ES2259976T3 - Aparato y procedimiento para filtrar impurezas de un fluido. - Google Patents

Aparato y procedimiento para filtrar impurezas de un fluido.

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ES2259976T3 ES00204283T ES00204283T ES2259976T3 ES 2259976 T3 ES2259976 T3 ES 2259976T3 ES 00204283 T ES00204283 T ES 00204283T ES 00204283 T ES00204283 T ES 00204283T ES 2259976 T3 ES2259976 T3 ES 2259976T3
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John H. Beard
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Abstract

Aparato de filtro para su utilización en la eliminación de impurezas, que comprende: un alojamiento (1), un filtro de flujo completo (8) contenido en dicho alojamiento (1), estando dispuestos dicho alojamiento (1) y dicho filtro de flujo completo (8) de tal modo que la totalidad del fluido a ser filtrado por dicho aparato de filtro pase a través de dicho filtro de flujo completo (8), caracterizado porque un filtro de derivación (15) está situado en posición concéntrica sustancialmente en el interior de dicho filtro de flujo completo (8), y un conducto (16) está situado en posición al menos parcialmente concéntrica sustancialmente en el interior de dicho filtro de derivación (15), presentando dicho conducto (16) un extremo corriente arriba (17), un extremo corriente abajo (18), una sección de reducción de presión (51) situada sustancialmente en el interior de dicho filtro de derivación (15) y al menos una abertura (57) que se extiende desde un área de baja presión en el interior de dicha sección de reducción de presión (51) hasta una posición adyacente a un lado corriente abajo de dicho filtro de derivación (15), en el que dicho filtro de derivación (15) está situado corriente abajo de dicho filtro de flujo completo (8) y dicha sección de reducción de presión (51) está dispuesta en el interior de dicho aparato de filtro de tal modo que se crea un diferencial de presión a través de dicho filtro de derivación (15) cuando pasa fluido a través de dicho aparato de filtro, a fin de que una porción predeterminada de dicho fluido a ser filtrado por dicho aparato de filtro pase a través de dicho filtro de derivación (15).

Description

Aparato y procedimiento para filtrar impurezas de un fluido.
La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato para eliminar por filtrado impurezas de un fluido y, más particularmente, a un procedimiento y un aparato para eliminar por filtrado impurezas de aceite de lubricación para su utilización en un motor de combustión interna.
En diversas clases de aparatos que utilizan fluidos (por ejemplo, aceite de lubricación), las impurezas de partículas finas pueden encontrar el modo de introducirse en el fluido. Si no se eliminan dichas impurezas, el aparato, tal como un motor, puede resultar dañado. Para evitar tales fallos catastróficos, se han propuesto diversas clases de sistemas de filtrado.
En los sistemas de filtrado más usuales, se proporciona un sistema de circulación para filtrado independientemente de un sistema de circulación principal y un filtro que presenta un elemento de filtrado de densidad relativamente alta está dispuesto en el sistema de circulación para filtrado. El fluido en circulación es bombeado a través del filtro para eliminar impurezas contenidas en el fluido.
Otra técnica conocida deriva el fluido del sistema de circulación principal a través de una válvula para regular el caudal de fluido y fuerza al fluido a pasar a través de un filtro de alta densidad. El fluido filtrado es devuelto entonces para su reutilización.
Un filtro está insertado también comúnmente en el sistema de circulación principal. En un sistema de este tipo, dado que el filtro puede proporcionar una resistencia muy alta contra el flujo de fluido, se genera una alta presión en el sistema y así la tubería y el filtro deben tener una resistencia mecánica alta. Por tanto, los filtros del sistema de circulación principal tienen generalmente una densidad baja. Esta densidad baja da como resultado una incapacidad para eliminar efectivamente impurezas finas. Lo peor es que estas partículas finas no eliminadas afectan al sistema en un grado muy alto.
Para evitar algunos de estos inconvenientes, se han previsto unos filtros que tienen un área grande de modo que se reduzca la resistencia aparente del filtro y se proporcione un filtro fino en un circuito de derivación. Sin embargo, es necesario que el fluido fluya forzadamente a través del circuito de derivación debido a que éste tiene una gran resistencia. Por tanto, debe disponerse una bomba independiente para mover el fluido a través del circuito de derivación.
Un tipo bien conocido de aparato que utiliza fluidos es el motor de combustión interna. Los motores de combustión interna emplean generalmente dos tipos de filtración para limpiar el aceite lubricante. Estos dos tipos de filtración se denominan comúnmente filtración de flujo completo y filtración de derivación. Tradicionalmente, los elementos de filtrado de flujo completo reciben y filtran (de manera relativamente basta) más del 75% de la salida de bomba de aceite regulada en dicho sistema antes de suministrar el aceite a los componentes del motor. Cuando se proporciona un filtro de derivación, este filtro de derivación recibe únicamente entre 5 y 10% de la salida de la bomba. El filtro de derivación es generalmente efectivo para "superlimpiar" el aceite. La mayoría de los motores modernos (gasolina y diesel) utilizan filtros de flujo completo. Los motores de servicio pesado (particularmente, motores diesel) están equipados frecuentemente con filtros de derivación, además de filtros de flujo completo. Históricamente, los motores consiguen una filtración combinada de flujo completo y de derivación por uno de tres procedimientos.
El primer procedimiento para crear filtración una combinada de flujo completo y de derivación es situar los filtros de flujo completo y de derivación en recipientes independientes y habilitar circuitos de flujo individuales independientes con unos medios positivos para forzar flujo a través del filtro de derivación. El segundo procedimiento para conseguir una filtración combinada de flujo completo y de derivación es situar los filtros de flujo completo y de derivación en el mismo recipiente con circuitos de flujo individuales independientes y con unos medios positivos para forzar flujo a través del filtro de derivación. El requisito de ambos procedimientos primero y segundo de poseer más de un circuito de flujo incrementa la fontanería interna y externa de tales sistemas y, por tanto, incrementa también el coste de dichos sistemas.
El tercer procedimiento implica situar el filtro de flujo completo y el filtro de derivación en el mismo único recipiente, pero con un único circuito de flujo y sin ningún medio positivo de forzar el flujo a través del filtro de derivación. Tales sistemas reducen la fontanería y los gastos asociados a los primer y segundo sistemas.
Se conocen en la técnica sistemas basados en el tercer procedimiento. Un problema asociado a estos sistemas es que son capaces de crear únicamente flujo paralelo entre el filtro de flujo y el filtro de derivación. En dichos sistemas paralelos, el flujo pasa a través del filtro de flujo completo o el filtro de derivación, pero no todo el fluido pasa a través del filtro de flujo completo antes de salir del sistema o pasar a través del filtro de derivación. Para resolver este problema, se han diseñado algunos sistemas que incorporan un filtro de flujo completo que filtra todo el fluido que entra en el aparato de filtrado antes de que el fluido salga directamente del aparato a través de una salida o pase a través de un filtro de derivación y salga a través de una salida independiente. Ejemplos de dichos sistemas se describen en las patentes US nº 5.078.877 y nº 5.342.511.
El documento US-A-4 655 914 describe un aparato de filtrado para retirar impurezas de un aceite de lubricación para su utilización en un motor de combustión interna que comprende filtros de densidad baja y alta que tienen entradas conectadas comúnmente a un conducto de entrada a través del cual se suministra el aceite de lubricación a filtrar, un orificio dispuesto en un conducto de salida del filtro de baja densidad para producir una presión reducida debido a un flujo de aceite rápido y un conducto conectado entre una salida del filtro de alta densidad y el orificio. Debido a la presión reducida aplicada a la salida del filtro de alta densidad, una parte del aceite es aspirada efectivamente en el filtro de alta densidad.
En los documentos US-A-2 843 268 y US-A-0 287 527 se describen también filtros similares.
El objetivo general de la presente invención es proporcionar un aparato de filtro para su utilización en la eliminación de impurezas contenidas en un fluido, que comprende un alojamiento, un filtro de flujo completo, un filtro de derivación y un conducto. Para alcanzar este objetivo, la invención proporciona un filtro de acuerdo con la reivindicación 1.
La invención proporciona además unas formas de realización en las que la sección de reducción de presión comprende un orificio de placa delgada, una tobera de radio largo, una tobera Dall o, preferentemente, un venturi. En formas de realización en las que el conducto es un venturi, este venturi presenta deseablemente una garganta con un diámetro interno de aproximadamente 24 mm. En formas de realización más específicas, la invención prevé que al menos un paso atraviese la pared de la sección de reducción de presión del conducto. Más particularmente, la invención proporciona un conducto que comprende dos pasos, cada uno con un diámetro de entre aproximadamente 4,3 y aproximadamente 4,6 mm de diámetro.
En otras formas de realización específicas, la invención proporciona un conducto en el que el diámetro interior del extremo corriente arriba y del extremo corriente abajo del conducto está comprendido entre 18 y aproximadamente 30,5 mm; en formas de realización particulares adicionales, el diámetro interior del extremo corriente abajo y el extremo corriente arriba del conducto es de aproximadamente 28,6 mm.
Otra forma de realización de la invención proporciona un aparato de filtro para su utilización en la eliminación de impurezas contenidas en un fluido por filtración, que comprenden en relación concéntrica un alojamiento; un filtro de flujo completo; un soporte de filtro de flujo completo; una corona circular de flujo completo; un filtro de derivación; un soporte de filtro de derivación; una corona circular de derivación; y un conducto que comprende una sección de reducción de presión en forma de un venturi, comprendiendo el conducto al menos un paso a través de una pared del conducto junto al venturi. En tales formas de realización, el aparato de filtro está dispuesto de modo que el fluido a ser filtrado por el aparato de filtro fluya hacia el alojamiento, a través del filtro de flujo completo y hacia la corona circular de flujo completo, en donde una porción predeterminada del fluido es arrastrada a través del filtro de derivación y el resto del fluido fluye hacia el extremo corriente arriba del conducto. El fluido arrastrado a través del filtro de derivación fluye hacia la corona circular de derivación y, después, a través del al menos un paso del venturi y hacia el conducto de derivación, y el fluido que pasa desde la corona circular de flujo completo directamente hacia el conducto fluye a través del venturi del conducto produciendo un diferencial de presión a través del filtro de derivación que da como resultado que una cantidad predeterminada de fluido pase a través del filtro de derivación.
La invención proporciona además aparatos de esta clase en los que el aparato comprende además una tapa extrema superior que se acopla al extremo superior del filtro de derivación. En formas de realización más particulares, la tapa extrema superior comprende un elemento de estanqueidad de tapa extrema superior que tiene un surco tórico y una junta tórica que se encaja de manera estanca en el surco tórico.
En otras formas de realización alternativas, el aparato comprende además una placa extrema superior que se acopla al extremo superior del filtro de flujo completo. En variaciones particulares del aparato, la placa extrema superior comprende un elemento de estanqueidad de junta en d capaz de acoplarse de manera estanca a una junta de estanqueidad en d. Alternativamente, el aparato puede incluir además una junta de arandela y una placa de base, y la tapa extrema superior comprende un labio interior que se acopla a una junta de arandela y a unas extensiones de pata. Las extensiones de pata soportan la placa de base formando así pasos de flujo entre las extensiones de patilla y la placa de base. Otra forma de realización alternativa proporcionada por la presente invención comprende una segunda junta de estanqueidad que se acopla a la junta de arandela y a la placa de base.
