BRPI0509792B1

BRPI0509792B1 - Filter cartridge for liquid, Set of such filter

Info

Publication number: BRPI0509792B1
Application number: BRPI0509792-4A
Authority: BR
Inventors: R. Hacker John
Original assignee: Donaldson Company, Inc.
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-04
Publication date: 2017-12-19
Also published as: AU2005233108A1; ZA200608479B; US20130264275A1; WO2005099861A1; JP5161987B2; US20180193776A1; US11491423B2; US9180390B2; US20200330904A1; MXPA06011808A; EP2301646A1; JP4922923B2; US8167142B2; CN1964769A; EP1753518B1; AU2005233108B2; KR20070011489A; US8453848B2; CN100556496C; BRPI0509792A

Abstract

cartucho de filtro para filtragem de líquidos. descreve-se um cartucho de filtro para líquido. disposições de vedação preferidas são providas, para fornecer condições de carga axial preferidas com relação a uma ou mais das tampas de extremidade do cartucho. algumas configurações de cartucho providas incluem estrutura sem núcleo ou estrutura de revestimento externo na mesma para suportar carga axial. conjuntos usando o cartucho e métodos de montagem e uso são providos. o cartucho de filtro para líquido pode ser um cartucho durável, ou pode ser mantido permanentemente em um alojamento.

Description

"CARTUCHO DE FILTRO PARA LÍQUIDO E CONJUNTO DE TAL FILTRO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS A presente invenção inclui a divulgação do pedido provisório 60/562.045 depositado em 13 de abril de 2004. A divulgação completa do pedido U.S. 60/562.045 depositado em 13 de abril de 2004 está aqui incorporada pela referência. Também, é feita uma reivindicação de prioridade do pedido U.S. 60/562.045 depositado em 13 de abril de 2004 até a devida extensão.

CAMPO DA REVELAÇÃO A presente divulgação diz respeito a filtros de líquido. Particularmente, ela diz respeito a filtros de líquido que utilizam um cartucho de filtro reparável que tem um arranjo de vedação preferido e, em alguns casos, não tem nenhum revestimento de suporte de carga axial. Os filtros de líquido podem ser usado para uma variedade de aplicações. São providos conjuntos e métodos de preparação e uso.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Filtros de líquido são usados para uma variedade de aplicações, por exemplo, para filtrar fluidos lubrificantes, combustíveis ou fluidos hidráulicos. Durante o uso, líquido a ser filtrado passa através de um meio de filtro à medida que ocorre a filtração. Uma configuração bem conhecida é posicionar o meio de filtro como um cilindro envolvendo um volume de líquido limpo central, com o fluxo de filtração ocorrendo com um fluxo do lado de fora para o lado de dentro (de fora para dentro) através do meio de filtro. Em outros arranjos, o fluxo de filtração é do lado de dentro do cartucho para o lado de fora (de dentro para fora) , Em muitos casos, o meio de filtro é provido na. forma de cartucho de filtro, na extensão entre a primeira e segunda tampas de extremidade opcstes. "7i c Loa:· ente, para um cartucho de filtro de fluxo de dentro para fora, o arranjo é também, provido com um revestimento interno em volta do qual o meio é posicionado. Para um fluxo de fora ] dentro, um revestimento interno dá dições tanto para: (a) suporte radial do meio de filtro r tra o colapso ou danos por causa da pressão radial durante o uso. normal; como (b) suporte axial contra colapso ou dano do cartucho. Exemplos- de cartuchos de filtro que utilizam t-a.i.s construções estão descritos por exemplo em WO 02/07-0:-.8-69 Al p-ublicado em 12 de setembro de .2.00.2 (figuras 1 e 2), a revelação completa da WO -02./070-8-6:9 estando aqui incorporada pela referência. Em muitas conjuntos., o cartucho de filtro é construído como um componente removível e substituível (isto é, durável), ver p.ox exemplo Figs. 1 e 2 do WO. G-om um fluxo de dentro para fora, um revestimento externo pode ser usado para dar suporte radial e também suporte axial do meio.

