ES2932249T3 - Sistema de filtro de aire y elemento de filtro de aire para un sistema de filtro de aire - Google Patents

Abstract

El elemento filtrante (10) está montado con la segunda placa final (18) sobre el tubo de soporte (14) apoyado contra un contorno interior de la tapa (114) a prueba de torsión. La invención también se refiere a un elemento filtrante (10) y un elemento secundario (28) para instalar en dicho sistema filtrante (100). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de filtro de aire y elemento de filtro de aire para un sistema de filtro de aire

Campo técnico

La invención se refiere a un sistema de filtro de aire, en particular para su uso como filtro de aire de un motor de combustión interna, así como a un elemento de filtro para su instalación en un sistema de filtro de este tipo.

Estado de la técnica

Los documentos US 2010/146917 A1 y US 2012/067017 A1 muestran elementos de filtro de aire redondos con discos de extremo que se adentran en el espacio interior del elemento de filtro. Los documentos DE 4241 586 C1 y DE 197 12 679 A1 muestran filtros de aire redondos con tubo sustentador fijado a la carcasa y elemento de filtro secundario. Por el documento WO 2009/047196 A1 se conoce un sistema de filtro para motores de combustión con un elemento de filtro. Este sistema de filtro sirve, en particular, para filtrar el aire de admisión de un motor de combustión interna y consta de una carcasa y una cubierta para alojar el elemento de filtro, en el que mediante el diseño de las juntas de estanqueidad del elemento de filtro con dos disposiciones en forma de reborde anular y una ranura de estanqueidad situada entre ellas se garantiza que se alcance, por un lado, un efecto de sellado y, por otro lado, una sustentación axial del elemento de filtro en una carcasa. Especialmente cuando se utiliza plástico para sellar elementos sometidos a vibraciones, se requiere un diseño que funcione de manera fiable incluso en caso de fluctuaciones extremas de temperatura.

El documento WO 2009/047196 A1 describe además que esté previsto un elemento secundario que se coloca dentro de un elemento de filtro del sistema de filtro. El elemento secundario tiene la misión de seguir manteniendo cerrada la salida del sistema de filtro al sustituir el elemento de filtro, de modo que no pueda penetrar suciedad en esta zona mientras se limpia o se renueva el elemento de filtro. Cuando el sistema de filtro está en funcionamiento, el aire purificado fluye a través del elemento secundario, que presenta una capa de material no tejido sobre una estructura de soporte. El elemento secundario está fijado a la boca de salida de la salida a través de una rosca de tornillo y se sella simultáneamente en esta zona a través de una junta tórica.

En principio, está previsto sustituir los elementos de filtro de los filtros de aire después de un determinado período de funcionamiento. Dependiendo de la cantidad de polvo, la vida útil de un filtro de aire puede oscilar entre unos días (maquinaria de construcción) y varios meses. A este respecto, el elemento secundario, dispuesto en el lado del aire puro, suele permanecer en el sistema de filtro. Sin embargo, si el elemento secundario también está muy cargado de suciedad, también debe sustituirse, ya que de lo contrario el caudal de aire se reducirá demasiado. A este respecto, el sellado fiable y seguro del elemento de filtro y del elemento secundario en una carcasa es especialmente importante para proteger el conducto de admisión de un motor de combustión interna posterior frente a la penetración de suciedad.

Divulgación de la invención

Un objetivo de la invención es, por lo tanto, crear un sistema de filtro en el que sea posible un sellado fiable entre la zona del medio no filtrado y la zona del medio filtrado, que pueda tanto mantenerse durante el funcionamiento como, en particular, restablecerse de forma fiable tras una sustitución fácil de instalar del elemento de filtro y/o del elemento secundario.

Otro objetivo de la invención es crear un elemento de filtro para su instalación en un sistema de filtro de este tipo.

Según un aspecto de la invención, los objetivos mencionados anteriormente se consiguen en un sistema de filtro según la reivindicación 1, así como mediante un elemento de filtro según la reivindicación 10 para su instalación en un sistema de filtro de este tipo.

Configuraciones y ventajas favorables de la invención se desprenden de las demás reivindicaciones, de la descripción y del dibujo.

Se propone un sistema de filtro que comprende una carcasa con un eje longitudinal, una cubierta que cierra la carcasa en un lado frontal, una entrada dispuesta en la carcasa para suministrar un medio que se va a filtrar y una salida dispuesta en la carcasa para descargar el medio filtrado, un elemento de filtro reemplazable que está dispuesto en la carcasa y un cuerpo filtrante, un primer disco de extremo abierto, dispuesto en un lado frontal, y un segundo disco de extremo, dispuesto en el lado frontal opuesto, así como un tubo sustentador fijado a la carcasa, que está dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal dentro del elemento de filtro y sirve en particular para la sustentación radial del elemento de filtro.

A este respecto, el elemento de filtro está montado, de acuerdo con la invención, con el segundo disco de extremo apoyado sobre el tubo sustentador, a prueba de torsión, aplicado contra un contorno de cubierta interior y, por tanto, está firmemente presionado entre el tubo sustentador y la cubierta.

Debido al montaje firme del segundo disco de extremo del elemento de filtro, el montaje del elemento de filtro propiamente dicho en la carcasa se vuelve menos sensible y más inequívoco frente a las influencias ambientales como, por ejemplo, la entrada de agua, la alta humedad y el consiguiente ablandamiento/deformación del papel filtrante del cuerpo filtrante durante el funcionamiento. Además, se obtiene así un sellado fiable entre la zona del medio no filtrado y la zona del medio filtrado, que pueda tanto mantenerse durante el funcionamiento como, en particular, restablecerse de forma fiable tras una sustitución fácil de instalar del elemento de filtro y/o del elemento secundario.