La presente invención proporciona además una placa de base adecuada para su utilización en un aparato de filtro, que comprende un paso roscado y una o más lumbreras de entrada que pasan a través de una pared del paso roscado. La invención proporciona además una placa de base similar que comprende una o más zonas ranuradas, las lumbreras de entrada están colocadas en el interior de las zonas ranuradas y las zonas ranuradas están situadas en el interior de la zona roscada.
En otra forma de realización más de la invención, se proporciona un aparato de filtro para su utilización en la eliminación por filtración de impurezas contenidas en un fluido que comprende un alojamiento y un filtro de flujo completo contenido en dicho alojamiento y dispuesto de tal modo que la totalidad del fluido a filtrar por dicho aparato de filtro pase a través de dicho filtro de flujo completo. El aparato de filtro comprende además una placa de base que comprende un paso roscado y una o más lumbreras de entrada, en el que las lumbreras de entrada pasan a través de una pared del paso roscado. En esta forma de realización, la placa de base está colocada con respecto al alojamiento y el filtro de flujo completo de tal modo que el flujo de entrada pase a través de las lumbreras de entrada y a través del filtro de flujo completo.
Además, se proporciona un conducto para su utilización en un filtro, que comprende una primera sección de conducto corriente arriba que comprende una tapa extrema inferior, una segunda sección de conducto que comprende una sección de reducción de presión y una tercera sección de conducto corriente abajo que comprende una tapa extrema superior. En tales formas de realización, la primera sección de conducto corriente arriba está acoplada de manera estanca a la segunda sección de conducto, y ésta está acoplada de manera estanca a la tercera sección de conducto corriente abajo, de modo que el fluido que entra a la primera sección de conducto corriente arriba pasa a través de la segunda sección de conducto y de la tercera sección de conducto corriente abajo.
Una forma de realización más particular de este conducto de tres piezas comprende una cuarta sección que comprende una sección abocinada que se encuentra corriente abajo de la tercera sección de conducto corriente abajo. Asimismo, se proporcionan formas de realización en las que el conducto comprende una o más patas de soporte conectadas al extremo corriente arriba, de la primera sección de conducto corriente arriba que forman unos pasos de flujo. En formas de realización más específicas, la tapa extrema inferior comprende un primer canal en forma de u y la tapa extrema superior comprende un segundo canal en forma de u. En formas de realización en las que se proporciona un filtro de derivación, este filtro de derivación puede aplicarse de manera estanca entre los canales en forma de u.
La presente invención proporciona también un procedimiento para eliminar por filtración impurezas contenidas en un fluido. El procedimiento se realiza introduciendo un fluido en un aparato de filtrado que comprende un filtro de flujo completo y un filtro de derivación; filtrando el 100% del fluido con el filtro de flujo completo; y creando un diferencial de presión a través del filtro de derivación, por el cual una porción predeterminada del fluido filtrado por el filtro de flujo completo es arrastrada a través del filtro de derivación, filtrando así una segunda vez la porción predeterminada del fluido. En formas de realización más específicas, el diferencial de presión resulta de una porción predeterminada del fluido que pasa a través del filtro de flujo completo y, subsiguientemente, pasa a través de un conducto que comprende una sección de reducción de presión, como se ha descrito anteriormente.
Además, se proporciona un conjunto para sellar el alojamiento de un aparato de filtrado, que comprende una placa extrema superior que tiene un paso central, una primera junta de estanqueidad, que comprende un labio interior y una porción de cuerpo, una tapadera de engatillado que comprende un labio exterior y un surco interior, y una segunda junta de estanqueidad. El labio interior se acopla de manera estanca al paso central, la placa de base se asienta sobre la porción de cuerpo de la primera junta de estanqueidad, la tapadera de engatillado se acopla de manera estanca a la placa de
base, y la segunda junta de estanqueidad se aplica de manera estanca al surco interior, completando así el conjunto.
la figura 1 es una vista en sección transversal que muestra una primera forma de realización del aparato de filtrado de la invención reivindicada;
la figura 2 es una vista exterior de una forma de realización del componente de conducto de la presente invención;
la figura 2a es una vista exterior de la forma de realización del componente de conducto de la figura 2, que incorpora una tapa extrema inferior alternativa;
la figura 3 es una vista explosionada de una forma de realización de un componente de conducto de la presente invención que se ha montado a partir de subcomponentes;
la figura 4 es una vista exterior de los subcomponentes montados de la figura 3;
la figura 5 es una vista explosionada de una porción de los componentes interiores del aparato mostrado en la 
\hbox{figura 1;}
la figura 6 es una vista exterior de la primera junta de estanqueidad circular, la placa extrema superior y los componentes de placa de base y tapadera de engatillado conectados de la primera forma de realización de la invención;
la figura 7a es una vista en sección transversal de una forma de realización alternativa de la invención reivindicada que incorpora una junta de arandela;
la figura 7b es una vista exterior de la junta de arandela incorporada en la forma de realización alternativa de la invención reivindicada mostrada en la figura 6;
la figura 8a es una vista en sección transversal de una segunda forma de realización alternativa de la presente invención, que incorpora una abrazadera de junta de estanqueidad y una junta de estanqueidad en D;
la figura 8b es una vista recortada que muestra la segunda forma de realización alternativa en conexión con un motor;
la figura 8c es una vista exterior que muestra la junta de estanqueidad y la abrazadera de junta de estanqueidad incorporada en la segunda forma de realización alternativa de la presente invención;
la figura 8d es una vista recortada que muestra un mecanismo alternativo de retención de junta de estanqueidad de tipo en D;
la figura 9 es una vista en sección transversal de una tercera forma de realización alternativa de la presente invención;
la figura 10 es una vista explosionada de una configuración de tapa extrema superior alternativa del aparato de filtrado;
la figura 11 es una vista en sección transversal de una cuarta forma de realización alternativa de la presente invención;
la figura 12a es una vista en planta superior de una placa de base alternativa de la presente invención;
la figura 12b es una vista en sección transversal de la placa de base mostrada en la figura 12a;
la figura 13 es una vista en sección transversal de una quinta forma de realización alternativa de la invención que incorpora la placa de base mostrada en la figura 12a y la figura 12b;
la figura 14a es una vista en planta inferior de una segunda placa de base alternativa de la presente invención;
la figura 14b es una vista en sección transversal de la placa de base mostrada en la figura 14a;
la figura 15 es una vista en sección transversal de una sexta forma de realización alternativa de la invención que incorpora la segunda placa de base alternativa mostrada en la figura 14a y la figura 14b;
la figura 16 es una vista en planta superior de un componente de placa extrema superior alternativo de la invención; y
la figura 16a es una vista en planta superior de un segundo componente de placa extrema superior alternativo de la invención.
En aras de la comprensión de la invención, se hará referencia ahora al aparato como se muestra en las figuras y se utilizará un lenguaje específico para describir el mismo. Sin embargo, se entenderá que con ello no se pretende ninguna limitación del alcance de la invención y que el aparato mostrado en la presente memoria representa únicamente algunas de las características de la invención reivindicada.
La figura 1 es una vista en sección transversal de una primera forma de realización del aparato de filtrado de la presente invención. El sistema de filtrado puede estar fijado de forma separable a un bloque de un motor de combustión interna para el filtrado del aceite lubricante. El aparato de filtrado comprende un alojamiento 1 que tiene la forma de una vasija cilíndrica con un extremo abierto y un extremo cerrado, una placa extrema inferior 5, un filtro de flujo completo 8, un filtro de derivación 15, un conducto 16 y una placa extrema superior 30. El filtro de flujo completo 8, el filtro de derivación 15 y el conducto 16 están instalados preferentemente todos ellos en el alojamiento 1 en relación concéntrica, con el filtro de flujo completo 8 dispuesto en el interior del alojamiento 1, el filtro de derivación 15 en el interior del filtro de flujo completo 8 y el conducto 16 en el interior del filtro de derivación 15. El conducto 16 está situado en el centro del interior del filtro de la presente invención. El conducto 16 comprende un tubo con extremos abiertos corriente arriba 17 y corriente abajo 18 que permiten que el fluido fluya a su través. El conducto 16 puede estar compuesto de cualquier forma adecuada, tal como acero inoxidable, acero regular o plástico de resistencia adecuada. Preferentemente, el conducto 16 está compuesto de plástico de nylon.
El conducto 16 comprende una sección de reducción de presión 51. La sección de reducción de presión 51 puede ser de cualquier forma adecuada, tal como una tobera Dall, un orificio de placa delgada, una tobera de radio largo o un venturi (denominado también algunas veces "tubo venturi"). Preferentemente, el conducto 16 comprende un venturi como se describe en las figuras adjuntas. Un venturi es un dispositivo que incorpora clásicamente una sección transversal simple convergente y divergente y usa el principio básico de Bernoulli para relacionar la velocidad del fluido con la presión. Así, para incorporar estos principios, como se expone en la presente memoria, el conducto 16 comprende una sección de reducción de presión 51 que comprende una porción de diámetro reducido del conducto en la proximidad del centro longitudinal del conducto. La sección de reducción de presión 51 puede ser de cualquier anchura (diámetro) adecuada para efectuar la cantidad deseada de filtración de derivación en el contexto de la presente invención. Puede usarse cualquier diámetro interno adecuado para la sección de reducción de presión (es decir, medido en el interior de aproximadamente el punto más estrecho de la misma). Preferentemente, el diámetro interior de la sección de reducción de presión 51 está entre aproximadamente 13 mm y aproximadamente 32 mm. Más preferentemente, el punto más estrecho de la sección de reducción de presión (denominado también garganta 55) tiene un diámetro interno de entre aproximadamente 20 mm y aproximadamente 25,5 mm. Muy preferentemente, la garganta tiene un diámetro interno de aproximadamente 24,1 mm.
El cambio de diámetro interno entre la sección de reducción de presión 51 y el diámetro del extremo corriente arriba 17 y el extremo corriente abajo 18 del conducto influye también en la capacidad de reducción de presión del conducto 16 y en el flujo a través de éste. El diámetro interno del extremo corriente arriba 17 y del extremo corriente abajo 18 del conducto puede ser cualquier diámetro adecuado en el contexto de la presente invención. Preferentemente, los diámetros internos del extremo corriente arriba 17 y del extremo corriente abajo 18 del conducto están comprendidos entre aproximadamente 18 a aproximadamente 30,5 mm. Más preferentemente, los diámetros internos de los extremos corriente arriba y corriente abajo del conducto están entre aproximadamente 25,15 y aproximadamente 29 mm. De manera óptima, el diámetro interno de los extremos corriente arriba y corriente abajo del conducto es de aproximadamente 28,6 mm.
En ajustes de flujo real, la fricción y la turbulencia desempeñan una función en la velocidad del flujo de un líquido que pasa a través de un venturi. Estos factores influyen en la capacidad del venturi para crear un diferencial de presión. Para contrarrestar el efecto de tales fuerzas, el conducto presenta una transición hacia y desde la sección de reducción de presión 51. Preferentemente, el diámetro del conducto 16 aumenta gradualmente en el área de transición desde la garganta hasta el extremo corriente abajo 18. La tasa de aumento de tamaño del conducto desde la garganta hasta el extremo corriente abajo 18 puede estar en cualquier tasa adecuada suficiente para reducir turbulencias. Preferentemente, el ángulo de aumento de tamaño en el lado corriente abajo de la garganta está marcado por un ángulo de entre aproximadamente 5º y aproximadamente 8º. Más preferentemente, el ángulo de aumento de tamaño es de
aproximadamente 8º.
