MXPA96004714A - Montaje de filtro de aire para filtrar aire conmaterial en particulas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un montaje de filtro de aire para filtrar aire con material en partículas en el mismo;el montaje de filtro de aire estácaracterizado porque comprende:(a) un alojamiento que incluye una entrada para el aire y una salida para el aire;el alojamiento incluye una pared separadora rígida que separa el alojamiento en una cámara de filtración y una cámara para el aire limpio;la pared separadora incluye una primera abertura u orificio para el flujo de aire en la misma;(b)un primer elemento de filtro posicionado en comunicación de flujo de aire con la primera abertura para el flujo de aire en la pared separadora;el elemento de filtro incluye medios de filtro que define una cámara interna para el aire limpio del elemento de filtro;(i) el primer elemento de filtro se orienta con la cámara interna para el aire limpio del filtro en comunicación de flujo de aire con la primera abertura para el flujo de aire de la pared separadora;(ii) el primer elemento de filtro incluye una primera tapa extrema que tiene una abertura u orificio central;los medios de filtro se incrustan dentro de la primera tapa extrema;(c) un primer elemento de Venturi montado en la primera abertura u orificio para el flujo de aire de la pared separadora;el primer elemento de Venturi tiene una porción difusora o de difusor, una porción extrema de forma ensanchada y una porción de garganta arqueada que interconecta la porción difusora y la porción de forma ensanchada;el primer elemento de Venturi se monta en la pared separadora con la porción de forma ensanchada posicionada para proyectarse a la primera tapa extrema del primer elemento de filtro y la cámara interna para el aire limpio del primer elemento de filtro;y (d) un aparato de limpieza por impulso de chorro que incluye una primera boquilla orientada para dirigir un impulso del aire a la porción difusora del primer elemento de Venturi desde la cámara para el aire limpio y hacia el primer elemento de filtro.

Description

MONTAJE DE FILTRO DE AIRE PARA FILTRAR AIRE CON MATERIAL EN PARTÍCULAS Campo de la invención La presente invención se relaciona con los sistemas de filtración de aire que tienen elementos de Venturi y medios para la limpieza mediante impulso de aire de los elementos de filtro.