El cuerpo filtrante puede, por ejemplo, consistir en un fuelle filtrante plegado en zigzag (plisado) y estar diseñado para cerrarse en forma de anillo. El plegado puede realizarse, por ejemplo, mediante plegado de cuchillas, para cuerpos filtrantes más largos, o plegado por rotación. El fuelle filtrante puede ser, por ejemplo, de papel o celulosa o de una fibra mixta de plástico y celulosa. El fuelle filtrante puede estar realizado además con una superficie lisa, laminado y/o en diversas formas en relieve para rigidizar y/o crear espacios huecos para la acumulación de polvo. El fuelle filtrante puede presentar un recubrimiento y/o una impregnación para repeler la humedad. Como alternativa, también puede estar recubierto con nanofibras. El cuerpo filtrante puede estar además rigidizado estructuralmente con una envoltura de hilo, al menos un cordón circunferencial de adhesivo termofusible o una red. Se entiende por envoltura de hilo un hilo impregnado de adhesivo termofusible, que se enrolla sobre la circunferencia del cuerpo filtrante formada por los bordes de plegado exteriores, en donde el hilo se rigidiza al endurecerse el adhesivo termofusible y se conecta a las puntas de los pliegues. El elemento de filtro suele estar diseñado como elemento de filtro principal, en cuyo lado limpio y/o en cuyo espacio interior también puede estar dispuesto un elemento de filtro secundario.

Ventajosamente, el sistema de filtro puede comprender un elemento secundario reemplazable con un extremo abierto y otro cerrado, que está dispuesto dentro del tubo sustentador y está colocado con el extremo abierto en un asiento de carcasa. A este respecto, el elemento de filtro con el segundo disco de extremo puede estar montado apoyado sobre el tubo sustentador y/o sobre el extremo cerrado del elemento secundario, a prueba de torsión, aplicado contra un contorno de cubierta interior. A este respecto, el elemento secundario puede estar presionado en el asiento de carcasa o presionarse en el asiento de carcasa aplicando una fuerza a través del segundo disco de extremo. Gracias a que una fuerte componente de fuerza axial actúa sobre el elemento secundario cuando la cubierta está cerrada se garantiza que esta se encuentre siempre en su posición final tan pronto como la carcasa queda cerrada por la cubierta. De esta forma se garantiza que la junta de estanqueidad encaje de manera fiable. Tampoco es necesario prestar atención a si el elemento secundario se ha montado en la posición final durante la producción, porque esto lo hace en último término la cubierta, ya que al cerrar la cubierta se transmite una fuerza de presión al elemento secundario a través del segundo disco de extremo del elemento de filtro. Esto garantiza una posición final segura del elemento secundario cuando se monta la cubierta. Además, de este modo, el elemento de filtro queda tensado axialmente contra la cubierta y, por tanto, contra la carcasa a través del segundo disco de extremo, además del tubo sustentador, y experimenta así un montaje firme en el lado frontal, el extremo del elemento de filtro del lado de la cubierta.

De manera conveniente, el tubo sustentador puede presentar escotaduras en su extremo orientado hacia el segundo disco de extremo, con las que engrana o puede engranar el segundo disco de extremo. Además, el enclavamiento del tubo sustentador en el material del disco de extremo hace que el elemento de filtro sea menos sensible frente a los efectos de las vibraciones.

También es ventajoso que la cubierta de la carcasa presente elevaciones en forma de costillas con las que engrana o puede engranar el segundo disco de extremo del elemento de filtro. El efecto adicional a prueba de torsión del enclavamiento con las elevaciones en forma de costilla de la cubierta favorece aún más la resistencia a las vibraciones del montaje del elemento de filtro en la carcasa.

En una forma de realización ventajosa, el segundo disco de extremo presenta una superficie de apoyo central exterior que preferentemente discurre en perpendicular al eje central o al eje longitudinal del elemento de filtro. Además, es preferible que el lado interior del segundo disco de extremo forme una superficie de apoyo interior paralela.

De acuerdo con la invención, el segundo disco de extremo presenta protuberancias de apoyo para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta y el segundo disco de extremo. De este modo, la fuerza ejercida sobre el disco de extremo a través del cierre de la cubierta puede pasar a través de este e introducirse en el tubo sustentador, lo que da lugar a un montaje firme del elemento de filtro.

De acuerdo con la invención, el segundo disco de extremo presenta una protuberancia de apoyo también para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta y el elemento secundario. De este modo, la fuerza ejercida sobre el disco de extremo a través del cierre de la cubierta puede pasar a través de este e introducirse en el elemento secundario, con lo cual este a su vez puede presionarse firmemente en su asiento de carcasa. Esto permite un montaje firme del elemento secundario y al mismo tiempo también un buen sellado entre las zonas no filtrada y filtrada del sistema de filtro.

Ventajosamente, el segundo disco de extremo, al igual que el primer disco de extremo, puede estar hecho de una espuma de poliuretano o de un elastómero. Por supuesto, también es posible fabricar el disco de extremo a partir de varios componentes de plástico para garantizar una deformabilidad óptima en un amplio rango de temperaturas, como puede ocurrir durante el uso en la práctica. Los termoplásticos, por ejemplo, tampoco están excluidos. Ambos discos de extremo pueden soldarse o pegarse al cuerpo filtrante para garantizar una unión estable.

El contorno de cubierta interior puede, por ejemplo, estar formado en una zona como una ranura anular en la que las protuberancias de apoyo encajan de tal modo que el apoyo radial también es posible contra las paredes radiales de la ranura.

