ES2948898T3 - Ensamblaje de filtros y método de filtración - Google Patents

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Abstract

La presente invención describe un filtro de forma rectangular y elementos coalescentes y un recipiente que alberga una pluralidad de dichos elementos de forma rectangular. Se proporciona una mayor eficiencia de filtración o separación debido al mayor número y alineación de elementos filtrantes de forma rectangular en el recipiente. Los elementos filtrantes de forma rectangular también son fáciles de reemplazar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamblaje de filtros y método de filtración
Campo de la divulgación
La divulgación generalmente se refiere a filtros de forma rectangular, el ensamblaje de filtros de forma rectangular en una carcasa de filtro y método para filtrar. Los filtros rectangulares también pueden tener forma trapezoidal. Los medios de filtro de forma rectangular pueden ser medios plisados que son capaces de una filtración de alta eficiencia así como de una fácil sustitución. Los filtros de forma rectangular se pueden utilizar para filtrar muchos tipos de fluidos y mezclas de fluidos.
Antecedentes de la divulgación
Los sistemas de filtración industrial generalmente comprenden filtros de cartucho ubicados dentro de carcasas de filtro correspondientes, y los fluidos a filtrar (influentes) se introducen en las carcasas de filtro y los elementos de filtro para la eliminación de desechos, contaminantes y partículas. Estos filtros de cartucho generalmente tienen forma de cilindro con un núcleo hueco. Los influentes se suministran al núcleo hueco y fluyen hacia fuera a través de los medios de los filtros de cartucho (de dentro afuera) o el influente fluye desde el exterior del filtro hacia un núcleo (flujo de fuera adentro), dejando desechos, contaminantes y partículas en la superficie de los medios. Los filtros de cartucho cilíndricos de medios plisados, aunque son fáciles de fabricar y usar, no utilizan eficazmente el espacio dentro de la carcasa de filtro.
Por lo tanto, existe la necesidad de un nuevo elemento de filtro y la configuración de filtro correspondiente para aumentar el volumen de fluido que se puede filtrar en una carcasa de filtro del mismo tamaño, o proporcionar un sistema de filtro que pueda filtrar el mismo volumen de fluido o incluso más en una carcasa más pequeña. El nuevo conjunto se puede instalar en la carcasa de filtro cilíndrica de uso común, pero se puede usar con carcasas de filtro de diferentes formas que acomodarán un filtro rectangular, como una carcasa de filtro cuadrada o rectangular. Un nuevo ensamblaje y método se puede utilizar también para la separación de líquido/gas y la separación de líquido/líquido en un proceso de coalescencia.
El documento US 4129429 divulga un filtro de aire para filtrar partículas del aire que fluye a su través hasta un punto de uso que requiere aire limpio. El filtro incluye una pared delantera sin perforar, una pared trasera perforada y paredes laterales opuestas sin perforar. La pared delantera es de altura más pequeña que la pared posterior y un par de elementos de filtro plisados se extienden desde la parte superior de la pared delantera hasta la parte superior de la pared posterior y desde la parte inferior de la pared delantera hasta la parte inferior de la pared posterior, respectivamente, definiendo un espacio de salida en forma de cuña entre los elementos de filtro que se extiende desde la pared delantera hasta la pared trasera y que es más grande hacia la pared trasera. Una pluralidad de filtros se adaptan para apilarse uno encima de otro para definir una pluralidad de espacios de entrada entre ellos y una pluralidad de espacios de salida. Se interponen miembros de refuerzo entre los elementos de filtro en cada filtro, por lo que el filtro puede soportar el peso de una persona sobre él.
El documento US 2012/079798 divulga una estructura de filtro que elimina los contaminantes de una corriente de fluido. La estructura de filtro incluye una parte delantera que tiene una primera orientación y una parte trasera que tiene una segunda orientación única de la primera orientación.
El documento DE 1019913 divulga un filtro HEPA que consiste en una banda de papel sin fin plegada, cuyos bordes laterales se pegan a placas fijas sostenidas entre sí por puntales, uno de los cuales se provee de una abertura de entrada de aire. Sobre dos puntales opuestos, uno de los cuales lleva varias tuercas roscadas, se dispone un puente compuesto por tiras de chapa colocadas de canto. La placa provista de la abertura de entrada de aire se une al puntal por medio de tornillos que engancha en las tuercas roscadas del puente. Se proporcionan aberturas correspondientes en una pared de soporte, con la interposición de un sello.
Compendio de la divulgación
El alcance de la invención se establece en las reivindicaciones adjuntas. Esta invención es para un filtro o elemento coalescedor de forma generalmente rectangular, un conjunto con una pluralidad de filtros de forma rectangular y métodos de filtración que utilizan una pluralidad de filtros de forma rectangular. En una realización, los filtros de forma rectangular generalmente se componen de una tapa superior de forma rectangular, una tapa inferior de forma rectangular y un medios de filtro que se extiende entre la tapa superior y la tapa inferior. Los medios de filtro son plisados. Los medios de filtro plisados puede ser una sola hoja de filtro plegada en pliegues, proporcionando un vacío central dentro de los pliegues. Los medios plisados pueden tener múltiples capas del mismo o de diferentes materiales dependiendo del filtro deseado. Se forman dos filas de pliegues a lo largo de los lados más largos del rectángulo. En el extremo más corto del rectángulo puede haber una capa de medios no plisados o pequeños pliegues. Los medios plisados dispuestos rectangularmente crean un vacío central. La tapa inferior tiene una salida central que se comunica con el vacío central creado por los medios plisados. Se proporciona un soporte de filtro dentro del interior del vacío central para mantener la integridad longitudinal de los elementos de filtro. Preferiblemente, el soporte se hace de un material rígido. El soporte de filtro se perfora para permitir el flujo de fluido dentro del vacío creado por los medios plisado. La tapa superior también puede tener un asa para facilitar la inserción/retirada de elementos de filtro individuales y el asa se puede plegar sobre la tapa superior.
El elemento de filtro de forma rectangular tiene una forma generalmente rectangular y más preferiblemente el elemento de filtro tiene forma trapezoidal con los lados más cortos superior e inferior del trapezoide paralelos entre sí y los otros lados más largos se ensanchan de manera que una de las tapas es más larga que la otra para acomodar el ensanche. En esta memoria descriptiva, los elementos de filtro se denominarán rectangulares, pero este término incluye la forma trapezoidal.
Esta invención también incluye el conjunto de filtro que utiliza una pluralidad de elementos de filtro de forma rectangular utilizados en una carcasa de filtro (también conocida como recipiente) que es típicamente cilíndrica, pero se usa con carcasas de filtro de diferentes formas que acomodarán un filtro rectangular como carcasas de filtro cuadradas o rectangulares. Esta descripción se referirá a la carcasa cilíndrica típica, pero se pueden utilizar otras formas conocidas por los expertos en la técnica. Una pluralidad de elementos de filtro de forma rectangular se disponen de forma compacta dentro de una carcasa de filtro con espacio para el flujo de fluido alrededor y entre los elementos de filtro.
Los elementos de filtro se disponen para maximizar el área de filtración dentro de la carcasa de filtro, lo que también aumenta la capacidad del filtro, es decir, la cantidad de fluido que el filtro es capaz de filtrar en un momento dado. La carcasa de filtro tiene una entrada de fluido para que el fluido entre en la carcasa que contiene la pluralidad de elementos de filtro de forma rectangular. Se proporciona una placa de separación dentro de la carcasa de filtro asegurada herméticamente a la circunferencia interior de la carcasa de filtro. Se montan receptores de filtro en la placa de separación y los elementos de filtro de forma rectangular se insertan o aseguran de otro modo en los receptores de filtro que también tienen aberturas que comunican con la abertura en las tapas inferiores. La placa de separación tiene una pluralidad de aberturas que comunican con las aberturas de los receptores de filtro. Los soportes se montan en los receptores de filtro y se extienden hacia el interior del vacío central de cada filtro de forma rectangular sin obstaculizar el flujo de fluido desde el vacío central del filtro de forma rectangular y a través de las aberturas en la placa de separación.