Antecedentes de la invención El materíal en partículas suspendido en un gas se encuentra en muchas industrias. En algunas industrias, tal material en partículas es un producto valioso, por ejemplo el almidón que se va a recuperar. Para otras, tales como la industria alimenticia, el materíal en partículas puede ser simplemente polvo a ser separado del aire. Los sistemas para limpiar una corriente de aire o gas cargada con material en partículas incluyen montajes de filtro de aire que tienen elementos de filtro dispuestos en un alojamiento. El elemento de filtro puede ser una bolsa o una cubierta de una tela adecuada o papel plegado. La limpieza se lleva a cabo al impulsar periódicamente un breve chorro de aire presurizado al interior del elemento de filtro para invertir el flujo de aire a través del elemento de filtro. Tales montajes de filtro de aire se describen en, por ejemplo, la patente norteamericana No. 4,218,227 (Frey) y la patente norteamericana No. 4,395,269 (Schuler). REF : 23227 Los elementos de \ enturi son a veces utilizados para dirigir el chorro de aire presurizado al elemento de filtro y para recuperar la energía de presión a medida que el aire sale del elemento de filtro. Frecuentemente, el extremo de entrada del elemento de Venturi se encuentra ya sea al exterior de la cámara de filtración o se extiende al interior del elemento de filtro. Por ejemplo, la patente norteamericana No. 4,218,227 (Frey) describe el montaje de un Venturi con la entrada del elemento de Venturi que reposa sobre el lado de la partición de la cámara de filtro opuesta al elemento de filtro. La patente norteamericana No. 3,942,962 (Duyckinck) describe un elemento de Venturi con la porción de entrada del Venturi que se extiende al interior del elemento de filtro. En un diseño estándar de los sistemas de Venturi para la aplicación con limpieza mediante impulso de chorro, una alta caída de presión (o diferencial de presión) se presenta a través del elemento de Venturi. Los sistemas de limpieza mediante impulso de chorro generan fuerte ruido a medida que las válvulas de retroimpulso se abren y cierran para impulsar el aire presurizado necesario para superar la presión en el elemento de filtro para invertir el flujo de aire en el mismo. La presente invención está dirigida a un sistema de filtración de aire que da como resultado un nivel de ruido reducido y pérdida de energía más baja durante la filtración de aire cargado de materia en partículas y la limpieza mediante impulso de chorro de los elementos de filtro.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención provee un montaje de filtro de aire para filtrar aire con material en partículas. El montaje de filtro de aire comprende un alojamiento que tiene una cámara para aire limpio y una cámara de filtración. El alojamiento tiene una pared superior, un fondo o parte inferior y una pluralidad de paredes laterales, una salida para el aire limpio, una entrada para el aire sucio, medios que separan la cámara para el aire limpio de la cámara de filtración, medios de limpieza por impulso de chorro y una porción inferior en la cámara de filtración arreglada y construida para recolectar el material en partículas. La pluralidad de paredes laterales dependen de (esto es, están unidas a) la pared superior y la entrada para el aire sucio se posiciona en la parte inferior o fondo o una de las paredes. Los medios que separan la cámara para el aire limpio de la cámara de filtración incluyen medios para montar uno o más elementos de filtro dentro de la cámara de filtración. Cada uno de los elementos de filtro tiene una porción porosa al aire que tiene extremos próximos y distantes y está en comunicación fluida con la salida para aire. Como se usa en la presente, un "extremo próximo" se refiere a un extremo que está próximo a la válvula de retroimpulso para la limpieza mediante impulso de chorro (o limpieza de retroimpulso) y un "extremo distante" se refiere a un extremo que está distante a la válvula de retroimpulso. Los medios de limpieza por impulso de chorro se utilizan para la limpieza de cada uno de los elementos de filtro y están en una posición intermedia (o entre) a la salida y los elementos de filtro. Los medios de separación también incluyen un elemento de Venturi montado (o fijo) en los medios de separación. El elemento de Venturi tiene una porción difusora o de difusor, una porción de forma ensanchada y una porción estrecha o de garganta arqueada que interconecta la porción difusora o de difusor y la porción de forma ensanchada (o porción de entrada del Venturi). El elemento de Venturi se posiciona de tal manera que la porción de forma ensanchada se dispone en la cámara de filtración y la porción difusora se extiende a la cámara para aire limpio. La porción de entrada del Venturi puede tener un extremo distante que está próximo a y en alineación transversal con el extremo próximo de la parte porosa al aire del elemento de filtro, de tal manera que el aire que fluye a través del extremo próximo poroso al aire al extremo distante de la porción de entrada del Venturi viaja en una trayectoria en general recta y no está impedido entre el elemento de filtro y el elemento de Venturi. El montaje de filtro de aire de acuerdo a la presente invención también puede tener un elemento de Venturi en donde el radio de la garganta del Venturi se selecciona para dar como resultado una velocidad de flujo de aire de filtración a través de la garganta a menos de la mitad de la velocidad en los elementos de Venturi estándar utilizados en los medios de limpieza por impulso de chorro. Como se usa en la presente, todos los radios y diámetros que se refieren a los radios y diámetros de las gargantas del Venturi, salidas y entradas del difusor de las porciones de forma ensanchada son dimensiones interiores a no ser que se especifique de otra manera. El montaje de filtro de aire de acuerdo a la invención puede tener también un elemento de Venturi cuya relación del radio de salida del difusor al radio de la garganta se selecciona para ser menor que aquella en los elementos de Venturi estándar diseñados para una recuperación de aire eficiente en los montajes de filtro con medios de limpieza por impulso de chorro. La relación de la longitud del difusor al radio de la garganta del elemento de Venturi en el montaje de filtro de aire de la presente invención también se puede seleccionar para ser menor que aquella en los elementos de Venturi estándar diseñados para una recuperación eficiente de la presión en los montajes de filtro de aire con medios de limpieza por impulso de chorro. En comparación con los montajes de filtro de aire convencionales con elementos de Venturi, el montaje de filtro de aire de la presente invención puede tener una velocidad de aire reducida en la cámara para el aire limpio, mediante lo cual se disminuye la pérdida de presión en el mismo. La velocidad del aire que pasa a través de la garganta del Venturi también se puede reducir. La presión entre la cámara de filtración y la cámara para el aire limpio puede también ser más baja que en los diseños convencionales. Debido a las velocidades del aire más bajas y la diferencial de presión más baja en la operación del montaje de filtro de aire, se requiere menos energía para impulsar el aire a través del montaje. Además, la disminución de la velocidad de flujo de aire a través de la garganta del Venturi reduce significativamente el ruido durante la limpieza mediante impulso de chorro de los elementos del filtro, debido a que se necesita menos aire presurizado y se puede usar una válvula de retroimpulso más pequeña. El volumen del montaje de aire también puede ser más pequeño que los diseños estándar debido a la longitud más corta del difusor truncado. La diferencial de presión más baja entre la cámara del filtro y la cámara para el aire limpio puede dar como resultado un costo de instalación y operación más bajo debido al ventilador impelente y las válvulas de retroimpulso más pequeños requeridos.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una vista en perspectiva de un tipo de instalación operacional para la presente invención. La figura 2 es una vista en elevación lateral de la presente invención con porciones en corte. La figura 3 es una vista en elevación frontal de la presente invención con porciones en corte. La figura 4 es una vista en perspectiva de una porción de la presente invención. La figura 5 es una vista lateral de una modalidad del elemento de Venturi de la presente invención. La figura 6 es una vista del extremo del elemento de Venturi mostrado en la figura 5 visto desde el extremo distante del mismo. La figura 7 es una vista en sección transversal parcial de una modalidad de un sistema de Venturi de la presente invención, que tiene un elemento de Venturi mostrado en la figura 6, que muestra la vista en sección transversal del elemento de Venturi tomada a lo largo de la línea 7-7.

La figura 8 es una vista en planta de los medios de limpieza por impulso de chorro y el elemento de Venturi.

Descripción detallada de la modalidad preferida La presente invención provee un montaje de filtro de aire que tiene un sistema de Venturi el cual provoca baja pérdida de energía. En los dibujos, en donde los números de referencia semejantes representan partes correspondientes en las varias vistas, las figuras 1-3 muestran una modalidad preferida de tal sistema. Excepto por el sistema de Venturi y la diferencial de presión más baja entre la cámara de filtración y la cámara para el aire limpio, la configuración, construcción y operación del sistema de filtro son sustancialmente similares, a aquellos de la patente norteamericana No. 4,395,269, la cual descripción de la configuración, construcción y operación se incorporan por referencia en la presente. Refiriéndose a la figura 1 , tres unidades o módulos 10 de la presente invención pueden ser configurados conjuntamente como se muestra en el arreglo lado a lado. Este arreglo puede ser, por ejemplo, de un tamaño que se ajusta a un espacio de 1.8 m por 3 m por 3 m (6 por 10 por 10 pies). Cada módulo en la figura 1 incluye un conducto 11 para ventilar el aire sucio o contaminado (esto es con material en partículas) al montaje de filtro. Un conducto semejante 12 se provee para ventilar el aire limpio o filtrado del montaje de filtro. Una puerta 12 de acceso frontal y una puerta de acceso secundaría 14 también se proveen para permitir el acceso al interior del módulo para el propósito de, por ejemplo, limpieza. También se muestra en la figura 1 un montaje 18 de accionamiento de motor y cadena de construcción estándar, para la operación de un tornillo de hélice en la porción de base del montaje. Refiriéndose ahora a la figura 2, la presente invención se muestra en elevación lateral con un panel 17 de pared lateral en corte para ilustrar el arreglo de los varios elementos del montaje. El panel 16 de pared superior tiene una superficie 19 de pared interna. En esta modalidad, la entrada de aire se posiciona en el panel de pared superior de tal manera que el aire entrante cargado de polvo u otro fluido contaminado se introduce en una dirección hacia abajo a la cámara 22 para el aire sucio. Esto permite que el montaje utilice las fuerzas de la gravedad para hacer mover el polvo a través del montaje 10 al área de recolección. La cámara 22 para el aire sucio se define mediante la puerta 13, el panel 16 de pared superior, dos pares de paneles 17 de pared lateral opuestos los cuales se extienden hacia abajo desde el panel superior, la estructura 28 de pared graduada y un par de superficies inclinadas 23, 24. Las superficies inclinadas 23, 24 definen parcialmente un área de recolección o tolva 25 dentro de la porción de base del montaje. Un panel de base inferior o bastidor 26 se sella a los paneles de pared laterales 17 de cualquier manera adecuada, estándar. También, la cámara 22 para el aire sucio es una cámara sellada con el fin de impedir algún escape del aire contaminado o fluido antes de ser filtrado.