De acuerdo con la invención, en el segundo disco de extremo hay dispuesto de una protuberancia de apoyo central en la zona del eje longitudinal del elemento de filtro y una pluralidad de protuberancias de apoyo excéntricas, dispuestas en círculo alrededor del eje longitudinal, distanciadas regular o irregularmente. Las protuberancias de apoyo están diseñadas preferentemente de una sola pieza y/o del mismo material que el segundo disco de extremo. La protuberancia de apoyo central puede formar preferentemente la superficie de apoyo central exterior. La posición radial, es decir, la distancia respecto al centro del segundo disco de extremo de las protuberancias de apoyo excéntricas se elige preferentemente de tal modo que las protuberancias de apoyo excéntricas están dispuestas en la prolongación axial directa de un tubo sustentador de una carcasa correspondiente. Por lo tanto, preferentemente, el diámetro del círculo en el que están dispuestos las protuberancias de apoyo excéntricas, preferentemente con sus centros, coincide con el diámetro del tubo sustentador, preferentemente con el valor medio entre diámetro interior y exterior del tubo sustentador. En otras palabras, las protuberancias de apoyo excéntricas están dispuestas, por ejemplo, en un círculo con el diámetro del tubo sustentador. El flujo de fuerza tiene lugar, a este respecto, preferentemente de manera puramente axial desde el tubo sustentador a través del segundo disco de extremo y sus protuberancias de apoyo excéntricas hasta el contorno de cubierta interior de la cubierta.

El contorno de cubierta interior presenta preferentemente una superficie plana en el centro de la cubierta, contra la que puede apoyarse la protuberancia de apoyo central. El segundo disco de extremo es preferentemente elástico, al menos en la zona encerrada anularmente por el cuerpo filtrante, de tal manera que la zona central con la protuberancia de apoyo central puede presionarse elásticamente hacia fuera por el elemento secundario hasta que quede apoyada contra la cubierta. Durante el montaje de la cubierta, las protuberancias de apoyo excéntricas se desplazan ligeramente en dirección al disco de extremo abierto con respecto a la protuberancia de apoyo central. Entonces, cuando se retira la cubierta de la carcasa para cambiar el elemento de filtro, el segundo disco de extremo está ligeramente pretensado y facilita la extracción del elemento de filtro de su asiento de sellado por fricción en el disco de extremo abierto, ya que se ejerce tracción sobre las zonas exteriores del segundo disco de extremo y, por tanto, del cuerpo filtrante cuando se retira la cubierta.

En otra forma de realización preferida, en el contorno de cubierta interior, preferentemente en la ranura anular, están colocadas elevaciones en forma de costilla, que discurren preferentemente de forma radial, de manera más preferente se extienden ligeramente hacia el espacio interior de la carcasa de filtro, con las que engrana o puede engranar el material elástico del segundo disco de extremo, de tal modo que el elemento de filtro queda así asegurado contra posibles torsiones en caso de vibraciones durante el funcionamiento. A este respecto, las elevaciones se presionan preferentemente hacia las protuberancias de apoyo excéntricas del segundo disco de extremo, de modo que se consigue un arrastre de forma en la dirección de rotación alrededor del eje longitudinal.

De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, adicional o alternativamente, en el extremo del tubo sustentador orientado hacia el segundo disco de extremo también son concebibles escotaduras que igualmente permiten que el tubo sustentador engrane o se enclave con el segundo disco de extremo, para evitar así torsiones del elemento de filtro en caso de vibraciones. A este respecto, el segundo disco de extremo se une en arrastre de forma, por ejemplo, con el extremo del tubo sustentador orientado hacia el segundo disco de extremo, por ejemplo, un segundo disco de extremo elástico puede penetrar en las escotaduras por deformación y/o compresión durante el montaje, de modo que se consigue un arrastre de forma en la dirección de rotación alrededor del eje longitudinal.

Para ello, es ventajosa otra forma de realización en la que el segundo disco de extremo está hecho de un material blando, por ejemplo, fundido, en comparación con el material de la carcasa y el material del tubo sustentador (ambos normalmente termoplásticos moldeados por inyección, en particular con contenido de fibra de vidrio, o metal), convenientemente espuma de poliuretano o un material elástico similar, preferentemente con una dureza en el intervalo de aprox. 10-30 Shore A.

En una forma de realización, la distancia entre la superficie interior del segundo disco de extremo y las superficies exteriores axiales de las protuberancias de apoyo se elige o diseña preferentemente para que sea igual o, más preferentemente, ligeramente mayor que la distancia entre la superficie interior de la cubierta en la zona del eje longitudinal, es decir, en su centro, y el extremo axial del elemento secundario o entre la superficie interior de la cubierta en la zona del contorno de cubierta interior y el tubo sustentador.

De manera particularmente preferente, al menos una de las distancias mencionadas en el segundo disco de extremo está diseñada con una sobredimensión de 1-5 mm, preferentemente en relación con las distancias definidas por la cubierta, por un lado, y el tubo sustentador, así como el elemento secundario, por otro lado. De esta manera, puede garantizarse un montaje firme fiable del elemento de filtro.

Ventajosamente, el primer disco de extremo puede presentar una junta de estanqueidad radial con respecto a la carcasa. Esto tiene la ventaja de que, además de un buen sellado y, por tanto, un efecto filtrante seguro, la junta de estanqueidad radial y el pretensado axial de las protuberancias de apoyo en la cubierta pueden provocar un guiado radial del elemento de filtro en la carcasa y, por tanto, un soporte muy estable del elemento de filtro en la carcasa. Convenientemente, el elemento secundario, que está unido a la carcasa, puede permanecer en la carcasa cuando se cambia el elemento de filtro. Esto garantiza que el otro conducto de guiado de aire contiguo a la salida de la carcasa del filtro esté protegido frente a la contaminación durante el proceso de intercambio.

