ES2268130T3 - Aparato de filtro y de limpieza de filtros y metodos relacionados. - Google Patents
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Abstract
Aparato de limpieza de filtros, que incluye: una car- casa (205), que tiene un orificio de entrada (210), un orifi- cio de salida de líquido limpio (215) y un orificio de des- carga (220); un filtro (203) situado de manera que permite filtrar el fluido que fluye por dicho orificio de entrada de la carcasa (210) al orificio de salida de líquido limpio (215); un elemento de limpieza (230) que tiene al menos un rotor de aspiración (235), en el que el rotor de aspiración (235) cuenta además con un orificio de entrada del rotor (245) situado de manera que permite recoger los desechos de dicho filtro (203) y guiarlos para su posterior descarga por el orificio de descarga (220); un mecanismo articulado para traducir el movimiento rotativo del elemento de limpieza (230) en un movimiento longitudinal en relación con el filtro (203); en el que el elemento de limpieza (230) está configu- rado y situado de manera que se pueda accionar abriendo el orificio de descarga (220); y en el que el rotor de aspira- ción (235) pasa sobre el filtro (203) para aspirar los dese- chos del mismo, caracterizado además por tener una línea de presión que conecta el orificio de entrada de la carcasa (210) a un puerto (297) situado en el otro extremo de dicha carcasa (205), y ubicado dicho puerto (297) para compensar o equilibrar en general la presión que de otro modo se ejerce- ría sobre dicho elemento de limpieza (230).
Description
Aparato de filtro y de limpieza de filtros y
métodos relacionados.
El presente invento hace referencia a filtros en
general, y más concretamente, a aparatos y métodos mejorados para
limpiar automáticamente un filtro.
Los filtros fabricados según el estado anterior
de la técnica tenían carcasas alrededor de los filtros y algunos
incluían elementos de limpieza montados en el interior de la carcasa
para eliminar periódicamente los desechos y contaminantes que se
acumulan en los filtros. En las figuras 1A y 1B se ilustran algunos
ejemplos de sistemas y métodos anteriores. Por lo general, el agua
sucia y otros fluidos entran en el conjunto a través de un orificio
de entrada de líquido "sucio", pasan a la porción central del
conjunto de filtro, y después se filtran pasando radialmente hacia
el exterior por un filtro cilíndrico. Durante su uso, la zona de
filtrado de alta presión del conjunto está "separada" de la
porción de descarga a baja presión por un separador o pieza de
separación.
En estos dispositivos, cuando el filtro se
obstruye o está demasiado sucio, se abre una válvula en el orificio
de salida de descarga para "limpiar" o "aspirar" el
filtro. La válvula se puede accionar, por ejemplo, cuando el
sistema alcanza un diferencial de presión predeterminado entre el
orificio de entrada de líquido sucio y el orificio de salida de
agua limpia. Por lo general, la diferencia se controla por medio de
sensores y normalmente este diferencial se incrementa a medida que
se recogen materiales filtrados en el interior del filtro.
En sistemas como los que se ilustran en las
figuras 1A y 1B, la limpieza por aspiración viene dada por una
presión relativamente baja en el orificio de salida de descarga
(cuando se abre la válvula de descarga). Esta baja presión se
comunica a través de un motor conectado a los rotores de aspiración.
Los orificios de entrada del rotor están cerca del filtro. La
presión relativamente baja que hay en el orificio de salida de
descarga crea un vacío que aspira los desechos o las incrustaciones
formadas dentro de la parte posterior del filtro a través de los
rotores de aspiración, a través del motor y, por último, a través de
la salida de descarga/de agua de limpieza. El caudal de fluido
mencionado más arriba genera un empuje en los orificios de salida
del motor que hace girar el motor y todo el conjunto conectado al
mismo. El conjunto giratorio incluye los rotores de aspiración, que
pasan por encima (mediante rotación) y "limpian por aspiración"
al menos una parte de la superficie interior del filtro.
Los sistemas del estado anterior de la técnica
tenían varios defectos. Entre otros, porque si bien el tamaño y la
ubicación de los rotores de aspiración de sistemas como el que se
ilustra en la figura 1A permite abarcar casi toda la superficie del
filtro con una sola rotación de 360 grados, estos rotores requieren
válvulas grandes y, en consecuencia, un gran caudal de fluido para
proporcionar una aspiración de vacío suficiente que permita limpiar
el filtro de manera satisfactoria.
Los sistemas como el de la figura 1B suelen
utilizar válvulas más pequeñas, pero no ofrecen un ciclo de limpieza
"controlado" que limpie de manera fiable toda la superficie
del filtro. En vez de ello, los rotores de aspiración y el motor de
la figura 1B no sólo giran durante la limpieza, sino que además
cruzan axialmente desde la posición más a la derecha (como se
muestra en la figura 1B) hasta la izquierda (no se muestra). Entre
la pieza de separación y el motor hay un ajuste apretado que
permite al motor girar dentro de la pieza de separación, pero que
también permite una "purga" de presión más allá del ajuste
apretado. Cuando se abre el orificio de salida de descarga, la zona
de alta presión adyacente al filtro puede purgar poco a poco la zona
de baja presión por medio del ajuste apretado, igualándose
finalmente estas dos presiones. Sin embargo, hasta que las presiones
se igualan, la presión alta tiende a obligar al motor/rotor a ir
hacia la izquierda.
La existencia de un fluido relativamente
incomprensible en un cilindro obstaculiza hasta cierto punto este
movimiento hacia la izquierda. Para permitir algún movimiento hacia
la izquierda, la apertura del orificio de salida de descarga se
coordina abriendo un puerto de purga minúsculo al final de un
cilindro. Este puerto de purga abierto permite que el pistón del
cilindro (que está conectado al motor/rotor) se mueva hacia la
izquierda, mientras fuerza al agua a salir por el puerto de
purga.