El filtro de forma rectangular puede incluir una malla que encierra los medios de filtro. El fluido sucio se introduce en la carcasa de filtro a través de una entrada de fluido. Luego, el fluido pasa a través de los medios de filtro hacia el vacío central de los filtros de forma rectangular y el fluido filtrado pasa a través de la abertura en la tapa inferior y la abertura correspondiente en la placa de separación. Se proporciona una cámara en la carcasa de filtro debajo de la placa de separación para recoger el fluido limpio filtrado. Una salida de fluido limpio en la carcasa de filtro se ubica en esta cámara para permitir que el fluido filtrado recoja y elimine el fluido limpio de la carcasa de filtro. Esta realización se utiliza para el flujo de fuera adentro.
Otra realización de la invención es el uso de filtros de forma rectangular para flujo de dentro afuera. Una carcasa de filtro tiene una entrada de filtro para fluido sucio. Los filtros de forma rectangular se montan debajo de la placa de separación. En esta realización, los filtros de forma rectangular tienen una tapa superior rectangular con una abertura, una tapa inferior sólida rectangular, medios de filtro que se extienden desde debajo de la tapa superior hasta la tapa inferior con un vacío central que se comunica con la abertura en la tapa superior. La placa de separación se espacia de la parte inferior de la carcasa de filtro para adaptarse a la longitud de los filtros rectangulares. La placa de separación se asegura herméticamente a la circunferencia interior de la carcasa de filtro en el conjunto de filtro y se provee de aberturas para recibir y asegurar en su lugar los filtros de forma rectangular con las tapas superiores que se extienden por encima de la placa de separación. Las aberturas en dichas tapas superiores reciben el fluido a filtrar de manera que el fluido pasa al vacío central en el filtro de forma rectangular y a través de los medios y a la carcasa de filtro debajo de la placa de separación. El fluido limpio se acumula en la carcasa de filtro fuera de los elementos de filtro rectangulares debajo de la placa de separación en la carcasa de filtro. En la carcasa de filtro se proporciona una salida debajo de la placa de separación para eliminar el fluido limpio. Los filtros pueden estar rodeados de cestas para mantener la integridad de los filtros durante el uso, que se extienden desde la parte inferior de la placa de separación y tienen el tamaño adecuado para recibir los filtros de forma rectangular.
Una realización adicional de esta invención es el uso de elementos de forma rectangular en la separación de gas del líquido mediante un proceso de coalescencia. Una carcasa tiene una entrada cerca del fondo para la entrada de una mezcla de gas y líquido. La carcasa tiene una placa de separación montada de forma sellada en la pared interior de la carcasa. En la placa de separación hay aberturas que se comunican con una pluralidad de elevadores huecos que son preferiblemente de forma rectangular que se montan en la parte superior de la placa de separación. Una pluralidad de elementos de coalescedor de forma rectangular se montan en la parte superior de los elevadores huecos y tienen un vacío central abierto en la tapa inferior y una tapa superior sólida. La mezcla de gas/líquido entra a través de la carcasa, a través de las aberturas en la placa de separación, a través del elevador hueco y al medios coalescentes a través del vacío. Luego, el gas sube a la parte superior de la carcasa y se recoge a través de una salida. El líquido permanece en la carcasa por encima de la placa de separación y se puede drenar o recoger según se desee. Esta invención también incluye el método de separación de gas/líquido descrito en esta memoria.
Otra realización de la invención es un conjunto de filtro que se puede operar con un eje largo de una carcasa de filtro colocada horizontalmente para separar una mezcla de fluidos pesados y ligeros con la ayuda de la gravedad. Una entrada de fluido ubicada en la carcasa de filtro con una placa de separación asegurada de forma sellada a la circunferencia interior de la carcasa. Una pluralidad de coalescedores de forma rectangular se montan en la placa de separación y encerrados en la carcasa. Cada uno de los coalescedores de forma rectangular tiene una tapa con una abertura que comunica con un vacío central rodeado de medios. La tapa se monta sobre la placa de separación que tiene aberturas en comunicación con las aberturas de tapa y además en comunicación con el vacío en los medios. Una tapa sólida está en el extremo opuesto del filtro de forma rectangular desde el extremo montado en la placa de separación. El fluido que se va a separar pasa a través de las aberturas de la placa de separación y la tapa del elemento coalescedor montado sobre ella al vacío central de los filtros de forma rectangular. La mezcla fluida luego pasa a través de los medios. La mezcla de fluidos se recoge en la carcasa de filtro en el lado opuesto a la placa de separación de la entrada. El fluido más ligero flota hacia la parte superior de la carcasa de filtro y el fluido más pesado se asienta en el fondo de la carcasa de filtro. La carcasa de filtro tiene una salida en la parte superior para recoger el fluido más ligero y una salida en la parte inferior para recoger el fluido más pesado. Otra realización relacionada utiliza una carcasa vertical con elevadores similares al diseño de separación de gas/líquido discutido anteriormente. El líquido más ligero se clasifica en la parte superior de la carcasa, mientras que el líquido más pesado se asienta alrededor de los elevadores sobre la placa de separación y se recoge. Esta invención también incluye el método de separación líquido/líquido descrito en esta memoria.
Esta invención también incluye métodos para filtrar fluidos al introducir fluido a filtrar en una carcasa de filtro con una pluralidad de filtros de forma rectangular. Luego, pasar el fluido a través de los medios de filtro de los filtros de forma rectangular hacia un vacío central provisto en ellos. Recogida adicional del fluido filtrado del vacío central de cada filtro de forma rectangular en una cámara separada de la carcasa de filtro y retirar el fluido filtrado de la carcasa de filtro. Alternativamente, el fluido introducido en la carcasa de filtro puede introducirse en un vacío central ubicado en cada uno de los filtros de forma rectangular y luego pasar a través de una capa de medios que rodea el vacío. El fluido se recoge en una cámara separada de la carcasa de filtro y se retira.
Como se usa en esta memoria, "influente" o "fluido sucio" significa el fluido que se introduce y es filtrado por el filtro.
Como se usa en esta memoria, "flujo de dentro afuera" significa fluido que fluye desde el interior de un filtro hacia el exterior del filtro y puede usarse indistintamente con "del interior afuera" o "de dentro afuera".
Como se usa en esta memoria, "flujo de fuera adentro" significa fluido que fluye desde el exterior de un filtro hacia el interior y se puede usar indistintamente con "de fuera adentro".
Como se usa en esta memoria, "efluente" o "fluido limpio" significa el fluido filtrado limpio que ya pasa a través de los medios de filtro.
El uso de la palabra "un" o "una" cuando se usa junto con el término "que comprende" en las reivindicaciones o la memoria descriptiva significa uno o más de uno, a menos que el contexto dicte lo contrario.
El término "aproximadamente" significa el valor establecido más o menos el margen de error de medición o más o menos el 10 % si no se indica ningún método de medición.
El uso del término "o" en las reivindicaciones significa "y/o" a menos que se indique explícitamente que se refiere a alternativas solamente o si las alternativas son mutuamente excluyentes.
Los términos "comprende", "tiene", "incluye" y "contiene" (y sus variantes) son verbos de enlace abiertos y permiten la adición de otros elementos cuando se usan en una reivindicación.
La frase "que consiste en" está cerrada y excluye todos los elementos adicionales.
La frase "que consiste esencialmente en" excluye elementos materiales adicionales, pero permite la inclusión de elementos no materiales que no cambien sustancialmente la naturaleza de la invención.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1A es una vista en perspectiva esquemática de un elemento de filtro de forma rectangular de esta invención.