La turbulencia y la fricción se contrarrestan también en parte estrechando gradualmente el diámetro del conducto 16 desde el extremo corriente arriba 17 hasta la sección de reducción de presión 51. Este estrechamiento puede ser de cualquier tasa adecuada. Preferentemente, el conducto se estrecha en un ángulo de aproximadamente 20º a aproximadamente 22º entre el extremo corriente arriba 17 y la sección de reducción de presión 51. Más preferentemente, el estrechamiento está marcado por un ángulo de aproximadamente 22º.
La sección de reducción de presión 51 comprende también una o más lumbreras de derivación 57, posicionadas preferentemente en la garganta 55 o en la proximidad de ésta, que permiten que el fluido fluya hacia el conducto. La lumbrera de derivación 57 comprende un orificio que transita a través del conducto. Preferentemente, la sección de reducción de presión 51 tiene dos lumbreras de derivación 57 posicionadas en lados opuestos del conducto 16 para promover un flujo uniforme a través del filtro de derivación completo 15. De acuerdo con la presente invención, y como se describe en la presente memoria con más detalle, la lumbrera de derivación 57 puede ser de cualquier tamaño adecuado para permitir que una porción predeterminada de fluido fluya hacia el conducto 16, haciendo así que una cantidad predeterminada de fluido fluya a través del filtro de derivación 15 (es decir, sea filtrada por éste) para conseguir un rendimiento de filtración completo predeterminado. Preferentemente, dos lumbreras de derivación con diámetros de aproximadamente 4,32 a aproximadamente 4,6 mm, más preferentemente alrededor de 4,5 mm, están incluidas en el conducto.
Como se aprecia en la figura 2, en el extremo corriente arriba 17, el conducto comprende un primer canal en forma de u 21 en el que puede encajarse el extremo inferior del filtro de derivación 15 de manera estanca. El extremo corriente arriba 17 del conducto comprende además patas de soporte 26 que soportan el conducto 16 y el filtro de derivación 15. Las patas de soporte 26 crean también pasos de flujo 27 a través de los cuales puede pasar fluido filtrado por el filtro de flujo completo 8. Alternativamente, como se observa en la figura 2a, el conducto puede incluir una sección inferior en forma circular 80. En vez de las patas de soporte 26, la sección inferior circular comprende pasos de flujo interiores 82 que transitan a través de sus paredes, a través de los cuales el fluido filtrado por el filtro de flujo completo 8 fluye hacia el conducto 16.
El extremo corriente abajo 18 del conducto 16 transiciona preferentemente a través de una sección de conducto recto hacia una sección abocinada 19 que está acoplada de forma sellante con una placa extrema superior 30 descrita en la presente memoria. En la primera forma de realización de la invención reivindicada, mostrada en la figura 1, el radio de la sección abocinada 19 es preferentemente mayor que el de las otras secciones del conducto para facilitar el flujo hacia fuera del conducto y reducir las fuerzas friccionales y turbulentas como se describe en la presente memoria, y termina en una sección recta corta 20 para ayudar a acoplar de manera estanca la placa extrema superior 30 a la misma.
Inmediatamente antes de la iniciación del diámetro creciente del conducto 16 para formar la sección abocinada 19, el conducto 16 comprende de preferencia, principalmente en una disposición anular alrededor del exterior del extremo corriente abajo 18 del conducto, un segundo canal en forma de u 22 en el que el extremo superior del filtro de derivación 15 puede encajarse con estanqueidad de la manera descrita en la presente memoria. Tanto el primer canal en forma de u 21 como el segundo canal en forma de u 22 pueden formarse y sujetarse al conducto 16, tal como por soldadura de aporte o soldadura autógena, o puede moldearse en construcción unitaria con el conducto 16, por ejemplo cuando el conducto 16 se forma a partir de un material moldeable, tal como un plástico.
Más preferentemente, el conducto 16 está formado por al menos tres secciones. En tal forma de realización de la presente invención, la primera sección A del componente de conducto de tres secciones, como se muestra en la figura 3, comprende la porción corriente arriba 17 del conducto, la sección de reducción de presión 51 y la porción corriente abajo 18 (con exclusión de la sección abocinada 19). La segunda sección B puede denominarse tapa extrema inferior del conducto e comprende un primer canal en forma de u 21 y las patas de soporte 26, que comprenden los pasos de flujo 27 a través de los cuales pasa fluido filtrado únicamente por el filtro de flujo completo 8. Alternativamente, como se observa en la figura 2a, la tapa extrema inferior del conducto puede adoptar la forma de una sección inferior en forma circular 80. En vez de las patas de soporte 26, la sección inferior circular comprende pasos de flujo interiores 82 que transitan a través de sus paredes, a través de los cuales fluido filtrado por el filtro de flujo completo 8 fluye hacia el conducto 16. La sección inferior en forma circular 80 comprende también un canal en forma de u inferior 84 que actúa de manera similar al primer canal en forma de u de la forma de realización principal del conducto 16. La sección abocinada 19 y el segundo canal en forma de u 22 están formados preferentemente como una tercera sección C que puede denominarse tapa extrema superior del conducto y que puede acoplarse de manera estanca con la primera sección A. Preferentemente, un agente sellante tal como Plastisol se aplica a las tres secciones en puntos en los que éstas se acoplan una con otra.
El conducto 16 puede adoptar cualquier forma adecuada. Preferentemente, cuando está incorporado un venturi en el conducto 16, el venturi es de una forma que hace que el flujo de fluido a través de la sección de reducción de presión 51 sea un flujo de fluido sustancialmente lineal. Una forma preferible de venturi es una similar al tipo de venturi utilizado en manómetros de venturi que son conocidos en la técnica. Los filtros que incorporan tales conductos demuestran mejores calidades de flujo a través del conducto, ya que el flujo es dirigido de un modo lineal en vez de en múltiples direcciones. Así, se incrementa la capacidad del aparato del filtro para filtrar más fluido rápidamente y para hacer que una cantidad mayor de fluido sea arrastrada a través del filtro de derivación.
Preferentemente, el conducto de la presente invención comprende además unos elementos de estanqueidad que pueden sujetarse al conducto 16 o moldearse con el mismo en una construcción unitaria. Un ejemplo de tal forma de realización de la presente invención se muestra en la figura 3, en la que un elemento de estanqueidad 24 está posicionado en una relación anular alrededor del extremo corriente arriba 18 del conducto. El elemento de estanqueidad 24 tiene un exterior que se acopla al primer canal en forma de u 21 del conducto y al extremo superior del tubo de soporte de derivación 52. Asimismo, un segundo elemento de estanqueidad 24, que puede sujetarse o moldearse análogamente, está situado en el extremo corriente abajo 17 del conducto y se acopla al segundo canal en forma de u 22 y tiene un exterior que puede acoplarse con el extremo superior de un tubo de soporte de derivación 52. El primer canal en forma de u 21 está formado entre el elemento de estanqueidad 24 y un primer retenedor exterior 28 de canal en forma de u, que comprende un labio que sobresale hacia el interior del filtro y se usa para acoplarse de manera estanca al filtro de derivación 15, como se describe en la presente memoria. El segundo canal en forma de u 22 está formado de manera similar entre el elemento de estanqueidad 23 y un retenedor 29 y se acopla de manera estanca al filtro de derivación.
Preferentemente, rodeando al conducto 16 hay un tubo de soporte de derivación 52 que comprende un tubo perforado a lo largo de su longitud para permitir que fluya fluido fácilmente a través de él. El tubo de soporte de derivación 52 puede formarse de cualquier material adecuado para mantener una relación separada entre el conducto 16 y el filtro de derivación 15. Preferentemente, el tubo de soporte de derivación 52 está compuesto de acero, tal como acero inoxidable.
El contacto entre el elemento de estanqueidad 23, el segundo elemento de estanqueidad 24 y el tubo de soporte de derivación 52 mantiene una relación separada entre el conducto 16 y el tubo de soporte de derivación 52, formando una corona circular de derivación 53. Esta relación separada entre el tubo de soporte de derivación 52 y el conducto 16 es simplificada por el estrechamiento del diámetro del conducto 16 que forma la sección de reducción de presión 51.
Preferentemente, rodeando el tubo de soporte de derivación 52 se encuentra el filtro de derivación 15. El filtro de derivación 15 puede formarse a partir de cualquier medio de derivación adecuado comprendiendo medios tales como celulosa, fibra sintética o microvidrio. Preferentemente, el filtro de derivación 15 comprende un medio de celulosa. El filtro de derivación 15 es de una densidad más alta que la del filtro de flujo completo 8 y resiste naturalmente el paso del fluido cuando se le ofrece al fluido la alternativa de una vía de paso abierta, tal como a través de las patas de soporte 26. El tubo de soporte de derivación 52 soporta el filtro de derivación 15 y evita que el diferencial de presión colapse el filtro.
El extremo inferior del tubo de soporte de derivación 52 se ajusta en el primer canal en forma de u 21 y el filtro de derivación 15 se encaja de manera estanca en el primer canal en forma de u 21 entre el retenedor exterior 28 del canal en forma de u y el extremo inferior del tubo de soporte de derivación 52. Así, el extremo inferior del tubo de soporte 52 descansa en el segundo canal en forma de u 22 y el filtro de derivación 15 se encaja de manera estanca en el segundo canal en forma de u 22 entre el retenedor exterior 29 del segundo canal en forma de u y el extremo superior del tubo de soporte de derivación 52. Preferentemente, el filtro de derivación 15 es asegurado en esta posición en el interior de los canales en forma de u primero y segundo 21 y 22 aplicando un agente sellante, tal como cola, o un agente sellante compuesto curable, tal como Plastisol, para crear una junta de estanqueidad entre el filtro de derivación y los canales en forma de u.
Como se observa en la figura 3 y la figura 4, en las que la forma de realización del conducto de tres piezas se incorpora en la presente invención, la primera sección A se asienta en la segunda sección B en una relación de sellado. Los extremos inferiores del tubo de soporte de derivación 52 y el filtro de derivación 15 se asientan entonces en el primer canal en forma de u 21. Preferentemente, el segundo elemento de estanqueidad 24 se acopla de manera estanca a un elemento de estanqueidad 25 de tapa extrema inferior que está sujeto al primer canal en forma de u 21 o está formado de forma enteriza con el mismo y sobresale hacia el interior del filtro desde dicho primer canal. La tercera sección de conducto C está acoplada entonces de manera estanca a la primera sección de conducto A, preferentemente porque el elemento de estanqueidad 23 se acopla a un elemento de estanqueidad 36 de tapa extrema superior que está sujeto al segundo canal en forma de u 22 o formado en una pieza con el mismo, mientras que, al mismo tiempo, se acopla a los extremos superiores del tubo de soporte de derivación 52 y el filtro de derivación 15. Los componentes en este tipo de forma de realización (es decir, las secciones A, B y C) pueden acoplarse con acción de sellado de cualquier manera adecuada conocida en la técnica, tal como por aplicación de un agente sellante Plastisol.
