ES2292157T3 - Sistema de filtracion para liquidos. - Google Patents

Abstract

Un sistema de filtración de líquidos, preferentemente para filtrar aceites o combustibles de un motor de combustión interna, que cuenta con una carcasa en forma de vaso (11) -que puede acoplarse y desacoplarse de una cabeza receptora (61)- y con un elemento de filtro (19) alojado en dicha carcasa (11), caracterizado por el hecho de que la carcasa (11) cuenta con elementos de acoplamiento primarios (42) que se extienden por el perímetro exterior de la misma -al menos por una parte- y/o por su borde inferior, y por el hecho de que cada uno de dichos elementos de cierre está interrumpido, a su vez, por una ranura (43) que se extiende axialmente o bien presentan una ranura (43) que se extiende axialmente justo a su lado; y por el hecho de que el elemento de filtro (19) posee una envoltura estanca (16, 16'') que, en su cara exterior y/o en su borde inferior posee elementos de acoplamiento secundarios (36) que pueden insertarse en las ranuras (43) de los elementos de acoplamiento primarios (42) cuando se monta el elemento de filtro en la carcasa (11).

Description

Sistema de filtración para líquidos.

El invento hace referencia a un sistema de filtración de líquidos -preferentemente aceite para motores de combustión interna- que cuenta con una carcasa en forma de vaso -que puede acoplarse y desacoplarse de una cabeza receptora- y con un elemento de filtro alojado en dicha carcasa.

Según el estado de la técnica actual, se conocen dos tipos de filtros para fluidos, concretamente para filtrar el aceite utilizado en los motores de combustión interna. Por un lado, se emplean los denominados filtros "spin-on" (recambiables), que constan de una carcasa en forma de vaso, un elemento de filtro fijo en el interior de la misma y una placa de cierre con rosca. La carcasa en forma de vaso es metálica para poder soportar los pulsos de presión en el interior del filtro que el motor de combustión interna genera cuando está en marcha. El filtro spin-on se enrosca en una brida, o directamente en el bloque motor del motor de combustión interna, y se sustituye completamente por uno nuevo cuando se realiza el mantenimiento. No obstante, éste presenta desventajas derivadas de la mezcla de materiales del filtro, ya que debe eliminarse -en el sentido de "separar los materiales"- una mezcla de plásticos, papel y metal, lo que resulta problemático.

Por otra parte, según el estado de la técnica actual también se conocen los denominados "módulos de aceite", en los que un filtro desmontable se acopla a una carcasa -preferentemente en forma de vaso- que, gracias a la propia carcasa, puede a su vez enroscarse en una cabeza receptora que forma parte del circuito de circulación. Durante el mantenimiento sólo se sustituye el cartucho de filtro, que no contiene metales; la carcasa en forma de vaso se considera una pieza con una vida útil muy prolongada.

La patente DE-200.04.31-U1 describe un filtro para líquidos con una válvula de derivación. En este caso, el elemento de filtro -cilíndrico, hueco y desmontable- se fija también a una carcasa que se enrosca en una cabeza receptora. En el interior del filtro se encuentra un tubo soporte dispuesto concéntricamente que aloja la válvula de derivación. Los inconvenientes de este modelo provienen del cambio del elemento de filtro, ya que dicha operación implica un riesgo importante de contaminar el entorno más cercano: el elemento de filtro impregnado de aceite gotea fácilmente. Además, otra desventaja es que los operarios se manchan las manos al entrar en contacto directo con el filtro impregnado de aceite.

Una desventaja más es que cuando está montada la carcasa exterior no es posible averiguar a simple vista si efectivamente hay instalado en su interior un elemento de filtro o no. Esto sólo podría comprobarse observando a través del extremo inferior de la carcasa, que en la mayoría de los montajes suele quedar mirando hacia abajo o escondido, y que además es inaccesible una vez instalado en el alojamiento del motor.

Por este motivo, el objeto del invento es mejorar el mencionado estado de la técnica actual, de tal forma que el elemento de filtro y la carcasa se monten fácilmente y en la posición correcta y, al mismo tiempo, se reconozca si existe elemento filtrante dentro de la carcasa a través de la superficie exterior.

