BR112013007784B1

BR112013007784B1 - Elemento filtrante

Info

Publication number: BR112013007784B1
Application number: BR112013007784-0A
Authority: BR
Inventors: Mark T. Allott; David Ofori-Amoah; Christopher J. Salvador; Randall W. Heibenthal; Dennis M. Deedrich; David B. Harder; John R. Hacker; Richard J. Eisenmenger
Original assignee: Caterpillar Inc.; Donaldson Company, Inc.; Advanced Filtration Systems, Inc
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2021-09-28
Also published as: EP2621603A1; AU2011307275A1; RU2016110166A3; RU2706054C2; US9511314B2; CN103298537B; US20130313183A1; BR112013007784A2; CN103298537A; EP2621603B1; CA2812728A1; HK1189189A1; CA3007828C; US20110073537A1; JP5984817B2; CA3092446A1; ES2743727T3; US8501003B2; ZA201302855B; DK2621603T3

Abstract

elemento filtrante e sistema de filtro. um elemento filtrante (30) aqui descrito inclui um tubo central (32) definindo um reservatório central (55) e incluindo uma parede lateral interna (62). o elemento filtrante (30) inclui ainda uma placa extrema e umacavidade (36) definindo um orifício (54) estendendo a partir da placa extrema para o interior do reservatório central (55). a cavidade (36) inclui uma parede interna (56), uma parede externa (57), e uma pluralidade de projeções (59) estendendo a partir da parede externa (57) da cavidade (36) em direção à parede lateral interna (62) do tubo central (32).

Description

Campo técnico

[0001] O campo dessa invenção são sistemas de filtro. Mais especificamente, ao campo de sistemas de filtro de copo (“canister”) para líquidos, tais como óleo lubrificante, combustíveis líquidos, o qual tem drenos para drenar liquido para fora de copo.

Antecedentes

[0002] Sistemas de filtro canister são hoje amplamente utilizados em equipamentos tais como motores de combustão interna, maquinários de construção e mineração, e muitos outros tipos de maquinário industrial. Eles são utilizados para filtrar contaminantes a partir dos fluidos nos sistemas de combustíveis, sistemas de óleo de lubrificação, sistemas de energia de fluido hidráulico, sistemas de controle de fluido hidráulico, sistemas de fluido de transmissão, sistemas de entrada de ar de motor, e semelhantes.

[0003] Um sistema de filtro canister, tipicamente inclui uma base a qual é frequentemente fixada ao equipamento, um canister (também às vezes chamado de carter, copo, lata ou invólucro), e um elemento filtrante o qual é posicionado, de forma removível, dentro do copo. Após o elemento filtrante ser posicionado dentro do copo, o copo é fixado à base com roscas ou outros meios de fixação para formar um compartimento vedado em torno do elemento filtrante. O copo, a base, e o elemento filtrante cooperam para definir percursos de fluido através dos quais o fluido é direcionado através do elemento filtrante.

[0004] O elemento filtrante contém um meio de filtro que captura e coleta contaminantes conforme o fluido passa através deste. Os contaminantes capturados podem incluir sujeira, água, ferrugem, cinzas, partículas metálicas, e outros resíduos prejudiciais.

[0005] Eventualmente esses contaminantes obstruem o meio de filtro e reduz sua efetividade. Ou outras condições podem desenvolver ao longo do tempo que também reduz a efetividade do meio de filtro na remoção de contaminantes. Quando isso ocorre, o elemento filtrante deve ser substituído (ou possivelmente limpo, mas isso é impraticável para a maioria das aplicações). Mas somente o elemento filtrante necessita ser substituído, enquanto o copo, a base, e outros componentes são reutilizados. O elemento filtrante é projetado para ser convenientemente substituído e prontamente descartado. O elemento filtrante pode ser substituído por necessidade, isto é, quando o filtro se torna obstruído e requer substituição, ou periodicamente, de acordo com a orientação de uma programação de manutenção periódica estabelecida para a aplicação particular.

[0006] Sistemas de filtro de copo podem ter muitas vantagens sobre outros sistemas de filtro, tais como, filtros rotacionáveis (“spin-on”). Para exemplificar, sistemas de filtro de copo podem ser providos de um dreno relativamente barato. Para evitar vazamentos, um técnico pode desejar remover o fluido a partir do copo em uma maneira contida e controlada antes da remoção do copo para a substituição do elemento filtrante. O dreno facilita a remoção do fluido que está dentro do copo. Em algumas circunstâncias, o fluido pode derramar se este não for primeiro removido do copo antes da remoção do copo da base. O dreno é tipicamente integrado dentro do copo. Em função de o dreno do sistema de filtro canister geralmente aumentar apenas o custo do copo, que é reutilizado e apenas um é adquirido, e geralmente não aumenta o custo do elemento filtrante, que é frequentemente substituído e adquirido muitas vezes, o custo adicional de inclusão do dreno não aumenta significativamente o custo operacional total para o proprietário do equipamento.

[0007] A patente US N° 6.814.243, concedida em 9 de novembro de 2004, (”a patente '243”) é um exemplo de sistemas de filtro canister da técnica anterior incorporando um dreno no copo. A figura 1 da patente '243 ilustra um copo 14 com um dreno integrado (o dreno não é numerado com um caractere de referência, mas é ilustrado incorporado dentro da parte inferior do copo 14 na figura 1, e está ilustrado na posição fechada).