La FIG. 1B es una sección transversal recortada en donde se recorta los medios de filtro plisados para dejar al descubierto el soporte perforado.
La FIG. 1C es una vista lateral de una realización preferida que muestra un elemento de filtro de forma trapezoidal en donde la anchura del elemento de filtro aumenta gradualmente hacia la parte inferior.
La FIG. 2A es una vista en sección transversal inferior de un elemento de filtro de forma rectangular de esta divulgación con el filtro plisado mostrado y la tapa inferior.
La FIG. 2B es una vista inferior de una tapa inferior de un elemento de filtro de forma rectangular.
La FIG. 2C es una vista en sección transversal vertical parcial del extremo inferior del filtro de forma rectangular y la tapa inferior.
La FIG. 3A es una vista en perspectiva de un sistema de filtro con una pluralidad de filtros de forma rectangular dispuestos en la carcasa de filtro.
La FIG. 3B es una vista superior de un conjunto de filtro mirando hacia el interior de la carcasa de filtro.
La FIG. 3C es una vista superior de la placa de separación que muestra las salidas.
La FIG. 3D es una vista superior de la placa de separación de un conjunto de filtro convencional que muestra menos salidas que la presente invención.
La FIG. 4A es una sección transversal parcial que muestra un flujo de filtración para filtrar de fuera adentro.
La FIG. 4B es una sección transversal del flujo de fluido con el elemento de filtro de forma trapezoidal como ejemplo. La FIG. 4C es una vista del soporte perforado.
La FIG. 5A es una vista esquemática de los elementos de filtro de forma trapezoidal dentro de una carcasa de filtro con dirección de flujo de fuera adentro.
La FIG. 5B es una vista en sección transversal longitudinal de la carcasa de filtro de la FIG. 5A que muestra el filtro. La FIG. 6A es una vista esquemática de un conjunto de filtro que muestra la dirección del flujo de dentro afuera. La FIG. 6B es una vista en sección transversal longitudinal del filtro de dentro afuera de la carcasa de filtro como se muestra en la FIG. 6A.
La FIG. 6C es una vista del filtro de forma rectangular utilizado para la dirección del flujo de dentro afuera.
La FIG. 7A es una vista esquemática de un conjunto de separación de gas-líquido con parte de un coalescedor retirado para mostrar la estructura de soporte.
La FIG. 7B es una vista en sección transversal longitudinal a través de la carcasa del separador como se muestra en la FIG. 7A.
La FIG. 8 es una vista en sección transversal de un conjunto de separación de líquidos para usar en la coalescencia de una mezcla de líquidos.
Las FIGs. 9A y 9B son vistas que comparan el uso de filtros cilíndricos y filtros rectangulares en un recipiente de 46 cm (18 pulgadas) de diámetro.
Las FIGs. 10A y 10B son vistas que comparan el uso de filtros cilíndricos y filtros rectangulares en un recipiente de 76 cm (30 pulgadas) de diámetro.
Descripción detallada
La presente divulgación es para un nuevo elemento de filtro de forma rectangular y el uso de una pluralidad de filtros de forma rectangular en una carcasa de filtro cilíndrico para lograr una filtración más eficiente. Los elementos de filtro de forma rectangular se pueden usar para flujo de fuera adentro, flujo de dentro afuera, separación de líquidos y gases y una mezcla de líquidos como se describe más adelante en esta memoria. Los filtros de forma rectangular se pueden utilizar en carcasas de filtros cilíndricos de tamaño estándar, pero también se pueden fabricar en cualquier tamaño deseado. El tamaño de los filtros que se muestran en esta memoria tiene fines ilustrativos. Las carcasas de filtro que se fabrican para acomodar filtros cilíndricos se pueden retroinstalar para acomodar una pluralidad de elementos de filtro de forma rectangular. Una placa de separación adicional, como se muestra en esta invención, se puede retroinstalar para acomodar los filtros de forma rectangular y se instala encima de la placa de separación para filtros cilíndricos para el flujo de fuera adentro y de dentro afuera. Para el flujo de dentro afuera, los filtros de forma rectangular se montan debajo de la placa de separación, como se muestra a continuación.
La explicación detallada del ensamblaje y el método de esta invención puede hacerse con referencia a los dibujos. Los dibujos también son ilustrativos y no necesariamente a escala. El tamaño de los filtros de forma rectangular usados en esta invención se puede hacer al tamaño deseado según las necesidades. Los siguientes ejemplos pretenden ser únicamente ilustrativos y no limitan indebidamente el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La FIG. 1A es una vista en perspectiva esquemática del elemento de filtro de forma rectangular 100 de esta divulgación. El elemento de filtro de forma rectangular 100 generalmente se compone de una tapa superior 111, una tapa inferior 121 y los medios 101 que se extienden desde la tapa superior 111 hasta la tapa inferior 121. La tapa superior 111 se provee de un asa 126 que se puede plegar en la parte superior de la tapa y proporciona un perfil más compacto para el filtro de forma rectangular instalado. Los medios de filtro 101 preferiblemente se plisan para aumentar el área de filtración y la capacidad de filtración. Hay un vacío central en los medios rodeado por los medios (no se muestra en la Fig. 1A). El filtro de forma rectangular se monta en la placa de separación 205 (como se muestra en la Fig. 3A) en un receptor de filtro de forma rectangular 208 que tiene labios que se extienden hacia arriba desde la placa de separación para recibir el conector de salida 125 en la tapa inferior.
El material de filtro o medios coalescentes no está limitado y se puede personalizar según el tipo de filtración o coalescencia. Los medios pueden ser medios plisados de celulosa y otros medios naturales o medios sintéticos que incluyen, entre otros, polipropileno, poliéster, nailon, PTFE, PPS, ECTFE y PVDF. Los medios plisados puede ser una capa de material o múltiples capas de diferentes materiales dependiendo de las necesidades de filtración o separación. Se podrían utilizar otros tipos de medios, incluidos los medios de profundidad no plisados de polipropileno, poliéster, nailon, PTFE, PPS, PVDF, ECTFE, fibra de celulosa, fibra de vidrio y malla de alambre tejido y medios cerámicos. Los medios de filtro pueden ser de un solo uso y desechables o reutilizables después de la limpieza. Esta invención no se limita a ningún tipo de medios utilizado en los filtros o coalescedores de forma rectangular.
Con referencia ahora a la FIG. 1B es un corte de la sección transversal del filtro de forma rectangular. La tapa superior y la tapa inferior se unen con seguridad a los medios. El labio 112 en la tapa superior encierra el borde superior exterior de los medios y el labio interior 113 encierra y asegura el borde superior interior de los medios. El labio 122 en la tapa inferior encierra el borde inferior exterior de los medios y el labio interior 124 en la tapa inferior encierra el borde interior inferior de los medios. Además, los medios se encapsulan de forma segura, se cohesionan térmicamente, se pegan o se unen firmemente de otro modo a las tapas superior e inferior entre los labios. La FIG. 1B también muestra una sección transversal del conector de salida de la tapa inferior 125 que se inserta en el receptor de filtro 208 que, a su vez, se monta en la placa de separación (no se muestra en la Fig. 1B). La junta tórica 130 se puede proporcionar en la parte inferior del receptor de filtro 208 para proporcionar un sello seguro con la placa de separación. También se pueden usar otros accesorios seguros.
Los medios tienen un vacío central 105 que se muestra en la vista recortada con capas de medios de filtro 101 que se muestran a cada lado del vacío 105. En la realización preferida, se inserta un soporte 103 que preferiblemente se perfora en el vacío central 105 de los medios 101 tanto para mantener la integridad física del elemento de filtro como para proporcionar un camino de flujo para el fluido filtrado dentro del vacío. El soporte perforado 103 se monta preferiblemente dentro de la carcasa de filtro como se describe a continuación. El soporte perforado 103 se puede hacer de cualquier material rígido y ligero para soportar el peso y la presión generales dentro de los medios de filtro plisado. Ejemplos no limitantes incluyen plástico, metales y cerámica.