Una vez se ha igualado la presión, el orificio
de salida de descarga y el puerto de purga se cierran, y la
superficie efectiva más grande situada a la izquierda del conjunto
de motor/rotor, obliga a éste a retroceder hacia la derecha.
Durante esta parte del ciclo, no hay actividad de aspiración en los
orificios de entrada del rotor, por lo que el filtro no se está
limpiando. Dicho de otro modo, la única "limpieza" que tiene
lugar se produce durante el paso de izquierda a derecha. Según el
diferencial de presión, el estado de las diversas juntas estancas y
zonas de conectores y otros factores, este movimiento de pasada
única de derecha a izquierda puede producirse con tanta rapidez que
no es seguro que los orificios de entrada del rotor pasen sobre toda
la superficie interior del filtro. Las zonas que pasa por alto se
quedan sucias, disminuyendo la eficacia y el rendimiento del filtro
y requiriéndose ciclos de limpieza más frecuentes (aunque menos
eficientes).
En
US-A-4.060.483 se revela un aparato
de limpieza de filtros, tal como se define en la parte de
caracterización previa de la reivindicación 1.
De acuerdo con el invento se ofrece un aparato
de limpieza de filtros que cuenta con:
una carcasa que tiene un orificio de entrada, un
orificio de salida de líquido limpio y un orificio de descarga;
un filtro colocado en posición para filtrar el
fluido que fluye del orificio de entrada de la carcasa hasta el
orificio de salida de líquido limpio;
un elemento de limpieza que tiene al menos un
rotor de aspiración, en el que dicho rotor de aspiración tiene
además un orificio de entrada del rotor posicionado de manera que
permita recoger los desechos de dicho filtro y guiarlos para su
descarga final por el orificio de descarga;
un mecanismo articulado para traducir el
movimiento rotativo del elemento de limpieza en un movimiento
longitudinal en relación con el filtro; en el que el elemento de
limpieza está configurado y situado de manera que se pueda accionar
abriendo el orificio de descarga; y en el que el rotor de aspiración
pasa sobre el filtro para aspirar los desechos del mismo;
caracterizado además por una línea de presión que conecta la entrada
de la carcasa con un puerto situado en el otro extremo de dicha
carcasa, y colocado dicho puerto para compensar o equilibrar en
general la presión que de otro modo se ejercería sobre el elemento
de limpieza.
En general, la línea de presión iguala o
equilibra la presión que actúa sobre el lateral del orificio de
entrada del aparato, reduciéndose de este modo el desgaste y la
resistencia sobre diversos componentes del mismo.
Por lo tanto, un objeto del invento es ofrecer
un aparato y métodos mejorados para limpiar un filtro. En la forma
de realización preferente del invento, se pueden utilizar válvulas y
flujos de fluidos relativamente más pequeños para aspirar el
interior de la superficie del filtro de forma muy controlada a fin
de asegurarse de que se limpia toda la superficie. Al igual que los
dispositivos del estado anterior de la técnica, el aparato y los
métodos se pueden automatizar con sensores y similares.
De la especificación siguiente y de los dibujos
adjuntos, que se ofrecen con fines ilustrativos exclusivamente, se
desprenderán otras características y ventajas del invento.
La figura 1A muestra una vista en corte en
perspectiva parcial de un dispositivo conocido previamente;
La figura 1B muestra una vista transversal de
otro dispositivo conocido previamente;
La figura 2 muestra una vista transversal de una
forma de realización preferente del invento;
La figura 3 muestra una vista ampliada de una
porción del extremo derecho de la figura 2;
La figura 4 muestra una vista ampliada de una
porción del extremo izquierdo de la figura 2;
La figura 5 muestra una vista en corte
transversal parcial de una de las numerosas formas alternativas de
realización del invento;
La figura 6 muestra una vista posterior del
dispositivo de la figura 5, tomado a lo largo de la línea
6-6 de la figura 5;
La figura 7 ilustra algunos detalles internos
del conjunto de la figura 5;
La figura 8 muestra una vista posterior tomada a
lo largo de la línea 8-8 de la figura 7;
La figura 9 ilustra otro detalle interno del
conjunto de las figuras 5 y 7;
La figura 10 muestra una vista posterior tomada
a lo largo de la línea 10-10 de la figura 9;
La figura 11A muestra una vista transversal
tomada a lo largo de la línea 11A-11A de la figura
3;
La figura 11B es parecida a la figura 11C y
muestra una vista en alzado lateral de un trinquete preferido 250
con un giro de 90 grados de la orientación que se muestra en la
figura 11A; y
La figura 11C es parecida a la figura 11B y
muestra una vista en alzado lateral de un trinquete preferido 250
con la misma orientación que la que se muestra en la figura 11A.
En las figuras 2 a 4 se ilustra una forma de
realización preferente del invento que incluye el aparato 200.
Aunque utiliza algunos principios generalmente conocidos, entre
ellos algunos de los que figuran en el estado anterior de la
técnica de las figuras 1A y 1B, tal como se describe aquí, la forma
de realización preferente del invento ofrece un control mucho más
preciso que los dispositivos del estado anterior de la técnica, que
el inventor conoce, y asegura mejor que toda o casi toda la
superficie interior del filtro se limpia durante cada ciclo de
limpieza.
Los componentes del invento se fabrican
preferentemente con materiales resistentes adecuados para soportar
las distintas presiones y repeticiones cíclicas de movimientos que
se describen en este documento. Por otra parte, las personas con
unos conocimientos generales de la técnica entenderán que los
materiales deberán ser resistentes a la corrosión y otro deterioro
que pueda asociarse a los diversos líquidos y desechos que se
filtran.
Como se muestra en las figuras 2 y 3, la forma
de realización preferente del invento del aparato de limpieza de
filtros 200 comprende una carcasa 205 que tiene una orificio de
entrada 210, un orificio de salida de líquido limpio 215, y un
orificio de descarga 220. El modelo preferente de aparato consta
además de un filtro 203 para filtrar el fluido que fluye desde la
entrada de la carcasa 210 hasta la salida de líquido limpio 215.