Ventajosamente, puede estar previsto un separador ciclónico en la zona de la entrada del sistema de filtro y una salida de suciedad en la carcasa o en la cubierta. Este separador ciclónico consiste en una geometría conductora que hace girar el medio que se va a filtrar. Esta rotación concentra la suciedad en la zona de la pared de la carcasa y la descarga en un punto adecuado a través de una salida de suciedad. Al separar previamente la mayor parte de la suciedad del aire que se va a filtrar, la vida útil del elemento de filtro propiamente dicho puede prolongarse de forma decisiva. El sistema de filtro puede utilizarse, convenientemente, como filtro de aire, en particular como filtro de aire de un motor de combustión interna. El funcionamiento seguro de los motores de combustión también depende de una filtración segura y favorable del aire de admisión para la operación de combustión. El elemento de filtro descrito es una opción económica para ello.

También es ventajoso utilizar el sistema de filtro como filtro de partículas, en particular como filtro de partículas de un motor de combustión interna. También en este caso, el montaje seguro y la intercambiabilidad económica del elemento de filtro descrito tienen una importancia decisiva.

Según otro aspecto, la invención se refiere a un elemento de filtro para su instalación en un sistema de filtro y preferentemente con una o más características como las descritas anteriormente y a continuación, pudiendo disponerse el elemento de filtro de manera reemplazable en la carcasa del sistema de filtro. Mediante el uso de un elemento de filtro de este tipo en un sistema de filtro descrito se proporciona un sellado fiable entre la zona del medio no filtrado y la zona del medio filtrado, que puede tanto mantenerse durante el funcionamiento como, en particular, restablecerse de forma fiable tras una sustitución fácil de instalar del elemento de filtro.

La invención se refiere, además, a un elemento secundario para su instalación en un sistema de filtro como el descrito anteriormente, pudiendo disponerse el elemento secundario de manera reemplazable en la carcasa del sistema de filtro. Mediante el uso de un elemento secundario de este tipo en un sistema de filtro descrito se proporciona un sellado fiable entre la zona del medio no filtrado y la zona del medio filtrado, que puede tanto mantenerse durante el funcionamiento como, en particular, restablecerse de forma fiable tras una sustitución fácil de instalar del elemento secundario.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas se desprenden de la siguiente descripción de los dibujos. En los dibujos se representan ejemplos de realización de la invención. Los dibujos, la descripción y las reivindicaciones contienen numerosas características en combinación. El experto en la técnica también considerará convenientemente las características de manera individual y las agrupará dando lugar a otras combinaciones razonables.

Muestran a modo de ejemplo:

la Fig. 1 una vista en perspectiva de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención con entrada tangencial, salida centrada y salida de suciedad en la parte inferior;

la Fig. 2 una vista en perspectiva de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención con la cubierta de la carcasa retirada;

la Fig. 3 una vista en perspectiva de un sistema de filtro según la figura 2, pero con el elemento de filtro desmontado para que se vea un tubo sustentador;

la Fig. 4 un corte longitudinal a través de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención; la Fig. 5 una vista interior de una cubierta de una carcasa según un ejemplo de realización de la invención;

la Fig. 6 una vista en perspectiva de un elemento segundario según un ejemplo de realización de la invención; la Fig. 7 un corte a través de la parte del lado de la cubierta de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención;

la Fig. 8 un corte a través de la parte del lado de salida de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención.

Formas de realización de la invención

En las figuras, componentes iguales o similares están numerados con las mismas referencias. Las figuras muestran únicamente ejemplos y no deben entenderse de manera limitativa.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un sistema de filtro 100 según un ejemplo de realización de la invención con entrada 102 tangencial, salida 104 centrada y salida de suciedad 106 en la parte inferior. Se muestra un modelo de filtro redondo que comprende una carcasa 108 cerrada en un lado frontal 120 con una cubierta 110. En el sistema de filtro de aire, el aire cargado de polvo fluye a través de la entrada 102, que está dispuesta tangencialmente a la pared de la carcasa y al elemento de filtro de aire instalado en su interior, también tangencialmente al espacio de admisión en el lado sucio que rodea anularmente el elemento de filtro de aire, de modo que el aire dentro de la carcasa 108 se pone en movimiento de rotación. La penetración directa del aire que entra por la entrada 102 hacia los pliegues del elemento de filtro de aire presentes en la zona de entrada se impide mediante una protección frente al flujo de admisión en el elemento de filtro, que está formada, por ejemplo, por una lámina que rodea anularmente el elemento de filtro en la zona de admisión y que forma parte del elemento de filtro. Alternativamente, la protección frente al flujo de admisión también puede estar formada por una pared que rodea anularmente el elemento de filtro en la zona de entrada y se extiende desde la pared de carcasa axial, del lado de salida, hacia el espacio interior de la carcasa del filtro. El elemento de filtro y la protección frente al flujo de admisión no se muestran en el dibujo. Debido al efecto ciclón causado por el movimiento de rotación del aire, actúan fuerzas centrífugas sobre las partículas de polvo en el aire que fluye, de modo que se depositan parcialmente en la pared de la carcasa y pueden salir del sistema de filtro 100 a través de la salida de suciedad 106. De este modo, el elemento de filtro se ve sometido a una menor carga. El aire purificado puede salir de la carcasa 108 a través de la salida 104 centrada.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva de un sistema de filtro 100 según un ejemplo de realización de la invención con la cubierta de la carcasa 108 retirada. Dentro de la carcasa 108 puede verse un elemento de filtro 10 montado con un cuerpo filtrante 12 cerrado con un segundo disco de extremo 18. En el lado del segundo disco de extremo 18 orientado hacia el extremo abierto de la carcasa 108, el lado frontal 120, se pueden ver protuberancias de apoyo 20 para el apoyo del disco de extremo 18 contra una cubierta (no representada).