Rodeando el filtro de derivación se encuentra la corona circular de flujo completo 14. Preferentemente, la corona circular de flujo completo 14 está formada por la relación separada entre un tubo de soporte 13 de flujo completo y el filtro de derivación 15. El tubo de soporte 13 de flujo completo comprende un tubo perforado que rodea completamente el filtro de derivación 15. El tubo de soporte 13 de flujo completo puede estar compuesto de cualquier material rígido adecuado. De preferencia, el tubo de soporte 13 de flujo completo está compuesto de acero. Más preferentemente, el tubo de soporte 13 de flujo completo está compuesto de acero con un revestimiento de estaño.
Rodeando el tubo de soporte 13 de flujo completo se encuentra el filtro de flujo completo 8. El filtro de flujo completo 8 está compuesto de un material y diseñado de tal manera que permita el filtrado de la totalidad del fluido que entra en el filtro de la invención por el filtro de flujo completo. El filtro de flujo completo 8 puede formarse a partir de cualquier medio de filtro adecuado para este fin. Ejemplos de medios de filtro adecuados para el filtro de flujo completo 8 comprenden celulosa, fibra sintética o microvidrio. Preferentemente, el filtro de flujo completo 8 está formado de microvidrio, fibra sintética u otro medio sintético. De manera similar al filtro de derivación 15, el filtro de flujo completo 8 tiene preferentemente una forma tubular para permitir que el filtro de derivación 15 y el conducto 16 queden abrazados por el filtro de flujo completo 8. El tubo de soporte 13 de flujo completo soporta el filtro de flujo completo 8 y evita que el diferencial de presión colapse el filtro.
Como se observa en la figura 5, el extremo inferior del filtro de flujo completo 12 está encajado de manera estanca en un canal en forma de u formado en el interior del extremo interior de la placa extrema inferior 5. La placa extrema inferior 5 tiene forma de una tapa en u en la que encajan los extremos inferiores del tubo de soporte 13 de flujo completo y el filtro de flujo completo 8 y se mantienen así en una relación concéntrica separada en el interior del alojamiento 1. La placa extrema inferior 5 comprende preferentemente una depresión 4 en el exterior de la tapa en el interior de la cual se asienta el extremo de un resorte helicoidal 2. Alrededor del lado opuesto de esta depresión 4, que forma un área elevada que sobresale hacia el interior del extremo cerrado del alojamiento 1, se acoplan las patas de soporte 26 del conducto y se mantienen en una relación separada fija, formando así los pasos de flujo 27 hacia el conducto 16. Como se muestra en la figura 5, el canal en forma de u del interior de la placa extrema inferior está formado entre el interior sobresaliente de la depresión 4 y un retenedor exterior 6 de la placa extrema inferior que está conectado en ángulo recto con la depresión 4, y comprende un labio que rodea el perímetro de la placa extrema inferior y que sobresale hacia el interior del aparato de filtro.
Aunque no se requiere una junta de estanqueidad entre las patas de soporte 26 y la placa extrema inferior 5 debido a los pasos de flujo 27, el filtro de flujo completo 8 debe acoplarse de manera estanca a la placa extrema inferior 5 para prohibir que se derive fluido del filtro de flujo completo. El sellado se realiza preferentemente con un compuesto curable tal como Plastisol, que crea una junta de estanqueidad entre el extremo inferior del filtro de flujo completo 8 y la placa extrema inferior 5.
Una placa extrema superior 30 está situada en el extremo abierto del alojamiento 1. La placa extrema superior 30 tiene la forma de una placa circular que rodea un espacio abierto a través del cual fluye fluido que sale del conducto. Preferentemente, la placa extrema superior 30 está formada por una sola pieza de material o está moldeada como un único componente enterizo. La placa extrema superior 30 puede formarse de cualquier material de resistencia adecuada. Ejemplos de tales materiales adecuados comprenden acero, aluminio o plástico.
Como se muestra en la figura 5, la placa extrema superior 30 comprende la placa extrema 31 (o sección de cuerpo), un retenedor exterior 32 conectado al interior del filtro y que sobresale hacia el mismo en ángulo recto con respecto al borde del perímetro exterior de la placa extrema 31 y un retenedor interior 33 conectado al interior del filtro y que sobresale hacia el mismo en ángulo recto con respecto al borde interior de la placa extrema 31.
El retenedor interior 33 se asienta en el interior del interior del extremo superior de la sección abocinada 19 del conducto, configurando así un canal en forma de u en el extremo interior de la placa extrema superior 30 entre el exterior de la sección recta corta 20 del conducto y el interior del retenedor exterior 32 de la placa extrema superior. El extremo superior 11 del filtro de flujo completo está encajado en este canal. Preferentemente, el extremo superior 11 del filtro de flujo completo es asegurado en el interior de este canal en forma de u por la aplicación de un agente sellante Plastisol aplicado al extremo superior 11 del filtro de flujo completo, la sección abocinada 19 y la placa extrema superior 30. En formas de realización en la que está presente un tubo de soporte de flujo completo, el tubo de soporte 13 de flujo completo puede extenderse desde la placa extrema superior 30 a la placa extrema inferior 5 o el filtro de flujo completo puede tener cualquier longitud practicable menor que la distancia entre la placa extrema superior 30 y la placa extrema inferior 5 en tanto se proporciona un soporte adecuado para el filtro de flujo completo. Por medio de esta configuración de la placa extrema superior, el conducto, el filtro de flujo completo 8 y la placa extrema superior 30, la presente invención evita efectivamente que un fluido que contiene impurezas y que entra en el aparato se mezcle con el fluido filtrado que sale del aparato.
Encerrando y rodeando el filtro de flujo completo 8 se encuentra el alojamiento 1. El alojamiento 1 puede comprender cualquier forma adecuada para filtrar fluidos en el contexto de la presente invención. Como se describe en la presente memoria, el alojamiento 1 está formado preferentemente por un cilindro que tiene un extremo abierto y un extremo cerrado. Se crea una corona circular de entrada 3 entre el alojamiento 1 y el exterior del filtro de flujo completo 8. El alojamiento 1 puede estar realizado en cualquier material adecuado dependiendo de su utilización pretendida del aparato. Ejemplos de materiales adecuados comprenden acero, aluminio o plástico. Preferentemente, el alojamiento está realizado en acero.
En el montaje de los elementos de filtro contenidos en el filtro de la presente invención se ensamblan los diversos componentes en una orientación opuesta a la que se ve en la figura 1. Específicamente, el aparato se monta, como se ha descrito anteriormente, utilizando la tapa extrema superior 30 como base. Un resorte, tal como un resorte helicoidal 2, se sitúa entonces sobre la parte superior de este conjunto, y el extremo cerrado del alojamiento 1 se sitúa después sobre el conjunto y el resorte 2. El resorte 2 está formado preferentemente de acero y tiene una fuerza elástica de aproximadamente 240 kPa a aproximadamente 345 kPa. El resorte 2 se comprime entre el interior del extremo cerrado del alojamiento 1 y la depresión 4 en el exterior de la placa extrema inferior 5.
El filtro de la presente invención se completa utilizando una primera junta de estanqueidad circular 70, una placa de base 35, una tapadera de engatillado 60 y una segunda junta de estanqueidad circular 65. Como se observa en la figura 6, así como en la figura 1, la placa de base 35 se utiliza junto con la primera junta de estanqueidad circular 70, que está situada entre la placa extrema superior 30 y la placa de base 35. La primera junta de estanqueidad circular 70 está formada preferentemente por nitrilo u otro compuesto de caucho adecuado. La primera junta de estanqueidad circular 70 comprende un labio superior 73, una porción de cuerpo 75 y un labio inferior 77. El labio inferior 77 se acopla al poste del aparato a través del cual se sujeta el filtro de la presente invención al aparato, tal como un motor. El poste del aparato se extiende hacia abajo y a través del centro del labio inferior 77 en acoplamiento de sellado cuando el filtro está sujeto al mismo.
El labio superior 73 y la porción de cuerpo 75 se acoplan a la placa de base 35. La placa de base 35 comprende un paso roscado convencional 38 que engrana con las roscas del poste del aparato (no mostrado). La placa de base 35 comprende también un primer segmento de pared inclinado 40 que comprende lumbreras de entrada 39, a través de las cuales pasa el fluido a ser filtrado, y un segmento 38 roscado, vuelto hacia arriba, que es adecuado para acoplarse a un poste de entrada de aceite (no mostrado). Preferentemente, las lumbreras de entrada 39 están dispuestas en ángulo formando una agrupación circular alrededor del perímetro del paso roscado 38 y están situadas en el interior del primer segmento de pared inclinado 40 de la placa de base.
Fluido de entrada entra en la corona circular de entrada 3 y la primera junta de estanqueidad circular 70 evita que este fluido de entrada se derive de los filtros y vuelva directamente al motor sin filtración. La placa de base 35 comprende también una sección de transición 41 que se extiende hacia fuera desde el primer segmento de pared inclinado 40 por encima de las lumbreras de entrada 39 con una inclinación menor que la del primer segmento de pared inclinado. La placa de base 35 comprende además un labio exterior 37 vuelto hacia arriba que está sujeto a la porción más exterior de la sección de transición 41 y situado junto al extremo abierto exterior del alojamiento 1.
Una tapadera de engatillado 60 se sujeta entonces a la placa de base 35 y al extremo abierto del alojamiento 1, como se observa en la figura 1 y la figura 6. La tapadera de engatillado 60 comprende preferentemente un anillo circular que tiene un surco circular interior 61 que consta de un canal en forma de u con su extremo abierto mirando hacia el extremo abierto del alojamiento 1, y un reborde exterior 62 vuelto hacia abajo que rodea el exterior de la tapadera de engatillado y sobresale más allá de la periferia de la placa de base 35 y del alojamiento 1. Preferentemente, la tapadera de engatillado 60 se aplica situando el lado inferior de la porción de la tapadera de engatillado que forma el surco circular 61 en el interior del labio exterior 37 de la placa de base, y soldando el lado inferior de la tapadera de costura en el surco circular 61 a la sección de transición 41 de la placa de base, como se observa en la figura 6. Preferentemente, esta soldadura de la placa de base 35 y la tapadera de engatillado 60 tiene lugar antes de sellar el filtro.
Una segunda junta de estanqueidad circular 65 es situada en el interior del surco circular 61. La segunda junta de estanqueidad circular 65 se acopla al aparato, tal como un motor, para efectuar un sellado a fin de evitar fugas del fluido de salida que pasa desde el aparato hasta el filtro. La segunda junta de estanqueidad circular 65 puede adoptar la forma de cualquiera de tales juntas de estanqueidad bien conocidas (por ejemplo, una empaquetadura) y, preferentemente, es lisa en la superficie exterior. Preferentemente, la junta de estanqueidad circular 65 tiene la forma de una junta de estanqueidad plana que comprende una porción socavada que encaja en el interior del surco circular 61, lo que ayuda a mantener la segunda junta de estanqueidad circular 65 en su sitio.
La tapadera de engatillado 60, preferentemente soldada a la placa de base 35 como se ha descrito anteriormente, se aplica al filtro de la presente invención, comprimiendo el resorte 2. Como se observa en la figura 1, el reborde exterior 62 de la tapadera de engatillado 60, que se eleva por encima del surco circular 61 y que se extiende más allá de la periferia de la placa de base 35 y el alojamiento 1, forma un canal en el que puede encajar la periferia del extremo abierto del alojamiento 1. Preferentemente, el alojamiento 1 comprende además un labio exterior ligeramente invertido (no mostrado) que se extiende más allá de la periferia del alojamiento 1. Cuando los elementos del aparato de filtro se montan como se ha descrito anteriormente, el reborde exterior 62 de la tapadera de engatillado y el labio exterior del alojamiento se invierten (se recalcan) posteriormente, sellando así el contenido del filtro en el interior del
alojamiento 1.
