ES2347524T3 - Cartucho de filtro con brida de retencion y procedimiento asociado. - Google Patents
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Abstract
Un cartucho de filtro (20) para retirar partículas de una corriente de fluido cargada con partículas en una dirección a través de dicho cartucho de filtro (20), siendo dicho cartucho de filtro (20) periódicamente sometido a un fluido de limpieza que se desplaza en dirección opuesta a la corriente del fluido, incluyendo el cartucho de filtro (20): unos medios de filtración (24) constituidos adoptando una configuración tubular con una pluralidad de pliegues separados en círculo (26), comprendiendo cada pliegue una punta (42) y un par de lados (44) que se extienden desde la punta; una estructura de montaje (62) situada en una primera porción terminal axial de los medios de filtración (24), y una tapa terminal (66) situada en una segunda porción terminal axial de los medios de filtración, quedando los medios de filtración retenidos en la configuración genéricamente tubular mediante la estructura de montaje y mediante la tapa terminal; y un dispositivo de retención (82) que encaja con el cartucho de filtro (20) y que presenta unas porciones (84) que se extienden, al menos parcialmente, por el interior de las zonas situadas entre los pliegues adyacentes (26) y que encajan con al menos una de las puntas y de los lados de los pliegues (26) para limitar el desplazamiento radial repetido de los medios de filtración cuando son sometidos al fluido de limpieza periódica y para mantener los pliegues existentes en los medios de filtración separados en círculo; caracterizado por: estar dicho dispositivo de retención (82) fijado a los medios de filtración (24) para ofrecer resistencia al desplazamiento en una dirección paralela al eje geométrico central al cartucho (20), e incluir un refuerzo textil (86) dispuesto dentro del dispositivo de retención, y comprender el dispositivo de retención un elastómero termoplástico extruido, el cual es extruido sobre la superficie exterior del cartucho (20) y forzado a deformarse al menos parcialmente por entre los pliegues adyacentes (26) del material de filtro (24).
Description
Antecedentes de la Invención
La presente invención se refiere, en general, a un cartucho de filtro. En particular, la presente invención se refiere a una brida de retención del cartucho de filtro y a un procedimiento asociado de fabricación del cartucho de filtro con la brida de retención.
Son conocidos los cartuchos de filtro que presentan unos medios de filtración plegados para filtrar las partículas procedentes de una corriente de fluido cargada de partículas en una dirección que atraviesa el cartucho de filtro. Dicho cartucho de filtro a menudo es sometido a unos impulsos de un fluido de limpieza que se desplazan durante cortos periodos de tiempo a través de los medios de filtración en una dirección contraria a la dirección a la que se desplaza la corriente de fluido cargada con partículas. Dicho cartucho de filtro se designa como cartucho de filtro de “pliegues por impulsos”. Unas bridas de retención conocidas rodean porciones del cartucho de filtro de pliegues por impulsos para impedir que los medios de filtración se desplacen excesivamente durante la exposición a los impulsos del fluido de limpieza.
Sin embargo, las bridas de retención conocidas destinadas a los cartuchos de filtro de pliegues por impulsos presentan inconvenientes, debido a que son difíciles de insertar sobre un cartucho de filtro y pueden no permanecer en el emplazamiento axial relativo en el que inicialmente fueron situados. Por ejemplo, una brida de retención de un producto textil debe ser envuelta a mano alrededor de los medios de filtración del cartucho de filtro. La brida de retención textil es típicamente apretada a mano y los extremos de la brida de retención quedan superpuestos. Los extremos de la brida de retención entonces unidos por adhesivo o fijados entre sí mientras se mantiene a mano una tensión conveniente sobre la brida de retención.
Es importante que la brida de retención permanezca en un emplazamiento axial relativo deseado a lo largo del cartucho de filtro para asegurar que la brida proteja adecuadamente los medios de filtración del desplazamiento excesivo durante la exposición a los impulsos del fluido de limpieza. Esto se lleva típicamente a cabo mediante el empleo de un adhesivo. Sin embargo, existen pruebas de que dicho dispositivo de emplazamiento axial del adhesivo falla y que la brida puede quedar situada de manera incorrecta axialmente a lo largo del cartucho de filtro.