La figura 3 muestra además una vista en perspectiva de un sistema de filtro 100 según la figura 2 con el elemento de filtro retirado. En el extremo abierto de la carcasa 108, el lado frontal 120, se puede ver un tubo sustentador 14, fijado a la carcasa, que (cuando el elemento de filtro está montado) está dispuesto dentro del elemento de filtro y lo sustenta radialmente en su interior y lo protege evitando que colapse. Sin embargo, cuando el sistema está en reposo, el tubo sustentador está distanciado del cuerpo filtrante, a través del cual no está pasando flujo. De esta manera, el montaje del elemento de filtro no se complica innecesariamente por la fricción adicional y se reduce el riesgo de dañar el medio filtrante al instalar el elemento de filtro 10. Concéntrico al eje longitudinal del sistema de filtro 100, un elemento secundario 28 está previsto en el interior del tubo sustentador 14. Se puede ver el extremo 55 cerrado del elemento secundario 28, que está formado como un asa 56 para facilitar la retirada del elemento secundario 28 insertado de la carcasa 108 o del tubo sustentador 14.

La figura 4 muestra una sección longitudinal a través de un sistema de filtro 100 según un ejemplo de realización de la invención con entrada 102 tangencial, salida 104 centrada y salida de suciedad 106 en la parte inferior. La carcasa 108 del sistema de filtro 100 está cerrada en el lado frontal 120 con una cubierta 110. Un elemento de filtro 10 que comprende un cuerpo filtrante 12 concéntrico alrededor del eje longitudinal L está cerrado en dos lados frontales 15, 17 opuestos con un primer disco de extremo 16 abierto y un segundo disco de extremo 18, que pueden estar hechos, por ejemplo, de espuma de poliuretano o de un elastómero. El cuerpo filtrante 12 puede, por ejemplo, consistir en un fuelle filtrante plegado en zigzag (plisado) y estar diseñado para cerrarse en forma de anillo. El plegado puede realizarse, por ejemplo, mediante plegado de cuchillas, para cuerpos filtrantes 12 más largos, o plegado por rotación. El fuelle filtrante puede estar hecho, por ejemplo, de papel, celulosa o una fibra mixta de plástico y celulosa y estar realizado con una superficie lisa, laminado y/o en diversas formas en relieve para rigidizar y/o crear espacios huecos para la acumulación del polvo. El fuelle filtrante puede presentar un recubrimiento y/o una impregnación para repeler la humedad. Como alternativa, también puede estar recubierto con nanofibras. El cuerpo filtrante 12 puede estar además estructuralmente rigidizado con una envoltura de hilo.

El segundo disco de extremo 18 presenta protuberancias de apoyo 20 que están dispuestas de manera que se extienden axialmente hacia fuera y, al instalarse en la carcasa 108 de alojamiento, se apoyan axialmente contra la carcasa 108, mejor dicho contra la cubierta 110 de la carcasa 108, preferentemente en la zona de un contorno de cubierta interior 114 de la cubierta 110, estando el contorno de cubierta interior 114 diseñado, por ejemplo en una zona, como ranura anular en la que encajan las protuberancias de apoyo, de modo que también es posible un apoyo radial contra las paredes radiales de la ranura. Preferentemente, en el segundo disco de extremo 18 están dispuestas una protuberancia de apoyo 202 central en la zona del eje longitudinal L del elemento de filtro 10 y una pluralidad de protuberancias de apoyo 20 excéntricas, dispuestas de forma anular o circular alrededor del eje longitudinal L, distanciadas regular o irregularmente. Las protuberancias de apoyo están diseñadas preferentemente de una sola pieza y/o del mismo material que el segundo disco de extremo 18. La posición radial, es decir, la distancia respecto al centro del segundo disco de extremo de las protuberancias de apoyo 20 excéntricas se elige preferentemente de tal modo que las protuberancias de apoyo excéntricas están dispuestas en la prolongación axial directa del tubo sustentador 14. Por lo tanto, preferentemente, el diámetro del círculo en el que están dispuestos las protuberancias de apoyo 20 excéntricas, preferentemente con sus centros, coincide con el diámetro del tubo sustentador 14, preferentemente con el valor medio entre diámetro interior y exterior del tubo sustentador 14. En otras palabras, las protuberancias de apoyo 20 excéntricas están dispuestas en un círculo con el diámetro del tubo sustentador 14 y/o las protuberancias de apoyo 20 excéntricas están dispuestas radialmente en la zona de la sección transversal del tubo sustentador 14. El contorno de cubierta interior 114 presenta preferentemente una superficie plana en el centro de la cubierta 110, contra la que puede apoyarse la protuberancia de apoyo 202 central. El segundo disco de extremo 18 es preferentemente elástico, al menos en la zona encerrada anularmente por el cuerpo filtrante 12, de tal manera que la zona central con la protuberancia de apoyo central puede presionarse elásticamente hacia fuera por el elemento secundario 28 hasta que quede apoyada contra la cubierta. Durante el montaje de la cubierta 110, las protuberancias de apoyo 20 excéntricas se desplazan ligeramente en dirección al disco de extremo 16 abierto con respecto a la protuberancia de apoyo 202 central. Entonces, cuando se retira la cubierta de carcasa 18 para cambiar el elemento de filtro, el segundo disco de extremo 18 está ligeramente pretensado y facilita la retirada del elemento de filtro 10 de su asiento de sellado por fricción en el disco de extremo 16 abierto. En el interior 50 del elemento de filtro 10, el tubo sustentador 14 fijado a la carcasa está dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal L y está firmemente unido, por ejemplo, encajado a presión, pegado o soldado, a la carcasa 108 en el extremo del lado de salida del tubo sustentador 14. La superficie del segundo disco de extremo 18 orientada hacia el tubo sustentador 14 se apoya sobre el extremo abierto del tubo sustentador 14 orientado hacia el disco de extremo 18. Al cerrar la cubierta 110, si el contorno de cubierta interior 114 de la cubierta 110 presiona sobre el disco de extremo 18, esta fuerza es conducida por el disco de extremo 18 a través de las protuberancias de apoyo 20 hacia el disco de extremo 18 al poder apoyarse este sobre el tubo sustentador 14. El flujo de fuerza tiene lugar, a este respecto, preferentemente de manera puramente axial desde el tubo sustentador 14 a través del segundo disco de extremo 18 y sus protuberancias de apoyo 20 excéntricas hasta el contorno de cubierta interior 114 de la cubierta 110. De este modo, el elemento de filtro 10 está pretensado axialmente contra la cubierta 110 y, por tanto, contra la carcasa 108 a través del segundo disco de extremo 18 y experimenta así un montaje firme en el lado frontal 17, el extremo del lado de la cubierta del elemento de filtro 10, en particular sin cargar el cuerpo filtrante 12 con fuerzas axiales.

