Sistema de filtro de cartucho con drenaje que coopera con el elemento de filtrado.

Un elemento de filtrado (30) que comprende:

un medio de filtrado (31) anular que rodea un depósito central,

permitiendo el medio de filtrado (31) que los fluidos pasen al interior del depósito central pero bloqueando el paso de impurezas;

un extremo axial abierto en un primer extremo del depósito central con una abertura (35) que permite que el fluido fluya desde el depósito central al exterior del elemento de filtrado (30), y un primer sello anular (38) que rodea la abertura;

un extremo axial cerrado en un segundo extremo del depósito central opuesto al primer extremo en el que el fluido no puede pasar a través del extremo cerrado axial al interior o exterior del depósito central; y

un bolsillo (36) formado adyacente al extremo axial cerrado para la recepción del drenaje (40), teniendo el bolsillo (36) unas roscas (37) formadas sobre una superficie interior, comprendiendo el bolsillo (36) un extremo abierto (36a), una sección roscada (36c) que incluye las roscas (37) y una sección lisa (36b) interpuesta entre el extremo abierto (36a) y la sección roscada (36c).

Sistema de filtro de cartucho con drenaje que coopera con el elemento de filtrado

Campo técnico

El campo de esta descripción es el de sistemas de filtro. Más específicamente, el campo es el de sistemas de filtros de cartucho para líquidos, tal como aceite de lubricación o combustibles líquidos, que tienen drenajes para el drenaje del líquido al exterior del cartucho.

Antecedentes Los sistemas de filtro de cartucho se usan extensamente hoy en día en equipos tales como motores de combustión interna, maquinaria de construcción y minería y muchos otros tipos de maquinarias industriales. Se usan para filtrar contaminantes en los líquidos en los sistemas de combustible, sistemas de aceite de lubricación, sistemas de fluido hidráulico de potencia, sistemas de fluido hidráulico de control, sistemas de fluido de transmisión, sistemas de admisión de aire al motor y otros similares.

Un sistema de filtro de cartucho incluye típicamente una base que frecuentemente se fija al equipo, un cartucho (también denominado a veces una carcasa, cápsula, bote o cubierta) y un elemento de filtrado que se puede situar de modo extraíble en el interior del cartucho. Después de que se coloque el elemento de filtrado en el interior del cartucho, se fija el cartucho a la base con roscas u otros medios de fijación para formar un compartimento sellado alrededor del elemento de filtrado. El cartucho, base y elemento de filtrado cooperan para definir unos recorridos del fluido por medio de los que se dirige el fluido a través del elemento de filtrado. El elemento de filtrado contiene medios de filtrado que atrapan y recogen los contaminantes cuando pasa el fluido a través de él. Los contaminantes atrapados pueden incluir suciedad, agua, hollín, cenizas, partículas metálicas y otros restos nocivos.

Eventualmente estos contaminantes obstruyen el medio de filtrado y reducen su eficacia. O se pueden desarrollar otras condiciones a lo largo del tiempo que reducen también la eficacia del medio de filtrado en la eliminación de contaminantes. Cuando esto ocurre, se debiera sustituir el elemento de filtrado (o posiblemente limpiar, pero esto no es práctico en la mayor parte de las aplicaciones) . Pero solamente se necesita sustituir el elemento de filtrado, mientras que el cartucho, base y otros componentes se reutilizan. El elemento de filtrado se diseña para ser sustituido convenientemente y fácilmente desechado. El elemento de filtrado se puede sustituir bajo demanda, es decir cuando el filtro queda obstruido y requiere sustitución, o periódicamente, de acuerdo con las guías de un mantenimiento periódico planificado, establecido para la aplicación particular.

Los elementos de filtro de cartucho pueden tener muchas ventajas sobre otros sistemas de filtro tales como filtros rotativos. Por ejemplo, los sistemas de filtro de cartucho pueden estar provistos de modo barato con un drenaje. Para evitar vertidos, un técnico puede desear eliminar el fluido del cartucho en una forma controlada y contenida antes de separar el cartucho para sustituir el elemento de filtrado. El drenaje facilita la eliminación del fluido que está en el interior del cartucho. En algunas circunstancias el fluido puede verterse si no se retira primero del cartucho antes de separar el cartucho de la base. El drenaje está típicamente integrado en el cartucho. Debido a que en un sistema de filtro de cartucho el drenaje solamente incrementa en general el coste del cartucho, que se reutiliza y se compra solamente una vez, y generalmente no incrementa el coste del elemento de filtrado, que se sustituye frecuentemente y se compra muchas veces, el coste adicional de incluir un drenaje no incrementa significativamente el coste de operación total para el propietario del equipo.