En el documento FR-A-2,217,049 se divulga un medio de filtro plisado que presenta una configuración tubular con un cordón extruido de material termoplástico que presenta un punto de fusión de 200 a 250º C. El documento US-A-4,402,830 describe un elemento de filtro cilíndrico corrugado que presenta un soporte externo de cinta en espiral. El documento EP-A-0,920,898 divulga una estructura de refuerzo prefabricada, hecha de un material macizo o hecha de filamentos cubiertos por un material termoplástico, los cuales pueden ser unidos a un material de filtración plisado.
La presente invención tiene por objeto un cartucho de filtro para suprimir partículas de una corriente de fluido cargada de partículas que se desplazan en una dirección por dicho cartucho de filtro, siendo el cartucho de filtro periódicamente sometido a un fluido de limpieza que se desplaza en dirección opuesta a la corriente de fluido, incluyendo el fluido de filtro
unos medios de filtración constituidos adoptando una configuración tubular con una pluralidad de pliegues separados en círculo, comprendiendo cada pliegue una punta y un par de lados que se extienden desde la punta;
una estructura de montaje situada en una primera porción terminal axial de los medios de filtración, y una tapa terminal situada en una segunda porción terminal axial de los medios de filtración, quedando los medios de filtración retenidos dentro de la configuración genéricamente tubular por la estructura de montaje y por la tapa terminal; y
un dispositivo de retención de acuerdo con lo definido en la reivindicación 1.
De acuerdo con otro aspecto de la invención se proporciona un procedimiento de elaboración de un cartucho de filtro para suprimir partículas de una corriente de fluido que se desplaza en una dirección a través de dicho cartucho de filtro y que es periódicamente sometida a un fluido de limpieza que se desplaza en dirección opuesta a la corriente de fluido, comprendiendo dicho procedimiento las etapas definidas en la reivindicación 2.
Breve Descripción de los Dibujos
Características distintivas adicionales de la presente invención se pondrán de manifiesto a los expertos en la materia a la cual la presente invención se refiere partiendo de la lectura de la descripción subsecuente con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un cartucho de filtro que incorpora una
brida de retención que forma parte de la presente invención;
la Fig. 2 es una vista en alzado lateral del cartucho de filtro de la FIG. 1;
la Fig. 3 es una vista en sección transversal del cartucho de filtro de la FIG. 2,
tomada, de manera aproximada, a lo largo de la línea 3 -3 de la FIG. 2;
la Fig. 4 es una vista similar a la de la Fig. 3 que ilustra una forma de realización
alternativa de la invención;
la Fig. 5 es una ilustración esquemática en alzado lateral del equipamiento de
extrusión de una forma de realización del proceso utilizado para aplicar la brida de
retención al cartucho de filtro; y
la Fig. 6 es una ilustración esquemática del equipamiento de extrusión y del
proceso ilustrado en la Fig. 5, vistos desde arriba.
La presente invención se materializa en un cartucho de filtro 20 (Figs. 1 y 2) para suprimir partículas de una corriente de fluido cargada de partículas que se desplaza en una dirección a través del cartucho de filtro. El cartucho de filtro 20 está especialmente diseñado para su uso en aplicaciones para el control de la contaminación atmosférica. El cartucho de filtro 20 es un cartucho de filtro tipo “pliegues por impulsos” que es periódicamente sometido a un fluido de limpieza por impulsos que se desplaza en dirección opuesta a la dirección de la corriente del fluido cargado con partículas, como es sabido. Dicho cartucho de filtro 20 puede ser sometido a impulsos de limpieza por encima de 300,000 impulsos por año a lo largo de una vida útil típica esperada, de modo aproximado, de dos años. El cartucho de filtro 20 está fijado de forma operativa a una chapa de tubería 22 (Fig. 2) situada dentro de una cámara de empuje (no mostrada) de un precipitador de polvos conocido (no mostrado).