Además, en el contorno de cubierta interior 114, preferentemente en la ranura anular, están colocadas elevaciones 112 en forma de costilla, que discurren preferentemente de forma radial, de manera más preferente se extienden ligeramente hacia el espacio interior de la carcasa de filtro, con las que engrana o puede engranar el material elástico del segundo disco de extremo 18, de tal modo que el elemento de filtro 10 queda así asegurado contra posibles torsiones en caso de vibraciones durante el funcionamiento. A este respecto, las elevaciones se presionan hacia las protuberancias de apoyo 20 excéntricas del segundo disco de extremo, de modo que se consigue un arrastre de forma en la dirección de rotación alrededor del eje longitudinal L. Además, también son concebibles escotaduras 22 en el extremo del tubo sustentador 14 orientado hacia el disco de extremo 18, que permiten un mayor engrane o enclavamiento del tubo sustentador 14 con el disco de extremo 18 para garantizar así una mayor resistencia a la torsión del elemento de filtro 10 debido a las vibraciones. A este respecto, el segundo disco de extremo se presiona hacia las escotaduras 22, de modo que se consigue un arrastre de forma en la dirección de rotación alrededor del eje longitudinal L. Para hacer posible lo descrito anteriormente, se prefiere utilizar un segundo disco de extremo hecho de un material blando, por ejemplo, fundido, en comparación con el material de la carcasa y el material del tubo sustentador (ambos normalmente termoplásticos moldeados por inyección, en particular con contenido en fibra de vidrio, o metal), convenientemente espuma de poliuretano o un material elástico similar, preferentemente con una dureza en el rango de aproximadamente 10-30 Shore A. La distancia entre la superficie interior del segundo disco de extremo 18 y las superficies exteriores axiales de las protuberancias de apoyo 20, 202 se elige o diseña preferentemente para que sea igual o, preferentemente, ligeramente mayor que la distancia entre la superficie interior de la cubierta 110 en la zona del eje longitudinal, es decir, en su centro, y el extremo axial del elemento secundario 28, o entre la superficie interior de la cubierta 110 en la zona del contorno de cubierta interior 114 y el tubo sustentador 14. De manera particularmente preferente, al menos una de las distancias mencionadas en el segundo disco de extremo está diseñada con una sobredimensión de 1-5 mm, preferentemente en relación con las distancias definidas por la cubierta 110, por un lado, y el tubo sustentador 14, así como el elemento secundario 28, por otro lado. De esta manera, puede garantizarse un montaje firme fiable del elemento de filtro 10. En el caso de que, como se prefiere, el segundo disco de extremo esté hecho de una espuma de poliuretano fundida o de un material de elasticidad similar, el espesor del segundo disco de extremo y, por tanto, también las distancias anteriormente mencionadas, definidas por el segundo disco de extremo, pueden ajustarse fácilmente mediante la cantidad de poliuretano dosificada a la coquilla de fundición. A este respecto, la coquilla de fundición está abierta por un lado y aloja el cuerpo filtrante antes de la dosificación del poliuretano, definiendo la coquilla de fundición claramente la forma que apunta axialmente hacia fuera del segundo disco de extremo 18 y la superficie interior se forma por el poliuretano que se espuma libremente en la coquilla de fundición y se cura a continuación. El grado de una posible compresión elástica queda claro en las figuras 7 y 8 , respectivamente, en todas las zonas en las que los dibujos muestran choques de material ligeramente exagerados para una mejor visibilidad, que en realidad se manifiestan en deformaciones elásticas, en este caso esencialmente del material de los discos de extremo.

En el lado frontal 15 opuesto del elemento de filtro 10, una junta de estanqueidad radial 26 está colocada en el primer disco de extremo 16, con la ayuda del cual el elemento de filtro 10 sella el espacio de aire no filtrado con respecto al espacio de aire filtrado.

El aire cargado de polvo puede fluir a través de la entrada 102 en la dirección de la flecha 40, que en este caso se muestra como una entrada tangencial, y permite un funcionamiento ciclónico debido al movimiento de rotación del aire causado por medio de un separador ciclónico 36. Las partículas de polvo pueden separarse previamente en parte mediante el movimiento de rotación, acumularse en la pared interior de la carcasa y vaciarse hacia abajo por gravedad fuera del sistema de filtro 100 a través de la salida de suciedad 106 cuando la carcasa de filtro 108 está instalada en posición horizontal. Durante el funcionamiento, el aire fluye a través del cuerpo filtrante 12 en la dirección de la flecha 42, 44 hacia el interior 50 del elemento de filtro tras la separación parcial de las partículas de polvo. Dependiendo del medio filtrante, las partículas de polvo a partir de un determinado tamaño quedan atrapadas, a este respecto, en el medio filtrante. Por lo tanto, dependiendo de la entrada de polvo, el elemento de filtro 10 debe ser sustituido tras una cierta vida útil. El aire filtrado sale por la salida 104 en la dirección de la flecha 46.