Sellado a un elemento de bastidor 27 estructural a lo largo de cada uno de los paneles 17 de pared laterales se monta una estructura 28 de lámina tubular que tiene un diseño semejante a grada al cual se montan los elementos 32 de filtro separados del montaje. La estructura 28 de lámina tubular es sellada en todos los cuatro lados para sellar herméticamente la cámara 22 para el aire sucio de una cámara 60 para el aire limpio. La estructura 28 en la modalidad preferida tiene tres gradas o porciones indentadas. Cada porción de grada incluye un elemento posterior que se extiende hacia arriba 30 y un elemento de pata 31 que se extiende en ángulos rectos desde el mismo. La estructura 28 de lámina tubular se construye de preferencia a partir de una sola pieza de acero laminar y así las porciones de grada individuales son extensiones continuas de la porción de grada inmediatamente por encima de la misma y por debajo de la misma. Como se muestra en las figuras 2 y 3, los elementos de filtro 32 montados a la estructura 28 laminar tubular graduada, se posicionan en la cámara 22 para el aire sucio en relación graduada o espaciada separadamente, parcialmente traslapante, en una dirección en general hacia abajo en un ángulo agudo con respecto al plano horizontal del panel 16 superficial superior. De esta manera, se define un espacio 33 de distribución en la porción superior del montaje 10 de filtro mediante el deflector inclinado 50, los paneles 17 de pared lateral, la superficie 19 interna del panel de pared superior y la puerta 13 de acceso frontal. A medida que el aire sucio entra al montaje 10 desde la entrada 20, se recibe al espacio de distribución 33 antes de ser filtrado.