También cuenta con un elemento de limpieza 230 que tiene uno más
rotores de aspiración 235. El rotor o rotores de aspiración 235
giran alrededor del eje central 257 del elemento de limpieza 230. El
rotor de aspiración 235 incluye un orificio de entrada del rotor
245 situado en una posición que permite recoger los desechos del
filtro 203 y guiarlos desde el filtro 203 para su descarga final por
el orificio de descarga 220.
El elemento de limpieza 230 también consta
preferentemente de un motor de rotor hidráulico 270 que facilita el
movimiento rotativo del conjunto o elemento de limpieza 230, en
respuesta a la acción de aspiración a través de dicho conjunto
mientras se aspiran los desechos del filtro. Como se explica más
abajo, esta rotación se traduce en un movimiento lineal
bidireccional del conjunto 230 a lo largo del eje 257. Durante la
limpieza del filtro, el fluido que pasa por el motor del rotor 270
genera un empuje en las salidas del motor que hace girar el motor
del rotor 270, y con ello, todo el conjunto 230 conectado al mismo.
Así pues, también se puede hacer referencia al elemento de limpieza
230 como conjunto rotor/motor.
Entre las numerosas formas alternativas de
realización del invento, el rotor de aspiración 235 se puede hacer
girar por medio de una energía motriz que no sea el empuje de vacío
del agua cuando sale del aparato durante el ciclo de limpieza. Por
ejemplo, la energía eléctrica o manual (no se muestra) puede
suministrar la fuerza necesaria para hacer girar el elemento de
limpieza 230.
El elemento de limpieza 230 está configurado y
situado de manera que se pueda accionar abriendo el orificio de
descarga 220. La apertura y el cierre del orificio de descarga 220
se controlan preferentemente con un aparato detector de la presión
convencional, en respuesta a los diferenciales de presión entre la
sección de filtro y la sección de descarga del aparato 200. Cuando
se abre el orificio de descarga 220 se crea un vacío que va de los
orificios de salida 245 de los rotores de aspiración 235 a través
del motor 270, hacia el orificio de salida 220. Este vacío se
traduce en un caudal de fluido a lo largo de ese mismo recorrido,
que ocasiona a su vez la rotación deseada del orificio u orificios
de entrada del rotor 245. Como se explica aquí, esta rotación
preferente del elemento de limpieza 230 (alrededor del eje 257) y el
desplazamiento longitudinal del elemento de limpieza 230 (a lo
largo del eje 257) se traduce en que el orificio u orificios de
entrada 245 pasan sobre (y de este modo "aspiran")
prácticamente toda la superficie interior del filtro 203. Esta
aspiración elimina los desechos acumulados en la superficie del
filtro.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que el número relativo y las dimensiones
relativas de los orificios de entrada 245 pueden variar en función
de la aplicación concreta. Entre otras cosas, el tamaño relativo de
la superficie interior del filtro 203 y las dimensiones y el diseño
específicos del trinquete y carril bidireccional preferente (que se
comentan más abajo) pueden repercutir en el tamaño necesario y/o
deseado y en la separación de las aberturas u orificios de entrada
245 a lo largo del elemento de limpieza 230. Aunque en las figuras
2 a 4 se ilustran tres de estos orificios de entrada 245 y en las
figuras 5 a 10 se muestran dos, las personas con unos conocimientos
generales de la técnica entenderán que en algunas aplicaciones
podría utilizarse tan solo una y muchas más de tres.
Para suministrar una fuerza de vacío más
elevada, el orificio u orificios de salida 245 tienen menos
(individual y colectivamente) anchura que el filtro 203. En
consecuencia, para asegurarse de que se aspira todo el interior del
filtro 203 durante el ciclo de limpieza del aparato, el aparato 200
cuenta con un mecanismo articulado para mover el conjunto 230 por
el eje longitudinal 257 durante el ciclo de rotación/aspiración. En
la forma de realización preferente del invento, este mecanismo
articulado consta de un carril guía o trinquete 250 que engrana de
manera cooperativa una rosca helicoidal o bidireccional 260.
En la forma de realización preferente del
invento, la rosca 260 está situada en el tornillo central 255 y el
trinquete 250 en una pared del elemento de limpieza 230 de manera
que pueda girar. Sin embargo, las personas con unos conocimientos
generales en la técnica entenderán que se podría invertir el orden
de la rosca y el trinquete (situando el trinquete 250 en el
tornillo central o elemento de núcleo 255 y la rosca 260 en el
elemento de limpieza (conjunto de rotor/motor) 230. En cualquier
caso, el conjunto asegura preferentemente una limpieza completa (o
básicamente completa) del filtro 203 por el orificio u orificios del
rotor 245, combinando los movimientos giratorio y lineal del
conjunto 230 alrededor y a lo largo del tornillo 255, tal como se
describe en este documento.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que, durante el ciclo de limpieza, esos
movimientos exponen toda (o prácticamente toda) la superficie
interior del filtro a la aspiración que se suministra a través del
orificio u orificios de entrada 245. En la forma de realización
preferente del invento, si hay un diferencial de presión suficiente
para hacer girar el conjunto 230 las veces necesarias, un ciclo de
limpieza incluso puede exponer más de una vez parte o toda la
superficie interior del filtro a la aspiración en el orificio de
entrada 245 (ya que el conjunto 230 cicla hacia atrás y hacia
delante a lo largo de la rosca bidireccional 260).