Este objetivo se alcanza, según el invento, gracias al sistema de filtración que posee las características descritas en la reivindicación 1:

- la carcasa cuenta con elementos de acoplamiento que se extienden por el perímetro exterior de la misma -al menos por una parte- y/o por su borde inferior; cada uno de dichos elementos de acoplamiento está interrumpido, a su vez, por una ranura que se extiende axialmente o bien presenta una ranura que se extiende axialmente justo a su lado; el elemento de filtro posee una envoltura estanca que, en su cara exterior y/o en su borde inferior posee elementos de acoplamiento secundarios que pueden insertarse en las ranuras de los elementos de acoplamiento primarios cuando se monta el elemento de filtro en la carcasa.

La envoltura estanca permite extraer el elemento de filtro de la carcasa de una forma limpia y sencilla. El nuevo elemento de filtro se posiciona adecuadamente gracias a que los elementos de acoplamiento secundarios se engarzan en la envoltura del elemento de filtro y a que las ranuras, a su vez, se engarzan en los primeros elementos de acoplamiento de la carcasa; así, dicho engarzamiento mutuo permite que la posición de las piezas sea correcta tanto en lo que respecta al ángulo que forman entre sí como en lo que respecta a su posición axial.

En este caso, gracias a las ranuras de los primeros elementos de acoplamiento -que no son macizas-, puede detectarse fácilmente y a simple vista si efectivamente se ha instalado un elemento de filtro en el interior de la carcasa o no.

El hecho de que los elementos de acoplamiento individuales se engranen para formar un elemento de acoplamiento unitario, implica que tanto el elemento de filtro como la carcasa se acoplen simultáneamente a la cabeza receptora del sistema de filtración.

En una forma de realización preferente, los medios de acoplamiento primarios y secundarios se complementan con un bisel, de tal forma que ambos forman una brida que se sitúa en el perímetro exterior de la carcasa; dichas bridas pueden insertarse en las ranuras curvas de la cabeza receptora y pueden girarse la una respecto a la otra un determinado ángulo, de modo que se establezca una unión en bayoneta entre las bridas y las ranuras curvas. El bisel provoca un arrostramiento axial cuando se desliza bajo el saliente de la cabeza receptora correspondiente. Con un ligero movimiento giratorio se acopla la carcasa -junto con el elemento de filtro- a la cabeza receptora formando una unión estanca, de tal modo que el sistema de filtración queda listo para su utilización. Además, los canales de entrada y salida situados en la cabeza receptora quedan acoplados con las correspondientes vías de flujo del elemento de filtro.

Para alcanzar el efecto de arrostramiento simultáneo en ambas piezas -y así la estanqueidad del sistema-, las ranuras y los elementos de acoplamiento secundarios se diseñan congruentes entre sí, de tal modo que se forme un elemento de acoplamiento aparentemente unitario a lo largo del perímetro exterior de la carcasa; así, dicho elemento de acoplamiento se acoplará con su elemento correspondiente situado en la cabeza receptora.

El diámetro exterior de los elementos de acoplamiento secundarios coincide, en esta forma de realización, con el diámetro exterior de los elementos de acoplamiento primarios. A su vez, la longitud de arco de los elementos de cierre secundarios coincide con la longitud de arco de la ranura de los elementos de acoplamiento primarios.

Para reforzar la estanqueidad del sistema de filtración y evitar derrames -especialmente en el caso de que se rompa la envoltura del elemento de filtro- puede instalarse al menos un anillo de cierre entre la envoltura y la carcasa. En ese caso, el líquido que se escape del elemento de filtro quedará confinado en el espacio entre la cara interior de la carcasa en forma de vaso y la envoltura.

El anillo de cierre puede tratarse de una junta tórica común o bien de un cuello estanco fabricado con algún material elastómero e instalado de modo que abrace el perímetro exterior del elemento de filtro.

