ES2899034T3 - Medio de drenaje para filtro de coalescencia - Google Patents

Abstract

Un filtro de gas (20) para coalescer al menos una fase líquida dispersa presente en un gas, comprendiendo el filtro de gas (20) una entrada (26) para suministrar el gas a un elemento filtrante (29) presente en el filtro de gas (25), cuyo elemento filtrante (29) comprende un medio de coalescencia (5) para coalescer al menos una fase dispersa durante un desplazamiento del gas a través del medio de coalescencia (5) en una dirección de flujo (F), en donde el elemento de filtro (29) aguas abajo del medio de coalescencia (5) comprende un medio de drenaje (10) para drenar al menos una fase dispersa coalescida, dejando el medio de coalescencia (5) en una dirección de drenaje (D) que es transversal a la dirección de flujo (F), caracterizado porque el elemento filtrante (29) está compuesto por un único paquete del medio de coalescencia (5), el medio de drenaje (10) y una capa de barrera (2), en donde la capa de barrera (2) está ubicada aguas abajo del medio de coalescencia (5), en donde el medio de coalescencia (5) y la capa de barrera (2) se mantienen a una distancia entre sí mediante uno o más espaciadores que se extienden en la dirección de flujo (F) para proporcionar una capa de drenaje (1) en el medio de drenaje (10) entre la capa de barrera (2) y una superficie del medio de coalescencia (5) frente a la capa de barrera (2), en donde el medio de coalescencia (5), el medio de drenaje (10) y la capa de barrera (2) son materiales en forma de capa colocados uno al lado del otro, en donde los poros en el medio de drenaje (10) tienen un diámetro de poro promedio mayor que un diámetro de poro promedio de los poros de la capa de barrera (2) y mayor que un diámetro de poro promedio del medio de coalescencia (5), en donde el medio de drenaje (10) tiene un espesor mayor que el espesor del medio de coalescencia (5) y un espesor de la capa de barrera (2), y en donde el medio de drenaje (10) para recibir y drenar una fase dispersa coalescida del medio de coalescencia (5), y que contiene una capa de drenaje (1) con una superficie de drenaje frente al medio de coalescencia (5) para drenar la fase dispersa coalescida a lo largo de la superficie de drenaje, contiene un material poroso anisotrópico que tiene una mayor permeabilidad al aire que la capa de barrera (2), en donde la capa de barrera (2) se coloca aguas abajo del medio de drenaje (10), teniendo el medio de drenaje (10) una permeabilidad para la fase dispersa coalescida en la dirección de drenaje (D) que es mayor que la permeabilidad en la dirección de flujo del fluido (F).

Description

DESCRIPCIÓN

Medio de drenaje para filtro de coalescencia

Campo técnico

Esta invención se refiere a un filtro de gas para coalescer al menos una fase dispersa, normalmente líquida, presente en un gas, comprendiendo el filtro de gas una entrada para suministrar el gas a un elemento filtrante presente en el filtro de gas, elemento filtrante que comprende un medio de coalescencia para coalescencia de al menos una fase dispersa durante un desplazamiento del gas a través del medio de coalescencia en una dirección de flujo F, en donde el elemento filtrante aguas abajo del medio de coalescencia comprende un medio de drenaje para drenar al menos una fase dispersa coalescida dejando el medio de coalescencia en una dirección de drenaje D que es transversal a la dirección de flujo F, de acuerdo con el preámbulo de la primera reivindicación.

Antecedentes de la invención

El aire u otros gases que salen de un compresor a menudo tienen una calidad que no cumple con los requisitos establecidos por el proceso o la aplicación para la que están destinados, a menos que se hayan pretratado adecuadamente. Son ejemplos las impurezas presentes en el aire comprimido o los gases, que incluyen gotas de aceite, gotas de agua, aerosoles de aceite y/o agua, vapor de aceite, vapor de agua y similares. Los enfriadores de agua y secadores se utilizan generalmente para eliminar el vapor de agua y reducir el punto de rocío. Los filtros de gas se utilizan, por ejemplo, para coalescer gotas de aerosol de agua y/o aceite como fase dispersa en aire como fase de gas continua, seguido de la eliminación de las gotas coalescidas. Un aerosol de aceite presente en el aire que sale de un compresor a menudo tiene un tamaño de gota de 0,01 a 50 pm. Estas gotas de aceite se convierten típicamente en el filtro de gas en gotas con un diámetro de 5 a 500 pm. Las fibras de vidrio finas a partir de las cuales se construyen a menudo los filtros de gas normalmente tienen un área superficial específica suficientemente alta para retrasar suficientemente el gas y la fase dispersa presente en el mismo, por ejemplo, una impureza de aerosol, para efectuar una coalescencia eficaz.

Ejemplos prácticos del uso de filtros de gas incluyen, por ejemplo, la separación de aerosoles de aceite del aire proveniente de compresores de aire y cigüeñales, cárteres de motor o cajas de cambios, la eliminación de aceite del aire proveniente de la salida de una bomba de vacío, la separación de agua como fase dispersa del combustible como una fase continua en sistemas de agua-combustible, o la separación de aceite como fase dispersa de un sistema agua-aceite con agua como una fase continua.

El aire que ingresa al filtro generalmente viaja radialmente a través de un medio de coalescencia cilíndrico hasta una capa de drenaje, para ser descargado desde allí. Un medio de coalescencia se compone habitualmente de varias capas de material y normalmente contiene una o más láminas de un sustrato fibroso microporoso, cuya superficie interna es capaz de inducir la agregación o coalescencia de la fase dispersa. La coalescencia de la fase dispersa de aerosol en gotas con un tamaño de gota creciente a menudo ya ocurre en las primeras capas del medio de coalescencia. La fase dispersa se transporta a través del medio de coalescencia a un medio de drenaje macroporoso adyacente al medio de coalescencia, para descargar la fase dispersa coalescida del filtro. El flujo descendente de la fase dispersa coalescida suele tener lugar bajo la influencia de la gravitación. Después de un tiempo de uso, el filtro generalmente alcanza un estado estacionario, en el que la tasa de acumulación de la fase dispersa en el medio de coalescencia corresponde a la tasa de drenaje del filtro de gas a través del medio de drenaje.

Después de haber sido utilizado durante algún tiempo, una denominada “banda húmeda” de fase dispersa o aceite, que permanece en el filtro de gas, generalmente se forma en la parte inferior del filtro de gas, cuya altura puede aumentar durante el uso de manera que pueda superponerse con el medio de coalescencia. La presencia de una banda húmeda de este tipo puede provocar una acumulación de presión en el filtro y la explosión de burbujas de aceite en la superficie de drenaje, lo que a su vez puede provocar la llamada transferencia de aceite o “reincorporación de aceite” o “arrastre de aceite”, lo cual es el arrastre de gotas de aceite a través del aire purificado que se origina en el medio de coalescencia y sale del filtro de gas. Esta transferencia de aceite es indeseable y puede afectar adversamente la eficiencia del filtro.

Se utilizan varios tipos de materiales para fabricar medios de coalescencia, incluyendo materiales fibrosos o porosos orgánicos e inorgánicos. Estos materiales están disponibles en diversas formas, por ejemplo, como materiales homogéneos, heterogéneos, en capas, plegados, enrollados o laminados, compuestos y combinaciones de los mismos. Las formas adecuadas para su uso como medios coalescentes son típicamente formas en forma de placa, tubulares o extruidas con una sección transversal diferente, por ejemplo, una elíptica u otra forma geométrica simple o compleja. La ^capacidad de separación depende de numerosos parámetros, incluyendo la composición y orientación de las fibras en el medio de coalescencia, las condiciones prácticas, la concentración de la fase dispersa en el portador o fase continua del fluido a purificar, la presión a la que se somete el material filtrante y el volumen de fluido al que está expuesto el filtro en el transcurso del tiempo.

Los intentos de mejorar la capacidad de separación de un filtro de gas se han centrado hasta ahora principalmente en mejorar el rendimiento del medio de coalescencia, por ejemplo, utilizando un medio de coalescencia con estructuras de fibras complejas o estructuras porosas complejas.

En US 4,231,768 se describe un filtro de aire para separar partículas de agua e hidrocarburos con un tamaño de partícula de 0,01-50 pm del aire comprimido, en el que el medio de coalescencia y el medio de drenaje se forman como una sola unidad para optimizar la coalescencia. El filtro contiene un filtro de gas de dos etapas. El medio de coalescencia primario de la primera etapa está compuesto por una estera de fibras no tejidas de baja densidad y porosidad relativamente alta del 90%, con poros que tienen un diámetro menor que 0,1 micrómetros. El medio de coalescencia se forma con una capa de drenaje de fibras de celulosa unidas con epoxi en un material corrugado y rodeado por una capa plana y no corrugada de una espuma de poliuretano de celda abierta o una estera de fibras de polipropileno. La segunda etapa de filtro forma una capa de barrera dispuesta en ángulo para promover el drenaje y está hecha de un poliuretano de celda abierta poroso que es más grueso que el material de coalescencia primario. La espuma de poliuretano contiene poros con un diámetro de poro promedio de 0,125 a 0,5 mm y un volumen abierto de al menos 80%.

En 4,050,237 describe un separador de partículas líquidas para su uso en sistemas de alta presión, con un medio de coalescencia en el que tiene lugar la coalescencia, así como el drenaje de gotas coalescentes bajo la influencia de la gravedad. El separador de partículas líquidas también contiene un decapante en espuma de poliuretano para recolectar una parte residual de las gotas de aceite generalmente más grandes que no se habían drenado a través del medio de coalescencia, la coalescencia adicional de estas gotas y el drenaje al fondo del filtro de gas bajo la influencia de la gravedad. Los poros de la espuma de poliuretano tienen un diámetro promedio de entre 120 y 500 micras, la espuma tiene una porosidad de al menos 80% o incluso 90%. El decapante tiene un espesor de aproximadamente 3-6 mm. Debido a que el medio de coalescencia se incorpora como un material ondulado mientras que el decapante es un material en forma de lámina plana, el contacto entre el medio de coalescencia y el decapante, así como el drenaje, se limita a las crestas o la parte superior de los pliegues. De acuerdo con el documento US 4,050,237, se puede lograr una pureza del 90-99,99% mediante la optimización del material para lograr una coalescencia óptima.

En US 4,878,929 también se describe un filtro de dos etapas para separar el aceite presente en el gas comprimido, cuyo objetivo es optimizar la coalescencia en el medio de coalescencia. La primera etapa es un material de múltiples capas plisado que comprende un filtro de coalescencia y una sección de descarga aguas abajo adyacente de un material de múltiples capas con un alto grado de humectación del aceite para promover el drenaje del aceite. Cada capa tiene una permeabilidad Frazier de 30-800. La coalescencia tiene lugar principalmente en la sección del descargador. Una segunda etapa de filtrado de un material no plisado facilita el flujo descendente de las gotas coalescidas. La segunda etapa está hecha de un material plano y dispuesta a una distancia de la primera etapa, como resultado de lo cual aumenta la caída de presión a través del filtro. La segunda etapa tiene una mayor permeabilidad que el medio de coalescencia y tiene un espesor de 1,25-2,5 cm.