La forma del soporte perforado 103 también se puede estrechar, es decir, el tamaño aumenta gradualmente hasta el fondo. La ventaja de este soporte cónico es que es más fácil retirar el elemento de filtro porque es menos probable que el interior del elemento de filtro interfiera con el soporte 103 cuando un usuario está tirando del elemento de filtro hacia arriba para sacarlo de la carcasa de filtro usando el asa proporcionada en la tapa superior.
Haciendo referencia a la FIG. 1C, que muestra una realización preferida del elemento de filtro de forma rectangular 100 de esta divulgación. Como se muestra en la FIG. 1C, el elemento de filtro de forma rectangular 100 tiene un perfil lateral de forma trapezoidal, es decir, el área en sección transversal aumenta de arriba abajo. El conector de salida 125 se muestra extendiéndose desde la tapa inferior 121. Además, se proporciona una junta tórica 425 en la circunferencia exterior del conector de salida 125 que se usa para asegurar el filtro de forma rectangular en su lugar en el receptor de filtro 208.
Los elementos de filtro de forma rectangular reducen efectivamente el espacio muerto creado por los elementos de filtro circulares. Además, la forma trapezoidal facilita la inserción/retirada de los elementos de filtro. La forma rectangular también se puede alinear fácilmente en filas si se requiere una orientación específica para que los elementos de filtro funcionen correctamente.
La FIG. 2A es una vista en sección transversal horizontal cerca de la parte inferior del elemento de filtro de forma rectangular que muestra los medios plisados y la tapa inferior. En la realización preferida, los medios de filtro 101 se plisan alrededor del vacío central 105 para permitir que el fluido filtrado fluya a través de los medios plisados y salga al vacío desde una abertura 123 ubicada en la tapa inferior 121. En esta sección transversal, se puede ver que los medios de filtro plisados 101 puede ser una sola hoja de medios de filtro plegada continuamente alrededor del centro, formando un vacío interior 105, donde fluye el fluido filtrado, y el fluido se acumula dentro del vacío 105 antes de salir del elemento de filtro a través de la abertura 123 en la tapa inferior. El labio exterior de la tapa inferior se muestra en 122 y el labio interior 124 que encierra los extremos de los medios 101. Los medios plisados se extienden desde la tapa superior de forma rectangular hasta la tapa inferior de forma rectangular con dos filas de pliegues 101a y 101b en los lados largos del rectángulo y con una capa de medios 101c y 101d en los lados cortos que conectan 101a y 101b, creando un vacío generalmente central 105 dentro de los pliegues. El labio interior 124 se muestra en esta vista. La tapa superior 111 y la tapa inferior 121 mantienen la forma rectangular del elemento de filtro. Además, una malla (no mostrada) puede encerrar los medios de filtro para mantener la forma generalmente rectangular. La malla se puede hacer de un material polimérico o de otro material que mantendrá su integridad cuando entre en contacto con los fluidos a filtrar.
La abertura 123 se proporciona en la tapa inferior 121. La abertura 123 comunica con el vacío central 105. La abertura en la tapa inferior está definida por un conector de salida 125 que se extiende desde la tapa inferior. El perfil del soporte perforado es más pequeño que la abertura del conector de salida 125 y la abertura 123 para permitir una fácil instalación.
Con referencia ahora a la FIG. 2B, que muestra una vista en perspectiva del interior de la tapa inferior 121 y la abertura 123 sin medios. El labio interior 124 se muestra definiendo la abertura 123.
Haciendo referencia a la FIG. 2C, muestra una vista en sección transversal parcial de la sección inferior de un elemento de filtro de forma rectangular de esta divulgación. Esta figura ilustra cómo los medios de filtro plisados 101 interactúa con la tapa inferior 121. El labio 122 se proporciona en la tapa inferior para encerrar el borde inferior exterior de los medios. El labio 124 se proporciona en la tapa inferior para encerrar el borde inferior interior de los medios. El conector de salida 125 se muestra extendiéndose desde la tapa inferior. En la circunferencia exterior del conector de salida 125 se proporciona una junta tórica 425 que se usa para asegurar el filtro de forma rectangular en su lugar en el receptor de filtro 208.
La FIG. 3A muestra una vista en perspectiva del ensamblaje de una pluralidad de filtros 100 de forma rectangular dentro de una carcasa de filtro cilíndrico 201 indicado por las líneas de puntos. Obsérvese que la carcasa de filtro típicamente también incluye una parte superior (no se muestra) y la placa de separación 205. (Discutido más adelante en las FIGs. 3C-D). Como se muestra en la FIG. 3A, los elementos de filtro 100 se disponen en una distribución, lo que preferiblemente maximiza el área de filtración dentro de la carcasa de filtro dependiendo del tamaño tanto de la carcasa como de los elementos de filtro individuales. Cada elemento de filtro 100 tiene una tapa superior 111, en la parte superior de cada uno hay un asa 126 que puede plegarse y se usa para insertar/retirar más fácilmente, especialmente cuando el filtro ha estado en uso durante mucho tiempo y se han acumulado desechos en los filtros, lo que añade peso a los elementos de filtro. El asa 126 facilita la retirada de filtros 100 de forma rectangular individuales. Las tapas inferiores 121 se muestran insertadas en los receptores de filtro 208.
Como puede verse en la FIG. 3A, el perfil de cada elemento de filtro se diseña para que el espacio muerto dentro de la carcasa de filtro se mantenga al mínimo con múltiples filtros de forma rectangular. El espacio no ocupado por los elementos de filtro permite que el fluido sucio fluya dentro de la carcasa, pero no crea un flujo turbulento indeseable. Esta configuración también maximiza el área de filtración proporcionada por cada elemento de filtro de forma rectangular con la configuración novedosa de medios de filtro plisados.
Hay espacio entre dos elementos de filtro adyacentes cualesquiera 100 para permitir que el fluido sin filtrar fluya a través de los medios de filtro 101. Las tapas superiores 111 y las tapas inferiores 121 no impiden que el fluido pase a través del eje longitudinal de los medios de filtro 101. La forma estrechada o trapezoidal ayuda a proporcionar una ruta de flujo a todos los medios sin crear un flujo turbulento.
La FIG. 3B es una vista desde arriba que muestra el conjunto de elementos de filtro rectangulares dispuestos dentro de la carcasa. Este ajuste compacto y ajustado permite la máxima capacidad de filtración y mantiene el espacio muerto al mínimo.
Las FIGs. 3C y D muestran la comparación entre la placa de separación de esta divulgación y las placas utilizadas para elementos de filtro de forma circular convencionales. La FIG. 3C muestra las aberturas rectangulares en la placa de separación, mientras que la FIG. 3D muestra el de una placa de separación típica que utiliza elementos de filtro circulares. Hay más de un 50-75 % de área de orificio aumentada para el flujo de fluido para los filtros de forma rectangular, lo que se traduce en una presión diferencial general más baja. La mayor área abierta de la sección transversal en la placa separadora en comparación con la cilíndrica, como se muestra en las FIG. 3C y D, del elemento rectangular da como resultado una menor caída de presión a través de la placa separadora, así como una mayor área abierta para flujo adicional si así se desea. Una presión diferencial inicial más baja permite un ciclo de operación más prolongado entre la sustitución de los elementos de filtro. Por ejemplo, suponiendo un recipiente de filtro convencional que utiliza elementos de filtro circulares donde la presión diferencial inicial es de 34,47 kPa (5 PSID) y la presión máxima es de 241,31 kPa (35 PSID), esto significa que hay una ventana de 30 PSID para que se acumulen impurezas en el filtro de medios. Sin embargo, si la presión diferencial inicial se puede reducir a 13,78 kPa (2 PSID) mediante los elementos de filtro de forma trapezoidal, entonces la ventana se expande en 20,68 kPa (3 PSID), lo que significa una vida útil más prolongada antes de que sea necesario sustituir los elementos de filtro.