Los elementos de filtro individuales son medios plegados formados en elementos tubulares cilindricos que tienen extremos cada uno. La construcción de la porción de los medios de filtro de cada elemento y como se soportan a la estructura de lámina tubular 28 es similar al elemento de filtro de la patente norteamericana No. 4,395,269, excepto por las diferencias descritas en la misma. Los detalles de la construcción del elemento de filtro y como los medios de filtro se adaptan a la forma cilindrica adecuada y confinada con tapas extremas como se describe en la patente norteamericana No. 4,171 ,963 (Schuler) se incorporan por referencia en la presente. El montaje de soporte para sostener el elemento de filtro se muestra en la figura 4. Una porción de la porción 30 del elemento posterior de la estructura 28 de la lámina tubular tiene una abertura u orificio (no mostrado en la figura 4, pero mostrado en la figura 7) a través del cual se dispone el elemento 70 de Venturi. Un montaje de balancín 36 se utiliza para sostener el elemento de filtro 32. El montaje de balancín puede tener vastagos de acero que se extienden a través del interior del elemento de Venturi 70 y se sueldan a la estructura 28 laminar de tubo sobre el lado (no mostrado) en la cámara para el aire limpio. Alternativamente, aunque no se muestra en las figuras, los vastagos o varillas de acero del montaje de balancín se pueden roscar en el extremo próximo y extenderse a través de las muescas 92 en la porción ensanchada del Venturi y las aberturas 89 en el reborde 88 del elemento 70 de Venturi descrito posteriormente. En tal caso, un vastago puede ser estructurado de tal manera que se pueda asegurar a la estructura laminar 28 del tubo conjuntamente con el reborde 88 del elemento de Venturi 70 mediante una tuerca colocada sobre el lado de la cámara para el aire limpio de la estructura de lámina tubular. Esto se puede lograr por varios medios evidentes para el experimentado en la técnica. Por ejemplo, la varilla puede tener un resalto anular integral próximo a su extremo próximo para actuar como un obstáculo o retén a medida que el extremo próximo de la varilla se extiende a través de una abertura 87 de la estructura 28 de lámina tubular para ser sujetada con una tuerca. Este arreglo tiene la ventaja de que ninguna varilla se extiende a través de la garganta del elemento de Venturi 70. Otra alternativa practicable para asegurar el elemento de filtro a la estructura de lámina tubular 28 es una similar al arreglo descrito en la patente norteamericana No. 4,218,227 (Frey). Los medios del elemento de tubo cilindrico en el elemento de filtro 32 están confinados en tapas extremas (o elemento de collarín) en ambos extremos. En general, la porción de los medios cubiertos mediante las tapas extremas no son consideradas porosas al aire ya que está blindada por la tapa extrema. La tapa 82 del extremo próximo reposa sobre una junta 84 dispuesta entre la tapa del extremo próximo y la estructura 28 laminar tubular. Al oprimir el elemento de filtro 32 hacia la estructura 28 de la lámina tubular y comprimir la junta 84, la tapa 82 del extremo próximo se sella a la estructura de lámina tubular para impedir fugas de aire. Cada montaje de balancín se asegura perpendicularmente a la estructura de lámina tubular para suspender los elementos de filtro en un ángulo agudo con respecto a la horizontal. El rango preferido para el ángulo de inclinación de los elementos de filtro es de 15° - 30° de la horizontal. Cada montaje 36 de balancín en la invención se construye similarmente. En la modalidad mostrada, se proveen dos hileras verticales paralelas de dos elementos de filtro cada una. Cada porción graduada o escalonada de la estructura de lámina tubular tiene así dos montajes de balancín separados montados espaciadamente a su elemento posterior 30. Las figuras 2 y 3 tomadas en combinación ilustran la colocación de un par de elementos de filtro 32 sobre cada montaje 36 de balancín. Una tapa 44 extrema distante anular que tiene una porción 45 de disco y abertura localizada centralmente se alinea con la placa extrema 39 para cubrir de manera sellante el extremo externo del segundo elemento de filtro de cada par. Esto permite la unión separable de un medio de sujeción para comprimir axialmente las juntas (no mostradas en las figuras 2-3) de los elementos de filtro 32 para sellarlos a la estructura 28 de lámina tubular también como para sellarlos entre sí. La porción 45 de disco de la tapa extrema ayuda a reforzar la placa extrema, de tal manera que menos de la energía de impulso de limpieza se disipa en el metal. También, el perno 46 de sujeción con su manija especial 47 se inserta a través de los orificios alineados de la placa extrema 39 y la tapa extrema 44 para asegurar los dos conjuntamente. Directamente detrás de la estructura 28 de lámina tubular se localiza la cámara 60 para el aire limpio, la cual se define mediante el panel 62 de la superficie posterior del montaje y una porción del panel 16 de la superficie superior, una porción de los dos paneles 17 laterales opuestos y el lado posterior de la estructura 28 de lámina tubular. Montada en el panel 62 de la superficie posterior, se encuentra en comunicación fluida con la cámara 60 para el aire limpio, una salida 64 para el aire limpio, para ventilar el aire limpio, filtrado, al conducto 12 para su regreso al ambiente de la planta. También se proveen medios para limpiar cada montaje de balancín de los elementos de filtro en la cámara 60 para el aire limpio. Los medios incluyen una pluralidad de válvulas tipo impulso y boquillas 65. Un arreglo de válvula y boquilla se posiciona directamente en línea con un orificio de salida 34 en la estructura 28 de lámina tubular para dirigir un chorro de aire comprimido al interior hueco de un par de elementos 32 de filtro. El tipo de las válvulas tipo impulso (o válvulas de retroimpulso), las boquillas, el arreglo de tubería para proveer aire presurizado y su control y operación son conocidos en la técnica. Refiriéndose a las figuras 5-7, montados sobre la estructura 28 de lámina tubular, se encuentran los elementos 70 de Venturi. Cada elemento de Venturi incluye una porción difusora o de difusor (o porción de salida del Venturi) 72, una porción de forma ensanchada de entrada (o porción de entrada del Venturi) 74, y una porción de garganta arqueada 76 que se interpone entre e interconecta la porción difusora 72 y la porción de entrada del Venturi. El aire sale por el elemento de Venturi 70 a través del difusor a la cámara para el aire limpio cuando el aire se filtra y pasa a través del elemento de filtro 32 desde la cámara de filtración en una configuración de flujo de aire de filtración normal. La porción 72 del difusor de preferencia tiene paredes divergentes (o abocinadas) esencialmente rectas para dirigir el aire impulsado al elemento de Venturi 70 durante la limpieza por impulso de chorro, para facilitar la recuperación de presión y por una facilidad de construcción. La porción de garganta 76 es cóncava en la dirección hacia el interior de la misma. El elemento de Venturi 70 se posiciona sobre la estructura 28 de lámina tubular en relación al elemento de filtro 32 de tal manera que la porción 74 de entrada del Venturi se dispone en la cámara de filtración (o cámara para el aire sucio) 22 y la porción de difusor 72 se extiende a la cámara 60 para el aire limpio. Como se muestra en la figura 7, la porción de entrada 74 del Venturi tiene un extremo distante que es próximo a, y alineado de tal manera que, está en general al mismo nivel transversal con el punto más próximo del elemento de filtro 32 que es poroso al aire (esto es, no cubierto por la tapa extrema próxima (o elemento de collarín) 82. De esta manera, el aire que pasa a través de la parte próxima de la porción 83 porosa al aire del elemento de filtro 32 viaja al elemento de Venturi 70 a lo largo de una trayectoria en general recta y de manera no impedida entre el elemento de filtro 32 y el elemento de Venturi. Tal movimiento no impedido del aire a lo largo de una trayectoria en general recta reduce la resistencia al flujo de aire y pérdida de energía. En el diseño del elemento de Venturi, es importante que la compresión de la junta 84 para sellar el elemento de filtro 32 a la estructura 28 de lámina tubular y el desplazamiento consecuente próximo o distante de la tapa del extremo próximo 82 sea tomado en consideración. En general, la distancia desde la estructura 28 de lámina tubular a la parte próxima de la porción 83 porosa al aire es un factor importante que afecta el diseño del elemento de Venturi. En tanto que la entrada del Venturi está alineada transversalmente con el punto más próximo del elemento de filtro 32 que es poroso al aire, la ubicación exacta de la porción 76 de garganta puede variar ligeramente. Por ejemplo, la garganta 86 de la porción de garganta puede estar sobre cualquier lado de la estructura 28 de lámina tubular. Aunque se puede hacer de otra manera, en general, la mayor parte o toda la porción 72 del difusor se dispone sobre el lado de la cámara para el aire limpio de la estructura 28 de lámina tubular. Para reducir la energía requerida para hacer mover el aire y para reducir además la resistencia al flujo de aire, de preferencia la garganta 86 (esto es, la parte de la porción 76 de garganta que tiene el radio más pequeño) tiene un radio seleccionado para dar como resultado una velocidad de flujo de aire de filtración menor que los elementos 70 de Venturi estándar para una recuperación de presión eficiente en la aplicación en los montajes de filtración de aire con medios de limpieza mediante impulso de chorro. En otras palabras, el radio de la garganta es mayor de lo que es en los diseños estándar. De preferencia, el radio de la garganta se selecciona para ser tan grande como sea posible en relación al radio interior de la tapa extrema del elemento de filtro (o elemento de collarín) 82. De esta manera, no se requiere que el aire que pasa a través de la garganta se acelere significativamente, mediante lo cual se reduce la diferencial de presión a través de la entrada y la salida del Venturi y se disminuye la pérdida de energía. La disminución de la diferencial de presión a través del Venturi también reduce la cantidad de aire presurizado y por consiguiente el tamaño de la válvula de retroimpulso necesaria para la limpieza mediante impulso de chorro del elemento de filtro 32. Esto puede reducir el ruido generado en la limpieza mediante impulso de chorro. El radio de la garganta se puede seleccionar, por ejemplo, para efectuar una velocidad de flujo de aire a través de la garganta (a una velocidad de flujo de aire normal a relación de área media de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 4:1 pies cúbicos por minuto pie cuadrado) a menos de la mitad de la velocidad en los diseños estándar, de preferencia a menos de 2032 m/s (4000 pies/minuto), más de preferencia a aproximadamente 508 cm/s (1000 pies/minuto) a aproximadamente 1270 cm/s (2500 pies/minuto). La resistencia al flujo de aire se puede reducir adicionalmente al truncar (o reducir) la longitud de la porción 72 difusora del elemento de Venturi. Los difusores largos que se extienden a la cámara para el aire limpio reducen el volumen en el mismo para el movimiento del aire y por consiguiente incrementan la velocidad del flujo de aire para cualquier velocidad de flujo volumétrico específica. Además, los difusores largos provocan resistencia al aire que viaja desde un elemento de Venturi a la salida 64 para el aire limpio, debido al aire que golpea sobre las porciones 72 difusora de los otros elementos de Venturi. La disminución de la longitud del difusor reduce así la velocidad del aire y reduce la resistencia, mediante lo cual se tiene como resultado menos pérdida de energía en la cámara para el aire limpio. En la presente invención, las dimensiones relativas de la longitud del difusor, el radio de la garganta y el radio de la salida del difusor del Venturi están diseñados de tal manera que la longitud del difusor es menor que en los elementos de Venturi estándar para los montajes de filtro limpiados mediante impulso de chorro, de preferencia menor de la mitad de aquel de tal diseño de Venturi estándar. Como consecuencia, la longitud del difusor al radio de la garganta es también menor que lo que se encuentra en los elementos de Venturi estándares. Un ejemplo de información que se relaciona con los diseños de los sistemas de Venturi estándar se describe por A.T. McDonald y R.W. Fox, "An Experimental Investigation of Incompressible Flow in Conical Diffusers," ASME Paper No. 65-FE-25. 1965. el cual método de diseño se incorpora en la presente por referencia. De preferencia, en la presente invención, la relación de la longitud del difusor al radio de la garganta es de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 2.0:1, más de preferencia aproximadamente 1.1:1 a 1.2:1. Por ejemplo, un Venturi de tal diseño puede tener una relación del radio de salida del difusor al radio de la garganta de aproximadamente 1.02:1 a 1.3:1. En el caso preferido en donde el radio de la garganta se incrementa, con el fin de evitar utilizar difusores largos, la relación del radio de salida del difusor al radio de la garganta se selecciona para ser menor que en los elementos de Venturi estándar diseñados para una recuperación de la presión eficiente utilizados en los montajes de filtro de limpieza mediante impulso de chorro. Esta relación del elemento de Venturi en la presente invención puede ser de aproximadamente 1.01:1 a 1.3:1, de preferencia aproximadamente 1.05:1 a aproximadamente 1.1:1. Tal relación reducirá la resistencia al flujo de aire, de tal manera que el consumo de energía se reduce y aún se mantiene la eliminación de partículas eficiente y la limpieza de los medios mediante el retroimpulso, Al reducir la resistencia al flujo de aire por medio de la selección juiciosa del radio de la garganta del elemento de Venturi y la relación de la longitud del difusor al radio de la garganta, se ha encontrado que, con una velocidad de flujo de aire a través de la garganta a menos de la mitad de la velocidad de los diseños estándar, se puede mantener la eliminación eficiente de partículas y la limpieza de los medios a una diferencial de presión a través del elemento de Venturi de menos de 2.54 cm (1 pulgada) de agua, por ejemplo 5.08 cm (0.2 pulgadas) de agua a una velocidad de flujo de aire normal a relaciones de área de los medios (por ejemplo, aproximadamente 2:1 a aproximadamente 4:1 pies cúbicos por minuto por pie cuadrado). Refiriéndose a las figuras 5-7, el elemento de Venturi 70 tiene medios para el montaje sobre la estructura 28 de lámina tubular. Los medios para el montaje puede ser, por ejemplo, una lengüeta (no mostrada) o un reborde 88 que se extiende hacia afuera en un plano sustancialmente perpendicular al eje del elemento de Venturi próximo a la porción de garganta 76 sobre la superficie exterior de la misma. El reborde 88 puede estar intermedio al extremo distante de la porción de entrada 74 y la porción 72 de difusor del Venturi. El reborde 88 puede tener orificios 89 (por ejemplo tres como se muestra en la figura 6, 89A, 89B, 89C) para recibir medios tales como un perno 90 que pasan a través del mismo para sujeción a la estructura de la lámina tubular 28 en cooperación con una tuerca 91. En general, el diámetro exterior del reborde 88 es mayor que aquel del extremo distante de la porción 74 de entrada del elemento de Venturi 70 y el diámetro de la abertura 34 en la estructura 28 de lámina tubular para proveer una unión segura a la estructura de lámina tubular. Para proveer fácil acceso al orificio o abertura 89 en el reborde 88 de tal manera que un perno, un medio de sujeción similar o un vastago (por ejemplo, el vastago de un montaje de balancín para sostener un elemento de filtro) se puede insertar a través del mismo para la sujeción del elemento de Venturi sobre la estructura de lámina tubular 28, se pueden proveer muescas 92 sobre la porción 74 de entrada del elemento de Venturi, cada una próxima a una de las aberturas 89. El diámetro exterior del difusor es menor que el diámetro de la abertura 34 en la estructura 28 de lámina tubular, de tal manera que la porción 72 del difusor del elemento de Venturi puede ser insertada a través de aquella abertura para el montaje del elemento de Venturi sobre la estructura de lámina tubular con el difusor que se extiende a la cámara para el aire limpio y la porción de entrada 74 dispuesta en el elemento de filtración. Refiriéndose a la figura 2, el montaje de filtro de aire tiene una porción inferior 25 en la cámara para el aire sucio 22 que es sustancialmente similar a aquella descrita en la patente norteamericana No. 4,395,269. Tal porción 25 inferior tiene dos superficies inclinadas 23, 24, una de las cuales puede actuar como un diafragma para responder de manera movible a las diferenciales de presión creadas dentro de la cámara para el aire sucio mediante la operación de los medios de limpieza de impulso de chorro. Un tornillo helicoidal 68 está presente en la intersección de las dos superficies inclinadas y se extiende plenamente a través de la porción inferior 25 de la cámara 22 para aire sucio, para la eliminación del material en partículas recolectado en la cámara 22 para el aire sucio a un sitio exterior al montaje de filtro de aire. Aunque se describe la modalidad con un arreglo inclinado de elementos de filtración y una superficie semejante a diafragma inclinada que se mueve en respuesta a las diferenciales de presión provocadas por la limpieza mediante impulso de chorro, el sistema de Venturi de ia presente invención puede ser aplicado a los montajes de filtro de aire con, por ejemplo, un elemento de filtro vertical, un sistema de recolección de partículas sin una superficie semejante a diafragma o un sistema sin tornillo helicoidal.