A partir de US 2016/076418 se conoce un filtro para separar partículas líquidas con un diámetro de 0,1-10 micras de un gas, en donde el filtro contiene un filtro separador grueso, con el objetivo de optimizar la coalescencia, y facilitar el drenaje y el flujo del gas a limpiar. Una capa de drenaje, por ejemplo, un tejido, puede estar presente después del filtro de separación grueso. En dirección aguas abajo del filtro de separación grueso están presentes varios filtros de separación finos, con una capa de drenaje entre ellos para absorber y drenar el líquido. La presencia de un gran número de capas da lugar a una acumulación de presión sobre cada capa, que se incrementa aún más debido a que las capas están dispuestas a una distancia entre sí. La capa de drenaje está formada por un material con propiedades capilares con respecto al líquido, por lo que se induce la formación de una denominada banda húmeda con una altura de 2-10 cm. Las sucesivas capas de separación finas están compuestas de fibras con una superficie repelente de líquidos y contienen poros con un diámetro de típicamente 30-100 pm y 5-10 pm. Se pueden proporcionar capas de drenaje y/o espaciadoras adicionales aguas arriba y aguas abajo con respecto a la capa de separación fina.

En US-B1-6,419,721 se describe un filtro para fusionar gotas de una neblina de aceite presente en un flujo de gas. El filtro contiene una capa de coalescencia compuesta de un material de microfibra. El filtro también contiene una capa de drenaje que tiene una mayor porosidad que la capa de coalescencia. Se utiliza fieltro absorbente o no tejido como material de drenaje. La mayoría de las fibras están hechas de un material inerte, por ejemplo, fibras de vidrio o fibras de otro material inorgánico, que se unen térmicamente entre sí por medio de 10-15% en peso de fibras de poliéster de dos componentes fundibles. La capa de drenaje tiene un peso superficial entre 100 y 300 g/m2, y un espesor entre 2 y 10 mm. Las fibras del material de la capa de drenaje tienen un espesor de al menos 6 dtex. La capa de drenaje puede estar compuesta por una o más capas de material. El material del medio de coalescencia y la capa de drenaje pueden estar en contacto entre sí o dispuestos a una distancia entre sí.

En US-B1-5.129.923 da a conocer un filtro para coalescer un flujo de aire contaminado con una neblina de aceite, comprendiendo el filtro una capa de un medio de coalescencia formado por un material inorgánico de microfibras, por ejemplo, vidrio de borosilicato. Aguas abajo de esta capa se proporciona una segunda capa de un material de drenaje de poliéster macroporoso a lo largo de la cual el aceite coalescido puede salir del filtro de gas bajo la influencia de la gravitación. El material de drenaje se impregna con un hidrofluorocarbono de baja energía superficial, con el objetivo de reducir la humectación por aceite de la superficie de la capa de drenaje y reducir el riesgo de recontaminación del flujo de aire con aceite.

Sin embargo, los filtros de gas descritos en US-B1-6,419,721 y US-B1-5,129,923 muestran la desventaja de que proporcionan un buen drenaje del aceite coalescido, pero una captura de aceite subóptima al entrar en la capa de drenaje y, por lo tanto, limitan el rendimiento del filtro de gas, o muestran una buena absorción del aceite al entrar en la capa de drenaje, pero un drenaje subóptimo, como resultado de lo cual se forma una banda húmeda en el fondo de la capa de drenaje. Otro filtro se describe en US2011/168621.

Breve descripción de la invención

Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo proporcionar un filtro de gas que ofrezca una solución a los problemas antes mencionados y, en particular, tiene como objetivo proporcionar un filtro de gas con propiedades de drenaje mejoradas.

En particular, es un objeto de la presente invención proporcionar un filtro de gas que comprende un medio de drenaje que muestra un drenaje mejorado de las gotas de aceite coalescidas que se originan en el medio de coalescencia.

En particular, la presente invención busca proporcionar un filtro de gas que muestre un riesgo reducido de formar la denominada “banda húmeda”.

Esto se logra de acuerdo con la presente invención con un filtro de gas que tiene las características técnicas de la porción de caracterización de la primera reivindicación.

Para ello, el filtro de gas de esta invención se caracteriza porque el elemento filtrante está compuesto por un solo paquete del medio de coalescencia, el medio de drenaje y una capa de barrera, en donde la capa de barrera está ubicada aguas abajo del medio de coalescencia, en donde el medio de coalescencia y la capa de barrera se mantienen a una distancia entre sí mediante uno o más espaciadores que se extienden en la dirección de flujo (F) para proporcionar una capa de drenaje en el medio de drenaje entre la capa de barrera y una superficie del medio de coalescencia frente a la capa de barrera, siendo el medio de coalescencia, el medio de drenaje y la capa de barrera materiales en forma de capa colocados uno al lado del otro, en donde los poros en el medio de drenaje tienen un diámetro de poro promedio mayor que el diámetro de poro promedio de los poros de la capa de barrera y mayor que un diámetro de poro promedio de los poros del medio de coalescencia y en donde el medio de drenaje tiene un espesor mayor que el espesor del medio de coalescencia y el espesor de la capa de barrera.

La fase dispersa en forma de gotas, en particular gotas más grandes que están presentes en el fluido como tal, pero también gotas coalescentes formadas por la coalescencia de gotas más pequeñas en el medio de coalescencia se transportan desde el medio de coalescencia al medio de drenaje y normalmente se drenan bajo la influencia de la gravedad, a través del medio de drenaje hasta el desagüe, generalmente en una dirección axial del filtro de gas. La dirección axial generalmente será transversal a la dirección de flujo F o dirección de suministro del fluido. En la práctica, las gotas fusionadas suelen tener un tamaño o diámetro de gota de unos pocos pm a unos pocos mm. Se supone que al menos una parte de las gotas de la fase dispersa, por ejemplo, la contaminación en forma de gotas se drena a través de la capa de drenaje y que una parte se drena a lo largo de la superficie del medio de coalescencia frente al medio de drenaje.

En el estado de la técnica, para asegurar un drenaje eficaz, se utiliza a menudo un medio de drenaje con una alta afinidad y/o capacidad de absorción eficiente para la fase dispersa coalescida, de modo que las gotas que no pueden drenarse a lo largo de la superficie de drenaje se pueden absorber de manera eficiente por el medio de drenaje. Sin embargo, esta alta afinidad conlleva el riesgo de que la fase dispersa coalescida se acumule en el medio de drenaje, lo que a su vez aumenta el riesgo de formar la denominada banda húmeda, lo que no es deseable.

Los inventores han analizado los problemas que se producen en el drenaje en un filtro de gas y han llegado a la conclusión de que un drenaje eficiente no sólo establece una combinación de requisitos para el medio de drenaje, sino también que los requisitos impuestos al medio de drenaje son opuestos a los requisitos que permiten un rendimiento óptimo del medio de coalescencia. En particular, los inventores han llegado a la conclusión de que un medio de drenaje eficaz debe ser ante todo capaz de efectuar un drenaje o eliminación eficaz de la fase dispersa coalescida en la dirección del drenaje. Los inventores han llegado a entender además que el medio de drenaje debe ser capaz de absorber eficazmente las gotas coalescentes que no se han drenado en una primera parte de la capa de drenaje en las proximidades de o adyacentes al medio de coalescencia, para transportarlas a través de al menos una parte de la capa de drenaje y escurrirlas allí en la dirección del drenaje.

Además, es importante, en el ejemplo de un filtro de gas de petróleo, minimizar la acumulación de fase dispersa no drenada, por ejemplo, aceite, en la capa de drenaje y/o el resto del medio de drenaje, y minimizar e incluso prevenir la transferencia renovada de aceite coalescido al gas que fluye a través del medio de drenaje, por ejemplo, aire. En otras palabras, es importante que haya la menor tendencia posible a acumular y volver a liberar, también denominado re-arrastre, de aceite coalescido del medio de drenaje o una capa de barrera ubicada aguas abajo del mismo al aire purificado del medio de coalescencia.

Los inventores se han dado cuenta de que se puede obtener un medio de filtrado que resuelva estos problemas utilizando un solo paquete compuesto por un medio de coalescencia, un medio de drenaje y una capa de barrera, que se construyen como materiales planos.

El uso de materiales planos en particular permite maximizar el área de contacto entre capas adyacentes y asegurar la máxima transferencia de la fase dispersa coalescida al medio de drenaje. Por “materiales planos” se entiende de acuerdo con esta invención que las capas o láminas individuales de material a partir de las cuales se construyen el medio de coalescencia, el medio de drenaje y la capa de barrera, no están dobladas, plisadas u onduladas, sino que están montadas como tales en el medio filtrante.

La presencia de un medio de drenaje con una capa de drenaje de mayor espesor en la dirección de flujo F del gas y una estructura abierta proporciona un medio de drenaje con una alta capacidad de drenaje. El mayor espesor proporciona un camino más largo para el drenaje, de modo que cualquier drenaje que no tuvo lugar en una primera parte de la capa de drenaje del medio de drenaje puede continuar en una parte del medio de drenaje más alejado del medio de coalescencia, de modo que el riesgo de construir una banda húmeda se puede reducir al mínimo. Esto reduce el riesgo de que la fase dispersa coalescida se acumule en la capa de drenaje y/o el medio de drenaje, así como en la capa de barrera dispuesta aguas abajo del medio de drenaje y, en consecuencia, se puede reducir el riesgo de liberación de la capa de barrera de la fase dispersa coalescida acumulada en la misma para el flujo de gas que sale del filtro.

Sorprendentemente, se ha encontrado que, debido a la presencia de un solo paquete compuesto por un medio de coalescencia, un medio de drenaje y una capa de barrera consecutivos en combinación con un medio de drenaje con una estructura abierta, el gran espesor de capa del medio de drenaje no afecta negativamente el riesgo de acumulación de presión en la capa de drenaje, especialmente no aumenta la acumulación de presión en la capa de drenaje. El experto en la materia esperaría que un espesor de capa mayor diera lugar a un aumento de la presión del canal y de la presión capilar. Sin embargo, el uso de un solo paquete de un medio de coalescencia, un medio de drenaje y una capa de barrera colocados de forma adyacente en el elemento filtrante o medio filtrante permite que el número de transiciones de material que se superan por la fase dispersa coalescida se minimice al pasar a través el elemento filtrante, y de esa manera que la presión capilar se limite al mínimo. La presión capilar es la presión que debe superar la fase coalescida al pasar de un material a otro. El riesgo de acumulación de presión se reduce aún más mediante la estructura abierta del medio de drenaje.

La presencia de un medio de drenaje de mayor espesor en la dirección de flujo F del gas y una estructura abierta como se describió anteriormente, de este modo permite por un lado aumentar la capacidad de drenaje y minimizar así el riesgo de formación de una banda húmeda y re-arrastre de la fase dispersa coalescida por el gas que sale del elemento filtrante. Por otro lado, también es posible minimizar el riesgo de acumulación de presión en el medio filtrante, así como minimizar la caída de presión a través del filtro, a pesar del mayor espesor del medio de drenaje.

Por lo tanto, esta invención hace posible aumentar aún más el rendimiento del filtro a pesar del mayor espesor del medio de drenaje, y mejorar también la pureza del portador presente en el fluido que sale del filtro.

Mediante el uso de un material en capas, la selección de material para cada una de las capas individuales se puede optimizar adicionalmente, teniendo en cuenta la función o funciones que debe cumplir esta capa.