[0008] A patente ‘243 é também um exemplo de outra característica progressivamente importante de sistemas de filtro canister. O arranjo do sistema de filtro descrito na patente ‘243, torna-se impossível instalar o copo a base, sem primeiro ter um elemento filtrante, adequadamente, instalado no copo. Isto evita, por exemplo, o acionamento, acidental ou intencional, do maquinário sem o elemento filtrante no lugar. Conforme os componentes, tais como, por exemplo, bombas de combustível, injetores de combustível, bombas hidráulicas, válvulas, mancais, motores, etc., tornam-se mais onerosos, com alta tecnologia, e são fabricados com tolerâncias e especificações rígidas, isto é progressivamente importante para proteger esses componentes contra contaminação. A contaminação pode causar desgaste prematuro e mesmo falha, e o problema é combinado quando o componente tem rígidas tolerâncias entre as partes ou é muito oneroso. Assim, isto pode ser muito vantajoso em algumas aplicações para assegurar que um técnico não tente acionar, acidentalmente ou de forma intencional, o maquinário sem um elemento filtrante apropriado no lugar.

[0009] No entanto, enquanto o sistema de filtro da patente ‘243 atua bem em algumas aplicações, ele pode sofrer várias desvantagens, ou de outra forma, não ser muito apropriado para outras aplicações. Para exemplificar, o sistema de filtro da patente ‘243 não pode ser muito apropriado para aplicações onde o fluido no copo está em uma alta pressão. Uma vez que a conexão do copo na base é através do elemento filtrante, a força da alta pressão no copo é refletida através do elemento filtrante, que não pode ser resistente o bastante para as pressões de algumas aplicações. Adicionalmente, um anel O’ring entre o copo e a base não é previsto para conter a alta pressão dentro do copo.

[0010] A presença de roscas no tubo central do elemento filtrante pode ser uma desvantagem em algumas circunstâncias. As roscas no centro do tubo, que são utilizadas para conectar o elemento filtrante e o copo na base, estão localizadas na passagem de fluido limpo, fora do sistema. As roscas na passagem de fluido limpo podem contribuir para a contaminação.

[0011] Adicionalmente, o copo do sistema descrito na patente ‘243 pode ser relativamente complicado e oneroso para fabricação de algumas aplicações. A estrutura de conexão incorporada dentro da parte inferior do copo pode adicionar custos elevados para algumas aplicações.

[0012] Em função dessas desvantagens, outro desenho de filtro canister foi necessário, o qual ainda previne, a utilização, acidental ou intencional, do sistema de filtro sem o elemento filtrante instalado, mas também contorna algumas ou todas as desvantagens apresentadas pela patente ‘243.

Sumário

[0013] Um elemento filtrante aqui descrito inclui um tubo central definindo um reservatório central e incluindo uma parede lateral interna. O elemento filtrante inclui ainda uma placa extrema e uma cavidade definindo um orifício estendendo a partir da placa extrema para o interior do reservatório central. A cavidade inclui uma parede interna, uma parede externa, e uma pluralidade de projeções estendendo a partir da parede externa da cavidade em direção à parede lateral interna do tubo central. Outro elemento filtrante aqui descrito inclui um tubo central definindo um reservatório central, uma primeira placa extrema, uma vedação circunferencial formada em torno da primeira placa extrema, sendo a vedação configurada para engatar um copo. O elemento filtrante inclui ainda uma segunda placa extrema oposta à primeira placa extrema e uma cavidade definindo um orifício estendendo a partir da segunda placa extrema para o interior do reservatório central. A cavidade inclui uma parede interna tendo roscas configuradas para trazer a vedação para engate com o copo depois de receber um dreno roscado mutuamente. Um sistema de filtro aqui descrito inclui um elemento filtrante incluindo uma cavidade. O sistema de filtro inclui adicionalmente um dreno incluindo uma porção central tendo um batente e uma porção extrema configurada para inserção na cavidade do elemento filtrante.

[0014] Outro sistema de filtro aqui descrito inclui um copo incluindo uma extremidade aberta e uma extremidade fechada, um dreno tendo roscas e engatando a extremidade fechada do copo, e um elemento filtrante compreendendo um tubo central definindo um reservatório central. O elemento filtrante inclui ainda uma primeira placa extrema, uma vedação circunferencial formada em torno da primeira placa extrema, uma segunda placa extrema oposta à primeira placa extrema, e uma cavidade definindo um orifício estendendo a partir da segunda placa extrema para o interior do reservatório central. A cavidade inclui uma parede interna tendo roscas configuradas para encaixe mútuo com as roscas do dreno. O dreno tem uma posição fechada na qual as roscas do dreno mutuamente engatam as roscas da parede interna e a vedação se engata a extremidade aberta do copo.Breve descrição dos desenhos

[0015] A figura 1 é uma vista em corte de um sistema de filtro de copo, incluindo uma base, um copo, e elemento filtrante;

[0016] A figura 2 é uma vista detalhada da figura 1 com o dreno 40 em posição fechada;

[0017] A figura 3 é uma vista detalhada da figura 1 com o dreno 40 em uma posição aberta;

[0018] A figura 4 é uma vista em corte transversal de uma concretização alternativa do elemento filtrante 30 com o dreno 40 representado na posição fechada;

[0019] A figura 5 é uma vista em corte transversal do elemento filtrante 30 da figura 4 com o dreno 40 representado na posição aberta; e

[0020] A figura 6 é uma vista em corte transversal ampliada do ângulo formado entre a projeção 59 e a parede externa da cavidade 36.

Descrição detalhada da invenção

[0021] A seguir é apresentada uma descrição detalhada dos exemplos das concretizações da invenção. Os exemplos das concretizações aqui descritas e ilustradas nas figuras de desenhos têm a intenção de ensinar os princípios da invenção, habilitando os técnicos no assunto, a fabricar e utilizar a invenção em vários ambientes diferentes e para muitas diferentes aplicações. Os exemplos das concretizações não devem ser considerados como uma descrição limitativa do escopo de proteção da invenção. O escopo da proteção da invenção deve ser definido pelas reivindicações anexas, e destina-se a ser mais amplo do que as concretizações específicas aqui descritas.