En una primera forma de realización alternativa que hace uso de una junta de estanqueidad de tipo ojal contra el poste del aparato (no mostrado), como se observa en la figura 7a y en la figura 7b, el filtro de la presente invención comprende el conducto, los filtros de derivación y de flujo completo y la tapa extrema inferior 5 de la manera descrita anteriormente. La revisión se ve en la placa extrema superior 100, la placa de base 110 y las juntas para sellar la placa extrema, la placa de base y el alojamiento 1. En esta primera forma de realización alternativa, la placa extrema superior 100 es similar a la de la forma de realización anterior, excepto en que cuatro extensiones de pata 102 se extienden en configuración escalonada desde la superficie superior de la placa extrema superior 100. Preferentemente, la placa extrema superior 100 se moldea a partir de un material plástico tal como nylon, aunque pueden usarse otros materiales adecuados tales como acero.
Encajada en la abertura interior circular de la placa extrema superior 100 hay una junta de estanqueidad de tipo ojal 103 que comprende un labio superior 104, una porción de cuerpo 106 y un anillo 107 de junta de estanqueidad interior. El anillo 107 de la junta de estanqueidad interior se acopla al poste del aparato a través del cual el filtro de la presente invención se sujeta al aparato, tal como un motor. El poste se extiende hacia abajo y a través del centro del anillo 107 de la junta de estanqueidad interior en acoplamiento de sellado cuando el filtro se sujeta a un aparato apropiado tal como un motor. El extremo terminal del anillo 107 de la junta de estanqueidad interior comprende un pequeño labio 109 que mira hacia fuera y que se acopla al lado inferior de la placa extrema superior 100 para ayudar a retener en su sitio al anillo de la junta de estanqueidad interior durante el montaje y la utilización.
La placa de base 110 está apoyada en las cuatro extensiones de pata 102. La placa de base de la primera forma de realización alternativa no comprende lumbreras de entrada y, en su lugar, es de construcción maciza sin ninguno de tales pasos de fluido distintos del paso central roscado. El espacio entre la placa de base 110 y la placa extrema superior creado por el apoyo de la placa de base 110 en las cuatro extensiones de pata 102 permite que el fluido de entrada pase desde el aparato y hacia la corona anular entre el alojamiento y el filtro de flujo completo 8 entre la placa de base 110 y la placa extrema superior 100.
La placa de base 110 comprende un paso roscado convencional (no mostrado) que engrana con las roscas del poste del aparato (no mostrado) para acoplarse por fricción el filtro de la invención. La placa de base 110 comprende también un labio exterior 141 que está situado junto al extremo abierto exterior del alojamiento 1 y que es recalcado en su sitio durante el sellado del bote de filtro completado de la presente invención. En esta forma de realización alternativa, no es necesaria una tapadera de engatillado. Más bien, los componentes se insertan en el alojamiento 1, el resorte 2 se comprime y el extremo terminal del extremo abierto del alojamiento 1 se invierte y se recalca durante el sellado sobre el labio superior de la placa de base 110.
Una junta de estanqueidad circular 150, como se describe en la presente memoria, se utiliza entonces para acoplarse al extremo sellado del filtro y, cuando está en su sitio, aplicarse al aparato, tal como un motor, para efectuar un sellado a fin de evitar que las fugas del fluido de salida pasen del aparato al filtro. La junta de estanqueidad circular 150 puede adoptar la forma de cualquiera de tales juntas de estanqueidad bien conocidas y es lisa en la superficie exterior. La junta de estanqueidad circular 150 comprende preferentemente un labio inferior 152 y una porción de cuerpo 154 que conecta el labio inferior 152 a una porción de labio superior 156 que comprende una superficie de sellado superior 158 y una superficie de sellado inferior 160. El labio inferior 152 se acopla al alojamiento 1 justamente debajo del labio creado por el extremo replegado y recalcado del alojamiento. La superficie de sellado inferior 160 se acopla también a la porción invertida del extremo abierto del alojamiento 1 y se sella contra ella, mientras que la superficie de sellado superior se acopla al aparato, tal como un motor. La superficie de sellado superior 160 puede ser lisa o incluir nervios para mejorar el sellado.
En una segunda forma de realización alternativa, como se observa en las figuras 8a, 8b, 8c y 8d, el filtro de la presente invención está construido de manera similar a la descrita en relación con la primera forma de realización alternativa referente a las figuras 7a y 7b, excepto en una variación de la placa extrema superior 200 y el mecanismo de sellado 250. En la segunda forma de realización alternativa, el mecanismo de sellado 250 está dividido en dos componentes independientes, una junta de estanqueidad circular 270 y una abrazadera de junta sellado circular 280, como se observa en, por ejemplo, la figura 8c. La junta de estanqueidad circular 270 puede ser de cualquier tipo adecuado de junta de estanqueidad circular. De manera deseable, la junta de estanqueidad circular comprende al menos un labio elevado como se muestra en la figura 8c. Preferentemente, la junta de estanqueidad circular es una junta de estanqueidad en forma de junta en d, que es bien conocida en la técnica. Más preferentemente, la junta de estanqueidad en forma de junta en d comprende al menos una pestaña, tal como una pestaña superior 290, sujeta a la sección en forma de d de la junta de estanqueidad que encaja en el interior de una cavidad 292 formada por la abrazadera de la junta de estanqueidad y/o el elemento de estanqueidad como se observa en, por ejemplo, la figura 8b. De manera óptima, la junta de estanqueidad en forma de junta en d comprende dos pestañas, por ejemplo la pestaña superior 290 y la pestaña inferior 294, posicionadas opuestas en ambos lados inferior y superior de la sección en forma de d de la junta de estanqueidad para ayudar a retener la junta de estanqueidad, como se observa en la figura 8d.
En la segunda forma de realización alternativa, la placa extrema superior comprende preferentemente un reborde interior 210 que se extiende desde el borde interior de la parte inferior del paso interior y que soporta un elemento de estanqueidad 220 o actúa como tal. El elemento de estanqueidad 220 puede constar de un elemento horizontal (como se muestra en las figuras 8a, 8b y 8c), por ejemplo cuando el reborde interior 210 actúa por sí mismo como el elemento de estanqueidad 220, o, más preferentemente, el elemento de estanqueidad 220 es un elemento de estanqueidad de junta en d vuelto hacia arriba, que configura una canal (como se muestra en la figura 13 y en la figura 15), situado en el interior de la tapa extrema superior y que rodea la salida que transita a través de la tapa extrema superior. El elemento de estanqueidad 220 forma un asiento sobre el cual descansa la junta de estanqueidad circular 270. La junta de estanqueidad circular 270 es mantenida además en su posición por la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad, que está sujeta al extremo superior de la placa extrema superior y se extiende por debajo del nivel horizontal de la placa extrema superior y se acopla al extremo superior de la junta de estanqueidad circular 270 como se muestra en las figuras 8a, 8b, 13 y 15.
La abrazadera de sellado 280 puede estar compuesta de cualquier material adecuado para amarrar la junta de estanqueidad circular 270. Preferentemente, la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad está compuesta de nylon. La conexión entre la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad y la placa extrema superior 200 puede realizarse por cualquier unión adecuada que retenga en posición la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad y permita a la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad, junto con el elemento de estanqueidad de junta en d 220, acoplarse a la junta de estanqueidad circular 270. Preferentemente, el lado inferior de la abrazadera 280 de la junta de estanqueidad está unido ultrasónicamente a la tapa extrema superior 200.
La junta de estanqueidad circular 270 comprende preferentemente una superficie de sellado interior 272, una superficie de sellado inferior 273 y un reborde superior 275. La junta de estanqueidad circular se apoya en el reborde interior 210 de la placa extrema superior y/o en el elemento de estanqueidad 220 o está unida a los mismos, como se describe en la presente memoria. La superficie de sellado interior 272 se acopla al poste del aparato a través del cual el filtro de la presente invención está sujeto al aparato, tal como un motor. El poste se extiende hacia abajo y a través del centro de la superficie de sellado interior 272 en acoplamiento de sellado cuando el filtro está sujeto a un aparato apropiado, tal como un motor.
Al montar el filtro de la segunda forma de realización alternativa, la junta de estanqueidad circular es situada en el elemento de estanqueidad 220. Preferentemente, se coloca una junta de estanqueidad circular de junta en d entre el elemento de estanqueidad 220 y una abrazadera 280 de la junta de estanqueidad en d, con lo cual el elemento de estanqueidad y la abrazadera de la junta de estanqueidad en d se acoplan a la junta de estanqueidad en d. La abrazadera 280 de la junta de estanqueidad comprende preferentemente una superficie superior 282 y una superficie de sellado inferior 284. La abrazadera de la junta de estanqueidad comprende también preferentemente un labio interior 286 y un labio exterior 288. La superficie de sellado inferior 284 de la abrazadera de la junta de estanqueidad se acopla a la superficie superior de la placa extrema superior y el labio interior 286 se solapa y se acopla al reborde superior 275 de la junta de estanqueidad circular 270. La superficie superior 282 de la abrazadera de la junta de estanqueidad se acopla a la placa de base que, preferentemente, es idéntica a la de la primera forma de realización alternativa.
Son posibles otras configuraciones alternativas de los elementos anteriormente mencionados de la invención en formas de realización que incorporen una junta de estanqueidad de tipo en D. La disposición entre una abrazadera de junta de estanqueidad en d y un elemento de estanqueidad de junta en d, si se incorpora, puede ser cualquier disposición adecuada para mantener en posición la junta en d. Por ejemplo, en una forma de realización particular que incorpora una junta de estanqueidad en d que tiene dos pestañas situadas opuestas y un mecanismo alternativo para retener una junta de estanqueidad en d, como se observa en la figura 8d, una abrazadera de junta en d 240 está situada para acoplarse a la junta de estanqueidad en d. La placa extrema superior 230, en tal forma de realización, comprende preferentemente un elemento de estanqueidad de junta en d 232, configurado en r, sujeto a la placa extrema superior 230 o formado de manera enteriza con la misma, que está situado en el reborde interior de la placa extrema superior que rodea la salida (no mostradas) que transita a través de la placa extrema superior. El elemento de estanqueidad de junta en d configurado en r comprende un extremo superior invertido 234 y una sección de cuerpo 236. El extremo superior 234 del elemento de estanqueidad de junta en d configurado en r forma una cavidad invertida 292 adecuada para retener la pestaña superior 290 de una junta de estanqueidad en d que tiene dos lados rebordeados opuestos, como se muestra en, por ejemplo, la figura 8d. La sección de cuerpo 236 forma una sección recta que sobresale hacia el interior del aparato del filtro, en el reborde interior de la placa extrema superior 230, y que transita hacia en el interior perpendicular (o aproximadamente perpendicular) al cuerpo de la placa extrema superior 230.