En el interior 50 del elemento de filtro 10 está colocado un elemento secundario 28, que consiste esencialmente en una estructura de soporte, el cuerpo 52 con un medio filtrante relativamente permeable, por ejemplo un material no tejido, y que permanece en la carcasa 108 cuando se sustituye el elemento de filtro 10 para proteger el otro conducto de aire, por ejemplo de un motor de combustión interna, contra la penetración de partículas de polvo y otros objetos. El elemento secundario 28 está insertado con el extremo 54 abierto en un asiento de carcasa 58 en la parte del lado de salida de la carcasa 108. Sobre el extremo 55 cerrado del elemento secundario 28 se apoya el segundo disco de extremo 18 del elemento de filtro 10 en la zona de su centro y/o del eje longitudinal, así como de la protuberancia de apoyo 202 central, por lo que, cuando la cubierta de carcasa 110 está cerrada, se puede dirigir una fuerza a través de la protuberancia de apoyo 202 central del disco de extremo 18 hacia el extremo cerrado del elemento secundario 28, que está diseñado, por ejemplo, como un asa 56, por medio de la cual también se puede extraer de nuevo del asiento de carcasa 58 y, por tanto, de la carcasa 108, y el elemento secundario 28 queda así presionado firmemente en su asiento de carcasa 58. De este modo, el elemento de filtro 10 queda tensado axialmente contra la cubierta 110 y, por tanto, contra la carcasa 108 a través del segundo disco de extremo 18, además del tubo sustentador 14, y experimenta así un montaje firme en el lado frontal 17, el extremo del lado de la cubierta del elemento de filtro 10. También es concebible diseñar la longitud del tubo sustentador 14 y del elemento secundario, en cada caso, de tal manera que el segundo disco de extremo 18 se apoye exclusivamente en el elemento secundario 28 o en el tubo sustentador 14. Sin embargo, se prefiere que el segundo disco de extremo 18 pueda aplicarse tanto contra el elemento secundario 18 como contra el tubo sustentador 14, ya que también son concebibles aplicaciones individuales de un filtro de aire de acuerdo con la invención sin elemento secundario 28. Una solución en la que el segundo disco de extremo 18 se aplica exclusivamente contra el elemento secundario 28 sería concebible para aplicaciones en las que una rotación del elemento de filtro 10 durante el funcionamiento no es crítica o se ve impedida por otros medios.

El elemento de filtro 10 puede utilizarse como filtro de aire, en particular como filtro de aire de un motor de combustión interna. En principio, sin embargo, también es concebible su uso como filtro de partículas en un modelo similar.

La figura 5 muestra una vista interna de una cubierta 110 de una carcasa de un sistema de filtro con elevaciones 112 en forma de costillas en el contorno de cubierta interior 114 según un ejemplo de realización de la invención. Mediante el engrane de las protuberancias de apoyo de un segundo disco de extremo de un elemento de filtro, el elemento de filtro puede protegerse contra la torsión durante el funcionamiento, incluso en caso de una posible excitación por vibración.

En la figura 6 se muestra una vista en perspectiva de un elemento segundario 28 según un ejemplo de realización de la invención. El cuerpo cilíndrico 52 del elemento secundario 28, que está abierto en el extremo 54 del lado de salida para descargar el medio filtrado, está cerrado en el otro extremo 55 y presenta un asa 56 para extraerlo de la carcasa del sistema de filtro. Sobre este extremo 55 cerrado, en particular sobre el asa 56, puede apoyarse el segundo disco de extremo del elemento de filtro y así introducir la fuerza en el elemento secundario para presionarlo en el asiento de carcasa y así también sellar el espacio no filtrado con respecto al espacio filtrado dentro del elemento secundario 28.

La figura 7 muestra un corte a través de la parte del lado de la cubierta de un sistema de filtro 100 según un ejemplo de realización de la invención. Se muestra una parte del elemento de filtro 10, compuesto por cuerpo filtrante 12 y segundo disco de extremo 18, así como, dentro del elemento de filtro 10, el tubo sustentador 14 montado en el lado de la carcasa y el elemento secundario 28 también colocado en un asiento de carcasa. Después de montar el elemento de filtro 10 en la carcasa 108 y cerrar la cubierta 110 en el lado frontal 120, esta presiona el segundo disco de extremo 18 a través de las protuberancias de apoyo 20. En el otro lado, el disco de extremo 18 presiona sobre el extremo del tubo sustentador 14 orientado hacia el disco de extremo 18 y sobre el extremo 55 cerrado del elemento secundario 28 con el asa 56. El dibujo se muestra, a este respecto, una penetración del disco de extremo 18 con la cubierta 110, el tubo sustentador 14 y el elemento secundario 28. Dado que el material del disco de extremo 18 es convenientemente espuma de poliuretano o un material de elasticidad similar, el disco de extremo 18 se comprime en realidad entre la cubierta 110, el tubo sustentador 14 y el elemento secundario 28, transmitiendo así la fuerza desde la cubierta 110 al tubo sustentador 14 y al elemento secundario 28. De este modo, el elemento de filtro 10 queda firmemente sujeto sobre el disco de extremo 18 y, por tanto, firmemente montado. Además, el disco de extremo 18 también presiona el elemento secundario 28 firmemente en su asiento de carcasa.