El documento JP 09173716 A describe un filtro de aceite que tiene una carcasa y una cubierta que tiene un tornillo de drenaje, con un elemento de filtrado cerrado por dicha carcasa y dicha cubierta.

Adicionalmente, el documento US 5.366.400 A se dirige a un cartucho del filtro de aceite que tiene una válvula, de modo que se pueda drenar el aceite residual que permanece en el cartucho de filtrado mediante el accionamiento de una válvula. El cartucho del filtro de aceite con la válvula se fija a un motor. Se puede usar una bolsa para desechar el cartucho del filtro usado.

El documento de Patente de Estados Unidos Nº 6.814.243, concedido el 9 de noviembre de 2004 (la “patente 243”) es un ejemplo de sistemas de filtro de cartucho de la técnica interior que incorporan un drenaje en el cartucho. La FIG. 1 de la patente 243 ilustra un cartucho 14 con un drenaje integrado (el drenaje no está etiquetado con un carácter de referencia, pero se muestra incorporado en la parte inferior del cartucho 14 en la FIG. 1, y se muestra en una posición cerrada) .

La patente 243 es también un ejemplo de otra característica, crecientemente importante, de los sistemas de filtro de cartucho. La disposición del sistema de filtrado descrita en la patente 243 hace imposible instalar el cartucho a la base, sin tener primero un elemento de filtrado apropiadamente instalado en el cartucho. Esto impide, por ejemplo,

hacer funcionar accidental o intencionadamente la maquinaria sin el elemento de filtrado en su sitio. Dado que los componentes tales como las bombas de combustible, inyectores de combustible, bombas hidráulicas, válvulas, cojinetes, motores, etc., cada vez son más caros, de tecnología más elevada y se hacen con tolerancias y especificaciones más estrechas, es crecientemente importante proteger estos componentes contra la contaminación. La contaminación puede producir un desgaste prematuro e incluso el fallo y el problema se complica cuando el componente tiene tolerancias estrechas entre las piezas o es muy caro. Por ello, puede ser muy ventajoso en algunas aplicaciones asegurar que el técnico no trata, accidental o intencionadamente, de hacer funcionar la maquinaria sin un elemento de filtrado apropiado en su sitio.

Sin embargo, aunque el sistema de filtro de la patente 243 se comporta bien en algunas aplicaciones, puede padecer de importantes desventajas o, en otra forma, no está bien adaptado para otras aplicaciones. Por ejemplo, el sistema de filtro de la patente 243 puede no estar bien adaptado para aplicaciones en las que el fluido del cartucho está a una alta presión. Debido a que la conexión del cartucho a la base es a través del elemento de filtrado, la fuerza de la alta presión en el cartucho reacciona a través del elemento de filtrado, que puede no ser suficientemente resistente para las presiones de algunas aplicaciones. Adicionalmente, no se pretende que el anillo tórico entre el cartucho y la base retenga una alta presión en el interior del cartucho.

La presencia de roscas en el tubo central del elemento de filtrado puede ser una desventaja en algunas circunstancias. La roscas en el tubo central, que se pueden usar para conectar el elemento de filtrado y el cartucho a la base, se sitúan en un recorrido de fluido limpio hacia fuera del sistema. Las roscas en el recorrido del fluido limpio pueden contribuir a la contaminación.

Además, el cartucho del sistema descrito en la patente 243 puede ser relativamente complicado y caro de fabricar para algunas aplicaciones. La estructura de conexión incorporada en la parte inferior del cartucho puede añadir demasiado coste para algunas aplicaciones.

Debido a estos inconvenientes, es necesario otro diseño del filtro de cartucho que, en tanto que también previene el uso accidental o intencionadamente del sistema de filtro sin un elemento de filtrado instalado, también es un paliativo respecto a algunas o todas las desventajas mostradas por la patente 243.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un elemento de filtrado tal como se expone en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes. Un sistema de filtro de cartucho incluye una base, un cartucho que puede fijarse a la base y un elemento de filtrado que tiene un medio de filtrado situado en el interior del cartucho. Un drenaje forma un sellado con, y puede acoplarse de modo extraíble a, el elemento de filtrado cuando el drenaje está en una posición cerrada. En una posición abierta, el drenaje permite que el fluido sea retirado del cartucho. Debido a que el drenaje forma un sellado con, y puede acoplarse de modo extraíble con, el elemento de filtrado en una posición cerrada, el drenaje no puede cerrarse a menos que el elemento de filtrado esté colocado apropiadamente en el interior del cartucho. Esto impide el uso accidental o intencionado del sistema de filtro sin un elemento de filtrado en su sitio.