El cartucho de filtro 20 incluye unos medios de filtración 24 que están constituidos adoptando una configuración genéricamente tubular o cilíndrica, tal y como se ilustra en las Figs. 1 y 3 y 4, con un eje geométrico central longitudinal A. Los medios de filtración 24 presentan una pluralidad de pliegues 26, los cuales están separados en círculo alrededor de la circunferencia del cartucho de filtro 20. Cada pliegue 26 tiene una punta 42 constituida como su emplazamiento radialmente más exterior, tal y como se aprecia en las Figs. 1 y 3 y 4, y un par de lados 44 que se extienden radialmente hacia dentro desde la punta. Los pliegues 26 existentes en los medios de filtración 24 no son necesariamente rígidos y fuertes, y, por tanto, los pliegues tienen tendencia a desplazarse radialmente hacia fuera mediante un impulso del fluido de limpieza. Un desplazamiento radial hacia fuera excesivo del medio de filtración 24 puede dañar la eficacia de la filtración del cartucho de filtro 20. Los pliegues adyacentes 26 pueden, así mismo, “hundirse” y temporalmente engancharse entre sí durante un impulso de limpieza o durante un ciclo de filtración. Cuando los pliegues adyacentes 26 se enganchan entre sí, existe la posibilidad de que la operación de filtración o de impulso de limpieza no sea tan eficaz como debiera debido a que el flujo de gas que discurre a través de esa porción de los medios de filtración 24 puede resultar temporalmente bloqueada. De esta manera, es deseable impedir el desplazamiento radial excesivo de los medios de filtración 24 y el hundimiento de los pliegues 26.
Una estructura de montaje 62 (Figs. 1 y 2) está situada en una primera porción terminal axial de los medios de filtración 24 y del cartucho de filtro 20. La estructura de montaje 62 está hecha de un material elastomérico para montar y cerrar herméticamente el cartucho de filtro 20 dentro de una abertura 64 (Fig. 2) existente en la chapa de tubería 22. Un material apropiado conocido para la estructura de montaje 62 está hecho, de modo preferente, a partir de un material de uretano moldeado. Una tapa terminal 66 está situada en una segunda porción terminal axial, axialmente opuesta, de los medios de filtración 24 y del cartucho de filtro
20. La tapa terminal 66 está hecha, de modo preferente, a partir de un material de uretano moldeado. Los medios de filtración 24 están encapsulados y mantenidos en la configuración genéricamente tubular mediante la estructura de montaje 62 y mediante la tapa terminal 66. Un soporte permeable 68 está situado radialmente hacia dentro respecto de los medios de filtración 24 para impedir el hundimiento hacia dentro de los medios de filtración 24 durante la exposición a la corriente de fluido cargado con partículas que debe ser filtrada.
El cartucho de filtro 20 incluye, así mismo, un dispositivo de retención consistente en una pluralidad de bridas de retención 82, construida de acuerdo con la presente invención. Las bridas de retención 82 limitan el desplazamiento radial de los medios de filtración 24 en la dirección radialmente hacia fuera, opuesta al flujo de la corriente de fluido que debe ser filtrada, cuando es sometida al fluido de limpieza periódico. Las bridas de retención 82 sirven, así mismo, para separar y mantener los pliegues adyacentes 42 separados alrededor de la circunferencia del cartucho de filtro 20.
Cada brida de retención 82 que incorpora la presente invención está, de modo preferente, hecha de un material elastomérico termoplástico que tiene la suficiente consistencia y resistencia a la fatiga para impedir el excesivo desplazamiento radial de los medios de filtración 24 durante un impulso de limpieza y mantener los pliegues 26 separados. La brida de retención 82 es capaz, así mismo, de soportar las elevadas temperaturas operativas y del entorno operativo, como por ejemplo la exposición a la humedad y a la degradación química, a las que el cartucho de filtro 20 se ve típicamente expuesto y para las que está diseñado. La brida de retención 82 puede estar hecha de cualquier material apropiado. Materiales especialmente apropiados han resultado ser el elastómero de poliéster termoplástico 5556 u 8238 Hytrel®, disponible en DuPont.
El material de la brida de retención 82 se selecciona debido a su fuerza y a la resistencia a los impactos a temperaturas operativas relativamente elevadas a las que la brida de retención quedará expuesta. El material de la brida de retención 82 se selecciona, así mismo, debido a su resistencia a la degradación química y a la humedad de su consistencia y de su resistencia a los impactos. El elastómero de poliéster termoplástico preferente satisface estos parámetros de diseño. Unas pruebas incompletas han demostrado que la brida puede soportar más de 150,000 impulsos de limpieza y funcionar mientras está completamente expuesta a, al menos, 147º C y en algunos casos a 194º C, sin perder su consistencia y sin desplazarse axialmente a lo largo del cartucho del filtro desde la posición en la que estaba situada inicialmente.