Preferentemente, la abrazadera de junta en d 240 comprende una sección superior horizontal corta 241 que está conectada a una sección de cuerpo vertical 242 que está orientada perpendicular (o aproximadamente perpendicular) a la sección superior y se extiende a lo largo de la longitud de la sección de cuerpo 236 del elemento de estanqueidad de junta en d. La sección de cuerpo 242 está conectada a una sección inferior horizontal 243 que está conectada además a una sección interior 244 vuelta hacia arriba. El extremo inferior de la sección de cuerpo 236 del elemento de estanqueidad de junta en d se asienta y, preferentemente, se sujeta sobre el extremo superior de la sección inferior 243 de la abrazadera de junta en d. La sección superior 241 se acopla y, preferentemente, se sujeta al extremo inferior de la placa extrema superior 230 y encaja en el interior de la esquina formada en la unión del lado interior del cuerpo de la placa extrema superior y el lado interior de la sección de cuerpo 236 del elemento de estanqueidad de junta en d. La sección interior vuelto hacia arriba 244 y la sección inferior 243, conjuntamente con el lado interior del extremo inferior de la sección de cuerpo 236 del elemento de estanqueidad de junta en d, configura una cavidad 296 capaz de retener la pestaña inferior 294 de la junta de estanqueidad en d rebordeada por dos lados.
La abrazadera de junta en d 240 se sujeta al elemento de estanqueidad de junta en d y/o a la placa extrema superior por cualquier forma de sujeción adecuada capaz de mantener una configuración de retención de una junta de estanqueidad en d. Preferentemente, la abrazadera de junta en d 240 es sellada por unión ultrasónica. Más preferentemente, la abrazadera de junta en d 240 es sellada a la placa extrema superior 230 y al elemento de estanqueidad de junta en d formado de manera enteriza por uniones ultrasónicas entre la sección superior de la abrazadera de junta en d 241 y el lado interior de la placa extrema superior 230 y por una segunda unión ultrasónica entre la porción inferior de la abrazadera
de junta en d 243 y la parte inferior de la sección de cuerpo 236 del elemento de estanqueidad de junta en d.
Además de las diferentes configuraciones posibles de los componentes de la placa de base y de la tapadera de engatillado descritas en la presente memoria, pueden incorporarse también en el contexto de la presente invención diversas transiciones entre el conducto y la salida del aparato de filtro. Por ejemplo, una tercera forma de realización alternativa de la presente invención mostrada en la figura 9 incorpora tal transición alternativa en el contexto de un aparato de filtro que tiene un alojamiento 300 que comprende una entrada 335 y una salida 330 separadas dispuestas en el mismo. Debido a la entrada 335 y a la salida 330 separadas, esta tercera forma de realización alternativa no incorpora una placa de base o puede no utilizar una tapadera de engatillado. Filtros que incorporan alojamientos con componentes de entrada y salida separados similares son conocidos en la técnica, tales como los descritos en las patentes US nº 5.342.511 y nº 5.078.877.
El filtro de la tercera forma de realización alternativa de la invención mostrada en la figura 9 comprende, entre los componentes del aparato que pueden sustituirse, filtros de flujo completo y de derivación (como se describe en la presente memoria), dispuestos concéntricamente uno alrededor del otro en el interior del alojamiento 300. De manera similar a otras formas de realización descritas en la presente memoria, el conducto de la tercera forma de realización alternativa comprende una sección de reducción de presión que comprende una sección de diámetro reducido situada en la proximidad del centro del conducto. Uno o más conductos de derivación, preferentemente dos orificios simples como se describe en la presente memoria, están situados en la proximidad de la sección de reducción de presión.
Una sección de transición 311 de forma abocinada está sujeta al extremo corriente abajo del conducto de la tercera forma de realización alternativa o formada de manera enteriza como un componente del mismo. La sección de transición 311 de forma abocinada tiene un diámetro mayor que el del extremo corriente abajo del conducto de la tercera forma de realización alternativa y aumenta gradualmente su diámetro hacia su extremo corriente abajo. El exterior de la sección de transición 311 de forma abocinada está rodeado por un elemento de estanqueidad 309 de la tapa extrema superior que rodea el exterior de la sección de transición 311 de forma abocinada, en la proximidad del extremo corriente abajo de la sección de transición de forma abocinada.
El elemento de estanqueidad 309 de la tapa extrema superior se acopla de manera estanca a una junta tórica 305, preferentemente por medio de un surco tórico del elemento de estanqueidad de la tapa extrema superior (no mostrado). La junta tórica 305 está sujeta al interior del alojamiento 300 de la tercera forma de realización alternativa, preferentemente sujeto a un soporte de conducto 301, que comprende una estructura, preferentemente de forma circular, que sobresale hacia el interior del alojamiento 300 de la tercera forma de realización alternativa y que rodea preferentemente la salida 330 del aparato de filtro. Así, la conexión entre el elemento de estanqueidad 309 de la tapa extrema superior y la junta tórica 305 asegura en posición la sección de transición 311 de forma abocinada, de tal modo que el extremo corriente abajo de la sección de transición 311 de forma abocinada se comunique con la salida 330.
En otras formas de realización alternativas de la presente invención puede ser deseable también excluir tanto una sección de transición de placa de base como una sección abocinada (o sección de transición de forma abocinada) entre el conducto y la salida del aparato de filtro. En la figura 10 se muestra un ejemplo de tal forma de realización alternativa de un diseño de tapa extrema superior que excluye una sección abocinada. En esta forma de realización se incorpora una tapa extrema superior 400 que comprende una tapa extrema circular que rodea una salida 410. La tapa extrema superior 400 tiene un diámetro relativamente uniforme (es decir, frente a una sección abocinada o sección de transición de forma abocinada descrita en la presente memoria ), y se sujeta a un elemento de estanqueidad 420 de la tapa extrema superior, preferentemente por soldadura del elemento de estanqueidad de la tapa extrema superior en el interior del reborde superior 415 de la salida de la tapa extrema superior a la porción inferior 450 del elemento de estanqueidad de la tapa extrema superior. El elemento de estanqueidad 420 de la tapa extrema superior tiene un surco tórico 430 que se acopla a una junta tórica 440. La junta tórica 440 puede sujetarse a cualquier estructura adecuada en el interior del aparato del filtro, tal como una sujeción a soportes de conducto que sobresalen hacia el interior del alojamiento (no mostrado).
En la figura 11 se muestra otro ejemplo de una forma de realización de la presente invención que no incorpora una placa de base o sección abocinada en la transición del extremo corriente abajo del conducto a la salida. En esta forma de realización, un aparato de filtrado que incorpora un conducto venturi 16 que comprende una sección de reducción de presión 51 y una lumbrera de derivación 57; está rodeado concéntricamente por filtros de derivación y de flujo completo y por un alojamiento, tal como se describe en la presente memoria.
En el extremo corriente abajo del conducto 16, el conducto se acopla a una tapa extrema superior 500. La tapa extrema superior 500 comprende un elemento de estanqueidad de conducto 501 que consta de una sección tubular hueca que se extiende por encima y por debajo de un soporte de filtro de derivación superior macizo. El elemento de estanqueidad de conducto 501 se acopla de manera estanca al interior del extremo corriente abajo del conducto (que encaja en él) y se comunica así con el mismo para remitir que fluido que sale del conducto pase a su través hacia la salida 550 y hacia un aparato conectado, tal como una base de motor aneja.
La tapa extrema superior 500 de esta forma de realización comprende además un soporte 502 de filtro de derivación superior y un soporte 503 de filtro de derivación lateral en forma de t. El extremo inferior del soporte 503 del filtro de derivación lateral en forma de t y del soporte 502 del filtro de derivación superior, en combinación con el exterior del extremo corriente abajo del conducto 16, forma un canal en u en el que el extremo superior del filtro de derivación 15 está encajado de manera estanca, como se describe en la presente memoria con referencia a otras formas de realización.
El extremo exterior del soporte 503 del filtro de derivación lateral en forma de t se acopla a una junta de estanqueidad de tapa extrema 570 y/o a una tapa extrema superior de flujo completo 590, y empareda la junta de estanqueidad de tapa extrema 570 entre el soporte 503 del filtro de derivación lateral en forma de t y una placa de base circular 560 o la tapa extrema superior de flujo completo 590, que se acopla a su vez a la placa de base circular 560. La tapa extrema superior de flujo completo 590 se acopla así a la tapa extrema superior y mantiene en su posición el extremo superior del filtro de flujo completo 8 y el extremo superior del tubo 13 de soporte del filtro de flujo completo, como se describe en la presente memoria con respecto a otras formas de realización. La junta de estanqueidad de tapa extrema 570 asegura que el fluido mezclado con impurezas que entra en el aparato de filtrado a través de una entrada 575 no se mezcle con fluido filtrado que sale por la salida 550.
La placa de base 560 se acopla a una junta de estanqueidad circular 580 del aparato, emparedando la junta de estanqueidad circular del aparato entre el aparato anejo (por ejemplo, un motor, como se muestra) y el aparato de filtrado de la presente invención, asegurando el aparato de filtrado en relación con un aparato anejo. De ese modo, el extremo corriente abajo del conducto puede comunicar con la salida 550 y desembocar directamente en un aparato anejo, tal como la base de un motor, como se muestra. Una forma de realización de la invención como se muestra en la figura 11, que incorpora dicha transición directa sin una sección abocinada, puede proporcionar una mejor dirección del flujo de fluido desde el conducto del dispositivo de filtrado de la presente invención.
La presente invención proporciona alternativamente un aparato de filtrado que incorpora placas de base alternativas, en donde la placa de base se apoya directamente sobre la tapa extrema superior y/o está acoplada de manera estanca con la misma. En tales formas de realización de la invención es preferible que las lumbreras de entrada estén situadas en el interior del paso roscado de la placa de base, en vez de estar dispuestas formado una agrupación ordenada alrededor de la porción más superior (es decir, el labio de la placa de base), como se describe en la presente memoria. En tales formas de realización no se requieren patas de soporte ni otra disposición de separación entre la tapa extrema superior y la placa de base o la placa extrema para permitir flujo hacia en el interior del filtro. En consecuencia, los filtros de flujo completo y/o de derivación en tales formas de realización pueden tener una longitud incrementada, aumentando así las prestaciones totales del aparato de filtro. Además, en tales formas de realización puede reducirse o eliminarse la necesidad de juntas de estanqueidad entre la placa de base y la tapa extrema superior.
En una primera forma de realización alternativa de la placa de base de tal aparato, como se muestra en la figura 12a, la figura 12b y la figura 13, la invención proporciona una placa de base 600 que comprende un paso roscado circular 610 a través del cual están posicionadas las lumbreras de entrada 620. Preferentemente, la placa de base comprende una porción de transición 640, un labio exterior 630 y una porción roscada 610 a través de la cual pasan las lumbreras de entrada 620. La lumbrera de entrada 620 puede comprender cualquier orificio adecuado que transite a través de la porción roscada 610. Preferentemente, la lumbrera de entrada 620 comprende un agujero ranurado que tiene un chaflán (o que es achaflanado) alrededor del agujero ranurado.
El extremo terminal 635 de la placa de base 600 hace tope con la parte superior de la tapa extrema superior 30. El fluido de entrada pasa a través de las lumbreras de entrada 620 y hacia la corona circular entre el alojamiento y el filtro de flujo completo.