Uno o más espaciadores se extienden preferiblemente en la dirección de flujo F del fluido. Esto no quita mérito al hecho de que también pueden estar presentes espaciadores que se extienden en una o más direcciones diferentes para dar estructura al medio de drenaje. Dichos espaciadores proporcionan una capa de drenaje con alta capilaridad en la dirección de drenaje. Los espaciadores proporcionan una zona de drenaje o capa de drenaje en un medio de drenaje con una estructura abierta y una capacidad de drenaje relativamente mayor en la dirección de drenaje, en otras palabras, una alta permeabilidad para la fase dispersa coalescida en la dirección de drenaje y una permeabilidad relativamente menor para la fase dispersa en la dirección de flujo del fluido. Esto hace posible minimizar el riesgo de acumulación de fase dispersa coalescida en la capa de barrera y la formación de una banda húmeda en el fondo de la capa de drenaje y/o el resto del medio de drenaje. Por otro lado, la presencia de la capa de barrera permite detener la parte de la fase dispersa que podría no haber sido drenada a través de la capa de drenaje y/o el medio de drenaje, y minimizar el riesgo de re-arrastre.

El filtro de gas de esta invención se puede utilizar para una amplia gama de áreas de aplicación, pero es particularmente adecuado para su uso con un gas que contiene una fase líquida dispersa, por ejemplo, una fase dispersa de un contaminante a coalescer, por ejemplo, un aire contaminado con gotas de aceite o agua, en particular aire contaminado con un aerosol de aceite o agua.

Esta invención también se refiere a un compresor provisto de un filtro de gas de acuerdo con la invención como se describe anteriormente, como un separador de aceite. Un separador de aceite de este tipo normalmente se coloca inmediatamente detrás de la salida del compresor, está directamente acoplado a él y está destinado a eliminar grandes cantidades de aceite presentes en el aire comprimido que sale del compresor. El aire comprimido que sale de un compresor normalmente contiene aceite en una concentración de entre 10 mg/m3 de aire y 8000 mg/m3 de aire.

Los espaciadores se disponen preferiblemente para proporcionar un medio de drenaje de un material con poros cuyo diámetro varía entre 5,0 y 20000,0 pm, preferiblemente entre 25,0 y 10000,0 pm, más preferiblemente entre 100,0 y 2500.0 pm. El diámetro de los poros se puede medir utilizando el método del punto de burbuja, por ejemplo, como se describe en ASTM F316, ASTM6767 o ISO 2942. Dicho material está abierto en la dirección de drenaje y es capaz de actuar como una capa de drenaje y en la dirección de drenaje D para asegurar una velocidad de drenaje que es relativamente mayor que la velocidad de drenaje en la dirección de flujo F del gas a través del filtro de gas.

Para asegurar un drenaje eficaz, el diámetro medio de los poros de la capa de drenaje en la dirección del drenaje es preferiblemente mayor que el tamaño de gota promedio de la fase dispersa coalescida.

Además, el diámetro de poro promedio de los poros del medio de drenaje en una dirección transversal a la dirección de drenaje es preferiblemente menor que el tamaño de gota promedio de la fase dispersa coalescida.

Para minimizar el riesgo de transferencia renovada de gotas de la fase dispersa al fluido que sale del medio de coalescencia y fluye a través del medio de drenaje, la capa de barrera comprende preferiblemente un material poroso con poros cuyo diámetro varía entre 5,0 y 1000,0 pm, preferiblemente entre 25,0 y 750,0 pm, más preferiblemente entre 100,0 y 500,0 pm.

Generalmente, el medio de drenaje tendrá preferiblemente un espesor mayor que el espesor de la capa de barrera para asegurar un drenaje lo más eficaz posible. En particular, el medio de drenaje tendrá un espesor entre 0,5 y 20,0 mm, preferiblemente entre 1,0 y 10,0 mm, más preferiblemente entre 2,0 y 6,0 mm. Con el fin de no aumentar demasiado el espesor del elemento filtrante, la capa de barrera tiene preferiblemente un espesor entre 0,01 y 20,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, lo más preferiblemente entre 0,1 y 2,0 mm.

Una realización preferida de la presente invención se caracteriza porque el medio de drenaje aguas arriba de la capa de drenaje contiene una capa de captura de un material seleccionado del grupo de materiales para capturar o recolectar y descargar la fase dispersa coalescida que sale del medio de coalescencia, para proporcionar las propiedades fisicoquímicas deseadas, o una combinación de dos o más de las propiedades del material antes mencionadas. La capa de captura está hecha o comprende preferentemente un material con, por un lado, una buena capacidad de absorción para la fase dispersa coalescida, cuya capacidad de absorción es superior a la de la capa de drenaje, y una permeabilidad en la dirección de flujo F para la fase dispersa coalescida que es mayor que la del medio de drenaje. De ese modo, la capa de captura se dispone en una superficie del medio de drenaje frente al medio de coalescencia.

Preferiblemente, se usa como capa de captura un material poroso cuyos poros tienen un diámetro en el rango de 5 a 20000.0 pm, preferiblemente de 25,0 a 10000,0 pm, más preferiblemente de 100,0 a 2500,0 pm. En general, la capa de captura tendrá un espesor entre 0,1 y 20,0 mm, preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 2,0 mm, aunque también se pueden utilizar capas de material más delgadas o más gruesas.

La presencia de la capa de captura asegura por un lado una captura eficiente de las gotas coalescidas que salen del medio de coalescencia, y por otro lado una transferencia, flujo o conducción eficiente de estas gotas a la capa de drenaje del medio de drenaje. La capa de captura funciona, por así decirlo, como una capa de transferencia para la fase dispersa coalescida que se origina en el medio de coalescencia a la capa de drenaje del medio de drenaje, pero también puede funcionar como una capa de goteo para la eliminación de las gotas de la fase dispersa, por ejemplo, contaminación por goteo, y para la optimización del contacto entre el medio de coalescencia y la capa de drenaje. Para permitir una captura eficaz de las gotas coalescidas de la fase dispersa y otras gotas de la fase dispersa desde el medio de coalescencia al medio de drenaje, una superficie del medio de drenaje frente al medio de coalescencia comprende preferiblemente una pluralidad de protuberancias dirigidas hacia el medio de coalescencia, preferiblemente de una manera en la que las proyecciones entren en contacto con el medio de coalescencia. Ejemplos de tales protuberancias incluyen bucles, fibras, puntadas, penachos, anillos o similares. Con este fin, la capa de drenaje se fabrica preferiblemente a partir de un material seleccionado entre un tejido de punto, un material tejido con ganchillo, un tejido de fibras empenachadas o un tejido, en donde una superficie en bucle de la capa de drenaje se dirige hacia y preferiblemente está en contacto con una superficie del medio de coalescencia a lo largo del cual la fase dispersa coalescida deja el medio de coalescencia. En una realización alternativa preferida, se proporciona una capa de captura, hecha de un material seleccionado entre un tejido de punto, un material tejido con ganchillo, fibras empenachadas o un tejido, en donde una superficie en bucle de la capa de captura está orientada hacia y preferiblemente en contacto con una superficie del medio de coalescencia, y una superficie opuesta se dirige hacia o está conectada con el resto del medio de drenaje. Ejemplos de tales materiales incluyen, por ejemplo, materiales del grupo de un producto textil espaciador, un tejido espaciador, un tejido de punto espaciador, una espuma de polímero, en particular una espuma de poliuretano, o una combinación de dos o más de los materiales mencionados anteriormente. Sin embargo, también se pueden utilizar otros materiales conocidos por el experto en la materia que muestren estas propiedades.

Una realización preferida de la presente invención se caracteriza porque el medio de drenaje contiene fibras espaciadoras que se extienden entre revestimientos opuestos del material espaciador, en particular el producto textil espaciador y/o tejido espaciador y/o tejido de punto espaciador, en donde las fibras espaciadoras están hechas de un material monofilamento o multifilamento.

Otra realización preferida se caracteriza porque un primer revestimiento del medio de drenaje, en particular una primera capa de estos materiales espaciadores frente al medio de coalescencia tiene una estructura abierta y actúa como un conductor o guía para la fase dispersa coalescida, preferiblemente como una capa de captura, y asegura un contacto óptimo con el medio de coalescencia. Un segundo revestimiento colocada en el lado opuesto del medio de drenaje, en particular el material espaciador, actúa como una capa de barrera y tiene una baja permeabilidad a la fase dispersa coalescida. En una realización preferida adicional, el primer revestimiento tiene una pluralidad de bucles y/o puntadas y/o fibras que se extienden en la dirección del medio de coalescencia.

El uso como medio de drenaje de un material espaciador tridimensional como se describió anteriormente o una espuma polimérica que comprende un medio de drenaje con una capa de drenaje y una capa de captura, permite acomodar la capa de barrera y el medio de drenaje en un solo material, en el que las capas están interconectadas y ya están conectadas durante el proceso de producción del material. Esto beneficia la estabilidad del medio de drenaje y limita el riesgo de que una o más de las capas individuales se desplacen entre sí durante el uso del filtro de gas, por ejemplo, debido a la presión que prevalece en el filtro. Las fibras espaciadoras que se extienden en la dirección del flujo del fluido también imparten resistencia mecánica o firmeza al medio de drenaje y al filtro de gas en general. Con una elección adecuada del material, se puede obtener un filtro de gas que tenga una resistencia mecánica y rigidez con la que se pueda omitir la estructura metálica de soporte habitual.

Esta invención también se refiere a un elemento filtrante como se describe anteriormente.

Esta invención se refiere además a un método para separar una fase dispersa presente en un fluido del fluido usando un filtro de gas como se describió anteriormente. Los filtros de gas, o los denominados filtros en línea que se usan típicamente para purificar el aire de un aerosol de aceite o de un aerosol de agua contenido en ellos, generalmente están diseñados para su aplicación en corrientes de aire que contienen aceite como una fase dispersa a una concentración que varía entre 50,0 mg de aceite/m3 de aire y 0,1 mg de aceite/m3 de aire.

La invención se esclarece adicionalmente con base en las figuras adjuntas, y la descripción detallada de la invención y las figuras.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una vista del interior de un filtro de gas representativo para la separación de las gotas de aceite presentes en el gas comprimido.

La Figura 2A muestra una realización preferida de un medio de drenaje de esta invención, que comprende una capa de drenaje y una capa de barrera, la Figura 2b muestra otra realización preferida de un medio de drenaje de esta invención, que comprende una capa de captura, una capa de drenaje y una capa de barrera. Las Figuras 2C y 2D muestran una realización del medio de drenaje, con una disposición diferente de la capa de drenaje, la capa de barrera y la capa de captura. La Figura 2E muestra un detalle del medio de drenaje.

Las Figuras 3A-F muestran una vista de un tejido tridimensional.

La Figura 4 muestra una vista de una superficie de la capa de drenaje.

Las Figuras 5A-C muestran una sección transversal de un ejemplo de una capa de drenaje, con indicación de posibles formas de canales presentes en la capa de drenaje.

Las Figuras 6A y B muestran una vista de una realización preferida de un tejido espaciador.

La Figura 7 muestra un compresor con un separador de aceite acoplado directamente al compresor.