La presión diferencial es la principal fuerza impulsora del flujo de fluido dentro de la carcasa de filtro. El fluido fluiría a lo largo del camino de menor resistencia, que generalmente comienza en la parte inferior de los elementos de filtro a medida que el recipiente de filtro se llena de fluido. Este flujo de fluido continúa, pero a medida que los medios de filtro acumulan impurezas hacia el fondo del elemento de filtro, la presión diferencial en esa ubicación también aumenta. Tan pronto como la presión diferencial sea más alta que otras partes del elemento del filtro, el flujo de fluido cambiará de dirección a la resistencia más baja, incluso si la diferencia es de solo 0,068 kPa (0,01 PSI). Este flujo de fluido dinámico, junto con el interior más compacto dentro de la carcasa de filtro, permite un flujo menos turbulento, un flujo más uniforme en todo el elemento de filtro y el área de superficie al mismo tiempo. El área de superficie adicional proporcionada por esta forma novedosa reduce la velocidad frontal del fluido a través de los medios de filtro. Esta velocidad frontal más baja da como resultado una menor resistencia o caída de presión a través de los medios, lo que permite una menor caída de presión y una mayor capacidad de carga de suciedad y partículas en los elementos de filtro. Los beneficios en la capacidad adicional de retención de suciedad y partículas se deben a las velocidades de superficie más bajas que entiende un experto en la técnica.
Con referencia ahora a la FIG. 4A, que es una ilustración del flujo de filtración de fuera adentro usando elementos de filtro de forma rectangular. El fluido sucio se introduce a través de una entrada de fluido 130 del recipiente de filtro 201 en la pared del recipiente. Luego, el fluido sucio fluye a través de una capa de los medios de filtro 101 de uno de los filtros de forma rectangular, y el fluido limpio fluye a través del vacío central 105 dentro de los medios de filtro (indicado por las flechas de flujo en el dibujo) cuyo vacío 105 tiene el soporte perforado 103 insertado en el mismo. Luego, el fluido fluye a través de la abertura 123 en la tapa inferior 121 que se comunica con el receptor de filtro 208 montado en la placa de separación 205. Esta vista también muestra refuerzos opcionales 104 montados en la cara inferior del receptor de filtro 208 para proporcionar estabilidad adicional al soporte perforado 103. La tapa de salida 125 de la tapa inferior de cada uno de los filtros de forma rectangular se inserta en los labios que sobresalen hacia arriba en el receptor de filtro 208 montado en la parte superior de la placa de separación. La junta tórica 425 se usa para proporcionar un sello entre la tapa inferior y el filtro de forma rectangular para asegurar el filtro en su lugar con una conexión hermética. La abertura en la tapa inferior se comunica con la lumbrera de salida correspondiente 207 en la placa de separación 205 proporcionando así una comunicación de fluidos desde el vacío central 105 con el fluido filtrado a través de la placa de separación hasta la cámara inferior en la carcasa de filtro.
La Fig. 4B muestra la sección transversal vertical del filtro de forma rectangular que enfatiza el filtro de forma rectangular con configuración trapezoidal (usando los números correspondientes a las FIGs. 1 A, B, C). El espaciamiento del vacío central 105 dentro del elemento de filtro 100 aumenta gradualmente hacia la parte inferior que proporciona un área aumentada para el flujo de fluido. Esto proporciona un aumento en el volumen de fluido porque el elemento de filtro trapezoidal y los medios se ensanchan y el vacío central 105 se ensancha correspondientemente a medida que el fluido fluye hacia la salida 207. Esta estructura proporciona una caída de presión menor con el flujo de fluido. El soporte perforado no se muestra en esta vista.
La FIG. 4B ilustra el flujo de filtración del elemento de filtro de forma rectangular que tiene un perfil trapezoidal. Esta es una dirección de flujo de fuera adentro, donde la abertura de filtro 123 para el fluido filtrado se ubica en la tapa inferior 121 del elemento del filtro 100. El fluido fluye desde el exterior de los medios de filtro 101 al vacío central 105, y finalmente sale del filtro de forma rectangular 100 a través de la abertura de filtro 123 en la tapa inferior. El conector de salida de la tapa inferior 125 se asegura en el receptor de filtro 208 en la placa de separación a través de la junta tórica 425.
Opcionalmente, se puede proporcionar un sello de junta o una junta tórica positiva 425 en la tapa inferior para un mejor sellado entre la tapa inferior y el receptor de filtro 208 para evitar el desvío de fluido. Además, la junta tórica o el sello de junta pueden proporcionar una señal de resistencia para el usuario de que una vez que se supera la resistencia, el elemento de filtro se instala en su lugar.
Las carcasas convencionales se pueden retroinstalar con una nueva placa de separación de la invención actual para acomodar filtros de forma rectangular encima de la placa de separación utilizada para filtros cilíndricos. La nueva placa de separación debe tener el diámetro exterior correcto para encajar herméticamente en la circunferencia interior de la carcasa de filtro y acomodar la longitud de los elementos de filtro que encajan en la carcasa.
La FIG. 4C es una sección transversal del soporte perforado 103 que muestra una realización preferida que se hace de dos hojas rígidas rectangulares perforadas montadas a cada lado de la abertura 207 en el receptor de filtro 208 para no impedir el flujo del filtro. Las partes superiores de las hojas perforadas se encuentran. Los paneles laterales estrechos 106 se encuentran entre las hojas perforadas que se extienden desde la parte superior del receptor de filtro 208 hasta la parte superior de las hojas perforadas (véase la FIG 5A).
En una realización preferida, refuerzos adicionales 104 como se muestra en la FIG. 4A se proporcionan entre las hojas perforadas y se montan en la parte superior del filtro receptor 208 dentro del soporte perforado 103. En esta vista se muestra la junta tórica 130 en la parte inferior del filtro receptor.
Haciendo referencia a la FIG. 5A, es una vista esquemática de un conjunto de filtro que tiene los elementos de filtro rectangulares 100 instalados en una carcasa de filtro 201. Para facilitar la referencia, solo se muestran siete (7) filtros rectangulares en el esquema. El número de elementos de filtro 100 en esta figura es solo para fines ilustrativos, y el número real de elementos de filtro 100 dependerá de muchos factores, como el tamaño de la carcasa de filtro, el caudal de fluido, las partículas a filtrar y la naturaleza del fluido. Se ha retirado un elemento de filtro para mostrar la construcción del conjunto de filtro con un soporte perforado 103. La placa de separación 205 tiene una pluralidad de receptores de filtro 208 para recibir las tapas inferiores de los filtros de forma rectangular con aberturas (no mostradas) que coinciden con la abertura de filtro en las tapas inferiores 121 para cada elemento de filtro 100. Además, el soporte perforado 103 se monta y se extiende desde el receptor de filtro 208, y esta configuración también facilita la instalación y retirada de elementos de filtro individuales 100 porque el soporte perforado 103 también sirve como "riel de guía" que coincide con el vacío central (no se muestra aquí) de cada elemento de filtro 100. Los soportes perforados 103 se montan en los receptores de filtro 208 sin impedir el flujo de fluido a través de las lumbreras de salida 207.