En las figuras 14a, 14b y 15 se muestra una segunda forma de realización alternativa de la placa de base de tal aparato. Esta forma de realización es similar a la de las figuras 12a, 12b y 13. En esta forma de realización, una placa de base 700 que tiene un paso roscado circular 710, un labio exterior 750, una porción de transición 740 y cuatro áreas escalonadas 730, está incorporada al aparato de la presente invención. Las áreas escalonadas 730 están situadas a aproximadamente la misma distancia una de otra alrededor del centro del paso roscado (es decir, la salida en tal forma de realización) y se forman eliminando una porción del espesor de la pared del paso roscado 710. Las áreas escalonadas 730 pueden ser formadas de manera enteriza con la porción de paso roscado 710 de la placa de base o creadas eliminando material después de la formación inicial de la misma. Las áreas escalonadas forman cámaras de entrada 760 que comprenden el espacio entre el área escalonada 730 y el paso roscado 710. Una lumbrera de entrada 720 está situada en el interior de cada área escalonada 730. La lumbrera de entrada 720 puede comprender cualquier orificio adecuado, comprendiendo preferentemente un agujero ranurado que tenga un chaflán (o que esté achaflanado) alrededor del agujero ranurado. En funcionamiento, los fluidos de entrada pueden pasar alrededor del extremo terminal del poste y, directamente, a través de la lumbrera de entrada o pasar a través del espacio entre el área escalonada y el poste y a continuación hacia la lumbrera de entrada y a través de la misma. El fluido de entrada pasa entonces a la corona circular entre el alojamiento y el filtro de flujo completo.
En las formas de realización de la invención que incorporan las formas de realización alternativas de placa de base, descritas en los párrafos precedentes, es preferible utilizar placas extremas superiores alternativas que tengan capacidad mejorada para mantener la posición de la placa de base y otros elementos del aparato del filtro, como se muestra en la figura 16 y la figura 16a. En tales formas de realización, la placa extrema superior 800 comprende lengüetas de posicionamiento interiores 810 y las lengüetas de posicionamiento exteriores 820 que constan de secciones en el exterior de la placa extrema superior 800 que se elevan a un nivel adecuado para ayudar al posicionamiento de la placa de base durante el montaje del aparato de filtro. La parte inferior de la placa de base encaja en el interior del espacio entre las lengüetas de posicionamiento interiores 810 y las lengüetas de posicionamiento exteriores 820, y las lengüetas de posicionamiento interiores 810 y las lengüetas de posicionamiento exteriores 820 se acoplan a las periferias interior y exterior de la placa de base de tal modo que los componentes de filtro montados del aparato de filtrado se mantienen en una posición estable sobre la placa de base mientras se aplica el resorte y se sella el aparato de filtro, como se describe en la presente memoria. Las lengüetas de posicionamiento interiores y las lengüetas de posicionamiento exteriores pueden estar en cualquier disposición adecuada para mantener la placa de base en posición durante el montaje. Preferentemente, las lengüetas de posicionamiento están dispuestas en áreas separadas como se muestra en la figura 16. En otra forma de realización preferida alternativa, las lengüetas de posicionamiento forman anillos continuos en la superficie superior de la tapa extrema superior, como se muestra en la figura 16a.
En el funcionamiento del filtro de la presente invención, el fluido fluye hacia el filtro después de pasar desde la salida del aparato y a través de los pasos de la placa de base (que pueden situarse en el interior del paso roscado de la placa de base o en otro lugar de la misma) entre la placa de base y la placa extrema superior, o directamente hacia una entrada separada y a través de una entrada interior. El fluido pasa entonces hacia la corona circular de entrada 3, donde es contenido por las paredes del alojamiento 1, la placa extrema inferior 5 y el lado corriente arriba 9 del filtro de flujo completo. El fluido de entrada fluye entonces a través del filtro de flujo completo 8, saliendo a través del lado corriente abajo 10 del filtro de flujo completo y del tubo de soporte de flujo completo.
Después de pasar a través del filtro de flujo completo 8 y del tubo de soporte, el fluido está en la corona circular 14 de flujo completo. El fluido en el interior de la corona circular 14 de flujo completo puede pasar a continuación a través del filtro de derivación 15, hacia la corona circular de derivación 53 y, después, a través de la lumbrera de derivación 57 tipo venturi y hacia el conducto 16, o el fluido puede pasar desde la corona circular de flujo completo a través de los pasos de flujo 27 y hacia el conducto 16. Así, el fluido filtrado de flujo completo pasará directamente a través del conducto y saldrá del filtro o será filtrado adicionalmente por el filtro de derivación 15 y fluirá luego hacia fuera del filtro. Dados los tamaños relativos de los pasos de flujo 27 en comparación con la lumbrera de derivación 57, la trayectoria de mínima resistencia para el fluido será generalmente a través de los pasos de flujo 27 y una gran parte del fluido fluirá usualmente a través de los pasos de flujo.
Para promover el flujo a través del filtro de derivación 15, sin requerir una bomba, se crea un diferencial de presión a través del filtro de derivación que promueve tal flujo. El conducto 16 en la presente forma de realización de la invención realiza esto en parte adoptando la forma (al menos en parte) de un venturi u otra configuración de reducción de presión adecuada. Así, el conducto 16 tiene una sección de reducción de presión 51 (que comprende preferentemente una garganta venturi 55), con lo que se incrementa la velocidad de flujo del fluido a través del conducto 16 y se reduce así la presión en el interior de dicho conducto 16. Esta presión inferior da como resultado un diferencial de presión a través del filtro de derivación 15 comunicado por medio de la lumbrera de derivación 57 que está situada en la sección de reducción de presión 51, preferentemente en la garganta 55, la porción más estrecha del conducto 16.
Este descenso de la presión en el interior del conducto 16 es conforme al principio de Bernoulli. A la vista del principio de Bernoulli, si la velocidad del flujo de fluido es v, una presión p, una densidad del fluido w y la aceleración de la gravedad g, entonces el efecto de usar el conducto 16 con una sección de reducción de presión 51 puede expresarse por la fórmula:
p/w+v2/(2g) = constante
Así, reduciendo bruscamente la superficie de la sección transversal del conducto 16, la velocidad v del flujo de fluido en el interior del conducto 16 aumenta en la superficie de sección transversal reducida y se reduce así la presión en el interior del conducto. Este efecto promueve el flujo a través del filtro de derivación 15 debido a que se crea en el interior del conducto 16 una presión más baja que la que hay en el interior de la corona circular de derivación 53, promoviendo así el flujo a través del filtro de derivación 15 y la lumbrera de derivación 57 hacia el conducto 16. Debido a que el diferencial de presión impulsa el fluido a través del filtro de derivación 15, una porción del fluido pasa a través del filtro de flujo completo 8 y del filtro de derivación 15.
La presente invención proporciona aparatos y procedimientos en los que puede predeterminarse la cantidad de fluido que ha de ser arrastrada a través del filtro de derivación 15 en una parte al menos significativa, modificando el tamaño de la lumbrera de derivación 57 y/o incrementado el número de lumbreras de derivación. Debido a que el caudal es proporcional al área de la sección transversal de cualquier orificio, cambiando el área de la sección transversal de la lumbrera de derivación 57 pueden predeterminarse la velocidad del fluido que entra en el conducto 16 y así el cambio de presión resultante desde la corona circular de derivación 53 hasta en el interior del conducto 16.
Análogamente, la cantidad de estrechamiento del diámetro de la sección de reducción de presión 51 y/o del diámetro de los extremos corriente arriba 17 y corriente abajo 18 del conducto puede modificarse también para incrementar o reducir el arrastre de fluido a través del filtro de derivación 15. Así, cambiando el tamaño del diámetro del conducto en la sección de reducción de presión 51 y en los extremos corriente arriba 17 y corriente abajo 18, solo o en combinación con el cambio del tamaño de la lumbrera o lumbreras de derivación 57, la presente invención proporciona procedimientos y aparatos con los cuales puede filtrarse una cantidad predeterminada de fluido a través de los filtros de flujo completo 8 y de derivación 15.
Tanto el fluido que fluye únicamente a través del filtro de flujo completo 8, como el fluido que pasa a través del filtro de derivación 15 y el filtro de flujo completo 8, se mezclan entonces en el conducto 16. Este fluido mezclado fluirá entonces hasta el extremo corriente abajo 18 del conducto y, finalmente, saldrá del filtro y volverá al motor.
De la manera explicada anteriormente, el filtro de derivación 15 elimina efectivamente las impurezas de pequeño tamaño de una cantidad predeterminada de fluido, mientras que las impurezas de gran tamaño son capturadas por el filtro de flujo completo 8. Sin embargo, la presente invención no está limitada a las características explicadas anteriormente; por el contrario, pueden concebirse muchas modificaciones y alteraciones por los expertos en la técnica dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, los filtros de flujo completo y de derivación pueden formarse de diversas maneras y de diversos materiales, como se ha mencionado anteriormente.
El siguiente ejemplo ilustra adicionalmente la presente invención, pero, por supuesto, no deberá interpretarse de ningún modo como limitativo de su alcance.
Ejemplo
Este ejemplo demuestra la eficacia del aparato y del procedimiento de la invención reivindicada para filtrar una cantidad predeterminada de fluido por filtración tanto de flujo completo como de derivación.
Se seleccionaron unos aparatos de filtro que incorporan las características de la primera forma de realización de la presente invención, como se describe en la presente memoria, con (1) únicamente un filtro de flujo completo o (2) un filtro de flujo completo, un filtro de derivación y conductos con dos lumbreras de derivación posicionadas opuestas con diámetros de aproximadamente 4,5 mm, diversos diámetros internos en la sección de reducción de presión y diversos diámetros internos en los extremos corriente arriba y corriente abajo del conducto (según se mide en aproximadamente el centro del extremo corriente arriba o corriente abajo).
Estos filtros fueron sometidos de forma separada a un fluido de prueba y el rendimiento de eliminación de los filtros se determinó utilizando la especificación de la Society of Automotive Engineers titulada "Full Flow Lubricating Oil Filters - Multipass Method for Evaluating Filtration Performance" - SAE J1858 (Junio de 1988). Los filtros descritos anteriormente se sometieron al fluido de prueba del protocolo referenciado con contaminantes de diámetros de partícula de 3, 5, 7, 10, 15 y 20 micrones, respectivamente. Se midió entonces según el protocolo referenciado el rendimiento de eliminación de contaminantes (rendimiento de eliminación) del filtro de flujo completo solo, así como de los filtros combinados de flujo completo y de derivación, cuando se utilizan con un conducto (con diámetros diferentes de conducto y de sección de reducción de presión). Los resultados de este experimento se muestran en la Tabla 1.