Operación de la invención El aire u otro fluido gaseoso cargado de partículas puede ser impulsado a la cámara 22 para el aire sucio, a través de la entrada 20 para el aire y los elementos de filtración 32 y desde la cámara 60 para aire limpio a la salida 64 del montaje de filtro en la modalidad preferida de la presente invención, de una manera sustancialmente similar a aquella descrita en la patente norteamericana No. 4,395,269, la cual descripción de operación ha sido incorporada en la presente por referencia. Después de un intervalo predeterminado de filtración, los elementos de filtración 32 estarán recubiertos con polvo y otro material en partículas y deben ser limpiados. Cada uno de los elementos de filtro 32 se limpian mediante impulso de chorro mediante su respectiva válvula de acción rápida (esto es, válvula de retroimpulso) y boquilla 65 la cual descarga una cantidad de aire presurizado de la boquilla hacia y a la porción del difusor 72 del elemento de Venturi 70. Como se muestra en la figura 8, de preferencia el ángulo de divergencia A, del chorro 94 de aire de la boquilla 65 se selecciona de tal manera que el chorro de aire se enfoca al interior de la porción 72 difusora, más de preferencia próximo a la garganta para facilitar la aspiración del aire secundario (esto es, el aire de la cámara para el aire limpio) al elemento de filtro 32. En la modalidad mostrada en la figura 8, el diámetro de la garganta es de 10.16 cm (4.25 pulgadas), la boquilla 65 tiene una abertura 97 de salida de 1.4287 cm (0.5625 pulgadas), el ángulo de divergencia del chorro de aire es de 7.5°, la distancia axial desde la garganta al extremo distante de la porción de entrada 74 del Venturi es de 8.38 cm (3.3 pulgadas) y la distancia desde la garganta a la abertura de salida 97 de la boquilla correspondiente 65 de los medios de limpieza mediante impulso de chorro es de 35.69 cm (14.05 pulgadas). Tal arreglo es efectivo para la limpieza mediante impulso de chorro de los elementos de filtro. En general, la presión del aire presurizado efectiva para la limpieza mediante impulso de chorro puede ser similar a aquella utilizada en los sistemas convencionales con el elemento de Venturi estándar. Sin embargo, como se afirma previamente, las válvulas de retroimpulso más pequeñas se pueden usar en los montajes de filtro de aire de la presente invención. Los elementos de filtro superiores se limpian primero, la limpieza de los elementos restantes se presenta de arriba a abajo en el montaje. El polvo eliminado de los elementos de filtro superiores es llevado hacia abajo mediante el asentamiento gravitacional y el transporte dinámico del fluido desde un conjunto de elementos de filtro sobre y más allá del siguiente conjunto inferior de elementos de filtro. Durante la operación de los medios de limpieza mediante impulso de chorro la superficie inclinada mayor, o diafragma 24 se mueve hacia afuera o lejos de los elementos de filtro 32 en respuesta al incremento en presión dentro de la cámara 22 para el aire sucio. Esta flexión hacia afuera se muestra en líneas discontinuas en la figura 2. A medida que la presión disminuye, la superficie 24 se flexiona hacia atrás a su posición normal. A medida que el material en partículas se acumula en la porción más inferior 25 sobre el tornillo 68 helicoidal, se elimina mediante la operación del tornillo 68 helicoidal a un sitio al exterior del montaje de filtro. Hay casi cero velocidad de aire sucio en el punto adyacente al tornillo helicoidal, como resultado de que la entrada para el aire sucio no esté ni aún adyacente al área de recolección del material en partículas del montaje de filtro. Como se afirmó previamente, el montaje de filtro de aire de la presente invención se hace funcionar con una diferencial de presión entre la cámara de filtración y la cámara para el aire limpio menor que en el sistema de filtración de aire estándar con los diseños de limpieza mediante impulso de chorro. Preferiblemente, la presente invención se opera de tal manera que la diferencial de presión a través del elemento de Venturi es menor de 2.54 cm (1 pulgada) de agua, más de preferencia menor de 1.27 cm (0.5 pulgadas) de agua, aún más de preferencia aproximadamente 0.508 a 1.02 cm (0.2 a 0.4 pulgadas) de agua a una velocidad de flujo de aire normal a relaciones de área de los medios. La siguiente tabla muestra los ejemplos de la diferencial de presión a través de un elemento de Venturi, a varias velocidades de flujo de aire a través del elemento de filtro en una modalidad mostrada en las figuras 1-5, con un radio de garganta de 4.524 cm (1.781 pulgadas) un difusor con una pared recta divergente a un ángulo de 7.5° del eje del difusor y la porción de forma ensanchada que tiene una curvatura de 2.857 cm (1.125 pulgadas) de radio. También se muestra la relación de la velocidad flujo de aire al área de los medios (en pies cúbicos de aire por minuto por pie cuadrado de los medios). En este arreglo, el extremo distante de la porción de entrada 74 del elemento de Venturi 70 está próximo y alineado transversalmente con el extremo próximo de la porción porosa al aire del elemento de filtro. La operación de la modalidad preferida para filtrar aire cargado con material en partículas da como resultado menos uso de energía por volumen unitario de aire filtrado en comparación con los sistemas convencionales con diseños de Venturi estándar.