El filtro de gas 20 mostrado en la Figura 1 comprende una carcasa cerrada 24 con un cabezal de filtro 22 en la parte superior. El cabezal de filtro 22 contiene una entrada 26 a lo largo de la cual un fluido que contiene un portador y al menos una fase dispersa, por ejemplo, un aerosol de una impureza presente en el portador entra en el elemento filtrante 29 contenido en el filtro de gas 20. La carcasa 24 comprende una salida 15 para descargar un fluido y/o líquido portador que ha pasado a través del elemento filtrante. El cabezal de filtro 22 está conectado de forma desmontable a la carcasa 24 para permitir el acceso al interior del filtro de gas si es necesario. La conexión desmontable puede realizarse de cualquier manera que un experto en la materia considere apropiado, por ejemplo, mediante una conexión roscada, mediante presión, fricción, sujeción, etc. Se puede alimentar un fluido a través de la entrada 26 al interior del filtro de gas 20, y fluir desde el interior a través del elemento filtrante hacia y a través del medio de drenaje 10. El elemento filtrante 29 es preferiblemente sustancialmente cilíndrico y está conectado de manera separable al cabezal de filtro 22, de modo que el elemento filtrante 29 puede ser reemplazado periódicamente, o puede ser reemplazado si es necesario.

Preferiblemente, el elemento filtrante también incluye un núcleo 23 para proporcionar integridad estructural al mismo. Sin embargo, si se desea, se puede prescindir de la presencia del núcleo 23, particularmente si se usa un medio de drenaje 10 e acuerdo con la presente invención que sea capaz de ofrecer una gran integridad estructural. La carcasa 24 puede incluir además un mecanismo de drenaje para efectuar la descarga de la fase dispersa coalescida. Un mecanismo de drenaje adecuado puede comprender válvulas automáticas, semiautomáticas o accionadas manualmente, a lo largo de las cuales se retira una fase dispersa coalescida y drenada retenida en la carcasa 24. El filtro de gas 20 puede contener además componentes opcionales que mejoran aún más el uso y el rendimiento del filtro. Por ejemplo, el cabezal de filtro 22 puede incluir un indicador de estado 14, que da una indicación del estado del filtro de gas 20, incluyendo la posible necesidad de un reemplazo periódico. El indicador 14 puede funcionar neumática o eléctricamente, o de acuerdo con cualquier principio que el experto en la técnica considere adecuado. El filtro de gas que se muestra en la Figura 1 está destinado a coalescer una o más fases dispersas presentes en un portador gaseoso de un fluido, por ejemplo, una o más impurezas presentes en un gas o una mezcla de dos o más gases. Una o más impurezas pueden pertenecer, por ejemplo, al grupo de líquidos, aerosoles, macrogotas o mezclas de dos o más de estos materiales. Un ejemplo de un fluido adecuado para usar con el filtro de gas 20 de esta invención es aire, por ejemplo, aire comprimido, contaminado con un aerosol de aceite. Otro ejemplo adecuado para usar con el filtro de gas 20 de esta invención es aire o aire comprimido contaminado con un aerosol de agua. En la siguiente descripción, siempre se hará referencia al ejemplo no limitativo de aire comprimido contaminado con un aerosol de aceite.

El filtro de gas que se muestra en la Figura 1 contiene una o más estructuras de soporte o soportes 21, para soportar el medio de coalescencia 5 y el medio de drenaje 10, para proporcionar suficiente firmeza mecánica y estructural al material filtrante y para minimizar el riesgo de deformación mecánica del medio de coalescencia 5 y el medio de drenaje 10 bajo la influencia de la carga al minimizar el fluido y proteger los materiales antes mencionados de los efectos de impactos inesperados o repentinos, o cambios de presión.

El elemento filtrante 29 de la presente invención está compuesto por un único paquete del medio de coalescencia 5, el medio de drenaje 10 y una capa de barrera 2. Por un solo paquete se entiende que se considera que el elemento filtrante 29 en la dirección de flujo del gas contiene un paquete que consta de un medio de coalescencia 5, un medio de drenaje 10 y una capa de barrera 2 en la secuencia indicada. El elemento filtrante 29 contiene sólo uno de tales paquetes.

El medio de coalescencia 5, el medio de drenaje 10 y la capa de barrera 2 están dispuestos adyacentes entre sí, para minimizar el número de transiciones de material que debe superar la fase dispersa coalescida cuando pasa a través del elemento filtrante 29 y minimizar la presión capilar así producida. La presión capilar es la presión que debe superar la fase coalescida al pasar de un material a otro.

En el elemento filtrante 29 de la presente invención, tanto el medio de coalescencia 5 como el medio de drenaje 10 y la capa de barrera 2 están formados como materiales en forma de capa plana. Por un material en forma de capa en forma de lámina se entiende un material que tiene la forma de un tejido, una tela, una estera o similar que tiene un cierto espesor en la dirección de flujo del fluido. El diseño como material en forma de lámina o en forma de capa plana se refiere al hecho de que dichos medios son sustancialmente planos, es decir, que no están plisados, doblados ni ondulados, ni dispuestos tridimensionalmente de una forma u otra. Esta conformación de capa plana permite maximizar el área de contacto entre capas adyacentes y asegurar la máxima transferencia de la fase dispersa coalescida desde el medio de coalescencia 5 al medio de drenaje 10.

El elemento filtrante 29 contiene un medio de coalescencia 5 primario para coalescer una o más fases dispersas presentes en el fluido. El elemento filtrante 29 comprende además un medio de drenaje 10 para drenar la fase dispersa coalescida que ha dejado el medio de coalescencia 5. El medio de drenaje 10 está dispuesto aguas abajo del medio de coalescencia 5, tomado en la dirección de flujo del fluido. Por ejemplo, el medio de coalescencia 5 y el medio de drenaje 10 pueden disponerse de forma concéntrica en la carcasa del filtro 24. Dependiendo de la aplicación pretendida, especialmente si se prevé la coalescencia de varias fases dispersas, el medio de coalescencia 5 primario puede estar compuesto por dos o más capas del mismo o de diferentes materiales, cada una con una afinidad deseada por la fase dispersa a eliminar. Estas dos o más capas diferentes se disponen preferiblemente de forma concéntrica. El medio de coalescencia 5 se proporciona para inducir y promover la agregación o coalescencia de la fase dispersa del fluido. Un fluido, por ejemplo, aire contaminado con aceite como una fase dispersa, se alimenta al interior del filtro de gas 20 a través de la entrada 26 y fluye más allá del material de filtro, en donde el aire es absorbido primero por el medio de coalescencia 5 primario. Mientras el aire fluye a través del medio de coalescencia 5, la fase oleosa dispersa a menudo se fusiona en las primeras capas del medio de coalescencia 5, y con un suministro continuo de aire contaminado con aceite, las gotas más pequeñas crecen hasta convertirse en gotas más grandes en el medio de coalescencia 5. Tan pronto como las gotas coalescidas alcanzan un tamaño en el que ya no se adhieren a las fibras del medio de coalescencia 5, son arrastradas con el aire que fluye a través del medio de coalescencia 5 a la superficie del medio de coalescencia 5 frente al medio de drenaje 10 y/o la capa de drenaje, a lo largo de la cual puede tener lugar un primer drenaje, preferiblemente bajo la influencia de la gravitación. Parte del aceite coalescido puede terminar en el medio de drenaje 10 y ser drenado del material filtrante a través del drenaje a través del medio de drenaje 10. Las gotas coalescidas tienen típicamente un diámetro de gota de 5 a 1000 pm.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 1, el filtro de gas 20 contiene un medio de drenaje poroso 10 aguas abajo y en la dirección de flujo del fluido, adyacente al medio de coalescencia 5. Sin embargo, de acuerdo con la invención, es posible que el medio de drenaje 10 sea un material en capas que contenga dos o más capas de material 1 dispuestas de forma adyacente. De este modo, las capas de material 1 adyacentes se pueden formar del mismo material o de un material diferente. Por capa de drenaje se entiende además una capa del medio de drenaje dirigida hacia una capa de captura 3 del medio de coalescencia 1, con una superficie dirigida hacia el medio de coalescencia a lo largo de la cual el drenaje tiene lugar principalmente.

El medio de drenaje 10 puede disponerse a una distancia del medio de coalescencia 5, con una capa de aire u otra separación física entre ambos medios. Preferiblemente, sin embargo, el medio de drenaje 10 está dispuesto adyacente a una superficie de salida del medio de coalescencia 5 a lo largo de la cual la fase dispersa coalescida sale del medio de coalescencia 5, sin capa de aire u otra separación física entre ambos medios, debido a que esto promueve una transferencia eficiente de gotas desde el medio de coalescencia 5 al medio de drenaje 10. Más preferiblemente, el medio de coalescencia 5 y el medio de drenaje 10 están dispuestos concéntricamente. Esto beneficia a un flujo de fluido energéticamente eficiente, en particular un flujo eficiente del portador y una transferencia eficiente de la fase dispersa desde el medio de coalescencia 5 al medio de drenaje 10, y hace posible lograr una transferencia de fase dispersa coalescida desde el medio de coalescencia 5 al medio de drenaje 10 que es lo más completa posible. Un medio de drenaje 10 dispuesto aguas abajo del medio de coalescencia 5 está destinado a maximizar la influencia de la gravedad sobre la fase dispersa coalescida en la dirección de drenaje D, perpendicular a la dirección de flujo F del fluido.

Sin desear limitarse a ello, se supone que la superficie del medio de drenaje 10 frente al medio de coalescencia 5 proporciona un límite o zona de transición para la superficie adyacente del medio de coalescencia 5, lo que permite un fácil goteo de las gotas coalescidas en la dirección de drenaje D. La dirección de drenaje D generalmente se dispone en un ángulo con respecto a la dirección de flujo F del fluido. Preferiblemente, la dirección de drenaje discurre transversalmente a la dirección de flujo del fluido F. Preferiblemente, la dirección de drenaje D se extiende en la dirección de la gravedad. Normalmente, esto corresponderá a la dirección axial del filtro de gas 20, pero también puede desviarse de ella. Sin embargo, los inventores han descubierto que en el filtro de gas 20 de la técnica anterior, parte de la fase dispersa coalescida no puede descargarse a lo largo de la superficie de drenaje del medio de drenaje 10 frente al medio de coalescencia 5, de modo que se forma una denominada banda húmeda en la parte inferior del filtro de gas 20, de la fase dispersa coalescida que permanece en el medio de drenaje 10. Usando un medio de drenaje 10 de acuerdo con esta invención, ahora es posible minimizar la formación de la denominada banda húmeda, que es la acumulación de la fase dispersa, por ejemplo, contaminación, en una parte inferior del medio de drenaje 10.

Después de haber estado en uso durante algún tiempo, el filtro de gas 20 generalmente alcanza un estado estacionario en donde la tasa de acumulación de gotas de la fase dispersa en el medio de coalescencia 5 corresponde a la tasa de drenaje a través del medio de drenaje 10. Si se desea, se puede proporcionar una capa protectora 27 aguas arriba del medio de coalescencia 5 primario. Una capa protectora 27 de este tipo también se puede proporcionar aguas abajo del medio de coalescencia 5 y, en ese caso, cumplir la función de capa de captura 3. Esta capa protectora 27 también puede actuar como una capa de drenaje 1 para controlar el flujo del fluido en la dirección deseada. Un ejemplo de un material adecuado para usar como capa protectora 27 es una capa abierta de polipropileno no tejido, pero también se pueden usar otros materiales.