TABLA 1 Especificaciones de filtro (en milímetros)
Filtro de flujo 20,78 (CD) 26,2 (CD) 26,2 (CD) 26,2 (CD) 28,6 (CD) 28,6 (CD)
completo 12,7 15,2 15,2 17,8 20,3 24,1
únicamente (PRSD) (PRSD) (PRSD) (PRSD) (PRSD) (PRSD)
Tamaño de
partícula Rendimiento de eliminación (%)
(en micrones)
3 51,79 54,99 61,84 60,34 67,64 70,02 69,91
5 64,96 64,69 67,95 73,03 71,74 76,96 79,44
7 72,48 74,79 79,81 78,5 82,59 84,93 85,02
10 83,46 85,36 88,45 87,7 90,33 91,86 92,66
15 96,07 94,64 97,38 96,5 97,83 98,06 97,86
20 99,13 98,49 99,8 99,4 99,63 98,93 99,99
CD = Diámetro de conducto; (PRSD) = Diámetro de Sección de Reducción de Presión
Los resultados de estos experimentos, mostrados en la Tabla 1, indican que la combinación de un filtro de flujo completo y un filtro de derivación con un conducto que tenga una sección de reducción de presión mejoraban la filtración con respecto a sistemas que contaban únicamente con la filtración de flujo completo. Además, los resultados de estos experimentos demuestran que modificando el diámetro interno del conducto (por ejemplo, en los extremos corriente arriba y corriente abajo) y de la sección de reducción de presión del conducto se consigue un rendimiento mejorado de eliminación de contaminantes por la combinación de los filtros de flujo completo y de derivación. Además, los resultados de los experimentos demuestran que modificando relativamente el diámetro de los extremos corriente arriba y corriente abajo y de la sección de reducción de presión del conducto de la presente invención puede filtrarse una cantidad predeterminada de fluido por filtración tanto de flujo completo como de derivación y se puede alcanzar un rendimiento de filtración predeterminada.
El porcentaje predeterminado de flujo a través del filtro de derivación puede calcularse utilizando la reducción medida en partículas en unión del rendimiento indicado del filtro de derivación en comparación con la filtración conseguida por el filtro de flujo completo solo. La reducción de impurezas atribuible únicamente a la filtración por el filtro de derivación, ligada al rendimiento del filtro, permite el cálculo del porcentaje del flujo total que pasa a través del filtro de derivación.
Todas las referencias citadas en la presente memoria, comprendiendo patentes, solicitudes de patente y publicaciones, se incorporan en la presente memoria en su totalidad por referencia. La utilización de los términos "un" y "el" y referentes similares (por ejemplo, "una placa de base" o "el conducto de derivación") en el contexto de la descripción de la presente invención (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) deberá interpretarse de modo que se cubra tanto el singular como el plural, a menos que en la presente memoria se indique otra cosa o se contradiga claramente con el contexto.
Aunque se ha descrito esta invención haciendo énfasis en las formas de realización preferidas, resultará evidente para los expertos en la materia que se pueden aplicar usarse variaciones de las formas de realización preferidas y que se pretende que la invención se pueda realizar de otra forma diferente a la específicamente descrita en la presente memoria. Por consiguiente, esta invención comprende todas las modificaciones comprendidas en el interior del espíritu y alcance de la invención tal como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (23)

1. Aparato de filtro para su utilización en la eliminación de impurezas, que comprende:
un alojamiento (1),
un filtro de flujo completo (8) contenido en dicho alojamiento (1), estando dispuestos dicho alojamiento (1) y dicho filtro de flujo completo (8) de tal modo que la totalidad del fluido a ser filtrado por dicho aparato de filtro pase a través de dicho filtro de flujo completo (8), caracterizado porque
un filtro de derivación (15) está situado en posición concéntrica sustancialmente en el interior de dicho filtro de flujo completo (8), y
un conducto (16) está situado en posición al menos parcialmente concéntrica sustancialmente en el interior de dicho filtro de derivación (15), presentando dicho conducto (16) un extremo corriente arriba (17), un extremo corriente abajo (18), una sección de reducción de presión (51) situada sustancialmente en el interior de dicho filtro de derivación (15) y al menos una abertura (57) que se extiende desde un área de baja presión en el interior de dicha sección de reducción de presión (51) hasta una posición adyacente a un lado corriente abajo de dicho filtro de derivación (15),
en el que dicho filtro de derivación (15) está situado corriente abajo de dicho filtro de flujo completo (8) y dicha sección de reducción de presión (51) está dispuesta en el interior de dicho aparato de filtro de tal modo que se crea un diferencial de presión a través de dicho filtro de derivación (15) cuando pasa fluido a través de dicho aparato de filtro, a fin de que una porción predeterminada de dicho fluido a ser filtrado por dicho aparato de filtro pase a través de dicho filtro de derivación (15).
2. Aparato de filtro según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha sección de reducción de presión (51) comprende un orificio de placa delgada, una tobera de radio largo, una tobera Dall o un venturi.
3. Aparato de filtro según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha sección de reducción de presión (51) comprende un venturi.
4. Aparato de filtro según la reivindicación 3, caracterizado porque dicho venturi (51) tiene una garganta (55) con un diámetro interno de aproximadamente 24 mm.
5. Aparato de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho al menos un paso (57) está formado por dos pasos, en el que cada paso (57) tiene un diámetro de entre aproximadamente 4,3 mm y aproximadamente 4,6 mm.
6. Aparato de filtro según la reivindicación 5, caracterizado porque el diámetro interior del extremo corriente arriba (17) y el extremo corriente abajo (18) de dicho conducto (16) está comprendido entre aproximadamente 18 mm y aproximadamente 30,5 mm.
7. Aparato de filtro según la reivindicación 6, caracterizado porque el diámetro interior de dicho extremo corriente arriba (17) y dicho extremo corriente abajo (18) de dicho conducto (16) es de aproximadamente 28,6 mm.
8. Aparato de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho aparato de filtro comprende una tapa extrema superior (C), acoplándose dicha tapa extrema superior (C) al extremo superior de dicho filtro de derivación (15).
9. Aparato de filtro según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha tapa extrema superior (311) comprende además un elemento de estanqueidad (309) de dicha tapa extrema superior que presenta un surco tórico que se aplica de manera estanca a una junta tórica (305).
10. Aparato de filtro según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque dicho aparato comprende además una placa extrema superior (30), acoplándose dicha placa extrema superior (30) al extremo superior (11) de dicho filtro de flujo completo (8).
11. Aparato de filtro según la reivindicación 10, caracterizado porque dicha placa extrema superior (230) comprende un elemento de estanqueidad en d (232) capaz de acoplarse de manera estanca a una junta en d (290).
12. Aparato de filtro según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho aparato de filtro comprende además una junta de arandela (103) y una placa de base (110), en el que dicha placa extrema superior comprende además un labio interior (33), acoplándose dicho labio interior (33) a dicha junta de arandela (103), y unas extensiones de pata (102), en el que dichas extensiones de pata (102) soportan dicha placa de base (110), formando así pasos de flujo (27) entre dichas extensiones de pata (102) y dicha placa de base (110).
13. Aparato de filtro según la reivindicación 11, en el que dicho aparato de filtro comprende además una abrazadera (280) de junta de estanqueidad, en el que dicha abrazadera (280) de junta de estanqueidad se acopla a dicha junta de arandela (103).
14. Aparato de filtro según la reivindicación 1, en el que el aparato de filtro comprende además una placa de base (600), comprendiendo dicha placa de base (600) un paso roscado (610) y al menos una lumbrera de entrada (620), pasando dicha lumbrera de entrada (620) a través de una pared de dicho paso roscado (610) y estando dicha placa de base (600) situada con respecto a dicho alojamiento (1) y dicho filtro de flujo completo (8) de tal modo que el flujo de entrada pasa a través de dicha lumbrera de entrada (620) y después a través de dicho filtro de flujo completo (8).
15. Aparato de filtro según la reivindicación 1, en el que el conducto comprende:
a.
una primera sección de conducto corriente arriba (B) que comprende una tapa extrema inferior,
b.
una segunda sección de conducto (A) que proporciona dicha sección de reducción de presión (51) y dicha al menos una abertura (57) a través de una pared de dicha sección de reducción de presión (51), y
c.
una tercera sección de conducto corriente abajo (C) que comprende una tapa extrema superior, incluyendo dicha tapa extrema superior al menos un paso de flujo (27), siendo dicho paso de flujo (27) transversal a la dirección de flujo a través de dicho conducto (16), siendo dicho conducto impermeable al flujo de fluido, excepto a través de dicho paso de flujo (27) y dicha abertura (57),
en el que dicha primera sección de conducto corriente arriba (B) está acoplada de manera estanca a dicha segunda sección de conducto (A), y dicha segunda sección de conducto (A) está acoplada de manera estanca a dicha tercera sección de conducto corriente abajo (C), de tal modo que dicho fluido que entra en dicha primera sección de conducto corriente arriba (B) pasa a través de dicha segunda sección de conducto (A) y dicha tercera sección de conducto corriente abajo (C).
16. Aparato de filtro según la reivindicación 17, caracterizado porque dicha sección de reducción de presión (51) tiene la forma de un venturi.
17. Aparato de filtro según la reivindicación 18, caracterizado porque dicha al menos una abertura (57) está formada por dos aberturas, teniendo cada una de dichas aberturas (57) un diámetro comprendido entre aproximadamente 4,3 mm y aproximadamente 4,6 mm, presentando dicho venturi (51) una garganta con un diámetro interno de aproximadamente 24 mm y presentando dicha primera sección de conducto (B) un diámetro interno de aproximadamente 28,6 mm.
18. Aparato de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque dicho conducto comprende además una sección abocinada (19), en el que dicha sección abocinada (19) está dispuesta corriente abajo de dicha tercera sección de conducto corriente abajo (C).
19. Aparato de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, en el que dicho conducto (16) comprende además al menos dos patas de soporte (26) conectadas al extremo corriente arriba de dicha primera sección de conducto corriente arriba (B), formando dichas patas de soporte (26) una serie de dichos pasos de flujo (27).
20. Aparato de filtro según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, en el que dicha tapa extrema inferior (B) comprende un primer canal en forma de u (21) y dicha tapa extrema superior (C) comprende un segundo canal en forma de u (22), en el que un filtro de derivación (15) puede encajarse entre dichos canales en forma de u (21, 22).
21. Aparato de filtro que comprende el conducto según la reivindicación 21, caracterizado porque dicho aparato de filtro comprende además un filtro de derivación (15) encajado de manera estanca entre dichos canales en forma de u (21, 22).
22. Procedimiento para eliminar por filtración impurezas contenidas en un fluido, caracterizado porque:
(a)
se introduce un fluido en un aparato de filtrado que comprende un filtro de flujo completo generalmente cilíndrico (8) y un filtro de derivación generalmente cilíndrico (15), estando dispuesto el filtro de derivación (15) concéntrico con el filtro de flujo completo (18), con un filtro (8, 15) dispuesto al menos sustancialmente en parte en el interior del otro filtro (8, 15);
(b)
se filtra el 100% de dicho fluido con dicho filtro de flujo completo (8) haciendo fluir dicho fluido radialmente a través del filtro de flujo completo (8) y en una cámara anular (14) radialmente entre el filtro de flujo completo (8) y el filtro de derivación (15);
(c)
se crea un diferencial de presión a través del filtro de derivación (15), con lo que una porción predeterminada de dicho fluido filtrado por el filtro de flujo completo (8) es arrastrada desde la cámara anular (14) radialmente a través de dicho filtro de derivación (15), filtrando así por segunda vez dicha porción predeterminada de dicho fluido.
23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque dicho diferencial de presión resulta de una porción predeterminada de dicho fluido que pasa a través de dicho filtro de flujo completo (8), pasando subsiguientemente alrededor de un extremo del filtro de derivación (15) y a través de un conducto (16) que comprende una sección de reducción de presión (51), y en el que dicho fluido que pasa a través de dicha sección de reducción de presión (51) crea dicho diferencial de presión a través de dicho filtro de derivación (15).
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