Velocidad de flujo Velocidad de aire Caída de presión Relación de aire m /min en la garganta cm de agua pies3/pies2/min (pies /min) cm/s (pies/min) H20) 4.08 (144) 1057 (2080) 6.86 (0.27) 2:1 5.10 (180) 1321 (2600) 10.67 (0.42) 2.5:1 6.12 (216) 1585 (3120) 15.49 (0.61) 3.0:1 7.14 (252) 1850 (3641) 21.08 (0.83) 3.5:1 La modalidad preferida de la presente invención que se relaciona con la aplicación de un sistema de Venturi de baja velocidad de aire a un montaje de filtro de polvo compacto, ha sido descrito en la descripción y dibujos anteriores. Sin embargo, el sistema de Venturi también puede ser adaptado para ser aplicado en otros sistemas de filtración de gas, por ejemplo, el recolector de polvo descrito en la patente norteamericana No. 4,218,227 (Frey) y el montaje de filtro de aire descrito en la patente norteamericana No. 4,319,897 (Labadie). Se entenderá que la descripción de la modalidad preferida es para propósito ilustrativo solamente y que se pueden hacer modificaciones en detalle por el experimentado en la técnica sin desviarse del espíritu y alcance de la invención, especialmente en asuntos de forma, tamaño y arreglo de ciertas partes. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (21)