Esta configuración para el flujo de fluido de fuera adentro también se muestra en la FIG. 5B. Esta vista muestra la tapa 135 del recipiente de filtro que se asegura durante el proceso de filtración. La tapa se puede retirar para sustituir y/o limpiar los filtros de forma rectangular con la ayuda del uso de un asa para colocar y retirar los filtros. También la forma trapezoidal del filtro es útil para la retirada, porque la base más ancha del filtro no se ve obstaculizada por el soporte rectangular. Al comienzo de la filtración, el fluido a filtrar se introduce a través de la entrada de fluido sucio 130 en un recipiente de filtro vacío y luego llena el recipiente de filtro desde la placa de separación 205 hacia arriba. Cuando el nivel de fluido alcanza los medios de filtro 101, el fluido fluye a través de los medios de filtro 101 y hacia el centro vacío 105 de los elementos de filtro 100. El fluido filtrado que ha pasado a través de los medios de filtro luego fluye a través de las aberturas de salida en las tapas inferiores de los elementos de filtro, a través de las aberturas correspondientes en los receptores de filtro 208 y la placa de separación 205, y finalmente saliendo de la carcasa de filtro a través de la salida de fluido limpio 209 en la parte inferior del recipiente de filtro.
Además, el mayor número de aberturas de fluido filtrado en la placa de separación reduce efectivamente la caída de presión a través del filtro y, por lo tanto, también aumenta la eficiencia del filtro. Como es bien sabido en el campo, la caída de presión excesiva afecta negativamente al rendimiento de un filtro. Por lo tanto, al aumentar el espacio de paso del flujo en la placa de separación, es posible lograr un nivel óptimo de caída de presión para un mejor rendimiento del filtro.
Con referencia ahora a las FIGs. 6A, 6B y 6C son vistas que ilustran el uso de los filtros de forma rectangular en un patrón de flujo de dentro afuera en contraste con el flujo de fuera adentro mostrado en los dibujos anteriores. Para la configuración de dentro afuera, los elementos de filtro 600 se muestran montados en la placa de separación 605 y se extienden hacia abajo. Cada una de las tapas superiores 610 tiene una abertura 607 que se comunica con el vacío central 620 (que se muestra en la FIG. 6C) de los medios de filtro 601. En esta realización, la placa de separación 605 se conecta de manera sellada a la circunferencia interior del recipiente, pero los filtros de forma rectangular se extienden hacia abajo por debajo de la placa de separación 605. La placa de separación 605 puede recibir cestas 615 sujetas por los labios 617 para asegurar los elementos de filtro debajo de la placa de separación 605 y se dimensionan para recibir los filtros de forma rectangular. Se retira un elemento de filtro para mostrar la estructura de cesta 615a. A medida que se filtra el fluido, las cestas 615 evitan que los medios de filtro se expandan hacia fuera y mantienen la integridad de la forma del filtro a medida que aumenta la presión diferencial. La tapa superior 610 de cada elemento de filtro encaja firmemente en la placa de separación y la cesta con una junta tórica o sello de junta, para separar el fluido sucio del fluido limpio filtrado. La salida 609 está en el fondo del recipiente de filtro para retirar el fluido filtrado del recipiente de filtro.
La FIG. 6B es una sección transversal de una vista lateral del recipiente de filtro que muestra la entrada de fluido 611. Esta vista muestra la tapa 625 del recipiente de filtro que se asegura durante el proceso de filtración. La tapa se puede retirar para sustituir y/o limpiar los filtros de forma rectangular. El fluido pasa a través de las aberturas 607 de las tapas superiores 610 (que se muestran en la FIG. 6A) hacia los filtros de forma rectangular sostenidos en las cestas 615 debajo de la placa de separación 605.
La FIG. 6C es una sección transversal de un filtro de forma rectangular para usar con el flujo de dentro afuera retirado de la cesta. La tapa superior 610 se muestra con un asa 612 y tiene labios interiores 613 y labios exteriores 614 que aseguran los medios 601 de una manera similar a la descrita anteriormente para otras realizaciones. Una tapa inferior sólida 608 tiene labios interiores 622 y labios exteriores 621 para encerrar los bordes inferiores de los medios.
Como se ilustra en las FIGs. 6A, B y C, el fluido se introduce desde la entrada de fluido sucio 611, y luego el fluido entra a los elementos de filtro 600 a través de las aberturas 607 en las tapas superiores 610. Las aberturas 607 en las tapas superiores se comunican con el vacío central 620 en los medios de filtro 601. El fluido fluye desde el interior de los elementos de filtro 600 a través de los medios de filtro 601 hacia el exterior del filtro de forma rectangular para completar el proceso de filtración. El fluido limpio sale de la carcasa de filtro a través de la salida de fluido limpio 609 en la carcasa de filtro debajo de la placa de separación 605.
Las FIGs. 7A-B ilustra otro conjunto y método que usa los elementos de forma rectangular preferiblemente para separar una mezcla de fluidos compuesta de fluido y gas a través de la coalescencia. La mezcla es típicamente un aerosol. La entrada de líquido/gas sucio 711 se ubica preferiblemente en el lado de la carcasa 702, la salida de líquido 710 se ubica sobre la placa de separación 705 y la salida de gas limpio 709 se ubica cerca de la parte superior de la carcasa, muy por encima de la salida de líquido coalescido 710. Esta configuración permite que la mezcla líquido/gas se separe naturalmente por gravedad. Encima de la entrada de líquido/gas sucio 711 hay una placa de separación 705 que se monta de manera sellada dentro de la circunferencia del recipiente 702. Cada coalescedor de forma rectangular se monta en un elevador hueco de forma rectangular 704 y los elevadores se aseguran de manera sellada a la placa de separación 705. La placa de separación 705 tiene aberturas correspondientes (no mostradas) que están en comunicación con la cámara interior hueca de cada elevador 704. Los elementos de coalescedor de forma rectangular 700 se montan de forma sellada en la parte superior de cada elevador 704. Los elementos de coalescedor de forma rectangular se construyen (similar a las FIGs. 1 y 2) con un vacío central en los medios 701 en comunicación con una abertura en la tapa inferior 715 y una tapa superior sólida 716. Los elementos de coalescedor de forma rectangular 700 pueden proveerse de una guía perforada 725. El elemento de coalescedor de forma rectangular se coloca en el recipiente de modo que la abertura en la tapa inferior se coloque de manera que el soporte 725 se inserte en el vacío central. El soporte 725 sirve como guía para la colocación de los elementos de medios de coalescedor. Los elementos de coalescedor de forma rectangular también son preferiblemente de forma trapezoidal. El flujo de la mezcla de gas y líquido está de dentro afuera. Los elevadores en esta realización proporcionan un área en la parte inferior del recipiente para una zona de acumulación de líquido. El gas pasará a través de los elementos de coalescedor de forma rectangular 700 y subirá hasta la parte superior de la carcasa. El líquido pasará a través de los elementos de coalescedor y se acumulará por gravedad en el fondo del recipiente.
El flujo de fluido de la mezcla de gas/líquido es a través de la entrada 711, a través de los elevadores huecos 704 hacia las aberturas en las tapas inferiores 715 de los filtros de forma rectangular. El fluido luego entra al vacío central de los elementos de coalescedor 700 de forma rectangular. El fluido luego se mueve a través de los medios 701 de dentro afuera para completar el proceso de separación. El gas limpio luego se mueve hacia la parte superior del recipiente y se recoge a través de la salida de gas 709. La FIG. 7B muestra una sección transversal de esta realización con la tapa 720 del recipiente que se puede retirar para dar servicio a los elementos de coalescedor de forma rectangular como se ha explicado anteriormente.