Como se ilustra en las figuras 11A a 11C, el
carril guía o trinquete 250 está situado en una abertura cilíndrica
transversal formada en el elemento de limpieza 230 de manera que
pueda girar, lo que permite al trinquete 250 girar alrededor de un
eje transversal al eje central 257 mientras la guía o rosca 260 pasa
por debajo de él (o por encima de la rosca) durante el ciclo de
limpieza. La rotación se produce por la interacción entre el
trinquete 250 y la guía helicoidal 260. Cuando se montan, el diente
275 del trinquete 250 se extiende hacia delante y se engrana y
desliza a través del canal o rosca 260 del tornillo central o
elemento de núcleo 255. Durante la rotación del elemento de
limpieza 230, como parte del ciclo de limpieza, la orientación del
diente 275 sigue la de la rosca 260, incluso durante cualquier
inversión en la dirección de la rosca, como sucede con la forma de
realización bidireccional de la rosca 260.
En la forma de realización preferente del
invento, el elemento de limpieza 230 y el trinquete 250 montado en
el mismo pueden realizar un movimiento rotativo alrededor del
tornillo central 255, y el tornillo central 255 está fijo en
relación con la carcasa 205. En algunas de las numerosas formas
alternativas de realización del invento (como la que se ilustra en
la figura 5), el aparato 200 puede tener un tornillo central 255 que
gira con el elemento de limpieza 230, mientras que el trinquete de
engranaje 250 está "fijo" en relación con la carcasa 205.
Con respecto aún a la forma de realización del
invento de las figuras 5 a 10, muchos de los principios generales
de esa forma de realización del invento son los mismos que los que
se analizan aquí para la forma de realización del invento de las
figuras 2 a 4. El líquido sucio entra en el aparato por el orificio
de entrada 302, el líquido filtrado o limpio sale del aparato por
el orificio de salida de líquido limpio 304, después de pasar por
una pieza de separación abierta 306 y un filtro 308. La pieza de
separación maciza 310 cuenta con un ajuste apretado 312 al conjunto
de elemento de limpieza rotativo 314. Los medios de la válvula (no
se muestran) se pueden abrir sobre un orificio de salida de líquido
limpio/aspiración 316 para accionar la descarga de desechos por ese
orificio de salida 316 desde la superficie interior del filtro
308.
Entre las diferencias que existen entre la forma
de realización del invento de las figuras 2 a 4 y la de las figuras
5 a 10 se encuentra el número de rotores de aspiración/orificios de
entrada 318 (sólo dos rotores en la forma de realización del
invento de la figura 5, en lugar de los tres de la figura 2) y la
situación y la conexión del elemento de núcleo roscado 320 y de
trinquete 322 (en la forma de realización del invento de la figura
5, ambos están a la derecha de la pieza de separación abierta 306,
pero en la forma de realización del invento de la figura 2 están a
la izquierda de esta pieza).
El carril guía o trinquete 250 se mantiene
preferentemente en su sitio de manera que pueda girar, tal como se
ha descrito más arriba. En la forma de realización preferente del
invento, esto se consigue por medio de una pieza de sujeción, como
un tornillo 252 (figura 11A) de latón u otro material para cojinetes
similarmente adecuado (que permita la rotación del trinquete). Las
personas con unos conocimientos generales de la técnica entenderán
que la retención del trinquete 250 se puede conseguir de muchas
maneras diferentes. Por ejemplo, en formas alternativas de
realización del invento (no se muestran) en que el trinquete está
montado en el tornillo central y tiene un diente que se extiende
hacia fuera para engranar la estructura de rosca que le rodea, se
puede proporcionar un orificio transversal en el tornillo central,
introducir una pieza de resorte en el orificio, y después
introducir el trinquete encima del muelle. En dicha forma de
realización del invento, el muelle se comprime al principio para
que permita montar el trinquete dentro de la rosca, y posteriormente
impulsar el trinquete hacia fuera hasta conseguir el engranaje
deseado con la rosca. Como se ha indicado más arriba, el muelle y/o
una porción de contacto del mismo se fabrican preferentemente (y de
manera similar al tornillo 252) de latón o un material parecido
para que proporcione una superficie de apoyo que permita la
rotación deseada del trinquete 250 cuando está apoyado en el
muelle.
Así pues, durante el ciclo de limpieza el carril
guía 250 (y el conjunto de rotor/motor de aspiración rotativo 230
en que está montado) cicla al menos una vez por toda la rosca
bidireccional preferente 260. La forma de realización bidireccional
de la rosca 260 permite realizar la limpieza por aspiración en un
bucle/recorrido continuo (dado un diferencial de presión suficiente
para hacer girar el conjunto las veces necesarias), moviéndose de
este modo los orificios de entrada 245 alrededor y en vaivén por el
eje 257. En cambio, en los dispositivos del estado anterior de la
técnica, que el inventor conoce, sólo se realiza una pasada como
máximo a lo largo del eje, y cualquier energía motriz
"restante" no hace más que girar los orificios de entrada de
aspiración en una posición fija a lo largo de ese eje (normalmente,
en la posición de movimiento axial longitudinal que esté más lejos
de su posición de puesta en marcha/reposo durante periodos que no
sean el ciclo de limpieza). En otras palabras, los sistemas del
estado anterior de la técnica no fuerzan el retroceso de los
orificios de entrada de aspiración por la superficie interior del
filtro. El presente invento lo hace, permitiendo así la oportunidad
de limpiar más/mejor el filtro durante cualquier ciclo de limpieza
determinado.