Descripción detallada de la Invención

Definiciones

Por “dirección transversal” D se entiende dentro del alcance de esta invención cualquier dirección que se extienda transversalmente a una dirección de referencia, esta puede ser perpendicular a una dirección de referencia o en cualquier otro ángulo. Por dirección “transversal” también puede entenderse una dirección radial del filtro de gas 20 o del medio de drenaje 10.

Por “en la dirección de” se entiende dentro del alcance de esta invención cualquier dirección que sea sustancialmente paralela a una dirección de referencia, o que se extienda en un ángulo con respecto a una dirección de referencia.

Por “medio de drenaje” se entiende en el contexto de esta invención un material en capas que está formado por al menos una capa, en particular un medio que comprende al menos una capa de drenaje 1 como se describe a continuación. Sin embargo, el medio de drenaje 10 puede contener una pluralidad de capas de drenaje 10 adyacentes que pueden estar construidas con el mismo material o uno diferente para asegurar un drenaje óptimo. El medio de drenaje 10 comprende además una capa de barrera 2 y preferiblemente también una capa de captura 3. El medio de drenaje se coloca preferiblemente adyacente a la capa de barrera 2. Estas capas se colocan preferiblemente adyacentes entre sí y preferiblemente se extienden en la misma dirección, más preferiblemente las capas adyacentes 1, 2, 3 se extienden paralelas entre sí. Las capas 1, 2, 3 pueden tener el mismo o diferente espesor en la dirección de flujo del fluido, dependiendo de las propiedades previstas del medio de drenaje 10, la naturaleza y composición del líquido a descargar en caso de la coalescencia de varias impurezas del fluido.

En la Figura 2E, la dirección de flujo del fluido se indica mediante una flecha “F . En la Figura 2A-E, la dirección del flujo del fluido se extiende radialmente, es decir, transversalmente con respecto a la superficie del medio de drenaje 10 frente al medio coalescente 5.

En la Figura 2E la dirección de drenaje del fluido se indica con una flecha “D”. En la Figura 2A-E, la dirección de drenaje de la sustancia a eliminar se extiende axialmente, es decir, en la dirección de la superficie del medio de drenaje 10 frente al medio de coalescencia 5.

El medio de drenaje 10 de acuerdo con la invención mostrado en la Figura 2E contiene, mirando en la dirección de flujo del fluido F, al menos una primera capa de drenaje 1. La capa de drenaje 1 se sitúa preferiblemente sobre una superficie 31 del medio de drenaje 10 dirigida hacia el medio de coalescencia 5. El medio de drenaje 10 se coloca además adyacente a al menos una capa de barrera 2 dispuesta aguas abajo de la capa de drenaje 1. El medio de drenaje 10 puede comprender preferiblemente también al menos una tercera capa 3, la capa de captura, dispuesta aguas arriba de la capa de drenaje 1 en el medio de drenaje 10. De acuerdo con la invención, puede estar presente una única capa de captura 3 aguas arriba de la capa de drenaje 1, pero también es posible proporcionar una capa de captura 3 adicional aguas abajo de la capa de barrera 2. En lugar de capa de barrera 2, también se puede usar la redacción de medio de barrera 2.

En otra realización preferida, el medio de drenaje 10 es un material en forma de lámina, con un núcleo o capa porosa 11 como capa de drenaje 1, que en el lado de aguas abajo contiene un revestimiento 13 que realiza la función de capa de barrera 2. En dirección aguas arriba del núcleo o capa porosa 11 puede estar presente un segundo revestimiento 12 en la superficie de drenaje frente al medio de coalescencia 5, que cumple la función de la capa de captura 3.

Puede obtenerse un material con las propiedades descritas anteriormente con un medio de drenaje 10 que contiene o es un material anisotrópico. Por anisotrópico se entiende que el material en la dirección de drenaje D tiene una mayor permeabilidad para la fase dispersa coalescida que en la dirección de flujo del fluido F. La gravedad, paralela a la dirección de drenaje D, generalmente tiene una atracción mucho mayor hacia la fase dispersa coalescida que la dirección del flujo del fluido F, por lo que las gotas coalescidas se drenan en la dirección de la gravedad.

La capa de drenaje 1 se puede construir a partir de una lámina de una capa de material. El medio de drenaje 10 puede estar hecho de una sola capa de material, sin embargo, el medio de drenaje también puede contener dos o más capas de material que sean iguales o diferentes. La capa de barrera 2 puede estar compuesta por una capa de material, pero la capa de barrera 2 también puede comprender dos o más capas de material idénticas o diferentes. La capa de captura 3 puede estar compuesta por una lámina de una capa de material, pero la capa de captura 3 también puede comprender dos o más capas de material idénticas o diferentes.

El medio de drenaje 10, la capa de barrera 2 y la capa de captura 3 se pueden configurar como tres capas de material separadas que están dispuestas en el elemento de filtro 29 en una posición adyacente. En una variante, el medio de drenaje 10 y la capa de barrera 2 están conectados entre sí a lo largo de su superficie de contacto, y la capa de captura 3 no está conectada al medio de drenaje 10. En otra variante, el medio de drenaje 10 y la capa de captura 3 están conectados entre sí a lo largo de su superficie de contacto y la capa de barrera 2 no está conectada al medio de drenaje 10. En otra variante más, el medio de drenaje 10, la capa de barrera 2 y la capa de captura 3 están conectados entre sí a lo largo de sus respectivas superficies de contacto. Las capas individuales se pueden conectar entre sí a lo largo de toda su superficie de contacto o a lo largo de una parte de ella. Sin embargo, el medio de drenaje 10, la capa de barrera 2 y la capa de captura 3 también se pueden fabricar en una parte y formar parte de una estructura.

El medio de drenaje 10, capa de barrera 2 pueden estar hechos del mismo material o de un material diferente, o comprender el mismo material. La capa de captura 3 puede estar hecha del mismo material o de un material diferente que la capa de drenaje 1 y/o la capa de barrera 2. Las diferentes capas pueden, con el fin de efectuar su conexión entre sí, estar hechas del mismo material básico, al que se han añadido además varios materiales.

Se puede obtener un medio de drenaje de múltiples capas 10 de diversas formas, por ejemplo, al apilar, enrollar o envolver concéntricamente una pluralidad de capas de material, de modo que se obtenga un medio de drenaje 10 con el espesor y la capacidad de drenaje deseados. Sin embargo, se puede utilizar de forma adecuada cualquier otro método para fabricar un medio de drenaje 10. Preferiblemente, sin embargo, el material en forma de lámina para el medio de drenaje 10 se enrolla concéntricamente varias veces con el fin de minimizar el riesgo de dañarse. Las capas de material adyacentes se colocan preferiblemente adyacentes entre sí de tal manera que las superficies de material enfrentadas están en contacto entre sí, con una posible capa de aire entre capas adyacentes que tiene un espesor tan pequeño como sea posible, o incluso que está sustancial o completamente ausente.

En otra realización, el medio de drenaje 10, como se muestra en la Figura 3E, es un material de lámina en capas, con una capa o núcleo poroso 11, que contiene aguas arriba en la dirección de flujo de fluido F un primer revestimiento 12. El primer revestimiento 12 proporciona preferiblemente la superficie de drenaje a lo largo de la cual se descarga la fase dispersa coalescida del medio de coalescencia 5, y puede actuar además como una capa de captura 3. La capa porosa 11 cumple la función de capa de drenaje 1. El segundo revestimiento 13, situado aguas abajo, cumple la función de capa de barrera 2.

Al analizar el funcionamiento del medio de drenaje 10, los inventores han encontrado que el medio de drenaje 10 realiza varias funciones en el filtro de gas 20. Además de proporcionar una función de drenaje para la eliminación de las gotas de la fase dispersa coalescida del medio de coalescencia 5, el medio de drenaje 10 también actúa como una barrera para evitar el denominado “arrastre de aceite”, especialmente si la denominada “banda húmeda” de fase dispersa coalescida, por ejemplo, contaminación, se acumula y permanece en el fondo del medio de drenaje 10 en la dirección del drenaje. Esta “banda húmeda” conlleva el riesgo de que el fluido purificado que sale del filtro de gas 20, por ejemplo, recoja parcialmente esta fase dispersa, por ejemplo, una o más impurezas, al salir del medio de drenaje 10 mediante la “banda húmeda”. Esto también se denomina transferencia de aceite o arrastre de aceite. La presencia de una “banda húmeda” también puede provocar una acumulación de presión no deseada en el filtro 20.

Por “medio de drenaje” 10 se entiende de acuerdo con la presente invención una capa 1 de un material para drenar o eliminar las gotas de una o más fases dispersas y las gotas coalescidas de una o más fases dispersas del medio de coalescencia 5, a través del mecanismo de drenaje presente en el filtro de gas 20, en una dirección de drenaje D. En la Figura 1 la dirección de drenaje se indica con la flecha “D”. Por medio de drenaje 10 también se entiende dentro del alcance de esta invención una conexión entre el medio de coalescencia 5 y la capa de barrera 2 mediante uno o más espaciadores.

El medio de drenaje 10 puede contener una o más capas de drenaje 10 y, si se desea, puede ser un material poroso en capas. Las capas de material sucesivas pueden estar conectadas o no entre sí, y pueden estar dispuestas o no en una posición adyacente, pero preferiblemente están dispuestas de forma adyacente. Además, las capas sucesivas se apilan preferiblemente de manera apretada, de modo que la distancia entre capas sucesivas sea mínima y una posible capa de aire entre capas consecutivas tenga un espesor mínimo o, preferiblemente, incluso que esté ausente. Por apilado apretado se entiende que las capas sucesivas están en contacto entre sí, o en otras palabras, que las capas sucesivas están dispuestas adyacentes. Esto también permite minimizar el riesgo de licuefacción o flujo del fluido entre capas sucesivas y asegura que el transporte de fluido se produzca principalmente en la dirección del flujo F. El medio de drenaje 10 comprende preferiblemente al menos 1 capa de un material de drenaje poroso, preferiblemente en al menos dos capas. El número de capas generalmente no será superior a 5 ya que la eficiencia del drenaje no mejora significativamente al añadir múltiples capas y el costo del material amenaza con volverse desproporcionadamente alto. En un medio de drenaje 10, que a su vez es también un material en capas, las capas o láminas individuales se encuentran preferiblemente paralelas entre sí, y más preferiblemente igualmente paralelas al medio de coalescencia 5.

El medio de drenaje 10 puede tener un espesor que puede variar dentro de amplios límites. Sin embargo, preferiblemente, el medio de drenaje 10 tiene un espesor entre 0,5 y 20,0 mm, más preferiblemente entre 1,0 y 10,0 mm, lo más preferiblemente entre 2,0 y 6,0 mm. Si el medio de drenaje 10 en sí mismo es un material en capas, el espesor de capa de las capas de drenaje individuales 1 puede variar, por ejemplo, de 0,1 a 1,0 mm, preferiblemente de 0,1 a 0,4 mm, más preferiblemente de 0,1 a 0,5 mm, lo más preferiblemente de 0,1 a 0,6 mm. El experto en la materia puede seleccionar el espesor de capa deseado, teniendo en cuenta el espesor de capa total previsto.