[0022] A figura 1 ilustra um sistema de filtro de copo 1 tendo uma base 10, um copo 20, e um elemento filtrante 30. A construção geral e a utilização de um sistema de filtro de copo são entendidas pelos técnicos no assunto. Assim, todos os detalhes da construção e utilização do sistema de filtro de copo 1 não necessitam serem aqui explicados. O sistema de filtro de copo 1 pode ser utilizado para filtrar fluidos tais como, diesel ou gasolina ou outros combustíveis líquidos, óleo lubrificante, fluido hidráulico para sistemas de energia hidráulica, fluido de transmissão, ou mesmo, possivelmente, entrada de ar para um motor. O sistema de filtro de copo 1 pode também ser utilizado como um filtro separador combustível/água. O sistema de filtro de copo 1 com as características aqui descritas, pode ser adaptado pelos técnicos no assunto para servir a vários objetivos diferentes e satisfazer muitas outras aplicações.

[0023] A base 10 inclui um canal de entrada 11 para entrada do fluido dentro do sistema de filtro de copo 1, e um canal de saída 12 para saída do fluido do sistema de filtro de copo 1. A base também inclui roscas 13.

[0024] O copo 20 inclui uma extremidade aberta 21 e uma extremidade fechada 22. Adjacente à extremidade aberta 21 do copo existem roscas 23, as quais podem ser engatadas com as roscas da base 13 para reter o copo 20 a base 10. As roscas são um exemplo de estruturas de acoplamento, as quais podem ser incluídas na base 10 e no copo 20 para formar um acoplamento liberável. Outras estruturas de acoplamento podem ser utilizadas como será reconhecido pelos técnicos no assunto.

[0025] O elemento filtrante 30 pode tomar muitas formas diferentes para satisfazer uma aplicação particular. Na concretização ilustrada, o elemento filtrante 30 é bem adequado para a filtragem de combustível ou óleo lubrificante. O elemento filtrante 30 pode incluir um meio de filtro 31, arranjado anularmente, circunferencialmente, ao redor de um reservatório central definido pelo tubo central 32. As extremidades axiais do meio de filtro 31 são vedadas por placas extremas. A placa extrema aberta 33 define uma extremidade axial aberta do elemento filtrante 30. A placa extrema aberta 33 é designada “aberta” uma vez que ela incluí uma abertura 35 para permitir a passagem do fluido para o canal de saída 12 a partir do reservatório central definido pelo tubo central 32. A placa extrema fechada 34 define uma extremidade axial fechada do elemento filtrante 30. A placa extrema fechada é designada “fechada” uma vez que ela impede que qualquer fluido, não filtrado, do lado de fora, do elemento filtrante 30 na extremidade axial adjacente do meio de filtro 31, escoe para o interior do tubo central 32. A placa extrema aberta 33 e a placa extrema fechada 34 podem ser unidas ao tubo central 32 através de soldagem, adesivos, etc.

[0026] Alternativamente, alguns ou todos, tubo central 32, placa extrema aberta 33, e placa extrema fechada 34 podem ser construídos como componentes unitários.

[0027] O fluido a ser filtrado entra a partir do canal de entrada 11 e escoa para a cavidade anular 28 entre o copo 20 e o meio de filtro 31. O fluido então passa dentro e através do meio de filtro 31, depois dentro do tubo central 32 através de perfurações neste local ilustradas na figura 1. A saída de fluido do tubo central 32 através da placa extrema aberta 33 e da abertura 35 dentro do canal de saída 12. A placa extrema aberta 33 e a placa extrema fechada 34 ajudam a definir os canais de entrada e saída de fluido do meio de filtro 31, prevenindo que qualquer fluido escoe diretamente para o canal de saída 12 e contornando o meio de filtro 31. Primeira e segunda vedações anulares 38 e 39 podem, vantajosamente, serem incluídas no elemento filtrante 30 e também ajudar a definir a vedação do percurso de fluido dentro e fora do elemento filtrante 30. A primeira vedação anular 38 pode ser incluído sobre a placa extrema aberta 33 em torno da abertura 35 e adjacente a extremidade axial aberta do elemento filtrante 30, para ajudar a vedação do canal de entrada 11 a partir do canal de saída 12. A segunda vedação anular 39, maior em diâmetro do que a primeira vedação anular 38 pode ser circunferencialmente formada em torno da placa extrema aberta 33 para prover uma vedação entre o copo 20 e a base 10, ou em outras palavras, prover uma vedação para prevenir que o fluido no canal de entrada 11, vaze a partir da união entre o copo 20 e a base 10. A primeira e segunda vedações anulares 38, 39, podem ser integralmente formadas com a placa extrema aberta 33, ou unidas com adesivos ou outros métodos, conforme conhecido na técnica. Quando a primeira e segunda vedações anulares 38, 39 são integralmente formadas sobre ou incluídas sobre a placa extrema aberta 33, a substituição adequada dessas vedações é assegurada quando o elemento filtrante é substituído em intervalos adequados. De outra forma, um técnico pode falhar na substituição adequada das vedações em intervalos apropriados, que poderia resultar em vazamentos do sistema, ou vazamentos no interior do sistema, permitindo o desvio de fluido não filtrado ao elemento filtrante 31 e conduzindo à contaminação.