Reivindicaciones

1. Un montaje de filtro de aire para filtrar aire con material en partículas en el mismo, el montaje de filtro de aire está caracterizado porque comprende: (a) un alojamiento que incluye una entrada para el aire y una salida para el aire; el alojamiento incluye una pared separadora rígida que separa el alojamiento en una cámara de filtración y una cámara para el aire limpio; la pared separadora incluye una primera abertura u orificio para el flujo de aire en la misma; (b) un primer elemento de filtro posicionado en comunicación de flujo de aire con la primera abertura para el flujo de aire en la pared separadora; el elemento de filtro incluye medios de filtro que definen una cámara interna para el aire limpio del elemento de filtro; (i) el primer elemento de filtro se orienta con la cámara interna para el aire limpio del filtro en comunicación de flujo de aire con la primera abertura para el flujo de aire de la pared separadora; (ii) el primer elemento de filtro incluye una primera tapa extrema que tiene una abertura u orificio central; los medios de filtro se incrustan dentro de la primera tapa extrema; (c) un primer elemento de Venturi montado en la primera abertura u orificio para el flujo de aire de la pared separadora; el primer elemento de Venturi tiene una porción difusora o de difusor, una porción extrema de forma ensanchada y una porción de garganta arqueada que interconecta la porción difusora y la porción de forma ensanchada; el primer elemento de Venturi se monta en la pared separadora con la porción de forma ensanchada posicionada para proyectarse a la primera tapa extrema del primer elemento de filtro y la cámara interna para el aire limpio del primer elemento de filtro; y (d) un aparato de limpieza por impulso de chorro que incluye una primera boquilla orientada para dirigir un impulso del aire a la porción difusora del primer elemento de Venturi desde la cámara para el aire limpio y hacia el primer elemento de filtro.

2. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: (a) el primer elemento de filtro incluye una segunda tapa extrema que tiene un orificio o abertura central para el flujo de aire en el mismo; y (b) el montaje incluye un segundo elemento de filtro que tiene una primera tapa extrema con una abertura u orificio para el flujo de aire en el mismo; el segundo elemento de filtro se orienta con la abertura u orificio para ei flujo de aire de la primera tapa extrema del segundo elemento de filtro en comunicación de flujo de aire con la abertura para el flujo de aire en la segunda tapa extrema del primer elemento de filtro.

3. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: (a) la pared separadora incluye en la misma una segunda abertura u orificio para el flujo de aire; (b) el montaje incluye un segundo elemento de filtro posicionado en comunicación de flujo de aire con la segunda abertura para el flujo de aire en la pared separadora; el segundo elemento de filtro incluye medios de filtro que definen una cámara interna para el aire limpio del segundo elemento de filtro; (i) el segundo elemento de filtro se orienta con la cámara interna para el aire limpio del segundo filtro en comunicación de flujo de aire con la segunda abertura u orificio para el flujo de aire de la pared separadora; (ii) el segundo elemento de filtro incluye una primera tapa extrema que tiene una abertura central; los medios de filtro del segundo elemento de filtro se incrustan en la primera tapa extrema del segundo elemento de filtro; (b) un segundo elemento de Venturi montado en la pared separadora; el segundo elemento de Venturi se posiciona en la segunda abertura para el flujo de aire de la pared separadora; el segundo elemento de Venturi tiene una porción difusora o de difusor, una porción extrema de forma ensanchada y una porción de garganta arqueada que interconecta la porción difusora y la porción de forma ensanchada; el segundo elemento de Venturi se monta en la pared separadora con la porción de forma ensanchada posicionada para proyectarse a través de la primera abertura central de la tapa extrema del segundo elemento de filtro y la cámara interna para el aire limpio del primer elemento de filtro; y (c) el aparato para limpieza mediante impulso de chorro incluye una segunda boquilla orientada para dirigir un impulso de aire a la porción difusora del segundo elemento de Ventup desde la cámara para el aire limpio y hacia el segundo elemento de filtro 5