Breve descripción de los... [Seguir leyendo]

1. Un elemento de filtrado (30) que comprende:

un medio de filtrado (31) anular que rodea un depósito central, permitiendo el medio de filtrado (31) que los fluidos pasen al interior del depósito central pero bloqueando el paso de impurezas;

un extremo axial abierto en un primer extremo del depósito central con una abertura (35) que permite que el fluido fluya desde el depósito central al exterior del elemento de filtrado (30) , y un primer sello anular (38) que rodea la abertura;

un extremo axial cerrado en un segundo extremo del depósito central opuesto al primer extremo en el que el fluido no puede pasar a través del extremo cerrado axial al interior o exterior del depósito central; y

un bolsillo (36) formado adyacente al extremo axial cerrado para la recepción del drenaje (40) , teniendo el bolsillo (36) unas roscas (37) formadas sobre una superficie interior, comprendiendo el bolsillo (36) un extremo abierto (36a) , una sección roscada (36c) que incluye las roscas (37) y una sección lisa (36b) interpuesta entre el extremo abierto (36a) y la sección roscada (36c) .

2. Un elemento de filtrado (30) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende adicionalmente un segundo sello anular (39) , de mayor diámetro que el primer sello anular (38) , para el sellado entre un cartucho (20) y una base (10) cuando el elemento de filtrado se instala en un sistema de filtro de cartucho (1) .

3. Un elemento de filtrado (30) de acuerdo con la reivindicación 2 en el que el extremo axial abierto incluye una placa abierta del extremo (34) , el extremo axial cerrado incluye una placa cerrada del extremo (33) y el depósito central se define mediante un tubo central (32) , estando unidos el tubo central (32) a la placa abierta del extremo (34) y a la placa cerrada del extremo (33) .

4. Un método de montaje del sistema de filtro de cartucho (1) que tiene una base (10) , un cartucho (20) , un elemento de filtrado (30) tal como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1-3, y un drenaje (40) que pasa a través de un orificio (25) en el cartucho (20) , comprendiendo el método:

la colocación del elemento de filtrado (30) en el interior del cartucho (20) ;

el cierre del drenaje (40) de modo que el fluido no pueda pasar al exterior del cartucho (20) a través del drenaje (40) mediante la formación de un sello extraíble con el elemento de filtrado (30) ; y

el acoplamiento del cartucho (20) a la base (10) para definir un recorrido de flujo desde la base (10) , a través del elemento de filtrado (30) , y de vuelta a través de la base (10) .

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 que comprende adicionalmente la formación de un acoplamiento extraíble entre el drenaje (40) y el elemento de filtrado (30) .

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 en el que la formación de un acoplamiento extraíble entre el drenaje

(40) y el elemento de filtrado (30) comprende provocar que las roscas (45) formadas sobre el drenaje (40) se acoplen con las roscas (37) formadas sobre el elemento de filtrado (30) .

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 en el que la formación de un sellado extraíble con el elemento de filtrado (30) comprende el giro del drenaje (40) con relación al elemento de filtrado (30) de modo que las roscas (37) en el elemento de filtrado se acoplen adicionalmente con las roscas (45) sobre el drenaje (40) hasta que una abertura de entrada (46) formada en el drenaje (40) se bloquee por el elemento de filtrado (30) .

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que:

la colocación del elemento de filtrado (30) en el interior del cartucho (20) comprende la inserción del elemento de filtrado (20) a través de un extremo abierto (21) del cartucho (20) ; y

el acoplamiento del cartucho (20) a la base (10) comprende el acoplamiento de roscas (23) formadas adyacentes al extremo abierto (21) del cartucho (20) con roscas (13) formadas sobre la base (10) .

9. Un sistema de filtro de cartucho (1) que comprende:

un cartucho (20) que tiene un extremo abierto (21) y un extremo cerrado (22) ;

un drenaje (40) que penetra a través del extremo cerrado (22) del cartucho, teniendo el drenaje (40) un extremo de entrada (42) y un extremo de salida (43) opuesto, teniendo el extremo de entrada (42) una estructura formada sobre él;

un elemento de filtrado (30) , como se ha expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1-3 que puede insertarse a 5 través del extremo abierto (21) del cartucho y colocarse en el interior del cartucho (20) , y en el que el drenaje (40) se puede mover entre una posición cerrada en la que la estructura de sellado impide que el fluido fluya desde el cartucho (20) al interior del extremo de entrada (42) del drenaje, y una posición abierta en la que el fluido puede fluir desde el cartucho (20) al interior del extremo de entrada (42) del drenaje y al exterior del extremo de salida (43) del drenaje; y

cuando el drenaje (40) está en su posición cerrada, la estructura de sellado sobre el extremo de entrada del drenaje (40) está acoplada con el bolsillo (36) formado sobre el elemento de filtrado (30) para formar un sellado extraíble.