El medio de drenaje 10 y la capa de drenaje 1 tienen preferiblemente una estructura abierta y porosa en la dirección de drenaje, lo que permite un drenaje o eliminación eficiente de la fase dispersa coalescida del filtro de gas 20. Normalmente, la dirección de drenaje se extenderá sustancialmente en la dirección axial. Con este fin, el medio de drenaje 10 se forma preferiblemente como un material con una mayor afinidad en la dirección de drenaje con respecto a la dirección de flujo del fluido. En la dirección radial, o la dirección transversal a la dirección de drenaje, o en otras palabras en la dirección de flujo del fluido, la afinidad y permeabilidad de la capa de drenaje 1 por la fase dispersa coalescida será de preferencia considerablemente menor.

Se pueden utilizar varios materiales como medio de drenaje 10, siempre que efectúen un drenaje eficiente de las gotas coalescidas en la dirección de drenaje D.

El material para el medio de drenaje 10 puede ser humectante para una o más de las fases dispersas coalescentes o no humectante. El material para el medio de drenaje 10 puede ser, por ejemplo, oleófobo o hidrófobo, u oleófilo o hidrófilo. En aplicaciones en las que se pretende eliminar el aceite de una corriente de líquido o gas, el medio de drenaje 10 puede ser oleófilo u oleófobo. El material para el medio de drenaje 10 se elige preferiblemente de modo que presente una baja afinidad por la impureza a eliminar, para favorecer el drenaje en la dirección gravitacional.

En una primera realización preferida, el medio de drenaje 10 comprende una pluralidad de conectores que conectan un revestimiento del medio de drenaje 10 adyacente al medio de coalescencia 5 a un revestimiento del medio de drenaje 10 dirigido hacia la capa de barrera 2. Estos conectores pueden tener cualquier forma que considere el experto en la técnica y pueden formar parte del medio de drenaje 10. Por ejemplo, los conectores pueden tomar la forma de fibras, fibras monofilamento o multifilamento que se extienden en la dirección del flujo del fluido para asegurar un flujo óptimo de la fase dispersa coalescida, como se muestra en la Figura 5A. Sin embargo, los conectores también pueden extenderse en cualquier otra dirección, como se muestra en la Figura 5B.

En una segunda realización preferida, el medio de drenaje 10 comprende una espuma de polímero o el medio de drenaje 10 se construye a partir de una espuma de polímero que tiene una estructura abierta o celdas abiertas en la dirección axial del filtro de gas 20. Se pueden utilizar varios tipos de espumas poliméricas, por ejemplo, espumas de poliuretano, polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliestireno, policarbonato, poliimida. Preferiblemente, sin embargo, se usa una espuma de poliuretano, una amplia variedad de espumas de poliuretano, con diversas estructuras de poros, están disponibles comercialmente o pueden producirse. En otra realización preferida se hace uso de una espuma de la que un lado se somete a un tratamiento térmico, por ejemplo, para formar la capa de barrera 2 integralmente en una parte con el medio de drenaje 10.

En otra realización preferida, el medio de drenaje 10 comprende un producto textil espaciador tridimensional, un tejido tridimensional o una combinación de dos o más de estos materiales, en donde las capas de revestimiento opuestas del producto textil espaciador o tejido tridimensional están conectadas por medio de fibras espaciadoras 50, de las cuales al menos una parte se extiende en la dirección de flujo del fluido (F) a través del filtro de gas 20. Los tejidos o producto textiles espaciadores son conocidos per se.

En una tercera realización preferida, el medio de drenaje 10 se construye a partir de un tejido espaciador de un material fibroso tejido o no tejido, como se describe a continuación.

En una cuarta realización preferida, el medio de drenaje 10 se construye a partir de un tejido espaciador hecho de un material fibroso, preferiblemente fibras continuas, como se describe a continuación.

El experto en la técnica conoce varios métodos para fabricar un tejido espaciador. Un método de uso frecuente comprende los siguientes pasos:

- La fabricación de un tejido de punto al tejer una primera capa de tejido de punto provista de aberturas de un primer sistema de hilo, una segunda capa de tejido de punto provista de aberturas de un segundo sistema de hilo e hilos intermedios que conectan la primera capa de tejido de punto y la segunda capa de tejido de punto de manera que se obtiene un tejido tridimensional;

- La omisión de hilos de distancia individuales durante el tejido de punto para formar canales que corren en una dirección de producción o hilos espaciadores que se anudan a una cierta distancia entre sí en una de las dos capas de tejido de punto para formar transversales;

- Proporcionar calor para fundir al menos una parte de las superficies de rodadura del segundo sistema;

- Fundir algunos hilos del segundo sistema de hilos,

- Refuerzo de la segunda capa de tejido de punto enfriando y separando la capa de drenaje 1 de la red de tejido de punto.

La estructura interna de un producto textil espaciador puede estar compuesta en sí misma de una o más capas. Las capas adyacentes pueden estar separadas entre sí por una lámina o tisú, y las capas adyacentes pueden tener el mismo espesor o uno diferente. Como se muestra en la Figura 4A-C, la estructura interna de un producto textil, tejido o tejido de punto espaciador puede contener varios tipos de canales. Preferiblemente, la estructura interna incluye al menos uno, pero preferiblemente una pluralidad de canales que se extienden en la dirección de drenaje. Estos canales pueden ser sustancialmente rectos, pero también pueden tener curvas o tener una forma específica que promueva el drenaje. Además, pueden estar presentes uno o más canales que se extienden en la dirección del flujo del fluido. Estos canales tienen preferiblemente un diámetro suficientemente pequeño, de modo que se proporcione una función de barrera eficaz en la dirección de flujo del fluido. Además, pueden estar presentes uno o más canales que se extienden paralelos al revestimiento. Estos canales pueden contribuir a un transporte eficiente de gotas a través de la estructura interna del medio de drenaje 10 y permitir un drenaje eficiente.

Por “capa de barrera” 2 se entiende dentro del alcance de esta invención una lámina o capa de un material que tiene una permeabilidad menor a la fase dispersa coalescida que el medio de drenaje 10. Por capa de barrera 2 se entiende en particular un material capaz de absorber o absorber y drenar en la dirección de drenaje D una fase dispersa coalescida que no se habría descargado a través del medio de drenaje 10. El material de la capa de barrera 2 normalmente tendrá cierta afinidad por la fase dispersa coalescida. La capa de barrera 2 puede estar formada por una lámina de un material, pero también puede ser un material en capas, que está compuesto por dos o más capas.

Para obtener un espesor de capa deseado, el material de lámina para la capa de barrera 2 se puede enrollar concéntricamente varias veces. Las capas de material sucesivas están dispuestas preferiblemente adyacentes entre sí, con una posible capa de aire entre las capas contiguas que tienen un espesor tan pequeño como sea posible, o incluso que está sustancial o completamente ausente.

Una capa de barrera 2 dispuesta aguas abajo tiene como objetivo contrarrestar en la medida de lo posible y preferiblemente evitar el arrastre o acarreo por el fluido purificado que fluye a través del medio de drenaje 10, de la fase dispersa coalescida que no ha sido drenada a lo largo de la superficie de drenaje o el medio de drenaje 10. La capa de barrera 2 tiene como objetivo proporcionar un fluido purificado con una concentración tan baja de fase dispersa, por ejemplo, una o más impurezas, que sea lo más pequeña posible. La permeabilidad de la capa de barrera 2 para la fase dispersa coalescida será normalmente considerablemente menor que la del medio de drenaje 10.

Por lo tanto, la capa de barrera 2 comprende habitualmente o suele estar compuesta por un material de baja permeabilidad para la fase dispersa coalescida. La capa de barrera 2 comprende preferiblemente un material con poros cuyo diámetro varía entre 5,0 y 1000,0 pm, preferiblemente entre 25,0 y 750,0 pm, más preferiblemente entre 100.0 y 500,0 pm.

La capa de barrera 2 puede estar hecha de varios materiales, por ejemplo, a partir de una hoja de fibras tejidas o no tejidas, la capa de barrera 2 puede ser un tejido, especialmente un tejido bidimensional o un material equivalente, un material de lámina hecho de fibras empenachadas, fibras cosidas, fibras hiladas en una red, una red o materiales formados en una película, una espuma con celdas abiertas en la dirección de drenaje, fibras moldeadas y combinaciones, laminados o compuestos de los materiales antes mencionados.

Los materiales para su uso en la capa de barrera 2 se pueden seleccionar, por ejemplo, del grupo de los plásticos termoplásticos o termoendurecibles, por ejemplo, polipropileno, polietileno, poliéster o sustancias inorgánicas, materiales metálicos o aleaciones, mezclas de los materiales antes mencionados y formas modificadas químicamente de los mismos. Normalmente, estos materiales se utilizarán en forma de fibras o espuma. Se prefieren particularmente las espumas de poliuretano, ya que son bien resistentes al estrés térmico por el fluido y/o el portador y el líquido contaminante presente en el fluido.

La Figura 3A-3E muestra varios tejidos de punto que son particularmente adecuados para su uso como capa de barrera 2 en esta invención. Estos tejidos están disponibles como tejido de punto bidimensional. Sin embargo, otros materiales, por ejemplo, una red, una lámina, un material trenzado, un tejido de punto, un material tejido con ganchillo, un material tejido o no tejido o una combinación de dos o más de dichos materiales, una superficie de estos materiales destinada al contacto con el medio de drenaje 10 está provisto de penachos, puntadas, bucles, anillos, fibras verticales o medios equivalentes, son adecuados para su uso en esta invención.

La capa de barrera 2 puede tener un espesor que varía dentro de amplios límites. Sin embargo, preferiblemente, la capa de barrera 2 tiene un espesor menor que el medio de drenaje 10. Más preferiblemente, la capa de barrera 2 tiene un espesor entre 0,01 y 20,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, lo más preferiblemente entre 0,1 y 2.0 mm.

En una realización preferida, el medio de drenaje 10 comprende una tercera capa o capa de captura 3, que está dispuesta aguas arriba de la capa de drenaje 1. Por capa de captura 3 se entiende dentro del alcance de esta invención una capa o una lámina de un material capaz de asegurar la captura o absorción eficiente de la fase dispersa coalescida que sale del medio de coalescencia 5. El material para la capa de captura 3 se seleccionará preferiblemente de tal manera que la capa de captura 3 tenga una alta permeabilidad para la fase dispersa coalescida en la dirección del flujo del fluido F, de modo que se puede asegurar una transferencia eficiente de la fase dispersa coalescida del medio de coalescencia 5 a la capa de drenaje 1 del medio de drenaje 10. El material de la capa de captura 3 normalmente tendrá cierta afinidad por la fase dispersa coalescida para permitir una captura eficaz de la fase dispersa coalescida que sale del medio de coalescencia 5.

La capa de captura 3 puede estar formada por una capa de un material, pero también puede ser un material en capas, que está formado por dos o más capas para obtener un espesor de capa deseado. Las capas de material sucesivas están dispuestas preferiblemente adyacentes entre sí, con una posible capa de aire entre las capas contiguas que tienen un espesor tan pequeño como sea posible, o incluso que está sustancial o completamente ausente.