La brida de retención 82 se engancha y está adherida, a al menos, algunas puntas 42 y quizás a alguno de los lados 44 de los pliegues 26 de los medios de filtración 24, tal y como se ilustra en la Fig. 3. El enganche reduce al mínimo el desplazamiento radialmente hacia fuera de las puntas 42 de los pliegues 26 y el que los pliegues se mantengan separados sin hundirse unos contra otros durante su exposición a la presión y al flujo del fluido de limpieza
o del aire cargado con partículas. La adherencia asegura que la brida de retención 82 permanezca en el emplazamiento axial relativo en el que originalmente estaba situada a lo largo de su entera vida útil.
La brida de retención 82 es aplicada al cartucho de filtro en el curso de una operación de extrusión. La brida de retención 82 se adhiere a los medios de filtración 24 durante la operación de extrusión, de manera que no se desplaza a lo largo del cartucho de filtro en dirección paralela al eje geométrico A. Durante la operación de extrusión, la brida de retención 82 presenta unas porciones 84 las cuales son forzadas a extenderse al menos parcialmente hacia el interior de la zona existente entre los pliegues adyacentes 26. Esto asegura que haya alguna estructura situada entre los pliegues 26 que impida que los pliegues adyacentes se enganchen unos con otros. La brida de retención 82 es también se ve forzada a engancharse con y a adherirse a las puntas 42 y a los laterales 44 de los pliegues 26 para asegurar que la brida de retención permanezca en la posición axial en la que originalmente quedó aplicada sobre el cartucho de filtro 20. Una vez que el material de la brida de retención 82 se “cura”, tiene una dureza y una resistencia suficientes para soportar el entorno operativo al que quedará expuesto a lo largo de su vida útil y se adhiere a los medios de filtración 24.
La brida de retención 82 de acuerdo con la presente invención incluye así mismo una estructura de refuerzo 86 (Fig. 4). La estructura de refuerzo 86 puede ser cualquier material apropiado pero se prevé que sea un refuerzo de material textil. La estructura de refuerzo 86 es introducida durante la operación de extrusión. La estructura de refuerzo 86 puede ser introducida durante un pase de extrusión único y forzada dentro del extrudado o introducida entre dos bases de extrusión separadas.
La presente invención tiene por objeto, así mismo, un procedimiento de fabricación de un cartucho de filtro 20 con la brida de retención 82, tal y como se ilustra en las Figs. 5 y 6. El procedimiento incluye un extrusor 102, un rodillo de aplicación basculable 104, un mecanismo de corte 106 y un aplicador de refuerzo opcional (no mostrado). El procedimiento de la presente invención se describe en las líneas que siguen.
Un cartucho de filtro 20 sin que ningún dispositivo de retención esté sujeto en las inmediaciones del extrusor 102 mediante un mecanismo de soporte 122. El mecanismo de soporte 122 está adaptado para retener y hacer rotar el cartucho de filtro 20 durante la aplicación de una brida de retención extruida 82. El mecanismo de soporte 122 incluye un soporte 124 de la estructura de montaje y un soporte 126 de la tapa terminal. El soporte 124 de la estructura de montaje se ajusta íntimamente por dentro y soporta la estructura de montaje 62 del cartucho de filtro 20. El soporte 126 de la tapa terminal soporta la tapa terminal 66 del cartucho de filtro 20. El mecanismo de soporte 122 sitúa el cartucho de filtro 20 de tal manera que el eje geométrico central longitudinal A del cartucho de filtro se extienda en dirección normal con respecto al cuerpo cilíndrico 142 del extrusor 102. Uno u otro, o ambos, soportes 124 o 126 están conectados operativamente con un mecanismo de accionamiento (no mostrado) para rotar el cartucho de filtro soportado 20 por debajo del cuerpo cilíndrico 142 del extrusor 102, en dirección dextrorso, tal y como se ilustra mediante la flecha R de la Fig. 5.
El cartucho de filtro 20 es rotado por debajo del cuerpo cilíndrico 142 del extrusor 102 mientras una banda del extrudado 144 es aplicada a la superficie externa del cartucho de filtro 20. El rodillo de aplicación 104 es cargado con una fuerza predeterminada, de manera que las porciones 84 del extrudado no curado 144 son forzadas a deformarse por entre los pliegues adyacentes 26 de los medios de filtración 24. El rodillo de aplicación 104 fuerza, así mismo, el extrudado 144 hasta contactar con las puntas 42 y los lados 44 de los pliegues 26 para enganchar y adherir la brida de retención 82 a los medios de filtración 24. El extrudado 144 a continuación se deja curar para constituir la brida de retención 82.
