 | 230 | 210 | 62,5 | 256 |
| 84 | 35 | 300 | 273 | 62,5 | 332 |
El material de papel utilizado en este caso está
constituido por una banda de papel que comprende un solo pliego de
guata de celulosa cuyo gramage es de 20 g/m^{2}.
Este ejemplo de realización de la invención
utiliza guata de celulosa.
Debe observarse que la guata de celulosa presenta
propiedades de resistencia a la humedad debido a su proceso de
fabricación que prevé la incorporación de un agente que resiste a
la humedad.
Así mismo, se podría prever también el uso de una
banda de papel que comprenda varios pliegos idénticos o diferentes,
y unas hojas de otros gramages podrían ser utilizadas en función de
la naturaleza del fluido a filtrar, en función del caudal o en
función de la calidad de la filtración buscada.
Por otra parte, el elemento filtrante no está
obligatoriamente realizado en forma de un arrollamiento de una hoja
única y continua de papel de material absorbente. Se puede también
prever realizar con ayuda de una serie de hojas de papel de
material absorbente, organizadas de acuerdo con la enseñanza del
documento WO 96/05133 al cual se hará referencia de forma útil. En
este documento, se describe un procedimiento de fabricación de un
rollo de papel constituido por hojas de papel entrecruzadas.
Se podrían incluso utilizar unos aditivos en
función del destino de la filtración, con el fin de obtener un
efecto de tratamiento del tipo limpieza, un efecto bactericida, un
enriquecimiento del fluido filtrado y recuperado, mediante la
incorporación de un agente deshidratante, de unos aditivos
alimentarios (en el caso de la filtración de aceites alimenticios)
etc...
Se podría prever el aplicar o fijar al menos en
la superficie de la pared interior del elemento filtrante, uno o
varios componentes que tengan un efecto directo o indirecto sobre
las propiedades del fluido filtrado.
Por supuesto un elemento filtrante de acuerdo con
las enseñanzas de la invención podrá ser utilizado para la
filtración de cualquier aceite en general, e incluso de todo tipo
de fluido (incluyendo los gases). Se pueden citar por ejemplo los
aceites de motor, los aceites hidráulicos, los aceites de frituras,
etc..
Claims (11)
1. Elemento filtrante para la filtración de un
fluido, en un dispositivo de filtración (10) que comprende un
cajetín cilíndrico (12), en el cual el elemento filtrante (14)
forma un cilindro tubular dispuesto en el cajetín (12) de manera
que separe una parte radial externa (26) de una parte radial
interna (30), circulando el fluido a través del elemento filtrante
(14) según una dirección general centrípeta, caracterizado
porque está constituido por un rollo de guata de celulosa compacto
sin mandril.
2. Elemento filtrante según la reivindicación 1,
caracterizado porque el diámetro interno medio del cilindro
tubular es superior a un veinteavo de su diámetro medio
externo.
3. Elemento filtrante según la reivindicación 2,
caracterizado porque el diámetro interno medio del cilindro
tubular es superior al cuarto de su diámetro medio externo.
4. Elemento filtrante según la reivindicación 3,
caracterizado porque el diámetro interno medio del cilindro
tubular está comprendido entre un tercio y la mitad de su diámetro
medio externo.
5. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
diámetro interno medio del cilindro tubular es superior a 25
mm.
6. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pared
interior del cilindro tubular tiene una forma cónica o cilíndrica y
una sección en corte transversal de forma circular, poligonal o de
cualquier otro tipo.
7. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
elemento filtrante comprende en su superficie al menos un
orientador.
8. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
elemento filtrante (14) está constituido por una única hoja
continua, arrollada según un cilindro tubular.
9. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, constituido por una serie de hojas de papel
de material absorbente, entrecruzadas para formar un cilindro
tubular.
10. Elemento filtrante según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, cuya hoja comprende varios
pliegos.
11. Utilización de un elemento filtrante según la
reivindicación 1, para la filtración del aceite en un motor de
vehículo automóvil.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9809986 | 1998-08-04 | ||
| FR9809986A FR2782018B1 (fr) | 1998-08-04 | 1998-08-04 | Element filtrant constitue d'un materiau cellulosique absorbant, sous la forme d'un cylindre tubulaire |
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| ES2207267T3 true ES2207267T3 (es) | 2004-05-16 |
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|---|---|---|---|
| ES99936662T Expired - Lifetime ES2207267T3 (es) | 1998-08-04 | 1999-08-02 | Elemento filtrante que consiste en guata de celulosa absorbente, en forma de un cilindro tubular. |
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