Para unir el elemento de filtro y la carcasa adecuadamente, las ranuras de los elementos de acoplamiento primarios y de los elementos de acoplamiento secundarios -que se introducen en ellos- pueden estar organizadas según una distribución angular asimétrica, de forma que el usuario sólo pueda encajar ambas piezas en el modo que dichos ángulos establecen.

Siempre y cuando no sea necesaria una determinada posición angular de la carcasa respecto a la cabeza receptora, las bridas formadas por los elementos de acoplamiento primarios y secundarios se organizan según una distribución angular simétrica, ya que esto facilita el montaje. Este diseño es compatible con la organización asimétrica de los elementos de acoplamiento primarios y secundarios mencionada anteriormente: en ese caso, el elemento de filtro y la carcasa sólo pueden acoplarse de una manera determinada, mientras que la unidad formada por el elemento de filtro y la carcasa puede fijarse a la cabeza receptora con cualquier ángulo.

El elemento de filtro puede estar provisto de al menos un asidero plegable en la parte abierta de su envoltura, lo que facilita especialmente su retirada del sistema.

Preferentemente, dicho asidero se compone de dos asideros parciales plásticos y semicirculares, que se conectan flexiblemente entre sí a lo largo de un diámetro de la envoltura gracias a una bisagra metálica delgada. De este modo, se consigue un cuerpo en forma de disco que debe montarse centralmente y que posee grandes perforaciones. Dicho cuerpo permite, por un lado, la conexión con la cabeza receptora para que se den los flujos de entrada y salida y, por otro, una forma sencilla de asir el elemento de filtro. Ambos semicírculos pueden plegarse perpendicularmente al eje longitudinal del elemento de filtro gracias a la bisagra.

El sistema de filtración de líquidos según el invento resulta especialmente adecuado para un elemento de filtro que cuente con un cuerpo de cartucho filtrante que se enrolle partiendo de un elemento plano, en particular un elemento constituido por una capa filtrante plegada, la cual a su vez está adherida por un lado a una capa de recubrimiento a lo largo de sus aristas de pliegue, tal y como se describe esencialmente en la patente DE-196.28.060-A1. Al contrario de lo que sucede en los cartuchos de filtros plegados conocidos, donde el flujo es fundamentalmente radial, en este caso también es axial, de modo que el cartucho de filtración se ve expuesto a importantes fuerzas axiales. Gracias a que el invento garantiza una instalación adecuada del elemento de filtro en el interior de la carcasa, es posible prever unas planchas de soporte o elementos análogos para que absorban las fuerzas axiales que actúan sobre el cartucho filtrante, sin que esto obstruya accidentalmente ninguna vía de flujo debido a una mala colocación.

Si se ha previsto que los elementos de acoplamiento se acoplen con la cabeza receptora según una unión en bayoneta, entonces resulta especialmente ventajoso prever un perno bloqueador que se desplace en dirección radial, que aloje un resorte y que se introduzca en una de las ranuras curvas. En ese caso, también debería preverse que cada brida -al menos en una de sus aristas laterales- presente una superficie achaflanada gracias a la cual pueda desviarse el perno hacia el exterior. Si se aloja la carcasa -estando el elemento de filtro instalado en su interior y con las bridas de los elementos de acoplamiento formando una unidad en las ranuras receptoras de la cabeza receptora- y se realiza un giro en relación al eje central de la carcasa, entonces los elementos de acoplamiento empujan hacia atrás el perno de bloqueo, de modo que la carcasa y la cabeza receptora quedan acopladas. No obstante, si por descuido no se instala un elemento de filtro en la carcasa, esto no sólo puede reconocerse a simple vista, sino que además resulta materialmente imposible continuar con el montaje, ya que carcasa y cabeza receptora no pueden acoplarse: el perno bloqueador, por medio del resorte, salta y se introduce en la ranura prevista para los elementos de acoplamiento secundarios y situada en -o al lado de- los elementos de acoplamiento primarios, de modo que la carcasa no puede girarse hasta la posición final en la que queda fijada a la cabeza. El perno bloqueador queda alojado en la ranura que se extiende hasta el borde inferior de la carcasa, de modo que la carcasa -bloqueada por el perno- puede extraerse fácilmente en
dirección axial.