El líquido se acumulará en la zona de acumulación de líquido durante el proceso de separación, donde los elementos de coalescedor 700 son elevados desde la placa de separación 705 por los elevadores. El gas limpio luego sale de la carcasa 702 a través de la salida de gas limpio 709, mientras que el líquido se retira a través de una salida de líquido o drenaje 710. Esta separación de líquido/gas es especialmente importante, por ejemplo, en la producción de gas natural. Más particularmente, la disposición de los elementos de coalescedor dentro de la carcasa no solo aumenta el área total de los medios cuando se utilizan medios plisados. Esto da como resultado una mayor carga de líquido en los medios y los coalescedores de forma rectangular con más área de superficie tienen más fibras para interceptar y drenar las gotas de líquido. Hay una caída de presión más baja con el gas moviéndose a través del área superficial aumentada de los medios y, por lo tanto, una resistencia al flujo reducida. Cuando se utilizan los elementos de coalescedor trapezoidales en la realización preferida, la velocidad del gas se reduce a medida que asciende hacia el espacio libre adicional entre los elementos de coalescedor. El resultado es una eliminación de líquido más eficiente al reducir la velocidad anular entre cada elemento de coalescedor
La separación por gravedad con la ayuda del proceso de coalescencia ocurre cuando la mezcla de líquido y gas cruza los medios coalescentes. El aerosol líquido no se separaría naturalmente sin los medios coalescentes. El área superficial alta de los medios coalescentes mejora el proceso de separación al reducir la velocidad frontal del gas a través de los medios para que las gotas de aerosol líquido puedan ser atrapadas o interceptadas por las fibras de los medios. Una vez que son interceptadas, las gotas pueden coalescer y crecer a través de los medios. Luego, las gotas son empujadas a través de los medios debido al arrastre hidráulico del flujo de gas. Una vez que pasan a través de los medios, las gotas son lo suficientemente grandes como para que la gravedad las separe de la corriente de gas. Básicamente, las fuerzas gravitatorias ahora son más altas que las fuerzas de arrastre hidráulicas del gas, ya que las gotas se han coalescido a un tamaño mayor con una masa mayor. Los coalescedores de forma rectangular se colocan de manera que se permita un espacio adecuado entre ellos para que las gotas caigan por gravedad en lugar de ser transportadas hacia arriba por el gas.
Consúltese ahora la FIG. 8, que muestra un conjunto diseñado para separar una mezcla de líquidos ligeros y pesados. Obsérvese que la carcasa 803 se muestra en posición horizontal para aprovechar la separación por gravedad de líquidos con una gravedad específica diferente. Este proceso de separación de dos fases líquidas es también un proceso de coalescencia. Los elementos de coalescedor facilitan la separación de los líquidos más pesados y ligeros a través de los medios, lo que acelera el proceso de separación al facilitar la formación de gotas ligeras y pesadas. Esto acelera el proceso de separación sobre la simple separación por gravedad. Los elementos de coalescedor de forma rectangular 800 se utilizan en un conjunto para facilitar la coalescencia de forma similar al uso de los elementos en las realizaciones anteriores de esta invención. Los elementos de coalescedor 800 se montan de forma segura en la placa de separación 805. La mezcla líquida se introduce a través de la entrada 811. El líquido luego viaja a través de las aberturas de entrada (no mostradas) en la placa de separación 805 y a través de las aberturas en las tapas 802 de los elementos de coalescedor de forma rectangular al vacío central dentro de los elementos. El flujo de líquido es de dentro afuera. La mezcla líquida luego se mueve desde el vacío central a través de los medios 801 de dentro afuera para completar el proceso de separación. Los fluidos coalescidos generalmente se separan por su densidad después de que el fluido más pesado se hunde hasta el fondo de la carcasa y luego saldrá a través de la salida de líquido pesado 809, mientras que el líquido más ligero flotará hacia la parte superior y luego saldrá a través de la salida de líquido ligero 810. Los elementos de coalescedor de forma rectangular son preferiblemente de forma trapezoidal y se hacen como se describe en esta memoria. Se puede proporcionar un soporte 815 montado en la placa de separación 805 y funciona de la misma manera que se ha descrito anteriormente y se usa como guía para insertar los elementos de coalescedor.
Una ventaja de utilizar elementos de forma rectangular en un coalescedor es la disposición de apilamiento que permite que los elementos se dispongan en filas (como se muestra en la FIG. 3A). Como se usa en el coalescedor horizontal, cada uno de los elementos de coalescedor de forma rectangular puede tener un panel lateral no poroso 820 en los lados más estrechos de cada coalescido. Y las filas de coalescedores se apilan en la carcasa de coalescedor con los lados estrechos mirando hacia la parte superior e inferior del recipiente, como se muestra en la FIG. 8. A medida que el fluido más pesado se asienta en el fondo de la carcasa, no entra en contacto con los medios del coalescedor debajo de él, ya que los coalescedores de forma rectangular están en filas y los paneles laterales bloquean el acceso a los medios donde caería el fluido filtrado más pesado. Este es un beneficio sobre el uso de un conjunto de coalescedores cilíndricos, porque parte del fluido más pesado caería en el exterior de los coalescedores cilíndricos colocados debajo y afectaría a la eficiencia del proceso de coalescencia. El elemento cilíndrico no puede alinearse de manera efectiva en filas con espacio libre entre los elementos para eliminar la interferencia cuando el fluido más pesado cae al fondo del recipiente.
Alternativamente, la realización mostrada en las FIGS. 7A y 7B se puede utilizar como coalescedor para la separación líquido/líquido. El fluido más ligero flotará hacia la parte superior y se retira por la salida 709, mientras que el fluido más pesado se elimina por la salida 710.
Con referencia a las FIGS 9A, 9B, 10A y 10B, se ilustra cómo los filtros de la presente invención se disponen en un conjunto que utiliza efectivamente el espacio dentro de las carcasas de los filtros en recipientes de 46 y 76 cm (18 y 30 pulgadas) que se usan normalmente para aplicaciones industriales. En comparación con las configuraciones convencionales dentro de una carcasa de filtro donde se utilizan elementos de filtro de forma cilíndrica individuales, la configuración de filtro de forma rectangular permite un área de superficie de medios de filtración más alta mientras mantiene un flujo de fluido uniforme dentro de la carcasa. Estas figuras muestran deflectores en forma de V que a menudo se usan para distribuir el flujo de fluido en el punto de entrada del recipiente en uso comercial.
La eficiencia de la invención se ha probado utilizando conjuntos de filtro de forma rectangular para filtrar sólidos de líquidos. Las FIGS. 9A y 9B son una comparación de la colocación de filtros de forma cilíndrica y rectangular en un recipiente de 46 cm (18 pulgadas) de diámetro. Las FIGS. 10A y 10B son una comparación de la colocación de filtros de forma cilíndrica y rectangular en un recipiente de 76 cm (30 pulgadas) de diámetro. Estos dibujos son ilustrativos de la colocación del filtro en dos recipientes de tamaño convencional y se puede usar el mismo tipo de disposición en cualquier tamaño de recipiente con elementos de filtro de forma rectangular dimensionados para encajar en el recipiente. Según el diseño, se pueden proporcionar diversos elementos de filtro rectangulares dentro de la carcasa de filtro para aumentar el área de superficie total del filtro. El espaciamiento puede ser estrecho con suficiente flujo entre los elementos para la circulación del fluido. La eficiencia general de filtración aumenta por la mayor área de superficie del filtro, en comparación con un filtro convencional que usa cartuchos cilíndricos, mejorará en al menos un 58-175 % para recipientes de más de 46 cm (18 pulgadas) de diámetro, según el tamaño de los elementos de filtro de forma rectangular y/o fluido a filtrar. Los datos se basan en el uso de medios plisados. La vida útil del filtro es más larga debido al aumento en la cantidad de fluido que se puede filtrar con el novedoso ensamblaje y puede tener una vida útil del filtro hasta 7,5 veces mayor. Además, debido a la mayor eficiencia de filtración, se puede usar un recipiente más pequeño lleno de filtros de forma rectangular para filtrar la misma capacidad que un recipiente más grande con filtros cilíndricos. La mayor vida útil del filtro y el posible uso de un recipiente más pequeño es un beneficio para todas las realizaciones de la invención.