[0028] Com referencia agora as figuras 2 e 3, um dreno 40 é introduzido na extremidade fechada 22 do copo 20. O dreno 40 provê um canal de dreno 41 para remover fluido a partir do interior do copo 20. O dreno 40 é alongado e inclui uma extremidade de entrada 42 e uma extremidade de saída 43, conectadas uma a outra pelo canal de dreno 41. A extremidade de entrada 42 é posicionada dentro do copo 20. A extremidade de saída 43 é posicionada do lado de fora do copo 20. O dreno 40 pode ser movido entre uma posição fechada e uma posição aberta. Na posição fechada da figura 2, o fluido não é capaz de escoar através do canal de dreno 41. Na posição aberta da figura 3, o fluido é capaz de escoar a partir da extremidade aberta 42, através do canal de dreno 41, e para fora a partir da extremidade de saída 43. O dreno 40 pode ser adaptado para satisfazer muitas aplicações diferentes. A concretização ilustrada provê apenas um exemplo de configuração para o dreno 40.

[0029] O copo 20 inclui uma protuberância de dreno 24 (“drain boss”) sobre a extremidade fechada 22. A protuberância de dreno 24 se sobressai para fora e afastada a partir da extremidade fechada 22, e pode incluir superfícies na mesma permitiriam uma ferramenta, tal como, uma chave inglesa de extremidade aberta ajustável, para acoplar a protuberância de dreno 24 e girar o copo 20. A protuberância de dreno 24 forma um furo 25. O dreno 40 é posicionado dentro, e é apto a deslizar axialmente e rotacionar no furo 25. Uma ranhura de anel O’ring 44 é formada em torno do exterior do dreno 40 e um anel O'ring é nele posicionado. Alternativamente, a ranhura de anel O'ring pode ser formada no furo 25. O anel O'ring previne o vazamento do fluido do copo 20 através do furo 25 de entre o dreno 40 e da protuberância de dreno 24.

[0030] O dreno 40 pode cooperar com o elemento filtrante 30 para formar um acoplamento liberável com o elemento filtrante 30, e uma vedação liberável com o elemento filtrante 30, quando o dreno 40 estiver na sua posição fechada. Na concretização ilustrada, o dreno 40 forma um acoplamento liberável com o elemento filtrante 30 através do acoplamento da estrutura que inclui uma conexão roscada liberável. A placa extrema fechada 34 pode formar uma cavidade 36 na qual são providas roscas 37. As roscas 37 são formadas sobre uma superfície interna da cavidade 36. De forma recíproca, roscas 45 podem ser formadas próximas à extremidade de entrada 42 do dreno 40. O dreno 40 pode ser acoplado com o elemento filtrante 30 por rosqueamento junto com as roscas 37 e 45. Roscas são um exemplo de estruturas de acoplamento, as quais podem ser incluídas no elemento filtrante 30 e no dreno 40 para formar um acoplamento liberável. Outra conhecida estrutura de acoplamento pode ser utilizada para uma vantagem particular em certas aplicações, como será reconhecida pelos técnicos no assunto.

[0031] Quando em sua posição fechada, com o dreno 40 liberavelmente acoplado com o elemento filtrante 30, uma vedação liberável é feita com o elemento filtrante 30 de forma que praticamente nenhum fluido possa entrar na extremidade de entrada 42 do dreno 40. A vedação liberável é feita com a estrutura de vedação a qual, na concretização ilustrada, inclui uma abertura de entrada 46 estendendo entre o canal de dreno 41 e o exterior radial da extremidade de entrada 42, e a cavidade 36 que recebe a abertura de entrada 46 quando o dreno 40 é vedado. A colocação do dreno 40 em sua posição fechada move a abertura de entrada 46 dentro da cavidade 36, bloqueando a abertura de entrada 46, de modo que, praticamente nenhum fluido possa entrar na mesma. Adicionalmente, uma ranhura de anel O'ring 47 pode ser formada no dreno 40 e um anel O'ring nela posicionada. Este anel O'ring pode prover proteção adicional contra vazamento de fluido entre o dreno 40 e a cavidade 36 e a entrada na abertura 46. Ao contrário do posicionamento do anel O'ring dentro da cavidade 36, o anel O'ring pode também ser posicionado entre o dreno 40 e outra porção da placa extrema fechada 34, e o anel O'ring pode ser posicionado em uma ranhura formada sobre a placa extrema aberta 33, ao contrário de sobre o dreno 40. Quando o dreno 40 é movido para sua posição fechada, conforme este avança dentro da cavidade 36, o fluido ali aprisionado pode necessitar de um percurso de escape. Esse percurso pode ser provido pela permissão do canal de dreno 41 a ser aberto através da extremidade axial de entrada 42 do dreno 40.

[0032] A cavidade 36 inclui uma extremidade aberta 36a, uma seção plana 36b, uma seção roscada 36c, e uma extremidade fechada 36d. A extremidade fechada 36d assegura que nenhum fluido possa escoar a partir do tubo central 32 para o interior da cavidade 36 e abertura de entrada 46, e vice-versa. Roscas 37 são formadas na seção roscada 36c. A seção plana 36b pode atuar como uma parte da estrutura de vedação por encaixe rígido contra as superfícies do dreno 40 para prevenir a entrada do fluido entre e fluindo a partir da extremidade aberta 36a para a abertura de entrada 46. A seção plana 36b pode também prover uma superfície contra a qual o anel O'ring na ranhura de anel O'ring 47 possa vedar para uma proteção adicional contra a passagem de fluido. Para ajudar a manutenção da uniformidade da superfície de seção plana 36b, o diâmetro dessa seção pode ser maior do que o maior diâmetro das roscas 37, formando um extremo (“lip”) 36e entre a seção plana 36b e a seção roscada 36c. O maior diâmetro da seção plana 36b contribuirá para evitar que as roscas 45 no dreno 40 degradem a superfície plana utilizada com o propósito de vedação.