Una superficie de la capa de captura 3 frente al medio de coalescencia 5 comprende preferiblemente una pluralidad de proyecciones 40, preferiblemente bucles, fibras, anillos o medios equivalentes, que se extienden hacia y preferiblemente hacia arriba del medio de coalescencia 5, preferiblemente de una manera en la que las protuberancias entran en contacto con el medio de coalescencia 5 para permitir una transferencia eficaz de las gotas coalescidas que han abandonado el medio de coalescencia 5. Esto se muestra, por ejemplo, en la Figura 4. La capa de captura 3 normalmente comprende un material con buenas propiedades de goteo para la fase dispersa coalescida en la dirección de drenaje. La capa de captura 3 puede tener un espesor que varía dentro de amplios límites. Sin embargo, preferiblemente, la capa de captura 3 tiene un espesor menor que la capa de drenaje 1. Más preferiblemente, la capa de captura 3 tiene un espesor entre 0,1 y 20,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, lo más preferiblemente entre 0,1 y 2,0 mm. En una realización preferida, la capa de captura 3 se fabrica a partir de un material fibroso, por ejemplo, a partir de una lámina de fibras que están tejidas o no tejidas, puede ser un tejido de punto o un material equivalente, un material de fibras que están empenachadas, cosidas, hiladas en una red, una red o materiales formados en una película, una espuma con celdas abiertas en la dirección de drenaje, fibras moldeadas y combinaciones, laminados o compuestos de los materiales antes mencionados. Preferiblemente, las fibras de la capa de captura 3 están orientadas en la dirección de drenaje D.

Los materiales para su uso en la capa de captura 3 se pueden seleccionar, por ejemplo, del grupo de los plásticos termoplásticos o termoendurecibles, por ejemplo, polipropileno, polietileno, poliéster, o materiales inorgánicos, materiales metálicos o aleaciones, mezclas de los materiales antes mencionados y formas modificadas químicamente de los mismos. Normalmente, estos materiales se utilizarán en forma de fibras o espuma.

En una realización preferida, el medio de drenaje 10 está formado integralmente con la capa de barrera 2 o el medio de barrera 2. En una realización preferida adicional, el medio de drenaje 10 está formado integralmente con la capa de barrera 2 y con la capa de captura 3. Especialmente adecuados para su uso como medio de drenaje 10 en tales realizaciones son los materiales seleccionados de una espuma polimérica, en la que las superficies exteriores opuestas de la espuma que se extienden axialmente de la espuma en el elemento filtrante 29 tienen un revestimiento para proporcionar la capa de barrera 2 y la capa de captura 3. Otros materiales particularmente adecuados son un producto textil espaciador tridimensional, un tejido de punto tridimensional. También es adecuada una combinación de dos o más de los materiales antes mencionados, en donde capas de revestimiento opuestas del producto textil espaciador o tejido de punto tridimensional están conectadas por medio de fibras espaciadoras 50, al menos una parte de las cuales se extiende en la dirección del flujo del fluido (F) a través del filtro de gas 20.

En un tejido espaciador, las fibras espaciadoras 50 pueden formar una conexión entre una primera capa de revestimiento 12 que puede proporcionar una capa de captura 3 y la capa de revestimiento 13 opuesta que puede proporcionar una capa de barrera 2 (véase la Figura 5). Mediante una elección adecuada de las fibras espaciadoras 50, se puede proporcionar una estructura que tenga una alta resistencia mecánica y una compresibilidad deseada en la dirección del espesor de la banda espaciadora. Dependiendo de la aplicación, puede ser deseable cierta compresibilidad o puede minimizarse.

Particularmente adecuados para su uso en uno o como medio de drenaje 10 son los tejidos de punto tridimensionales como se muestra en la Figura 3A-3E. Estos tejidos de punto están disponibles como material tridimensional, en forma de láminas, pero también como tejidos de punto cilíndricos. Estos últimos son adecuados para su uso inmediato en un filtro de gas cilíndrico 20. Las propiedades mecánicas de estos tejidos de punto suelen ser similares a las de telas tejidas, o incluso mejores. Los tejidos de punto adecuados se describen, entre otros, en The Karl Mayer Guide to Technical Textiles, pp. 4-18. Los tejidos de punto ofrecen la ventaja de que se pueden fabricar de una manera muy versátil, con una superficie más o menos abierta o cerrada, la forma y dimensiones de los poros en el interior del tejido pueden variar dentro de amplios límites variando la naturaleza del tejido de punto y/o la distancia entre los bucles, son posibles tejidos planos, así como tejidos tubulares o tridimensionales. El ancho y el largo también se pueden controlar dentro de amplios límites.

Los tejidos de punto tridimensionales suelen tener una estructura compleja, debido a la construcción de las capas exteriores del revestimiento y la parte interior del tejido de punto. La distancia entre las capas exteriores del revestimiento de un tejido de punto está determinada por el espesor de la estructura interna, esta distancia puede variar dentro de amplios límites. Las capas exteriores de un tejido de punto normalmente incluyen una pluralidad de puntadas y bucles independientes. Los bucles de las capas exteriores opuestas del tejido de punto están conectados entre sí mediante conectores que forman el interior del tejido de punto. El espesor de dicha estructura interna es a menudo mayor que el espesor de un tejido de punto plano ordinario que se produce de la manera conocida utilizando las clásicas máquinas de tricotar por urdimbre. Con tejidos de punto más complicados, la capa interna también puede contener puntadas en forma de trama. Las capas o revestimientos exteriores opuestos pueden tener la misma estructura o una diferente.

Mediante una elección adecuada del material del que están hechas las fibras, o impregnando las fibras con una resina o ual aplicar un recubrimiento, se puede fijar un tejido o un tejido de punto en una estructura tridimensional, por ejemplo, las estructuras que se muestran en la Figura 3A-3E. Un tejido de punto como el que se muestra en la Figura 3E tiene una estabilidad particularmente alta en la dirección de la anchura, el tejido de punto mostrado en la Figura 3F también tiene una estabilidad particularmente alta en la dirección de la altura.

Los materiales adecuados para la fabricación de tejidos de punto tridimensionales son fibras, diseñadas como multifilamentos o monofilamentos de los materiales que se describen a continuación.

Ejemplos de materiales fibrosos que son particularmente adecuados para fabricar un medio de drenaje 10 de esta invención incluyen materiales termoplásticos, materiales termoendurecibles, materiales orgánicos o inorgánicos, materiales metálicos o aleaciones, mezclas y materiales modificados químicamente, por ejemplo, fabricados mediante estirado, hilado, cosido, reticulado, hilado en fusión (por ejemplo, unión por giro, nanofibras, soplado en punto de fusión), tendido en húmedo, electrohilado, hilado con disolvente, unión por puntos, unión adhesiva, tejidos continuos, tejido de punto, fundición, coextrusión, etc. Otros materiales especialmente adecuados son los plásticos seleccionados del grupo de fibras fabricadas en poliolefina, por ejemplo, polietileno o polipropileno; poliésteres; poliamidas, por ejemplo, nailon 6, nailon 6,6, nailon 12; poliimidas; fibras de policarbonato y similares. También se pueden utilizar espumas metálicas o estructuras metálicas sinterizadas.

En caso de que las capas de revestimiento exterior de un tejido proporcionen la capa de barrera 2 y/o la capa de captura 3, respectivamente, pueden estar hechas del mismo material o de diferentes materiales, el espesor de los hilos de los que están hechas las capas de revestimiento exterior puede ser igual o diferente. Las capas de revestimiento pueden estar hechas de un hilo o una combinación de varios hilos, que pueden ser hilos iguales o diferentes.

La estructura interna de un tejido que proporciona la distancia entre las capas de revestimiento puede estar compuesta por una o más capas, que pueden tener el mismo o diferente espesor. La estructura interna puede estar hecha de las mismas fibras o hilo que las capas de revestimiento o de otras fibras u otro hilo. La estructura interna puede estar hecha de un hilo o una combinación de varios hilos, que pueden ser hilos iguales o diferentes. El espesor de las fibras o hilos de los que está hecha la estructura interna puede ser igual o diferente.

El uso de un tejido de punto tridimensional como medio de drenaje 10 ofrece varias ventajas. Una primera ventaja es que el tejido tridimensional proporciona tres funcionalidades buscadas para el medio de drenaje 10: los bucles del tejido son extremadamente adecuados para bloquear, recibir y guiar las gotas de la fase dispersa coalescida y, por lo tanto, extremadamente adecuados como revestimiento para capturar fase dispersa coalescida que sale del medio de coalescencia 5. Los bucles y canales proporcionan una ruta curva para guiar las gotas a lo largo de la superficie de drenaje y para guiar las gotas coalescidas que no se habrían drenado inmediatamente hacia el medio de drenaje 10. Otra ventaja es que un tejido de punto tiene una estructura abierta y, por lo tanto, es capaz de asegurar un drenaje eficaz de la fase dispersa coalescida que no se ha drenado a lo largo de la superficie de drenaje, pero que penetra en el medio de drenaje 10.

En una realización preferida adicional, el medio de drenaje 10 se construye a partir de una espuma de polímero o contiene al menos una capa de una espuma de polímero. Se pueden usar varias espumas poliméricas, por ejemplo, espuma de poliuretano, espuma de polietileno, espuma de polipropileno, espuma de cloruro de polivinilo, espuma de poliestireno, espuma de policarbonato, espuma de poliimida. Preferiblemente, sin embargo, se usa una espuma de poliuretano, una gran variedad de espumas de poliuretano está disponible comercialmente o se puede producir, con numerosas posibilidades para controlar la estructura interna de los poros, en particular las dimensiones de los poros. Se puede producir una lámina o capa de espuma polimérica de manera que los dos lados opuestos o superficies exteriores formen una revestimiento con una estructura de poros que esté más cerrada que la estructura de poros de la parte interior de la capa de espuma. Por lo tanto, el revestimiento podrá actuar como capa de barrera 2. Dentro del alcance de la presente invención, la capa de barrera 2 se puede construir a partir de una única capa de espuma o se pueden disponer dos o más capas de espuma de manera adyacente. En ese caso, el medio de drenaje 10 normalmente estará formado por una espuma con una alta permeabilidad en la dirección de drenaje. Con este fin, se pueden utilizar espumas poliméricas, en particular espumas de poliuretano, con una alta porosidad.

La capa de barrera 2 estará compuesta normalmente por una espuma de polímero con una baja permeabilidad para la fase dispersa. Con este fin, se pueden utilizar espumas poliméricas, en particular espumas de poliuretano, con una apertura del 97% y un diámetro de poro entre 100,0 y 1500,0 micras, preferiblemente entre 700,0 y 1000,0 micras. En una realización preferida de esta invención, se pueden combinar diferentes tipos de materiales para proporcionar un medio de drenaje 10 óptimo. Por ejemplo, en una realización preferida de esta invención, una capa de tejido de punto se combina con una capa de espuma polimérica para proporcionar una capa de drenaje 1 y una capa de barrera 2.

En un ejemplo práctico, el filtro de gas 20 de esta invención contiene un tejido de punto tridimensional que cumple la función de capa de drenaje 1 y capa de barrera 2. En otro ejemplo práctico, el filtro de gas 20 de esta invención contiene capas sucesivas de una espuma polimérica como medio de drenaje 10 y una lámina de fibras no tejidas como capa de barrera 2. En otro ejemplo práctico más, el filtro de gas 20 de esta invención contiene capas sucesivas de una primera espuma que funciona como una capa de captura 3, una segunda espuma que funciona como un medio de drenaje 10, y una tercera espuma que funciona como una capa de barrera 2. La porosidad, el tamaño de los poros y la dirección en la que los poros se drenan, por lo tanto, están en sintonía con la función que debe cumplir la capa como se describió anteriormente.