En la forma de realización preferente del
invento, el paso y la longitud axial de la rosca bidireccional 260
del tornillo central 255 o del elemento de limpieza 230 se
seleccionan o adaptan basándose en el tamaño relativo y el número
de orificios de entrada del rotor 245. Las personas con unos
conocimientos generales de la técnica entenderán que una selección
correcta del paso puede asegurar, por ejemplo, que una sola rotación
de 360 grados del rotor de aspiración 235 no moverá el conjunto de
rotor/motor de aspiración 230 axialmente (a lo largo del eje 257)
más de la anchura del orificio de entrada del rotor 245. En la forma
de realización preferente del invento, cada rotación del conjunto
de rotor/motor de aspiración 230 encuentra un orificio de entrada
del rotor 245 determinado situado inmediatamente al lado (o
superpuesto) del recorrido que ha limpiado en la rotación
anterior.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que, entre las numerosas formas alternativas
de realización del invento (no se muestran), el paso de la rosca
puede ser diferente. Por ejemplo pero no de forma limitada (no se
muestra en las figuras), cuando se suministran una pluralidad de
ramales de entrada 235 en la misma posición longitudinal axial a lo
largo del conjunto 230, el paso de la rosca podría ser de tal que
una rotación de 360 grados movería el conjunto más que la anchura
del orificio de entrada a lo largo del eje 257. Por ejemplo, si se
alinearan dos de estos ramales entre sí en el conjunto 230, se
podría aspirar todo el interior del filtro mediante un paso de
rosca que moviera el conjunto una anchura de orificio de entrada en
un giro de sólo 180 grados (estos tres ramales alineados -una vez
más, no se muestran en los dibujos actuales- permitirían un paso de
rosca que requeriría una rotación de sólo 120 grados para cada
distancia longitudinal axial del movimiento, etc.).
Además, cuando el conjunto de rotor/motor 230 ha
terminado su movimiento de derecha a izquierda (como se muestra en
los dibujos), el mecanismo articulado preferente situado entre el
recorrido bidireccional de la rosca 260 y el trinquete 250
garantiza que el conjunto de rotor/motor 230 invierte el sentido de
la marcha y retrocede a la derecha, volviendo a aspirar la
superficie del filtro 203. La apertura del orificio de
salida/válvula de descarga 220 durante un periodo de tiempo
suficiente asegura que no queda ninguna superficie del filtro 203
sin limpiar, y puede incluso asegurar que se realizan múltiples
pasadas de limpieza en cada dirección (derecha e izquierda) durante
cada ciclo de limpieza.
Si los caudales relativos de entrada de
agua/líqui-
do sucio (a través del orificio de entrada 210), de salida de agua filtrada (a través del orificio de salida 215), y de salida de desechos aspirados (a través del orificio de salida 220) se controlan correctamente con respecto al otro (a través de válvulas u otros mecanismos convencionales o adecuados), cabe accionar el sistema para que continúe filtrando (y dispensando líquido filtrado por el orificio de salida 215) durante todo el ciclo de limpieza. De manera similar, cerrando el orificio de salida de líquido limpio 215 y dejando abierto el orificio de entrada 210 durante el ciclo de limpieza (o proporcionando un caudal de fluido excedente suficiente al orificio de entrada 210 en comparación con la descarga por el orificio de salida de líquido limpio 215, a través de válvulas o de otro modo), se puede utilizar la presión o el caudal adicional del fluido entrante para "impulsar" el conjunto de limpieza 230 mientras se desee para una aplicación determinada.
do sucio (a través del orificio de entrada 210), de salida de agua filtrada (a través del orificio de salida 215), y de salida de desechos aspirados (a través del orificio de salida 220) se controlan correctamente con respecto al otro (a través de válvulas u otros mecanismos convencionales o adecuados), cabe accionar el sistema para que continúe filtrando (y dispensando líquido filtrado por el orificio de salida 215) durante todo el ciclo de limpieza. De manera similar, cerrando el orificio de salida de líquido limpio 215 y dejando abierto el orificio de entrada 210 durante el ciclo de limpieza (o proporcionando un caudal de fluido excedente suficiente al orificio de entrada 210 en comparación con la descarga por el orificio de salida de líquido limpio 215, a través de válvulas o de otro modo), se puede utilizar la presión o el caudal adicional del fluido entrante para "impulsar" el conjunto de limpieza 230 mientras se desee para una aplicación determinada.
De este modo, en la forma de realización
preferente del invento, un aparato de control bidireccional 280
asegura una limpieza completa o mejorada del filtro 225 por el
orificio u orificios de entrada del rotor 245, como se muestra en
la figura 11A. El aparato de control bidireccional 280 comprende un
elemento de núcleo o tornillo central 255 y un elemento de manguito
285. El elemento de núcleo 255 y el elemento de manguito 285 están
alineados concéntricamente y pueden girar con respecto al otro.
Como se muestra en las figuras 11B y 11C, el aparato de control 280
cuenta además con un carril guía 250 que tiene una pieza de
engranaje 275 para controlar el movimiento axial bidireccional. El
carril guía 250 está en una posición que le permite actuar entre el
elemento de núcleo 255 y el elemento de manguito 285. La pieza de
engranaje 275 coopera preferentemente con el elemento de núcleo 255
y el elemento de manguito 285 durante la rotación del elemento de
núcleo 255 o del elemento de manguito 285. Las personas con unos
conocimientos generales de la técnica entenderán que haya una
superficie cóncava en el diente o pieza de engranaje 275 (como se
muestra en la figura 11B) para asegurar un "asiento" más ancho
y más seguro del diente 275 dentro del recorrido de la rosca 260.
Entre las numerosas formas alternativas de realización del invento
se incluirían las que tienen el diente 275 de forma plana u otras
formas no cóncavas.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que, entre las numerosas ventajas de la forma
de realización preferente del invento, el ciclo de limpieza puede
empezar con el conjunto de limpieza 230 situado en cualquier punto
a lo largo del eje 257. Así, a diferencia de los sistemas del estado
anterior de la técnica, que el inventor conoce, la forma de
realización preferente del presente invento no tiene que ser
"empujada" axialmente hasta una posición de puesta en marcha
como parte de cada ciclo de limpieza.
A continuación, se analizará en más detalle el
funcionamiento preferente del aparato de control bidireccional 280.
Las personas con unos conocimientos generales de la técnica
entenderán que existen muchos métodos y procesos alternativos que
pueden utilizar diferentes aspectos del invento en diversas formas
de realización del mismo, además de los que se mencionan en este
documento.