La estructura de refuerzo 84 debe ser introducida dentro de la brida de retención
82. El refuerzo textil 86 es desenrollado del aplicador de refuerzo opcional. El refuerzo textil 86 es introducido en el extrudado 144. El rodillo de aplicación 104 fuerza el refuerzo textil 84 hasta el interior del extrudado 144. De manera opcional, el refuerzo textil 84 podría quedar situado entre dos capas separadas del extrudado 144.
Cuando los extremos circularmente opuestos del extrudado 144 se superponen, el mecanismo de corte 106 es activado para accionar el extrudado 144. El rodillo de aplicación 104 crea entonces una brida de retención unificada 82 de una sola pieza que permanece en su lugar axial relativa y soporta los pliegues 26 e impide el enganche entre pliegues adyacentes.
A partir de la descripción expuesta de formas de realización preferentes de la invención, los expertos en la materia advertirán la posibilidad de mejoras cambios y modificaciones. Dichas mejoras, cambios y modificaciones accesibles al experto en la materia pretenden quedar amparadas por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (2)
- REIVINDICACIONES1. Un cartucho de filtro (20) para retirar partículas de una corriente de fluido cargada con partículas en una dirección a través de dicho cartucho de filtro (20), siendo dicho cartucho de filtro (20) periódicamente sometido a un fluido de limpieza que se desplaza en dirección opuesta a la corriente del fluido, incluyendo el cartucho de filtro (20):unos medios de filtración (24) constituidos adoptando una configuración tubular con una pluralidad de pliegues separados en círculo (26), comprendiendo cada pliegue una punta (42) y un par de lados (44) que se extienden desde la punta;una estructura de montaje (62) situada en una primera porción terminal axial de los medios de filtración (24), y una tapa terminal (66) situada en una segunda porción terminal axial de los medios de filtración, quedando los medios de filtración retenidos en la configuración genéricamente tubular mediante la estructura de montaje y mediante la tapa terminal; yun dispositivo de retención (82) que encaja con el cartucho de filtro (20) y que presenta unas porciones (84) que se extienden, al menos parcialmente, por el interior de las zonas situadas entre los pliegues adyacentes (26) y que encajan con al menos una de las puntas y de los lados de los pliegues (26) para limitar el desplazamiento radial repetido de los medios de filtración cuando son sometidos al fluido de limpieza periódica y para mantener los pliegues existentes en los medios de filtración separados en círculo; caracterizado por:estar dicho dispositivo de retención (82) fijado a los medios de filtración (24) para ofrecer resistencia al desplazamiento en una dirección paralela al eje geométrico central al cartucho (20), e incluir un refuerzo textil (86) dispuesto dentro del dispositivo de retención, y comprender el dispositivo de retención un elastómero termoplástico extruido, el cual es extruido sobre la superficie exterior del cartucho(20) y forzado a deformarse al menos parcialmente por entre los pliegues adyacentes (26) del material de filtro (24).
- 2. Un procedimiento de fabricación de un cartucho de filtro (20) para retirar partículas de una corriente de fluido que se desplaza en una dirección a través de dicho cartucho de filtro y que es periódicamente sometida a un fluido de limpieza que se desplaza en dirección opuesta respecto de dicha corriente de fluido, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:la provisión de unos medios de filtración (24) constituidos adoptando unaconfiguración sustancialmente tubular y que presentan una pluralidad depliegues separados en círculo (26) conformados en su interior;la provisión de un dispositivo de retención (82) que se extiende, al menos5 parcialmente, por el interior de las zonas existentes entre los pliegues (26) para trabar al menos una de las puntas (42) y los lados (44) de los pliegue para limitar el desplazamiento radial repetido de dichos medios de filtración en la dirección opuesta cuando son sometidos al fluido de limpieza periódica; caracterizado por10 la constitución de dicho dispositivo de retención (82) mediante la extrusión de un elastómero termoplástico que contiene un refuerzo textil (86) el cual es introducido durante dicha extrusión, sobre la superficie externa del cartucho de filtro (20) y forzándolo para que se deforme al menos parcialmente por entre los pliegues adyacentes (26) del material de filtro (24), estando el15 dispositivo de retención fijado a los medios de filtración mediante dicha extrusión al curar el material termoplástico para ofrecer resistencia al desplazamiento en dirección paralela al eje geométrico central longitudinal del cartucho de filtro.
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