Si se prevén resortes que actúen en dirección axial entre las caras exteriores de la cabeza receptora y la cara inferior de la carcasa, la cabeza receptora rechazará la carcasa -montada incorrectamente-, de tal forma que para el usuario resultaría imposible fijar la carcasa sin elemento de filtro a la cabeza receptora.

A continuación, el invento se explicará en mayor detalle mediante un ejemplo de realización y con la ayuda de las figuras siguientes:

- en la figura 1 se muestra una vista en perspectiva del elemento de filtro;

- en la figura 2 se muestra una vista inferior de la carcasa y del elemento de filtro;

- en la figura 3 se muestra una vista en perspectiva de la carcasa y del elemento de filtro;

- en la figura 4 se muestra una vista en perspectiva de la carcasa;

- en la figura 5 se muestra una sección longitudinal del sistema de filtración de líquidos;

- en la figura 6 se muestra una sección transversal del sistema de filtración de líquidos según el eje VI-VI de la figura 5;

- en la figura 7 se muestra una sección longitudinal de la carcasa y de una segunda forma de realización de un elemento de filtro.

La figura 4 muestra una carcasa 11 para el sistema de filtración según el invento que, esencialmente, está diseñada en forma de olla o de vaso. Un borde inferior 11.1, que en la figura 4 se ha representado mirando hacia arriba, posee varias ranuras 43 en su perímetro. En el ejemplo de realización representado, situados cerca del borde inferior de la carcasa 11 y repartidos a lo largo de su perímetro exterior, se encuentran seis elementos de acoplamiento primarios 42. Las ranuras 43 se extienden en dirección axial una longitud tal que atraviesan dichos elementos de acoplamiento primarios 42.

Los elementos de acoplamiento primarios 42 son divididos por las ranuras 43 en las partes 42.1 y 42.2. En la parte 42.1 se tiene una inclinación de tope 42.4.

En la figura 1 se muestra la cara inferior de un elemento de filtro 19 que cuenta con una superficie de cierre 26 en forma de anillo. En el centro se sitúa un tubo soporte 14 que también sirve como entrada al elemento de filtro 19. El líquido puede fluir al exterior a través de los orificios de salida 13, los cuales se sitúan en la zona entre el tubo soporte 14 y el cuello 30. Los elementos de acoplamiento secundarios 36, situados en el perímetro exterior, desempeñan un papel fundamental en el invento.

El efecto conjunto de los elementos de acoplamiento 42, 36 según el invento queda especialmente claro en la figura 3, que consiste en una vista en perspectiva de la carcasa 11 y el elemento de filtro 19 instalado en su interior. Los elementos de acoplamiento secundarios 36 del elemento de filtro 19 encajan en los "huecos" -provocados por las ranuras 43 de la carcasa 11- que interrumpen los elementos de acoplamiento primarios 42, de tal forma que se constituye una brida unitaria en el lado exterior de la carcasa 11. Así, la introducción de los elementos de acoplamiento secundarios 36 forma una superficie continua 42.5 sin interrupciones en las bridas.

La figura 2 muestra una vista superior del conjunto representado en la figura 4. En este caso también puede reconocerse el modo en que los elementos de acoplamiento secundarios 36 encajan perfectamente -tanto en dirección perimetral como en dirección radial- en los elementos de acoplamiento primarios 42 y sus ranuras 43, de tal forma que se forma una brida unitaria que, en la forma de realización preferente que se ha representado, está diseñada para formar una unión en bayoneta con la cabeza receptora.

En el interior del cuello 30 se ha situado un asidero que, en principio, tiene forma de disco y está formado por dos asideros parciales y semicirculares 71, 72 que a su vez están unidos entre sí a través de sus bases rectas mediante una bisagra metálica delgada 73. Los asideros parciales 71, 72 pueden plegarse y enderezarse gracias a la bisagra 73, de tal forma que sobresalen de la cara inferior de la carcasa 11 y del elemento de filtro 19 y, por tanto, pueden agarrarse fácilmente.