En la forma de realización preferente del
invento, el elemento de manguito 285 se puede mover en relación con
el elemento de núcleo 255. En virtud del mecanismo articulado
situado entre dichos elementos 285 y 255, el movimiento preferente
entre ellos es por lo general tanto rotatorio (alrededor del eje
257) como lineal (a lo largo del eje 257). Preferentemente, como
parte de este mecanismo articulado, el elemento de núcleo 255
consta de una rosca helicoidal 260 fundamentalmente bidireccional o
continua. Sin embargo, las personas con unos conocimientos
generales de la técnica entenderán que se pueden utilizar los mismos
principios generales de funcionamiento que aquí se describen en
formas de realización del invento alternativas, entre ellas (a modo
de ejemplo) formas de realización del invento en que la rosca
bidireccional 260 está dentro de un elemento de manguito 285.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que el mecanismo articulado que proporcionará
el movimiento rotativo y longitudinal deseados puede adoptar varias
formas de realización del invento. Por ejemplo, y como se muestra
en las figuras 5 y 7, el elemento de manguito 285 está fijo en
relación con el elemento de núcleo 255 y el elemento de trinquete
(no se muestra) está unido a la carcasa 205. Por consiguiente, en
lugar de que el trinquete (alojado en el conjunto 230) gire
alrededor del núcleo 255 (como sucede en la forma de realización
del invento de las figuras 2 y 3), el elemento de núcleo 255 gira
con el conjunto 230 en una relación enlazada con un trinquete
"fijo". Las personas con unos conocimientos generales de la
técnica entenderán que, como con otras muchas formas alternativas
de realización del invento, el movimiento rotativo/de traslación
resultante puede ser el mismo en ambos casos.
Como se muestra en la figura 11A, durante la
limpieza del filtro, el fluido que sale del motor del rotor 270
(por la fuerza de aspiración que produce el diferencial de presión
entre el interior del filtro y el orificio de salida de líquido
sucio 220 cuando está abierto para la limpieza) genera un empuje en
los orificios de salida del motor. Este empuje hace girar el motor
del rotor 270, y con ello todo el conjunto 230 conectado al mismo.
En esta forma de realización del invento (véase la figura 11A), el
elemento de manguito 285 está conectado al elemento de limpieza 230
para que la rotación del motor del rotor 270 haga girar el elemento
de limpieza 230 y el elemento de manguito 285.
En la forma de realización del invento de las
figuras 2, 3 y 11A, se sujeta un carril guía 250, como por ejemplo
un trinquete, dentro del elemento de manguito 285, con una pieza de
sujeción como un tornillo, muelle, cojinete o un dispositivo o
combinación de elementos adaptados de manera similar. Por lo tanto,
el carril guía 250 gira con el elemento de manguito 285. El
trinquete 250 también puede girar alrededor de un eje vertical a
través del centro del trinquete en el plano de la figura 11A para
que de este modo se pueda alinear con los cambios de orientación de
la porción opuesta de la ranura o rosca 260 en que está engranada.
Como comprenderán las personas con unos conocimientos generales de
la técnica, esta orientación cambia preferentemente (de hecho,
"invierte el sentido") en cada extremo de la estructura de
rosca helicoidal 260, de manera que el movimiento de traslación
lineal del conjunto 230 se invierte de igual modo (y regresa en la
dirección axial/lineal opuesta) al llegar a cada extremo de la
ranura 260. Las personas con unos conocimientos generales de la
técnica entenderán que, mientras exista un diferencial de presión
suficiente para hacer girar el conjunto 230, el conjunto 230
cruzará al mismo tiempo de atrás hacia delante toda la longitud de
la hélice de la rosca 260.
Dicho de otro modo, como el conjunto 230 y el
carril guía 250 montado en el mismo giran alrededor del núcleo 255,
la pieza de engranaje 275 sigue a lo largo de la rosca bidireccional
260 del elemento de núcleo 255. Al llegar al límite de la rosca
bidireccional 260 en una dirección, el carril guía 250 pivota
(alrededor del eje vertical a través del centro del trinquete en el
plano de la figura 11A, descrito más arriba) para continuar
recorriendo la trayectoria por la rosca bidireccional 260,
provocando otro desplazamiento lineal del conjunto 230 en relación
con el núcleo 255, pero ahora en la dirección opuesta. De este modo,
el carril guía 250 cicla de atrás hacia delante a través de una
rosca bidireccional 260 del elemento de núcleo o tornillo central
255. El recorrido de la rosca bidireccional 260 permite que el
conjunto de rotor/motor 245 invierta su marcha (de forma axial, no
radial) y desplazarse axialmente en la dirección contraria,
volviendo a aspirar otra vez la superficie del filtro 203 (y otra y
otra, mientras se desee/esté conectado). Como se ha mencionado aquí,
la apertura de la válvula de descarga 220 durante un periodo de
tiempo suficiente asegura que no queda ninguna superficie del
filtro 203 sin limpiar, y puede incluso asegurar que se realizan
múltiples pasadas de limpieza en cada dirección (derecha e
izquierda) durante cada ciclo de limpieza.
En la forma de realización preferente del
invento, y como se ilustra en la figura 3, el paso de la rosca
bidireccional 260 esta configurado, entre otras cosas, para
asegurar que una sola rotación de 360 grados del rotor de aspiración
235 no moverá axialmente el conjunto de rotor/motor de aspiración
230 (y cada orificio de entrada 245 del mismo) más de la anchura
"x" (figura 3) del orificio de entrada del rotor 245. Por
ejemplo, como se muestra en la figura 3, si la abertura real del
orificio de entrada del rotor 245 tiene una longitud "x", una
sola rotación de 360 grados del rotor de aspiración 235 moverá en
tal caso el rotor/motor de aspiración 230 una distancia
fundamentalmente igual o menor que "x". Limitar el movimiento
axial del conjunto de rotor/motor 230 a una distancia
fundamentalmente igual o menor que "x" asegura que el orificio
de entrada del rotor 245 cubre completamente la superficie del
filtro 203 durante el ciclo de limpieza. De este modo, cada rotación
del conjunto de rotor/motor 230 preferente encuentra un orificio de
entrada determinado del rotor 245 situado inmediatamente al lado (o
superpuesto) del recorrido que ha limpiado en la rotación
anterior.