[0033] Quando em uma posição aberta, o dreno 40 é pelo menos parcialmente desacoplado do elemento filtrante 30, e a abertura de entrada 46 é aberta de forma que o fluido possa fluir para o interior do canal de dreno 41. Na concretização ilustrada com um acoplamento roscado, a colocação do dreno 40 em uma posição aberta requer a rotação do dreno 40 para desacoplar as roscas 37 e 45. Conforme as roscas 37 e 45 desacoplam, a extremidade de entrada 42 do dreno 40 avança para fora da cavidade 36, desbloqueando a abertura de entrada 46. Juntas, essas características asseguram que nenhum fluido possa entrar na extremidade aberta 42 do dreno 40, exceto quando a abertura de entrada 46 for recuada da cavidade 36, liberando a seção plana 36b e a extremidade aberta 36a. O fluido está então livre para fluir a partir do interior do copo 20, através da abertura de entrada 46, através do canal de dreno 41, e saindo através da extremidade de saída 43 do dreno 40.

[0034] As roscas 37 e a cavidade 36 no elemento filtrante 30 não necessitam, necessariamente, serem formadas na placa extrema fechada 34. As roscas 37 e a cavidade 36 podem ser também formadas como parte do tubo central 32, ou alguma outra parte do elemento filtrante 30, como pode ser entendido pelos técnicos no assunto.

[0035] Outras características e construções podem ser utilizadas para prover a cooperação entre o dreno 40 e o elemento filtrante 30 de forma que o fluido não possa escoar através do dreno 40 quando o dreno 40 está na posição fechada, e o fluido possa escoar através do dreno 40 quando o dreno 40 está na posição aberta. Por exemplo, o elemento filtrante 30 e o dreno 40 podem ser construídos de forma que o dreno 40 faça uma vedação liberável com o elemento filtrante 30 para fechar o dreno 40, mas os dois não podem ser liberavelmente acoplados. Ao contrário, como um exemplo, o elemento filtrante 30 e o dreno 40 podem ser independentemente acoplados com o copo 20, e movendo o dreno 40 para a posição fechada, implicando o dreno 40 movimentar-se para cima para formar uma vedação liberável com o elemento filtrante 30, mas não acoplando este de forma liberável.

[0036] O acoplamento liberável e a vedação liberável entre o dreno 40 e o elemento filtrante 30 têm muitas vantagens. Primeira, o engate e/ou vedação asseguram que o elemento filtrante 30 seja colocado dentro do copo 20 antes que o sistema possa ser utilizado. Um técnico não montará acidentalmente ou de forma intencional o sistema sem o elemento filtrante 30, uma vez que sem isso, o dreno 40 não poderá ser fechado. Assegurando a presença do elemento filtrante 30, ajuda a garantir que o fluido será filtrado apropriadamente.

[0037] Com conexões não roscadas no percurso do fluido limpo a partir do tubo central 32 para o canal de saída 12, a possibilidade de contaminação é reduzida. As conexões roscadas no percurso do fluido filtrado limpo têm sido identificadas como uma potencial fonte de contaminação. Quando as roscas estão cortadas ou formadas de outras maneiras de um componente metálico, ou ainda em um componente plástico, uma pequena quantidade de resíduos é frequentemente deixada nas roscas. Quando a conexão roscada é feita, os resíduos podem ser removidos através da ação do rosqueamento, e então estão livres para entrar no percurso do fluido limpo e resultar na contaminação dos componentes a jusantes. Assim, a não utilização de roscas no percurso do fluido limpo elimina esta potencial fonte de contaminação.

[0038] A provisão de roscas no elemento filtrante 30 proporciona um meio conveniente para reparar a conexão roscada no caso das roscas estarem cruzadas (“crossed”) ou danificadas em muitas maneiras. Se uma conexão roscada está entre o copo 20 e o dreno 40 (como nos sistemas da técnica anterior), tanto o copo 20 ou o dreno 40, ou ambos, devem ser substituídos se as roscas estiverem cruzadas ou danificadas em muitas outras maneiras. Se as roscas 37 formadas no elemento filtrante 30 são formadas em plástico, enquanto as roscas 45 do dreno 40 são formadas em um material duro (possivelmente alumínio ou outro metal), quando as roscas 37 e 45 estão danificadas, mas do que provável, apenas as roscas 37 serão danificadas. As roscas 37 são facilmente substituídas pela troca do elemento filtrante 30. Finalmente, o acoplamento entre o dreno 40 e o elemento filtrante 30 provê um meio para reter de forma segura o elemento filtrante dentro do copo 20.

[0039] A retenção do elemento filtrante 30 dentro do copo 20 pode ter algumas vantagens durante a instalação e substituição do elemento filtrante 30. Por exemplo, o copo 20 pode ser virado de cabeça para baixo por um técnico para drenar o fluido residual dentro dele, sem que o elemento filtrante 30 caia. Além disso, o elemento filtrante 30 pode ser retido na posição correta dentro do copo 20 de forma que quando o copo 20 é fixado a base 10, o elemento filtrante 30 será corretamente alinhado com as características da base 10.

[0040] Outras vantagens podem também ser realizadas em algumas aplicações. Em algumas aplicações, a fabricação do copo 20 pode ser simplificada uma vez que nenhuma estrutura para o acoplamento do dreno (por exemplo, roscas) é necessária no copo.