Em muitos conjuntos, o cartucho de filtro é. construído como- um componente removível e substituível (isto é, reparável.) , visto por exemplo às figuras 1 e 2 de WO 0:-2./07 08 69 Al. É. de vel fornecer desenhos de filtro de líquido que permitam opções desejadas na construção de cartuchos reparáveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Be acordo com a presente revelação, é provido um cartucho de filtro de liquido. Um cartucho de filtro de liquido em geral tem primeira e segunda tampas de extremidade opostas cora meio se estendendo entre elas. 0 meio é configurado para definir ura volume central aberto, que, em uso, define um volume de recebimento interno para líquido. Pelo menos uma das tampas de extremidade é uma tampa de extremidade aberta, isto é, tem uma abertura que proporciona comunicação fluídica com o volume interno. Em algumas aplicações, ambas as tampas de extremidade são tampas de extremidade abertas. Em algumas modalidades, o cartucho de filtro de líquido é configurado para fluxo de fora para dentro durante a filtração, embora alternativas (para fluxo de dentro pa..ra fora) sejam possíveis.

Arranjos de vedação preferidos são· providos para uma ou mais tampas de extremidade. Em aplicações preferidas, a vedação é provida em locais selecionados para forças aviais sucoifie iais liquidas vantajosas das tampas de extremidade, em uso. Em algumas aplicações, um arranjo de vedação é provido em relação a cada tampa de extremidade., a fim de fornecer um nível preferido de equilíbrio de forças axiais superficiais. São providos conjuntos exemplai es. A1 em -J -> mais, são providos métodos de projeto, m mtaqt m o uso. Asrl-irn, s-.ij providas técnicas para estimar a força superficial axial líquida que opera em uma ou em cada uma tampa de extremidade, no cartucho de filtro geral. Também, são descritas e mostradas algumas configurações de vedação preferidas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS A figura 1 é uma vista seccional transversal lateral esquemátiea de um cartucho de filtro convencional. A figura 2 é uma vista plana de topo esquemátiea de uma parte do cartucho de filtro mostrado na figura 1. A figura 3 é uma vista em perspectiva lateral superior esquemátiea de uma primeira modalidade de um conjunto de filtro de acordo com a presente revelação. A figura 4 é uma vista seccional transversal lateral esquemátiea do conjunto representado na figura 3. A figura 5 é uma vista ampliada fragmentada esquemátiea de urra primeira parte da figura 4. A tiqura f è uma vi .st a esquemátiea de uma parte da tampa de extremidade do cartucho de filtro. A fl.gu.ra 7 é uma vista esquemátiea análoga à figura 6. A figura. 8 é uma vista esquemátiea análoga à figura 6. A figura ® é uma vista seccional transversal de uma modalidade alternativa. A figura 10 é uma representação esquemátiea usada para definir os termos usados na figura 11. A figura .11 é um gráfico· que mostra o relacionamento entre o número de pregas e o local da vedação prviotj.jo para diversos diferentes sistemas. A figura 12 é uma vista seccional transversal de um cartucho de filtro exemplar. A figura 13 é uma vista seccional transversal da um conjunto que representa o cartucho de filtro· da figura 12 em .um alojamento. R figura 14 é um g.ráfico que mostra o relacionamento entre Di e Do·, para um sistema definido. A figura 15 é uma tabela que mostra valores calculados para parâmetros quando outras variáveis são fixas, conforme mostrado.

A figura 16 é uma vista seccional t r S Γ2 & V ¢3 2? S â- X . de uma outra modalidade alternativa. A figura 17 é uma vista seccional transversal lateral de mais uma outra modalidade alternativa.

As figuras 18-26 são gráficos de definição de cartucho com pregas e definições calculadas de acordo com as descrições apresentadas.

As figuras 27, 2S e 31 são gráficos do diâmetro da prega interna (Di) em função do diâmetro da vedação (Bs) para dados selecionados, das figuras 18-26.

As figuras 28, 30 e 32 são gráficos do diâmetro externo (Do) em função do diâmetro da vedação (Ds) para pontos selecionados de dados nas tabelas das figuras 18-26. DESCRIÇÃO DETALHADA

Em geral, esta revelação diz respeito a nor.fi quraçòes de cartuchos e sistemas de filtro de liquido.