La Tabla 1 compara diversos parámetros para filtros de forma rectangular de medios plisados de celulosa en comparación con filtros cilíndricos en recipientes de filtro con diámetros típicos. Los recipientes de 46 y 76 cm (18 y 30 pulgadas) se ilustran en las FIGS. 9A y B y 10A y B respectivamente. Los datos son para medios plisados de celulosa, pero se espera que los resultados de los medios naturales sean equivalentes y tengan los mismos o similares beneficios que la celulosa. Los filtros de forma rectangular son mejores en todos los aspectos, incluido el número de filtros contenidos en el recipiente, la superficie total de los medios de filtro. El aumento de la superficie de los medios es proporcional al aumento de la eficiencia del filtro.
Tabla 1
Figure imgf000011_0001
Los mismos datos se presentan en la Tabla 2 para medios de polipropileno plisado.
Se pueden esperar resultados iguales o similares para otros medios sintéticos.
Tabla 2
Figure imgf000012_0001
Otra realización de la invención es un método para filtrar fluidos. El fluido a filtrar se introduce en una carcasa de filtro con una pluralidad de filtros de forma rectangular que tienen una tapa superior y una inferior con medios que se extienden desde la tapa superior de forma rectangular hasta la tapa inferior de forma rectangular que proporciona un vacío central generalmente rectangular dentro de los medios. El fluido pasa a través de una capa de los medios y entra en el vacío en el centro de los filtros de forma rectangular. Las partículas permanecen en el exterior del filtro. El fluido filtrado se recoge del vacío central después de que el fluido haya pasado a través de los medios de filtro. Este es un método para el flujo de fuera adentro.
Alternativamente, el método se puede adaptar para el flujo de dentro afuera. El fluido se introduce en la carcasa de filtro y en un vacío central ubicado en cada uno de los filtros de forma rectangular. El fluido pasa a través de una capa de medios que rodea el vacío hacia el exterior del filtro y las partículas permanecen en el vacío. El fluido se recoge en una cámara separada de la carcasa de filtro y se retira.
Otra realización es un método para eliminar líquido de una corriente de gas. Una mezcla de gas y líquido se introduce en un recipiente. La mezcla de gas y líquido pasa a través de una pluralidad de coalescedores de forma rectangular de dentro afuera de los medios de filtro. Se permite que el gas ascienda hasta la parte superior del recipiente. Se deja que el líquido se asiente en el fondo del recipiente. El gas se retira por la parte superior del recipiente, mientras que el líquido se retira por el fondo del recipiente. Se puede usar un método similar para el flujo de fuera adentro usando una pluralidad de coalescedores de forma rectangular.
Otra realización de esta invención es el método de separación de líquidos con diferentes pesos específicos. La primera etapa en la realización preferida es introducir la mezcla líquida en un recipiente que se encuentra en un eje horizontal. La mezcla líquida pasa a través de uno de una pluralidad de coalescedores de forma rectangular de dentro afuera de los medios de filtro. El fluido filtrado más ligero flota hacia la parte superior del recipiente y el fluido filtrado más pesado se hunde hasta la parte superior del recipiente después de la filtración. El fluido más ligero se recoge de la parte superior del recipiente y el fluido más pesado se recoge dl fondo del recipiente. Se puede usar un método similar para el flujo de fuera adentro usando una pluralidad de coalescedores de forma rectangular.
Un método adicional es la separación líquido/líquido que utiliza el mismo método que la separación gas-líquido descrita anteriormente con un recipiente que está en posición vertical en lugar de horizontal.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de filtro para filtrar líquidos que comprende:
a) una carcasa de filtro (201);
b) una entrada de líquido (130) a la carcasa de filtro (201);
c) una placa de separación (205) asegurada herméticamente a la circunferencia interior de la carcasa de filtro (201), dicha placa de separación (205) provista de aberturas (207);
d) una pluralidad de filtros de forma rectangular (100) encerrados en dicha carcasa de filtro (201), en donde cada uno de dichos filtros de forma rectangular tiene un primer vacío central (105) rodeado por medios de filtro plisados (101) con la superficie externa de los medios de filtro plisados expuesta al líquido a filtrar que entra al recipiente de filtro a través de la entrada de líquido (130), una tapa superior sólida (111), una tapa inferior (121) con una abertura (123) ubicada en la misma para comunicarse fluidicamente con el primer vacío central (105) en los medios de filtro (101) que se extienden desde la tapa superior (111) hasta la tapa inferior (121);
e) la tapa inferior (121) de cada filtro de forma rectangular se monta de forma retirable en un receptor de filtro (208) que rodea cada una de las aberturas en la placa de separación (205), en donde cada tapa inferior tiene un miembro de sellado (425) que sella la tapa inferior (121) con el filtro receptor (208) para evitar el desvío de líquido; f) se proporciona una cámara de recogida en la carcasa de filtro (201) debajo de la placa de separación (205) para recoger el líquido limpio filtrado; y
g) una salida de líquido limpio (209) desde la carcasa de filtro (201) debajo de la placa de separación (205); caracterizado por que el conjunto de filtro comprende además un soporte perforado (103) dentro del primer vacío central (105) de cada uno de dichos filtros de forma rectangular (100), en donde el soporte perforado (103) se monta en cada uno de dichos receptores de filtro (208), y en donde cada uno de dichos soportes perforados (103) tiene un segundo vacío central de tal manera que el líquido a filtrar pasa desde la superficie externa de los medios de filtro (101) hacia el primer vacío central (105) de los filtros de forma rectangular, y de manera que el líquido filtrado resultante fluye desde el primer vacío central hacia el segundo vacío central del soporte perforado y luego a través de la abertura (207) de la placa de separación (205) hacia la cámara de recogida.
2. El conjunto de filtro de la reivindicación 1, en donde:
i) el filtro de forma rectangular tiene un área de sección transversal que aumenta hacia el fondo del filtro generalmente en forma de trapezoide; o
ii) el conjunto de filtro comprende además un asa (126) en la tapa superior (111) de cada uno de dichos filtros de forma rectangular; o
iii) los medios de filtro (101) se seleccionan del grupo de medios plisados naturales o sintéticos; o iv) la carcasa de filtro (201) es generalmente cilíndrica y la placa de separación generalmente se monta de forma circular dentro de la carcasa (201).
3. El conjunto de filtro de la reivindicación 2, en donde:
cada uno de los filtros de forma rectangular se puede retirar individualmente de la placa de separación (205) tirando del asa (126) en la tapa superior (111) para liberar el filtro de la placa de separación (205).
4. El conjunto de filtro de cualquier reivindicación anterior, en donde:
el conjunto de filtro funciona bajo presión en donde el intervalo de presión diferencial es de 13,78 - 220,63 kPa.
5. El conjunto de filtro de cualquier reivindicación precedente, en donde el conjunto de filtro comprende al menos seis (6) de dichos filtros de forma rectangular, siendo cada uno de dichos filtros de forma rectangular retirable individualmente del receptor de filtro correspondiente.
6. Un método para filtrar un líquido utilizando el conjunto de filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo el método:
a) introducir fluido a filtrar en la carcasa de filtro (201) con la pluralidad de filtros de forma rectangular hechos de medios de filtro plisados;
b) filtrar el fluido a través de la pluralidad de filtros de forma rectangular haciendo pasar el fluido a través de los medios de filtro (101) hacia el vacío central (105) dentro de cada filtro de forma rectangular;
c) recoger el fluido filtrado del vacío central (105) de cada filtro de forma rectangular en una cámara separada de la carcasa de filtro (201); y
d) retirar el fluido filtrado de la carcasa de filtro (201).
7. Un método para filtrar fluidos de la reivindicación 6, en donde:
el filtrado es bajo presión en donde el intervalo de presión diferencial es de 13,78 - 220,63 kPa.
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