En la figura 5 se muestra un sistema de filtración de líquidos completo según el invento. La carcasa 11 -en la que se ha instalado un elemento de filtro 19- está acoplada a una cabeza receptora 61, la cual cuenta con ranuras curvas 62 en su perímetro interior para poder formar una unión en bayoneta. Sobre la cabeza receptora 61 se cierra una carcasa 60 en la que se han integrado conducciones de entrada y salida 63, 64 que conducen a las conducciones de entrada y salida 13, 14 del elemento de filtro 19.

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En el perímetro interior del extremo del tubo soporte 14 se ha instalado un anillo de cierre que, cuando se establece una unión en bayoneta entre la carcasa 11 y la cabeza receptora 61, es empujado hacia la tubuladura en forma de embudo 65. Al mismo tiempo, el cuello 30 en el elemento de acoplamiento 26 forma una unión estanca con el perímetro interior del cuello 66 -o con una depresión en la cabeza receptora 61- mediante un anillo de cierre situado entre ambas piezas, de tal forma que la zona por donde podrían producirse fugas al exterior por reflujo del líquido también queda cerrada herméticamente.

El elemento de filtro 19 está rodeado de una envoltura 16 en forma de vaso. La tela filtrante o el cuerpo del cartucho filtrante, por ejemplo un cartucho compacto enrollado hecho de papel de filtro plisado, se une a la envoltura 16 mediante masa de relleno 18.

La envoltura 16 proporciona un espacio hueco alrededor del cartucho filtrante. El tubo soporte 14 está provisto de ranuras. El líquido que debe filtrarse accede al espacio hueco a través de las ranuras y fluye a continuación a través del cartucho filtrante.

En la figura 6 se muestra una sección según el eje VI-VI mostrado en la figura 5. En ella, la primera parte 42.1 de los elementos de acoplamiento 42 de la carcasa son interrumpidos por los biseles 42.4 y descansan en el interior de las ranuras 62 de la cabeza receptora 61. Las ranuras 62, a su vez, presentan biseles 62.1 que, cuando se cierra la unión en bayoneta, centran adicionalmente la carcasa 11 -que contiene el elemento de filtro 19- en relación a la cabeza receptora 61.

En al menos una de las ranuras 62 entra un perno bloqueador 51 que, gracias a un resorte 50, permanece en dicha posición. Puede instalarse una carcasa adicional de pequeño tamaño 38 en el exterior de la cabeza receptora 61 para obtener un espacio donde se aloje el perno bloqueador 51.

La línea de puntos 52 de la figura 3 marca el recorrido del perno bloqueador 51 por la superficie exterior 42.5 de los elementos de acoplamiento 42, 36 conforme al uso previsto de la carcasa 11 con el elemento de filtro 19. El perno bloqueador 51 es empujado hacia fuera de la superficie achaflanada 42.3 en dirección radial y recorre al completo los elementos de acoplamiento 42, 36.

Sin embargo, si no se ha colocado un elemento de filtro 19 en la carcasa 11, entonces el recorrido del perno bloqueador 51 finaliza en la ranura 43 dentro del elemento de acoplamiento primario 42, tal y como señala la línea de puntos 52' en la figura 4. El perno bloqueador 51, impulsado por la fuerza del resorte 50, se introduce en el interior de la ranura 43 y la bloquea.

En la figura 7 se muestra de nuevo la carcasa 11. Instalada en su interior se encuentra una nueva forma de realización del elemento de filtro 19', en la que la envoltura 16' no tiene forma de vaso, sino que es sólo un anillo que lo rodea en su parte final. El anillo de cierre 15' garantiza la estanqueidad del elemento de filtro 19' respecto a la carcasa 11. Dicha envoltura parcial 16' reduce la cantidad de plástico utilizado y puede resultar especialmente ventajosa cuando el medio que debe filtrarse pueda manipularse de manera relativamente limpia, por ejemplo si se trata de gasolina o agua con partículas flotantes. En ese caso, y para favorecer el ahorro de material, puede prescindirse de la encapsulación del elemento de filtro 19 representada en las figuras de la 1 a la 6 que, por lo demás, resulta muy apropiada.