Así, el aparato de limpieza de filtros
preferente del invento comprende una carcasa que tiene un orificio
de entrada, un orificio de salida de líquido limpio y un orificio de
descarga; un filtro situado de manera que permite filtrar el fluido
que fluye del orificio de entrada de la carcasa hasta el orificio de
salida de líquido limpio; y un elemento de limpieza que tiene un
rotor de aspiración. El rotor de aspiración comprende además uno o
más orificios de entrada del rotor situados de manera que permitan
recoger los desechos del filtro y conducirlos para su descarga
final por el orificio de descarga. El elemento de limpieza está
configurado y situado de manera que se pueda accionar abriendo el
orificio de descarga; y el rotor de aspiración pasa
fundamentalmente por encima de todo el filtro para aspirar los
desechos del mismo. Entre el elemento de limpieza y el tornillo
central hay preferentemente un carril guía o trinquete que
contribuye a facilitar el movimiento controlado de los orificios de
entrada del rotor de aspiración sobre la superficie del filtro
durante el ciclo de limpieza.
El presente invento incluye varios métodos para
filtrar fluidos y limpiar el filtro selectivamente. En las formas
de realización preferentes del invento se pueden realizar muchos
ciclos de limpieza sin necesidad de desmontar el aparato. El
montaje inicial de los distintos componentes del aparato se lleva a
cabo con cualquier medio adecuado. El conjunto comprende las etapas
de acoplamiento del motor hidráulico 270 al conjunto inversor 230,
montando las piezas de separación en el armazón del carro, y
apretando las tuercas (en las formas de realización del invento que
se muestran en las figuras se ilustran cuatro) para mantener unido
el conjunto dentro de la carcasa.
Los métodos del invento incluyen además las
etapas de filtrado del fluido hasta alcanzar un diferencial de
presión predeterminado entre el fluido que entra en el orificio de
entrada de la carcasa y el que sale por el orificio de salida de
líquido limpio; y la descarga de desechos del filtro, esto es, la
diferencia de presión entre el fluido sucio entrante y el fluido
limpio saliente. La etapa de descarga puede incluir además las
etapas de apertura del orificio de descarga para accionar el
elemento de limpieza y el cierre del orificio de descarga después
de que el rotor del elemento de limpieza ha pasado por toda la
superficie del filtro. Un controlador automático controla la
diferencia de presión entre el fluido que fluye por el orificio de
entrada de la carcasa y el que sale por el orificio de salida de
líquido limpio. Cuando la diferencia de presión alcanza un nivel
predeterminado, se activa el controlador automático y abre la
válvula de descarga. El método preferente utiliza el aparato y la
funcionalidad de la forma de realización preferente del invento de
las figuras 2 y 3, aunque las personas con unos conocimientos
generales de la técnica entenderán que también se pueden utilizar
otros aparatos y otras etapas.
Las personas con unos conocimientos generales de
la técnica entenderán que, aunque los métodos y los procesos del
presente invento que se han ilustrado y/o descrito aquí, en los que
las etapas se suceden en determinados órdenes, no se requiere
necesariamente un orden específico de las mismas porque algunas de
ellas no dependen de otras determinadas etapas. Ilustrativa en este
sentido es la etapa de descarga de desechos del filtro, que puede
producirse periódicamente, por ejemplo, como plan de mantenimiento
preventivo, antes de la etapa de filtrado. Por otra parte, las
etapas de filtrado y de descarga no están pensadas para ser
mutuamente excluyentes entre sí, sino que pueden producirse
básicamente al mismo tiempo.
Como se muestra en la figura 2, para reducir la
tensión interna de los componentes (durante el ciclo de
rotación/limpieza o de otro modo), una línea de fluido (no se
muestra) conecta los puertos 212 (que comunican con el orificio de
entrada de líquido 210) y el puerto 297. Las personas con unos
conocimientos generales de la técnica entenderán que, entre otras
cosas, esta línea iguala o equilibra en general la presión neta, que
si no actuaría en el lado del orificio de entrada 210 del aparato
para obligar al conjunto de rotor/motor 230 a ir hacia la izquierda
(como se ve en la figura 2). La presión en el lado de "alta
presión" de la pieza de separación maciza de la figura 2 se
transmite por el puerto 212 a través de la línea (no se muestra)
para suministrar esa misma "alta presión" a la cámara 295 a
través del puerto 297. Las personas con unos conocimientos
generales de la técnica entenderán que la presión en la cámara 295
puede actuar después sobre el conjunto de pistón 299 para ejercer
una fuerza opuesta hacia la derecha con el fin de compensar o
igualar la presión antedicha a la izquierda, lo que mejora el
rendimiento y reduce el desgaste y la tensión sobre los distintos
componentes. También a este respecto, las personas con unos
conocimientos generales de la técnica entenderán que toda la
porción de la forma de realización preferente del invento de la
figura 2 situada a la derecha de la pieza de separación maciza
preferentemente está en comunicación fluida (incluso a ambos lados
de la pieza de separación abierta, a través de esta pieza de
separación abierta o de otro modo), para que la única zona de
"baja presión" que hay en el sistema sea la situada a la
izquierda de la pieza de separación maciza (excepto que la cámara
295 se puede conectar a alta presión a través del puerto 297, como
se ha mencionado más arriba).