Em certas aplicações, os componentes do cartucho de filtro s.ão providos de maneiras que proporcionam, integridade vantajosa do cartucho de filtro durante operação. Em alguns casos, as técnicas são aplicadas em cartuchos de filtro que são reparáveis, com cartuchos de filtro, significando que eles são removidos de conjuntos de filtro e .substituídos durante o uso.. Em, outros casos, cs cartuchos de filtro são mantidos dentro dos conjuntos de filtro, e são trocados com o componente do alojamento, oposto a ser trocados independeu temente de um, componente dc alojamento... São aqui reveladas configurações e recursos gerais que podem r ■ m- ajosamente aplicados para se obterem tais resultados, /d oi do· mais, é feita uma apresentação de princípios teóricos, salientando as vantagens alcançadas em relação a aplicações preferidas das, várias configurações mecânicas mostradas, que podem ser aplicadas em uma variedade de aplicações para se conseguir resultados similax.es desejáveis.

Em geral, um cartucho de filtro reparável é um ca;t ucho de filtro que é removido de um alojamento, e ueKs t jid.0 no mesmo, durante operação típica. Um cartucho de filtro de líquido é em geral um cartucho de filtro para filtrar líquido. Os típicos incluem uma extensão cilíndrica de meio de filtro que se estende entre tampas de extremidade opostas. Pelo menos uma das tampas de extremidade é em geral uma tampa de extremidade aberta, permitindo o fluxo de liquido filtrado através dela. Em alguns casos, ambas as tampas de extremidade são abertas. 0 meio de filtro em tais cartuchos é tipicamente sanfonado. Certamente as técnicas aqui descritas são parti cuia mente adaptadas a arranjos que envolvem meio sanfonado, embora não· seja exi.íido .meio Scmíonudo em todos os casos. Adiclonalmen.t.e, ~m ? ' juns casn.s, paror.es de meio podem incluir meio sanfonado mais outros tipos de meio. I. Recursos Gerais de Cartuchos 'de Filtro de Liquido, que se Relacionam a Integridade Estrutural com Relação a Forças Axiais Em associação eom as figuras 1 e 2, é apresentado um modelo simplificado de um cartucho de filtro para facilitar o entendimento dos princípios das forças axiais superficiais líquidas relevantes da presente revelação. Em particular, o .número de referência 1, da .figura 1, representa um cartucho de filtro. Em geral, o cartucho de filtro 1 .compreende meio de filtro 3, por exemplo, meio de filtro sanfonado 3a arranjado em um padrão cilíndrico ou de estrela em torno de um eixo central 4. 0 meio 3 se estende entre tampas de extremidade opostas 5 e 6. A tampa de extremidade 5 é uma tampa de extremidade aberta, 5a, definindo a abertura central 8 para fluxo de liquido para fora do interior 9, A tampa de extremidade 6 é uma tampa de extremidade fechada 6a, isto é, ela não tem nenhuma abertura central através dela. Aqui, uma abertura da tampa de extremidade que se abre para um volume interno envolto pelo meio de filtro em geral será caracterizada como uma abertura em comunicação' fluí dica direta com o volume interno. Entende-se pelo termo "em comunicação fluídi.ca direta" que o liquido no volume interno pode passar diretamente pela * abertura sem passar pelo meio de filtro, 0 cartucho de filtro de liquido pode ser configurado tanto para fluxo de dentro para fora como fluxo de fora para dentro. .0 termo "fluxo de fora para .dentro" neste contexto se refere a um cartucho de filtro de liquido que é configurado para fluxo de líquido através dele do lado de fora do cartucho para o lado de dentro do cartucho à medida que ele atravessa o meio de filtro, Um filtro de liquido de fluxo de "dentro para fora·" teria uma direção oposta de fluxo durante o uso. 0 cartucho de filtro de liquido particular 1 representado é um. cartucho de líquido d.e fluxo d.e fora para dentro. Assim, durante uma operação de fi.ltração, líquido a ser filtrado em geral atravessa o meio 3 na direção das setas 1.0, de uma região do lado de fora do cartucho 1 para o interior 9·,. 0 líquido filtrado então passa para fora do .cartucho .1 pela abertura 8·. Para o cartucho 1 representado na figura 1, a abertura 8 é revestida por um arranjo de vedação radial 11, que pode formar uraa vedação para um tubo de saída ou estrutura similar, 11 o exemplo mostrado, o arranjo de vedação radiai 11 fermarã um diâmetro da vedação (Ds) em, torno do mesmo como um diâmetro da abertura 8., e não maior q.ue um ID (diâmetro interno) do meio. Certamente o diâmetro da vedação exemplar (Ds) mostrado será ligeixamente .menor q.ue o diâmetro interno do meio Çi ,d. ou Di) menos a espessura do revestimento 1.2, Aqui, o termo "diâmetro da vedação" (:De.) se refere a.o diâmetro da superfície da vedação em encaixe entre, o elemento de vedação e um componente do alojamento, tal como um tubo de saída. Assim, ele se refere a© diâmetro operacional da vedação, que pode ser ligeíramente diferente do diâmetro do componente não instalado. 0 diâmetro da vedação (Ds) pode ser o diâmetro de uma vedação direcionada para dentro ou uma vedação direcionada para fora, dependendo do sistema. A medida que o liquido é filtrado no meio 3, material contarainante carregado pelo liquido é depositado sobre o meio 3 ou nele. Assim, g meio 3 fornece uma barreira ao fluxo de liquido. Certamente, no momento em que o meio 3 fica obstruído, e o cartucho de filtro 1 precisa ser trocado no equipamento em. questão, isto é, reparado.