[0041] O manípulo de dreno 50 facilita o giro do dreno 40 para a movimentação entre suas posições aberta e fechada. O manípulo de dreno 50 pode ser opcionalmente posicionado sobre o dreno 40 no exterior do copo 20. O manípulo de dreno 50 inclui ranhuras 51 que acoplam com ranhuras 48 formadas no exterior do dreno 40. As ranhuras 51, 48permitem que o manípulo de dreno 50 mover axialmente em relação ao dreno 40 (ao longo de um eixo geométrico paralelo do eixo geométrico rotacional do dreno 40), mas conectando os dois juntos rotacionalmente. Girando o manípulo de dreno 50 causará uma rotação correspondente no dreno 40.

[0042] Adicionalmente, o manípulo de dreno 50 inclui superfície de came 52 que engata mutualmente, com superfície de came 26 na protuberância de dreno 24. Uma mola 53 atua entre o dreno 40 e o manípulo de dreno 50, induzindo a superfície de came 52 em direção ao acoplamento com a superfície de came 26. Quando as superfícies de came 52 e 26 engatam uma na outra, elas permitem que o manípulo de dreno 50 rotacione em relação ao copo 20 em apenas em uma única direção. As superfícies de came 52 e 26 podem ser formadas para permitir a rotação do manípulo de dreno 50 e do dreno 40 na direção de sua posição fechada (sentido horário na concretização ilustrada), mas impedindo o dreno 40 rotacionar na direção oposta, em direção a sua posição aberta, a menos que as superfícies de came 52 e 56 sejam desengatadas. Elas podem ser desengatadas pelo puxamento do manípulo de dreno 50 contra a influência da mola 53, e por separação das duas superfícies de came 52, 56. As superfícies de came 52, 26 permitem a rotação relativa em uma direção através da provisão dos cames, pelo qual, os cames podem deslizar um em relação ao outro em uma direção. As superfícies de came 52, 26 impendem a rotação relativa em outra direção através da provisão de superfície de batente positivo que interfere ou confronta.

[0043] A mola 27 pode, opcionalmente, atuar entre o dreno 40 e o copo 20. A mola 27 induz o dreno 40 dentro do copo 20. Isto pode proporcionar vantagens na inserção e remoção do elemento filtrante 30. Por exemplo, em cooperação com o manípulo de dreno 50, induzindo o dreno 40, para cima, fazendo com o que as superfícies de came 52, 26, engatarem e temporariamente bloquearem a rotação do dreno 40 em uma direção. Com a mola 27 posicionada conforme ilustrada nas figuras, e com as superfícies de came 52 e 26, um técnico pode instalar ou substituir um elemento filtrante 30 de uma maneira simples, segurando o copo 20 com uma mão, e girando o elemento filtrante 30 com a outra mão para engatar o elemento filtrante 30 com o dreno 40.

[0044] O sistema de filtro canister 1 pode ser montado pelo primeiro posicionamento do elemento filtrante 30 dentro do copo 20. O copo 20 inclui uma extremidade aberta 21 através da qual o elemento filtrante 30 pode passar, e uma extremidade fechada 22. Próximo ao dreno 40 é determinado o acoplamento do elemento filtrante 30. O dreno 40 passa através do furo 25 no copo 20, com a extremidade de entrada 42 projetante para o interior do copo para acoplar o elemento filtrante 30. Preferivelmente, o elemento filtrante 30 e o dreno 40 são primeiro completamente acoplados, o qual simultaneamente move o dreno para uma posição fechada, antes do copo ser finalmente acoplado com a base 10 para completar a montagem.

[0045] Com a primeira e segunda vedações anulares 38 e 39 (ver figura 1) integralmente formadas com ou acopladas no elemento filtrante 30, muitas das superfícies e vedações que proveem uma função de vedação no sistema 1, poderão ser substituídas quando o elemento filtrante 30 for substituído. Este auxílio garante que o sistema 1 irá funcionar apropriadamente ao logo de toda sua vida.

[0046] As figuras 4 e 5 ilustram uma concretização alternativa da placa extrema fechada axialmente 34 do elemento filtrante 30 e do dreno 40. A figura 4 ilustra esta concretização alternativa quando o dreno 40 está na posição fechada no interior da cavidade 36 que está disposta na placa extrema fechada axialmente 34 do elemento filtrante 30. A figura 5 ilustra esta concretização alternativa quando o dreno 40 está na posição aberta e a abertura de entrada 46 está, geralmente, do lado de fora da cavidade 36 do elemento filtrante 30.

[0047] A cavidade 36 define um orifício 54 estendendo a partir da placa extrema fechada 34 em reservatório central 55 do tubo central 32. A cavidade 36 tem uma parede interna 56 e uma parede externa 57. Roscas 37 podem ser formadas sobre uma superfície da parede interna 56 da cavidade 36. As roscas 37 são configuradas para trazer a segunda vedação anular 39 do elemento filtrante 30 para engate com a extremidade aberta 21 do copo 20 após receber o dreno 40 mutuamente roscado.

[0048] Uma ranhura 47 pode ser formada no dreno 40 e uma vedação 58 pode ser posicionada na mesma. A vedação 58 pode ser um O-ring, em algumas concretizações. Este 58 O-ring pode fornecer proteção adicional contra vazamento de fluido na abertura de entrada 46. Ao contrário de posicionar o O-ring 58 dentro da cavidade 36, o O-ring 58 pode também ser posicionado entre o dreno 40 e outra porção da placa extrema fechada 34, e o O-ring 58 pode ser posicionado em uma ranhura formada na placa extrema fechada 34 ao invés de no dreno 40. Quando do movimento do dreno 40 para a sua posição fechada, conforme que este avança dentro da cavidade 36, o fluido retido nesta, pode necessitar de um percurso de fuga. Este percurso pode ser provido através da permissão do canal de dreno 41 a ser aberto através da extremidade de entrada axial 42 do dreno 40.