El desplazamiento de un fluido contaminado con un aerosol, por ejemplo, aceite, por ejemplo, aire, a través de un filtro de gas 20 de esta invención se puede describir como se indica a continuación. El fluido entra en la capa de drenaje 1 del medio de drenaje 10 a lo largo del primer revestimiento 12, normalmente en una dirección que se extiende transversalmente al primer revestimiento 12. Las gotas coalescidas se drenan a través del núcleo poroso 11, la dirección de drenaje discurre en la dirección del revestimiento 12, transversal a la dirección de flujo F del fluido. El fluido purificado presente en el fluido sale de la capa de drenaje 1 a través del segundo revestimiento 13, normalmente en una dirección transversal al segundo revestimiento 13. La dirección de flujo del fluido F discurre preferiblemente de forma transversal al primer y segundo revestimiento 12, 13. La dirección de drenaje D normalmente correrá transversalmente a la dirección de flujo del fluido F, o en otras palabras, en la dirección de las capas 1, 2, 3.

En una realización preferida de la invención, el medio de drenaje 10 está hecho de una espuma polimérica, la capa de captura 3 y la capa de barrera 2 están provistas por un revestimiento en lados opuestos de un núcleo de espuma porosa que actúa como medio de drenaje 10 y capa de drenaje 1. En otra realización preferida, al menos una capa de drenaje 1 está hecha de un tejido espaciador, y la capa de captura 3 y la capa de barrera 2 están formadas en una espuma polimérica. En otra realización preferida, al menos una capa de drenaje 1 está hecha de una lámina de una espuma polimérica, y la capa de captura 3 y la capa de barrera 2 están incorporadas respectivamente en una lámina de una espuma polimérica. En otra realización preferida más, la capa de drenaje 1 está hecha de un tejido espaciador, la capa de captura 3 está hecha de un tejido espaciador, y la capa de barrera 2 está formada en una lámina de espuma polimérica. Será evidente que son posibles combinaciones adicionales de tejidos espaciadores y espumas como se describe en la presente solicitud y están dentro del alcance de protección de esta solicitud de patente.

La Figura 7 muestra un compresor 200 provisto de una entrada 230 para suministrar aire a comprimir a un elemento compresor 210, y un filtro de gas 220 de acuerdo con la presente invención como se describió anteriormente, como un separador de aceite. Un separador de aceite de este tipo normalmente se coloca inmediatamente detrás de la salida del compresor, está acoplado directamente a él y está destinado a separar grandes cantidades de aceite presente en el aire comprimido procedente del compresor. El aire comprimido procedente de un compresor suele contener aceite en una concentración de entre 10 mg/m3 de aire y 8000 mg/m3 de aire.

La invención se esclarece adicionalmente con referencia a los ejemplos siguientes.

Los materiales fibrosos descritos a continuación se analizaron como filtros de coalescencia para purificar aire contaminado con aceite como se describe en ISO 12500-1 e ISO 8573-2. La concentración inicial de aceite fue de 10 mg/m3.

Ejemplo.

Se puso en contacto un filtro de presión de aerosol de aceite con una corriente de aire que contenía entre 9 y 10 mg/m3 de aerosol de aceite, con una velocidad de suministro de aire de 0,35 m/s y una presión relativa de 7 bar. El elemento de filtro contenía un medio de coalescencia hecho de fibra de vidrio y un tejido de punto tridimensional como medio de drenaje. La caída de presión sobre el material del filtro como tal ascendió a 51 mbar, la caída de presión total a través del filtro de gas de aerosol de aceite fue de 242 mbar, el arrastre de aceite fue de 0,004 mg/m3. Experimento comparativo.

Se repitió el Ejemplo 1, pero se utilizó un fieltro en lugar de un tejido de punto tridimensional. La caída de presión a través del material del filtro como tal fue de 49 mbar, la caída de presión total a través del filtro de gas de aerosol de aceite fue de 290 mbar, el arrastre de aceite fue de 0,023 mg/m3,

Tabla 1: Espesores adecuados para la capa de drenaje 1, la capa de barrera 2 y la capa de captura 3, así como los tamaños de poro típicos para estas capas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un filtro de gas (20) para coalescer al menos una fase líquida dispersa presente en un gas, comprendiendo el filtro de gas (20) una entrada (26) para suministrar el gas a un elemento filtrante (29) presente en el filtro de gas (25), cuyo elemento filtrante (29) comprende un medio de coalescencia (5) para coalescer al menos una fase dispersa durante un desplazamiento del gas a través del medio de coalescencia (5) en una dirección de flujo (F), en donde el elemento de filtro (29) aguas abajo del medio de coalescencia (5) comprende un medio de drenaje (10) para drenar al menos una fase dispersa coalescida, dejando el medio de coalescencia (5) en una dirección de drenaje (D) que es transversal a la dirección de flujo (F), caracterizado porque el elemento filtrante (29) está compuesto por un único paquete del medio de coalescencia (5), el medio de drenaje (10) y una capa de barrera (2), en donde la capa de barrera (2) está ubicada aguas abajo del medio de coalescencia (5), en donde el medio de coalescencia (5) y la capa de barrera (2) se mantienen a una distancia entre sí mediante uno o más espaciadores que se extienden en la dirección de flujo (F) para proporcionar una capa de drenaje (1) en el medio de drenaje (10) entre la capa de barrera (2) y una superficie del medio de coalescencia (5) frente a la capa de barrera (2), en donde el medio de coalescencia (5), el medio de drenaje (10) y la capa de barrera (2) son materiales en forma de capa colocados uno al lado del otro, en donde los poros en el medio de drenaje (10) tienen un diámetro de poro promedio mayor que un diámetro de poro promedio de los poros de la capa de barrera (2) y mayor que un diámetro de poro promedio del medio de coalescencia (5), en donde el medio de drenaje (10) tiene un espesor mayor que el espesor del medio de coalescencia (5) y un espesor de la capa de barrera (2), y en donde el medio de drenaje (10) para recibir y drenar una fase dispersa coalescida del medio de coalescencia (5), y que contiene una capa de drenaje (1) con una superficie de drenaje frente al medio de coalescencia (5) para drenar la fase dispersa coalescida a lo largo de la superficie de drenaje, contiene un material poroso anisotrópico que tiene una mayor permeabilidad al aire que la capa de barrera (2), en donde la capa de barrera (2) se coloca aguas abajo del medio de drenaje (10), teniendo el medio de drenaje (10) una permeabilidad para la fase dispersa coalescida en la dirección de drenaje (D) que es mayor que la permeabilidad en la dirección de flujo del fluido (F).

2. El filtro de gas de conformidad con la reivindicación 1, en donde el medio de drenaje (10) comprende además una capa de captura (3) para capturar la fase dispersa coalescida del medio de coalescencia (5) y guiar la fase dispersa coalescida a la capa de drenaje (1), en donde la capa de captura (3) entra en contacto con una superficie del medio de coalescencia (5) frente a la capa de drenaje (1).

3. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde los poros de la capa de drenaje (1) tienen un diámetro de poro promedio que es mayor en la dirección de drenaje (D) que en la dirección de flujo (F).

4. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde un máximo del 10% de los poros del medio de drenaje (10) tiene un diámetro menor que 5 pm, y al menos el 50% de los poros del medio de drenaje (10) tienen un diámetro medio mayor que 500 pm, preferiblemente mayor que 750 pm, más preferiblemente mayor que 1000 pm; y/o en donde los poros en el medio de drenaje (10) tienen un diámetro que varía entre 5,0 y 20000,0 pm, preferiblemente entre 25,0 y 10000,0 pm, más preferiblemente entre 50,0 y 2500,0 pm, especialmente entre 50,0 y 1000,0 pm.

5. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de drenaje (10) tiene un espesor entre 0,5 y 20,0 mm, preferiblemente entre 1,0 y 10,0 mm, más preferiblemente entre 2.0 y 7,5 mm, lo más preferiblemente entre 2,0 y 6,0 mm.

6. El filtro de gas de conformidad con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de barrera (2) tiene una permeabilidad en la dirección de flujo (F) menor para la fase dispersa coalescida que el medio de drenaje (10) y la capa de captura (3).

7. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de barrera (2) comprende un material con poros cuyo diámetro está situado entre 5,0 y 1000,0 pm, preferiblemente entre 25,0 y 750,0 pm, más preferiblemente entre 50,0 y 500,0 pm, lo más preferiblemente entre 100,0 y 500,0 pm.

8. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de barrera (2) tiene un espesor entre 0,01 y 20,0 mm, preferiblemente entre 0,01 y 10,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, lo más preferiblemente entre 0,1 y 2,0 mm.

9. El filtro de gas de conformidad con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los poros de la capa de captura (3) tienen un diámetro en el rango de 5,0 a 20000,0 pm, preferiblemente de 25.0 a 10000,0 pm, más preferiblemente de 100,0 a 2500,0 pm.

10. El filtro de gas de conformidad con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de captura (3) tiene un espesor entre 0,1 y 20,0 mm, preferiblemente entre 0,1 y 4,0 mm, más preferiblemente entre 0,1 y 2,0 mm.

11. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el medio de drenaje (10) comprende un material seleccionado entre un tejido de punto, un material tejido con ganchillo, un material empenachado, un tejido, una espuma polimérica, en particular una espuma de poliuretano o un combinación de dos o más de los materiales mencionados anteriormente, en donde al menos una parte de la superficie está frente a y preferiblemente en contacto con la superficie del medio de coalescencia (5) frente al medio de drenaje (10).

12. El filtro de gas de conformidad con la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la capa de captura (3) comprende un material seleccionado entre un tejido de punto, un material tejido con ganchillo, un material empenachado, un tejido, una espuma polimérica, en particular un espuma de poliuretano o una combinación de dos o más de los materiales mencionados anteriormente; en donde opcionalmente la capa de captura (3) comprende una pluralidad de protuberancias (40) que se extienden hacia el medio de coalescencia (5), preferiblemente de una manera en la que las protuberancias (40) entren en contacto con el medio de coalescencia (5), y/o al menos una parte de las fibras que forman la capa de captura (3) se extienden en la dirección de drenaje (D).

13. El filtro de gas de conformidad con una o más de las reivindicaciones 2 a 12, en donde el medio de drenaje (10) comprende una espuma de polímero, en particular una espuma de poliuretano, con una primera capa de espuma para proporcionar la capa de drenaje (1), en donde la capa de drenaje (1) contiene poros que están abiertos en la dirección de drenaje (D), en donde en un lado aguas abajo del medio de drenaje (10) se proporciona una segunda capa de una espuma polimérica para proporcionar la capa de barrera (2) que contiene poros que están cerrados en la dirección del flujo del gas (F).

14. Un método para separar de un portador presente en un fluido que contiene un aerosol de una fase dispersa coalescida, en donde el fluido se suministra a un filtro de gas (20) con un medio de coalescencia (5) para coalescer la fase dispersa, tras lo cual la fase dispersa coalescida, al dejar el medio de coalescencia (5) a través de una superficie de salida aguas abajo del medio de coalescencia (5), entra en contacto con un medio de drenaje (10) contenido en el filtro de gas (25) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y se drena a lo largo de la superficie de drenaje o a través del medio de drenaje (10) y el portador presente en el fluido se recolecta aguas abajo del medio de drenaje (10).

15. Un compresor que comprende un separador de aceite para separar aceite del aire que se origina en un compresor, comprendiendo el separador de aceite un filtro de gas (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.