4 Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque (a) el alojamiento incluye una porción inferior para la recolección de partículas, y ío (b) el montaje incluye un tornillo helicoidal para la separación selectiva de las partículas recolectadas en la porción de recolección de partículas del alojamiento

5 Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1 , i s caracterizado porque (a) la porción difusora del primer elemento de Ventup tiene una configuración cónica truncada con un extremo abierto circular, (i) el extremo abierto de la porción difusora del primer elemento de Ventup tiene un primer radio, 0 (n) el primer elemento de Ventup se posiaona con el extremo abierto de la porción difusora en la cámara para el aire limpio del alojamiento, y (b) la porción de garganta del primer elemento de Ventup tiene una configuración circular con un segundo radio, (i) una relación del primer radio al segundo radio está dentro del rango de 1.02:1 a 1.3:1.

6. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque: (a) la porción difusora del primer elemento de Venturi tiene una primera longitud; y (b) el primer elemento de Venturi tiene una relación de la primera longitud ai segundo radio dentro del rango de 1:1 a 2:1.

7. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque: (a) la relación del primer radio al segundo radio y la relación de la primera longitud al segundo radio, se seleccionan para dar como resultado una caída de presión a través del elemento de Venturi de menos de 2.54 cm (1 pulgada) de agua, cuando el montaje se opera para filtrar aire a una velocidad de flujo de aire a través de la porción de garganta del primer Venturi dentro del rango de 28.3 m3/min a 113.3 m3/min (1000 a 4000 pies por minuto).

8. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque. (a) la porción difusora del primer elemento de Venturi tiene una configuración cónica truncada con un extremo abierto circular; (i) el extremo abierto de la porción difusora del primer Venturi tiene un primer radio; (ii) el primer elemento de Venturi se posiciona con el extremo abierto de la porción difusora posicionado en la cámara para aire limpio del alojamiento; (b) la porción de garganta del primer elemento de Venturi tiene una configuración circular con un segundo radio; (i) una relación del primer radio al segundo radio está dentro del rango de 1.02:1 a 1.3: 1 ; (c) la porción difusora del primer elemento de Venturi tiene una primera longitud; y (d) la relación del primer radio al segundo radio; y la relación de la primera longitud al segundo radio, se seleccionan para dar como resultado una caída de presión a través del elemento de Venturi de menos de 2.54 cm (1 pulgada) de agua, cuando el montaje se opera para filtrar aire a una velocidad de flujo de aire a través de la porción de garganta del primer Venturi dentro del rango de 28.3 m3/min a 1 13.3 m3/min (1000 a 4000 pies por minuto).

9. Un montaje de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: (a) la primera tapa extrema del primer elemento de filtro se extiende a la cámara interna para el aire limpio del primer elemento de filtro a una primera distancia; y (b) la porción de forma ensanchada del primer elemento de Venturi se extiende a la abertura u orificio central de la primera tapa extrema del primer elemento de filtro a una distancia no mayor de la primera distancia.

10. Un montaje de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque: (a) el elemento de Venturi comprende una construcción unitaria de una pieza.

11. Un montaje de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque: (a) el primer elemento de Venturi incluye un primer reborde de montaje sobre una superficie exterior del mismo; (i) el primer reborde de montaje se proyecta sustancialmente de manera perpendicular a un eje longitudinal del primer elemento de Venturi; (ii) el reborde de montaje se orienta para acoplarse con una superficie de la pared separadora dentro de la cámara de filtración, para asegurar el primer elemento de Venturi al mismo.

12. Un montaje de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque: (a) el montaje incluye una primera junta selladora entre la pared separadora y el primer elemento de filtro; la junta circunscribe la primera abertura para el flujo de aire de la pared separadora.

13. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: (a) el alojamiento incluye una pared externa superior que tiene en la misma una entrada para el aire sucio.

14. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque: (a) la entrada para el aire sucio se posiciona por encima del primer elemento de filtro; y (b) el montaje incluye un deflector inclinado posicionado entre la entrada para el aire sucio y el primer elemento de filtro.

15. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: (a) el primer elemento de filtro de aire comprende un elemento cilindrico.

16. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque: (i) el primer elemento de filtro cilindrico comprende un elemento de filtro de papel plegado.

17. Un montaje de filtro de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque: (a) el primer elemento de filtro tiene un eje longitudinal; y (b) el primer elemento de filtro se monta en el montaje con el eje longitudinal del elemento de filtro que se extiende en un ángulo agudo en relación a la horizontal.

18. Un montaje de filtro de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque: (a) el ángulo agudo está dentro del rango de 15° - 30°.

19. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque: (a) la porción difusora del primer elemento de Venturi tiene un extremo abierto con un primer radio; (b) el primer elemento de Venturi se posiciona con el extremo abierto de la porción difusora en la cámara para el aire limpio del alojamiento; (c) la porción de garganta del elemento de Venturi tiene una configuración circular con un segundo radio; y (d) una relación del primer radio al segundo radio está dentro del rango de 1.02: 1 a 1.3:1.

20. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque: (a) la porción difusora del primer elemento de Venturi tiene una primera longitud; y (b) el primer elemento de Venturi tiene una relación de la primera longitud al segundo radio dentro del rango de 1:1 a 2:1.

21. Un montaje de filtro de aire de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque: (a) la relación del primer radio al segundo radio y la relación de la primera longitud al segundo radio, se seleccionan para dar como resultado una caída de presión a través del elemento de Venturi menor de 2.54 cm (1 pulgada) de agua, cuando el montaje se opera para filtrar aire a una velocidad de flujo de aire a través de la porción de garganta del primer Venturi dentro del rango de 28.3 a 113.3 m3/minuto (1000 a 4000 pies por minuto).