Aqui ©s termos "axial", "direção axial" e suas variantes em geral se referem a forças direcionadas no geral alinhadas ou paralelas a um eixo longitudinal central 4 d© cartucho 1 identificado, ao passo que o termo "radial", "forças radiais" ou termos similares s.e referem a forças direcionadas a favor e contra um eixo longitudinal central 4 como. esse.

Em decorrência de o meio 3 operar como uma barreira, qm geral uma pressão à montante (:Pu) em uma região à montante do meio é maior que a .pressão à jusante (Pd) em uma região do lado à jusante do meio. Isto significa que, em uso para fluxo de fora para dentro, o meio 3 está sob uma pressão de predisposição radialmente em direção ao interior 9, isto é, na direção das setas 10. Para suportar o meio em relação a isto, é provido um revestimento de suporte radial 12. 0 revestimento de suporte 12 tipicamente compreenderá ura tubo· f £u> r, i . ou um tubo de metal expandido, Certaxnente o arranjo de vedação 1, quando o e.lei 1 é instalado., também separa regiões sujeitas a Pu de regiões sujeitas a Pd. A função e propósito do arranjo·, de vedação 11 é proporcionar i r.i_sã: oe casamento de líquido entre duas de tais regfc-s, S5p>,rci r iruem.a impedir que fluído chegue ao volume ou interior 9 sem passar pelo meio de filtro 3·.. Q revestimento 12 fornece uma função, de suporte importante adicional. Esta função é uma função de suporte, axial, inibindo o .eo.la.pso ou expansão do meio 3 na direção axial, entre as tampas de extremidade 5. e 6. Para avaliar esta função, importante entender as forças super ficia is liquidas (axíaís) que operam nas tampas de extremidade.

Aq.i:, na referência a uma tampa de extremidade, o termo ;ua" ou "superfície externa" é usado para se referir a uma superfície da tampa de extremidade que é direcionada para fora do meio e para fora da tampa de extremidade oposta. Referindo-se à figura 1, a superfície externa a da tampa de extremidade 5 está indicada por 5b, e a superfície externa da tampa de extremidade 6 está indicada por 6b. Ά superfície interna de uma tampa de extremidade é em geral a superfície direcionada para o meio e para a tampa de extremidade oposta. Assim, a superfície interna da tampa de extremidade 5 está indicada por 5c, e a superfície interna da tampa de extremidade 6 está indicada por 6c.

Uma revisão da figura 2 leva a um entendimento dos tipos de forças que causam tensão axial no cartucho 1.

Especificamente, a figura 2 é uma vista plana de topo da tampa e ·υνιη o a ίο 5. Na ~'gu>-a o .meio saa.fona.do 3 está repres*'1 l u: .mirjliua na ■ a:rr._ :ia .extremidade. 5, com uma linha, tracejada indicando o local do .meio. Para a modalidade particular mostrada na figura 2, o meio 3 está representado apenas com seis pregas 21, por questão de conveniência. Em um arranjo típico, muito mais pregas (normalmente 8 a 12 por polegada (25,4 milímetros) ao longo do lado de dentro) estarão presentes.

Novamente, a vedação 11 e/ou o meio 3 separa uma região à montante sujeita a pressão Pu da área à jusante sujeita a pressão Pd durante uso.