Como se ha indicado anteriormente, el número, el
tamaño y la posición de los distintos componentes (como orificios
de entrada del rotor, orificios de salida del motor, orificios de
entrada de líquido sucio, orificios de salida de líquido limpio,
orificios de descarga, etc.) del invento pueden variar en función de
la aplicación y de otros factores. El invento se puede utilizar con
una amplia variedad de fluidos y aplicaciones, y los materiales con
que se construyen los componentes pueden ser cualesquiera
substancias convenientemente resistentes y que toleren los
líquidos.
Claims (17)
1. Aparato de limpieza de filtros, que incluye:
una carcasa (205), que tiene un orificio de entrada (210), un
orificio de salida de líquido limpio (215) y un orificio de descarga
(220); un filtro (203) situado de manera que permite filtrar el
fluido que fluye por dicho orificio de entrada de la carcasa (210)
al orificio de salida de líquido limpio (215); un elemento de
limpieza (230) que tiene al menos un rotor de aspiración (235), en
el que el rotor de aspiración (235) cuenta además con un orificio de
entrada del rotor (245) situado de manera que permite recoger los
desechos de dicho filtro (203) y guiarlos para su posterior descarga
por el orificio de descarga (220); un mecanismo articulado para
traducir el movimiento rotativo del elemento de limpieza (230) en
un movimiento longitudinal en relación con el filtro (203); en el
que el elemento de limpieza (230) está configurado y situado de
manera que se pueda accionar abriendo el orificio de descarga (220);
y en el que el rotor de aspiración (235) pasa sobre el filtro (203)
para aspirar los desechos del mismo, caracterizado además
por tener una línea de presión que conecta el orificio de entrada de
la carcasa (210) a un puerto (297) situado en el otro extremo de
dicha carcasa (205), y ubicado dicho puerto (297) para compensar o
equilibrar en general la presión que de otro modo se ejercería
sobre dicho elemento de limpieza (230).
2. El aparato de la reivindicación 1, en el que
el motor del rotor (270), que está conectado operativamente al
elemento de limpieza (230), facilita el accionamiento de dicho rotor
de aspiración (235).
3. El aparato de la reivindicación 1, en el que
el elemento de filtro (203) es cilíndrico por lo general, y la
combinación del rotor de aspiración (235) y del elemento de limpieza
(230) gira alrededor de un eje longitudinal (257) a través del
centro, en sentido longitudinal, de dicho cilindro.
4. El aparato de la reivindicación 3, en el que
la rotación se alimenta con un motor hidráulico (270).
5. El aparato de la reivindicación 3, en el que
la rotación se alimenta con un motor que no es hidráulico.
6. El aparato de la reivindicación 1, en el que
el elemento de limpieza (230) tiene numerosos rotores de aspiración
(235), teniendo cada uno de ellos un orificio de entrada del rotor
(245).
7. El aparato de la reivindicación 1, en el que
el mecanismo articulado comprende un carril guía (250) que se
engrana y se desplaza por una rosca helicoidal (260), situada en un
tornillo central (255), durante la rotación de dicho carril guía
(250) alrededor del tornillo (255) cuando se abre el orificio de
descarga (220).
8. El aparato de la reivindicación 7, en el que
la rosca (260) está configurada de forma que una sola rotación
completa del rotor de aspiración (235) mueve axialmente el elemento
de limpieza (230) no más de la anchura del mencionado orificio de
entrada del rotor (245).
9. El aparato de la reivindicación 7, en el que
el carril guía (250) es un trinquete giratorio que tiene una pieza
de engranaje (275) para engranar la rosca helicoidal (260).
10. El aparato de la reivindicación 7, en el que
la rosca (260) es una rosca bidireccional.
11. El aparato de la reivindicación 10, en el
que se selecciona el paso y la longitud de la rosca bidireccional
(260) para asegurarse de que al menos un rotor de aspiración (235)
pasa sobre básicamente todo el filtro (203) durante el
accionamiento del elemento de limpieza (230).
12. El aparato de la reivindicación 1, en el que
el mecanismo articulado consta de un elemento de manguito (285) y
un elemento de núcleo (255) alineados concéntricamente y que pueden
girar con respecto al otro; una ranura helicoidal (260) formada en
uno de dichos elementos de manguito o de núcleo; y un trinquete
(250) retenido operativamente en el otro de dichos elementos de
manguito o de núcleo, engranando dicho trinquete (250)
cooperativamente la ranura helicoidal (260), y deslizándose por el
recorrido de la ranura en respuesta al movimiento rotativo,
ocasionando dicho deslizamiento en consecuencia un movimiento
longitudinal entre el elemento de núcleo (255) y el elemento de
manguito (285).
13. El aparato de la reivindicación 12, en el
que el elemento de núcleo (255) es cilíndrico, y el elemento de
trinquete (250) comprende una porción de diente (275) que tiene una
sección cóncava que se corresponde con dicha forma cilíndrica del
elemento de núcleo (255).
14. El aparato de la reivindicación 12, en el
que la ranura helicoidal (260) y el trinquete (250) están dentro
del elemento de manguito (255), de manera que cada una de ellos
carece de cualquier contacto con fluidos contaminantes.
15. Un método para filtrar fluidos,
comprendiendo las etapas de: suministro del aparato de limpieza de
filtros de la reivindicación 1; el filtrado del fluido hasta
alcanzar un diferencial de presión predeterminado entre el fluido
que entra en el orificio de entrada de la carcasa (210) y el que
sale por la salida de líquido limpio (215); y la descarga de
desechos de dicho filtro (203).
16. El método de la reivindicación 15, en el que
las etapas mencionadas de filtrado y descarga se producen al mismo
tiempo.
17. El método de la reivindicación 15, en el que
la etapa de descarga comprende además las etapas de: apertura del
orificio de descarga (220) para accionar el elemento de limpieza
(230); y de cierre del orificio de descarga (220) después de que el
rotor del elemento de limpieza (235) ha pasado sobre
fundamentalmente toda la superficie del filtro (203).
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