La figura 8 muestra un corte a través de la parte 104 del lado de salida de un sistema de filtro según un ejemplo de realización de la invención. Se puede observar que en el lado frontal 15 opuesto del elemento de filtro 10, una junta de estanqueidad radial 26 está colocada en el primer disco de extremo 16, con la ayuda del cual el elemento de filtro 10 sella el espacio de aire no filtrado con respecto al espacio de aire filtrado. Por otro lado, se puede observar claramente en el corte cómo el tubo sustentador 14 está firmemente unido a la carcasa 108 en el extremo del lado de salida a través de una conexión de encastre 60. El elemento secundario 28, en cambio, está insertado en un asiento de carcasa 58 y, por lo tanto, se presiona convenientemente en el asiento de carcasa 58 a través del extremo cerrado y el segundo disco de extremo del elemento de filtro. La figura 8 también muestra una lámina flexible que está diseñada como protección frente al flujo de admisión. Esto se muestra al final de la flecha de la referencia 10 en forma de una línea más gruesa. La lámina se coloca alrededor de la circunferencia exterior del cuerpo filtrante 12 sobre la superficie envolvente exterior del cuerpo filtrante 12 y se une a lo largo de una costura, por ejemplo mediante una soldadura por ultrasonidos, para formar un producto semiacabado anular sin fin y se incrusta en el segundo disco de extremo.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de filtro de aire (100) para el aire de admisión de un motor de combustión interna, que comprende

- una carcasa (108) con un eje longitudinal (L),

- una cubierta (110) que cierra la carcasa (108) en un lado frontal (120),

- una entrada (102) dispuesta en la carcasa (108) para suministrar un medio que se va a filtrar y una salida (104) dispuesta en la carcasa (108) para descargar el medio filtrado,

- un elemento de filtro (10) reemplazable dispuesto en la carcasa (108) y que comprende un cuerpo filtrante (12), un primer disco de extremo (16) abierto, dispuesto en un lado frontal (15), y un segundo disco de extremo (18), dispuesto en el lado frontal (17) opuesto,

- un tubo sustentador (14) fijado a la carcasa, que está dispuesto concéntricamente alrededor del eje longitudinal (L) dentro del elemento de filtro (10), en particular para la sustentación radial del cuerpo filtrante (12),

- un elemento secundario (28) reemplazable con un extremo (54) abierto y un extremo (55) cerrado, que está dispuesto dentro del tubo sustentador (14) y está colocado con el extremo abierto en un asiento de carcasa (58),

en donde el elemento de filtro (10) está montado con el segundo disco de extremo (18) apoyado sobre el tubo sustentador (14) y sobre el extremo (55) cerrado del elemento secundario (28), a prueba de torsión, aplicado contra un contorno de cubierta interior (114), en donde el segundo disco de extremo (18) comprende una pluralidad de protuberancias de apoyo (20) excéntricas, dispuestas en círculo alrededor del eje longitudinal, distanciadas regular o irregularmente, para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta (110) y el tubo sustentador (14), en donde el segundo disco de extremo (18) comprende además una protuberancia de apoyo (202) central, para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta (110) y el elemento secundario (28).

2. Sistema de filtro de aire según la reivindicación 1, en donde el elemento secundario (14) está presionado en el asiento de carcasa (58).

3. Sistema de filtro de aire según la reivindicación 1 o 2, en donde el tubo sustentador (14) presenta escotaduras (22) en su extremo orientado hacia el segundo disco de extremo (18), con las que engrana el segundo disco de extremo (18).

4. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la cubierta (110) de la carcasa (108) presenta elevaciones (112) en forma de costillas con las que engrana el segundo disco de extremo (18) del elemento de filtro (10).

5. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo disco de extremo (18) comprende protuberancias de apoyo (20, 202) para la transmisión de fuerza axial y radial entre la cubierta (110) y el segundo disco de extremo (18).

6. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo disco de extremo (18) está hecho de una espuma de poliuretano o de un elastómero.

7. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer disco de extremo (16) del elemento de filtro comprende una junta de estanqueidad radial (26) con respecto a la carcasa (108).

8. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento secundario (28), unido a la carcasa (108), permanece en la carcasa (108) cuando se cambia el elemento de filtro (10).

9. Sistema de filtro de aire según una de las reivindicaciones anteriores, en donde un separador ciclónico (36) está previsto en la zona de la entrada (102) y una salida de suciedad (106) está prevista en la carcasa (108) o en la cubierta (110).

10. Elemento de filtro de aire (10) para su instalación en un sistema de filtro de aire (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de filtro (10) puede disponerse de forma reemplazable en la carcasa (108) del sistema de filtro de aire (100) y comprende un cuerpo filtrante (12), un primer disco de extremo (16) abierto, dispuesto en un lado frontal (15), y un segundo disco de extremo (18) cerrado, dispuesto en el lado frontal (17) opuesto, en donde el elemento de filtro (10) presenta en el segundo disco de extremo (18), en el lado interior del segundo disco de extremo (18) orientado en dirección al disco de extremo (16) abierto, una superficie de aplicación para la aplicación contra el tubo sustentador (14) del lado de la carcasa y el elemento secundario (28) y, en el lado exterior del segundo disco de extremo (18), una estructura de apoyo para el apoyo a prueba de torsión en el contorno de cubierta interior (114), en donde el segundo disco de extremo (18) presenta una protuberancia de apoyo (202) central para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta (110) y el elemento secundario (28) y una pluralidad de protuberancias de apoyo (20, 202) excéntricas, dispuestas en círculo alrededor del eje longitudinal, distanciadas regular o irregularmente, para la transmisión de fuerza axial entre la cubierta (110) y el tubo sustentador (14).

11. Elemento de filtro de aire (10) según la reivindicación anterior, en donde la estructura de apoyo puede engranar con el contomo de cubierta interior (114) mediante protuberancias de apoyo (20).