Na figura 2, as regiões 25 em geral representam part.es da tampa de .extremidade 5 nas quais tanto a superfície externa 5b como a superfície interna 5c da tampa de extremidade 5 são posicionadas à montante do meio 5. Em decorrência disto, partes da superfície da tampa de extremidade 5 na região 25 são sujeitas a pressões opostas iguais (Pu) em ambos os .lados das mesmas. Por outro lado, a.s regiões 2b m regiões rias q.uai s a super Π cie externa 5b da tampa, de -*rtremidade 5. está sujeita a pressão à montante (Pu) , mas a superfície interna ou a superfície do lado de baixo d da tampa de extremidade 5 está posicionada à jusante do meio 3, e assim está sujeita a uma pressão, interna. Pd. Uma vez que P-u > Pd (e uma vez que força = pressão x área) na região 26, no geral, durante a operação, haverá pressões na tampa de extremidade 26 que resultarão em uma pressão descendente liquida (para fora do observador na figura 2, e na direção da seta 30, figura 1) , Aqui, a força axial liquida que opera em uma tampa de extremidade selecionada, por causa de pressões, de liquido contra as superfícies opostas (d© lado de fora e do lado de dentro.) da mesma, será referida como a "força axial superficial líquida" para a tampa de extremidade identificada, Para a tampa de extremidade 5 das figuras 1 e 2, a força axial superficial líquida durante o uso é na direção da tampa de extremidade 6, Uma força líquida similar, mas na direção oposta (para cima), isto é, na direção da seta 31, figura 1, estaria presente para a tampa de extremidade 6 em uso. Entretanto, nota-se que na região 35, que é a região central da tampa de extremidade § onde nenhuma abertura está presente, é provida uma força adicional na direção da seta 31, uma vez que haveria um diferencial de pressão através desta parte da superfície. 0 que fica aparente pela esquema das figuras 1 e 2, e pela discussão apresentada, ê que, em uma operação típica com um diferencial de pressão através do meio 3, a tampa de extremidade 5 ficará sob uma pressão axial de superfície liquida em direção à tampa de extremidade 6, e a tampa de extremidade 6 ficará sob uma pressão axial de superfície liquida na direção geral da tampa de extremidade 5. A fim de impedir que o meio 3 se expanda axialmente ou colapse por causa dessas forças, um cartucho de filtro típico, tal como o cartucho 1, inclui um núcleo ou revestimento de carga axial 12, na extensão axial entre as. tampas de extremidade Se 6, Isto proporciona res;,:icricia axial adicional ao meio 3 para inibir o seu colapso.

Em um arranjo típico, tampas de extremidade 5 e 6 são tanto moldadas de um. material plástico ou polimérico moldável como as tampas de extremidade 5 e 6 compreendem metal, por exemplo, com meio 3 dividido ou . nele por um selante tal como plastisol. De qualquer maneira, o revestimento interno ou núcleo 1,2 é tipicamente preso, nas tampas de extremidade em. uma posição apropriada para proporcionar resistência axial ao arranjo. Assim, o revestimento de carga axial típico 12 não pode ser removido do cartucho 1 sem danificar o cartucho de filtro 1 para permitir sua remoção. Em um arranjo como esse, o revestimento ou núcleo 12 é considerado aqui "integral" com o restante do cartucho de filtro, ou incluído "permanentemente" no cartucho de filtro.

Conforme indicado na discussão anterior nos antecedentes da invenção, se o conjunto de filtro usar um cartucho de filtro substituível (ou reparável), periodicamente o cartucho de filtro 1 precisa ser removido e substituído. Se o cartucho de filtro for tal como o cartucho 1, figura 1, quando o cartucho 1 é substituído, da mesma forma é o núcleo 12. Entretanto, em geral o revestimento interno 12 é construído de um material tal como um metal ou plástico rígido, ou metal expandido perfurado que se desgastará facilmente. Assim, a substituição do cartucho 1 periodicamente com um revestimento 12 posicionado nele de forma permanente pode levar a um desperdício de material que não foi gasto na sua vida útil. Além do mais, o núcleo interno 12 pode ser problemático com relação ao despejo. Por exemplo, se ele for fabricado· de metal, incineração pode ser um problema. Também, o núcleo, interno ou de reve.stixn.ento 1,2: representa, uma despesa na montagem do cartucho de filtro 1 que deve ser se possível evitada. Além do mais, a presença do revestimento li torna o cartucho 5 mais dificil de comprimir e compr-t ir durante o despejo.