[0049] A cavidade 36 pode incluir uma pluralidade de projeções 59 conectadas à parede externa 57 da cavidade 36 e estendendo a partir da parede externa 57 em direção a uma parede lateral interna 62 do tubo central 32. As projeções 59 podem ser de qualquer formato que se estende para fora a partir da parede externa 57 da cavidade 36. As projeções 59 têm um ressalto arredondado 60 e uma borda externa 61 que está geralmente adjacente à parede lateral interna 62 do tubo central 32. A borda externa 61 pode ser geralmente paralela à parede lateral interna 62 do tubo central 32, mas não está limitada a uma estrutura paralela. A figura 6 ilustra uma vista ampliada de uma porção de uma das projeções 59 e da parede externa 57 da cavidade 36. Conforme ilustrado na figura 6, a projeção 59 pode geralmente formam um ângulo α com a parede externa 57 da cavidade 36. Em algumas concretizações, o ângulo α pode ser um ângulo reto ou um ângulo obtuso.

[0050] Como melhor visto na figura 5, as projeções 59 podem ser dimensionadas de tal modo que a altura 63 de cada uma das projeções é menor do que cerca da metade do comprimento 64 da cavidade 36. Alternativamente, a altura da projeção 63 pode ser maior do que ou igual à cerca da metade do comprimento 64 da cavidade 36. Várias dimensões e formas diferentes e combinações das mesmas para as projeções 59 podem ser utilizadas. As projeções 59 podem ser conectadas ou fixadas à parede externa 57 da cavidade 36. Alternativamente, as projeções 59 podem ser integralmente formadas com a parede externa 57 ou a placa extrema fechada 34 do elemento filtrante 30. A quantidade e espaçamento das projeções 59 sobre a parede externa 57 podem variar, tal como a colocação das projeções 59 ao longo do comprimento da parede externa 57. Por exemplo, as projeções 59 podem ser posicionadas na parede externa 57 próximas a parte superior da cavidade 36 do que a parte inferior da cavidade 36.

[0051] As projeções 59 podem prover um aumento do suporte e estabilidade estrutural para a cavidade durante a utilização de um sistema de filtro. Ao fazê-lo, as projeções 59 podem reduzir a deformação da cavidade 36 e do orifício 54, que pode ocorrer durante a utilização em aplicações de alta pressão ou que pode ocorrer ao longo do tempo a partir de desgaste normal e ruptura.

[0052] A redução na tal deformação também minimiza a degradação no desempenho da vedação entre o dreno 40 e a cavidade 36 resultante da deformação da cavidade 36. Tal degradação pode causar vazamento de um dreno fechado ou interferência proposital do dreno 40 na cavidade 36 quando um operador tenta abrir o dreno 40 para troca o filtro. Quando um dreno 40 é então interferido, operadores, muitas vezes tentam forçar a vedação entre o dreno 40 e a cavidade 36 para libertar, o que pode resultar na rachadura ou rompimento do dreno 40.

[0053] As projeções 59 podem também reduzir o vazamento do elemento filtrante 30 facilitando o alinhamento correto do tubo central 32 e meio de filtro 31 sobre a placa extrema fechada 34 durante a montagem. Durante a montagem, o tubo central 32 pode ser alinhado sobre a placa extrema fechada 34, através do deslizamento do tubo central 32 ao longo das projeções 59. Os ressaltos 60 das projeções 59 guiam o posicionamento e o movimento inicial do tubo central 32 em cima ou adjacente às bordas externas da projeção 61. Os ressaltos da projeção 60 proporcionam o alinhamento plano do tubo central 32 sobre as projeções 59. Conforme acima discutido, em uma concretização, cada projeção 59 tem um ressalto arredondado 60. Em outras concretizações, as projeções 59 podem ter outras geometrias, tais como ressaltos cônicos, arredondados ou chanfrados 60.

[0054] A placa extrema fechada 34 pode incluir uma borda circunferencial 65 e uma pluralidade de nervuras 66. A borda 65 pode ser unida ou integral à placa extrema fechada 34. As nervuras 66 podem ser dispostas sobre a superfície externa 69 da borda 65. A altura 67 de cada uma das nervuras 66 pode variar em relação à borda 65. A altura da nervura 67 pode ser aproximadamente a mesma altura, maior ou menor do que a borda 65. As nervuras 66 podem estender- se para fora a partir da borda 65 e podem definir condutos 68 sobre a superfície externa 69 da borda 65. Estes condutos 68 podem transportar fluido, a partir da distância 73 entre o elemento filtrante 30 e o copo 20, para o reservatório 70 do copo para remoção pelo dreno 40. As nervuras 66 podem também facilitar o ótimo posicionamento do elemento filtrante 30 no copo 20 e facilitar o fluxo de fluido ao reservatório 70. A forma, quantidade e o espaçamento da nervura 66 podem variar. Em uma concretização descrita, as nervuras 66 são ressaltos salientes alongados. Outra geometria apropriada pode ser utilizada que ajuda com mesmo alinhamento do elemento filtrante 30 no copo 20 e para proporcionar um conduto de fluido atravessando a borda 65. A altura da nervura 67 pode, em algumas concretizações, ser maior do que a metade da altura 63 de cada uma das projeções 59 e em outras concretizações, a altura da nervura 67 pode ser inferior ou igual à altura 63 da projeção.