Claims (11)

1. Un sistema de filtración de líquidos, preferentemente para filtrar aceites o combustibles de un motor de combustión interna, que cuenta con una carcasa en forma de vaso (11) -que puede acoplarse y desacoplarse de una cabeza receptora (61)- y con un elemento de filtro (19) alojado en dicha carcasa (11), caracterizado por el hecho de que la carcasa (11) cuenta con elementos de acoplamiento primarios (42) que se extienden por el perímetro exterior de la misma -al menos por una parte- y/o por su borde inferior, y por el hecho de que cada uno de dichos elementos de cierre está interrumpido, a su vez, por una ranura (43) que se extiende axialmente o bien presentan una ranura (43) que se extiende axialmente justo a su lado; y por el hecho de que el elemento de filtro (19) posee una envoltura estanca
(16, 16') que, en su cara exterior y/o en su borde inferior posee elementos de acoplamiento secundarios (36) que pueden insertarse en las ranuras (43) de los elementos de acoplamiento primarios (42) cuando se monta el elemento de filtro en la carcasa (11).

2. Un sistema de filtración de líquidos según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de bloqueo primarios y secundarios se complementan con bisel (42.4), de tal forma que ambos forman una brida que se sitúa en el perímetro exterior de la carcasa (11), pudiéndose insertar dichas bridas en las ranuras curvas (62) de la cabeza receptora (61) y pudiendo establecerse una unión de bayoneta entre las bridas y las ranuras curvas (62).

3. Un sistema de filtración de líquidos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que el diámetro exterior de los elementos de acoplamiento secundarios (36) coincide con el diámetro exterior de los elementos de acoplamiento primarios (42) y por el hecho de que, a su vez, la longitud de arco de los elementos de acoplamiento secundarios (36) coincide con la longitud de arco de la ranura (43) de los elementos de acoplamiento primarios (42).

4. Un sistema de filtración de líquidos según una de las reivindicaciones de la 1 a la 3, caracterizado por el hecho de que entre la envoltura (16') del elemento de filtro (19) y la carcasa (11) se ha instalado, como mínimo, un anillo de cierre (15').

5. Un sistema de filtración de líquidos según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el anillo de cierre es un cuello estanco fabricado con algún material elastómero que se instala de modo que abrace el perímetro exterior del elemento de filtro.

6. Un sistema de filtración de líquidos según una de las reivindicaciones de la 1 a la 5, caracterizado por el hecho de que las ranuras (43) de los elementos de acoplamiento primarios (42) y de los elementos de acoplamiento secundarios (36) pueden estar organizadas según una distribución angular asimétrica.

7. Un sistema de filtración de líquidos según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que las bridas formadas por los elementos de acoplamiento primarios (42) y secundarios (36) se organizan según una distribución angular simétrica.

8. Un sistema de filtración de líquidos según una de las reivindicaciones de la 1 a la 7, caracterizado por el hecho de que el elemento de filtro (19) puede estar provisto de al menos un asidero en el lado de entrada de su envoltura
(16, 16').

9. Un sistema de filtración de líquidos según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el asidero se compone de dos asideros parciales plásticos y semicirculares (71, 72), que se conectan flexiblemente entre sí a lo largo de un diámetro del elemento de filtro gracias a una bisagra metálica delgada (73).

10. Un sistema de filtración de líquidos según una de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado por el hecho de que el elemento de filtro (19) cuenta con un cuerpo de cartucho filtrante que se enrolla partiendo de un elemento plano, en particular un elemento constituido por una capa filtrante plegada, la cual a su vez está adherida por un lado a una capa de recubrimiento a lo largo de sus aristas de pliegue.

11. Un sistema de filtración de líquidos según una de las reivindicaciones de la 2 a la 10, caracterizado por el hecho de que, en la cabeza receptora (61), se prevé al menos un perno bloqueador (51) que se desplaza en dirección radial, que aloja un resorte y que se introduce en una de las ranuras curvas (62); y por el hecho de que cada brida -al menos en una de sus aristas laterales- presenta una superficie achaflanada (42.3) gracias a la cual puede desviarse el perno hacia el exterior.