Aqui, o revestimento ou núcleo 1,2 que é posicionado·, permanent,emente dentro de um cartucho 5, .pelo menos em parte a fim; de controlar a carga axial durante o uso, algumas v.ezes será referido como um "revestimento de carga axial'" ou por termos similares. 0 termo "revestimento de carga axial" não se refere a todos tipos de revestimentos que podem ficar localizados em um lado do meio. Redes de arame ou plástico ou estruturas similares que não proporcionam resistência axial adequada par resistir significativamente a cargas axiais expressivas não devem ser incluídos no termo revestimento de carga axial. Em geral, se um revestimento não for devidamente resistente para resistir a uma carga axial de pelo menos 20 Ibs (.9,1 quilos) aplicada nele, ele não será considerado aqui um revestimento de carga axial.

Ainda com referência à figura 1, n.ot.a-se que se vedações foxem localizadas nas posições 37, 3·8· das regiões periféricas externas, eom um arranjo de fluxo de fora para dentro, as forças liquidas gerais serão tias q.ue as tampas de extremidade 5, 6 ficam predispostas para fora uma da outra, Este princípio está descrito, por exemplo, na patente Ü.S, 6.626.299. II. Princípios Gerais que levam a Construções Vantajosas de Filtro de Líquido Os princípios discutidos de forma geral na seção I anterior podem ser snmaxizados pelas considerações seguintes: 1. Em geral, cada. vedação do cartucho de filtro, e também o· meio d.e um. cartucho· de filtro, separam partes de superfície das duas tampas de extremidade opostas, em regiões à montante, nas quais componentes são sujeitos a uma pres-são operacional Pu, das regiões à jusante, nas quais os componentes são sujeitos a uma pressão operacional Pd. Em geral, Pu > Pd. 2. As forças superficiais axiais liquidas que agem em uma tampa de extremidade selecionada podem ser aproximadas avaliando-se a quantidade de área superficial sujeita a Pu em cada lado da tampa de extremidade e a quantidade de área sujeita a Pd em cada lado da tampa de extremidade, uma vez que a força geral (F) é igual à pressão (P) vezes a área (A). Em regiões onde a mesma pressão está operando na mesma área em lados opostos da tampa de extremidade, não existe pressão d i rnc:! onal liquida que afete a integridade axíal do meio ou que contribua para uma força axíal superficial ,líquida para essa tampa de w V j" Pf Τι 1 > \ j Q . 3. ui", : ■ ''tucho de filtro (fluxo d.e fora para dentro) que tem uma extremidade aberta revestida com uma vedação radial interna alinhada com um ID, ou menor que ele, ou uma tampa de extremidade fechada, durante a operação, existe uma força axial superficial líquida para cada tampa de extremidade de maneira tal que cada tampa de extremidade fique sob pressão uma em direção à outra. Um revestimento de carga axial, que é contido em um cartucho convencional e se estende entre duas tampas de extremidade, fornece integridade estrutural, resistindo a esta força de colapso ou expansão.

Em geral, de acordo com os princípios da presente revelação., podem ser providos arranjos preferidos em que o local da vedação é usado para fornecer forças axiais superficiais lícai ias desejáveis nas tampas de extremidade. .Opcior sitiante., i.sto pode ser implementado .em arranjos que não têm revestimentos de carga axial providos como uma. parte permanente da parte de serviço (isto é, o cartucho de filtro).