[0055] O dreno 40 inclui uma porção média 76 e uma porção extrema 77. A porção extrema 77 do dreno 40 é configurada para inserção dentro da cavidade 36 do elemento filtrante 30. A porção média 76 do dreno 40 pode incluir um batente 71. O batente 71 pode ser um flange ou outra estrutura se estendendo a uma maior distância radial a partir da porção média 76 do dreno 40 do que a distância radial entre a porção média 76 do dreno 40 e a periferia da extremidade aberta 36a da cavidade 36. O batente 71 é disposto entre a superfície inferior 72 da placa extrema fechada 34 e a superfície interna inferior 74 do copo 20, e pode ser recebido, de forma nivelada (“flushly”), contra a superfície inferior 72 da placa extrema fechada 34. Mais especificamente, quando o dreno 40 está na posição fechada, o batente 71 se engata a superfície inferior 72 da placa extrema fechada 34, a porção extrema 44 do dreno 40 não engata a extremidade fechada 36d da cavidade 36, e a placa extrema fechada 34 não engata a extremidade fechada 22 do copo 20, incluindo a superfície interna inferior 74 da mesma. Além disso, quando o copo 20 e a base 10 estão completamente vedados e o dreno 40 está completamente recebido no alojamento, o batente 71 pode ajudar a evitar o aperto excessivo do dreno 40 provendo uma resistência de retenção. O batente 71 pode também estabilizar o dreno 40 na cavidade 36 durante aplicações de alta pressão.

[0056] O elemento filtrante 30 pode ser montado ao redor do tubo central 32 com meio de filtro 31 e posicionado uma extremidade inferior 75 do tubo central 32 sobre as projeções 59. O tubo central 32 é então deslizado ao longo do comprimento das projeções 59, até que a extremidade inferior do tubo central 32 contate a placa extrema fechada 34 e a cavidade 36 seja recebida no tubo central 32. A placa extrema aberta 33 é posicionada sobre o meio de filtro 31 e dentro do tubo central 32 até que a placa extrema aberta 33 contate, de forma nivelada, uma extremidade superior do tubo central 32 e um percurso de fluxo é definido a partir do tubo central 32 através da placa extrema aberta 33 para o lado de fora da placa extrema aberta 33.

Aplicabilidade industrial

[0057] O sistema de filtro canister 1 pode ser utilizado para filtrar contaminantes a partir de sistemas de fluido incluindo, sistemas de combustíveis, sistemas de óleo lubrificantes, sistemas de energia de fluido hidráulico, sistemas de controle de fluido hidráulico, sistemas de fluido de transmissão, sistemas de entrada de ar de motor, e seus semelhantes, enquanto permite que o fluido seja convenientemente drenado utilizando o dreno 40. Devido ao arranjo do dreno 40 com elemento filtrante 30, um técnico é impedido de acidentalmente ou de forma intencional, operar o sistema 1 sem o elemento filtrante 30 esteja no lugar. Esta limitação operacional, ajuda na proteção de componentes os quais são sensíveis a contaminação.

Claims

1. Elemento filtrante, caracterizado pelo fato de compreender:- um tubo central (32) definindo um reservatório central (55) e incluindo uma parede lateral interna (62);- uma placa extrema (34); e- uma cavidade (36) formada pela placa extrema (34), a cavidade definindo um orifício (54) estendendo a partir da placa extrema (34) dentro do reservatório central (55), a cavidade (36) incluindo uma parede interna (56), uma parede externa (57), e uma pluralidade de projeções (59) estendendo a partir da parede externa (57) da cavidade (36) em direção à parede lateral interna (62) do tubo central (32), sendo que a parede interna (62) da cavidade (36) inclui uma seção roscada (36c) e uma seção geralmente plana (36b), sendo que a seção plana (36b) está disposta abaixo da seção roscada (36c) e radialmente oposta às projeções (59), e é configurada para receber uma superfície de vedação de um dreno (40).

2. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das projeções (59) ter um ressalto arredondado (60).

3. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma das projeções (59) geralmente formar um ângulo (α) com a parede externa (57) da cavidade (36).

4. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o ângulo (α) ser um ângulo obtuso.

5. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a seção geralmente plana (36b) ser configurada para receber um vedante O-ring.

6. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada uma das projeções (59) incluir uma borda externa (61) substancialmente paralela à parede lateral interna (62) do tubo central (32).

7. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as projeções (59) serem integrais com a parede externa (57) da cavidade (36).

8. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a placa extrema (34) incluir ainda uma borda circunferencial (65) e uma pluralidade de nervuras (66) sobre uma superfície externa da borda circunferencial (65).

9. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de cada uma das projeções (59) ter uma altura de menos que metade de um comprimento de uma parede externa (57) da cavidade (36), e cada uma das bordas ter uma altura de mais que metade da altura de cada uma das projeções (59).

10. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de cada uma das projeções (59) ter uma primeira altura, e cada uma das bordas ter uma segunda altura menor que metade da primeira altura.

11. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma altura de cada uma das projeções (59) ser maior que metade de um comprimento da parede externa (57) da cavidade (36).

12. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o orifício (54) se estender a partir de uma superfície inferior (72) da placa extrema (34) dentro do reservatório central (55).

13. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma projeção (59) da pluralidade de projeções se estender axialmente sobre a parede externa (57) da cavidade (36) ao longo do comprimento da cavidade (36).

14. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma projeção (59) estar disposta entre a placa extrema (34) e uma extremidade fechada da cavidade (36).

15. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento ser configurada para ser disposta dentro de um alojamento externo.

16. Elemento filtrante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma projeção (59) da pluralidade de projeções estar disposta entre a parede lateral interna (62) do tubo central (32) e a parede externa (57) da cavidade (36).