Uma discussão detalhada dos princípios· envolvidos na seleção do local da vedação para. se obterem, esses resultados é provida na seção IV a seguir, Anfc.es da apresentação· desta seção, são descritas diversas· modalidades que tiram vantagem cios princípios e os demonstram. Um recurso de modalidades preferidas é a seleção do (s ) local{s) de vedação para não proporcionar diferencial de pressão axial de superfície liquida, ou então em um nível desej avelmente baixo, em relação a cada tampa de extremidade. III. Balanceamento das Forças Axiais para se obterem os Arranjos Preferidos; Figuras 3-5, Figura 9 á. Figuras 3-5 0 número de referência 51, figura 3, designa em geral um conjunto de filtro de líquido de acordo corrí a presente revelação. 0 conjunto de filtro de líquido 51 em. geral inclui uma cabeça do filtro 53 e um alojamento do filtro. 54. O conjunto de filtro de líquido particular 51 inclui um cartucho de filtro removível e substituível (isto é, reparável) 55 que fica posicionado dentro do alojamento 54 (figura 4). 0 conjunto .de filtro de liquido 51 pode ser configurado para uma variedade, de operações de filtro de líquido; por exemplo, como um filtro· de óleo lubrificante 5.1, um filtro de fluído hidráulico ou um filtro de combustível. 0 conjunto de filtro de liquido particular 51 representado é configurado para uso como conjunto de filtro de óleo 58, com fluxo de fora para dentro... Entretanto, os princípios básicos descritos, e técnica de composição mostrada, podem ser aplicados no caso de outro.s tipos ou configurações de filtros· de líquido, incluindo os configurados para fluxo de dentro para fora.

Referindo-se à figura 4, durante uma operação de filtragem normal, liquido a ser filtrado entra na cabeça do filtro 53 (de um circuito de fluxo dentro do equipamento) e passa através da cabeça do filtro 53 pelo canal de entrada 60. Para uma aplicação típica, o canal 60 é configurado para fornecer um fluxo anular de liquido de entrada. 0 líquido então escoa para o alojamento .54, especificamente para a região anular 62, ev". Tvendo o cartucho 55- entre o cartucho 55 e a parede literal 54a do alojamento 54. Durante a filtração, Q lí.qui \r necoa através do cartucho 55 e para um volume de li.qu.id o .centra,! 6.6. O liquido então sai do volume 66 .na direção da seta 66 para um canal de fluxo de saída 69· na cabeça do filtro 5,3.. 0 canal de fluxo de saida 6;.9 então proveria comunicação flui dica com equipamento apropriado np qual a cabeça do filtro 5:3. está montada. Tal equipamento poderia incluir, por exemplo, um veículo ou vários, equipamentos de construção ou outro equipamento (estacionário ou móvel).

Em um conjunto típico, o alojamento 54 é abrivel. Referindo-se à figura 4, no caso do conjunto de filtro de líquido 51, o alojamento 54 pode ser aberto separando-se o alojamento 54 da cabeça do filtro 53, nas roscas 70, Uma vedação 71 para impedir vazamento é provida por um anel-0.

Periodicamente, o meio de filtro 75, no cartucho de filtro 55, ficará entupido por causa do acúmulo de eontajninantes dentro (ou sobre) o meio 75 filtrados do fluxo de líquido. Quando o entupimento tiver atingido um nível devidamente definido, por exemplo, detectado por meio de medições de diferencial de pressão, ou em decorrência de operação em um intervalo de serviço pré-definido, o meio 75 em geral é reparado, com substituição. Tipicamente, o reparo do meio 7 5 é feito pela remoção e substituição do cartucho reparável 55. 0 cartucho reparável tipico 55 compreende em geral o meio 75 posicionado de forma a se estender entre a primeira e segunda tampas de tampa de extremidades 77, 78. As tampas de extremidade 77, 78 podem ser construídas de uma variedade de materiais, por exemplo, elas podem ser moldadas de um polímero ou elas podem ser configuradas de metal, por exemplo, com o meio preso nelas. Para a modalidade particular mostradas, as tampas de extremidade 77, 78 estão mostradas como tampas de extremidade moldadas feitas de um material polimérico apropriado.

No arranjo mostrado, o meio 75 é um cilindro do meio sanfonado 75a que define pontas ou bordas de pregas internas 75b e pontas ou bordas de pregas externas 75c, figura 5. As pregas se estendem axialmente entre as tampas de extremidade 77, 78, figura 4.

Para o arranjo particular mostrado, o cartucho de filtro 55 é um cartucho de filtro "de dupla extremidade aberta" 55a. Assim, significa que cada uma das tampas de extremidade 77, 78 é uma tampa de extremidade "aberta" 77a, 78a, cada qual tendo uma abertura central (77b, 78b, respectivamente), posicionada para comunicação fluídica com a região central 66.

Um motivo pelo qual o cartucho de filtro 55 é um cartucho de filtro de "dupla extremidade aberta." 55a é que, durante o reparo, ele desliza sobre o tubo de suporte 79. 0 tubo de suporte 7-9 está discutido com mais detalhes a seguir. No exemplo mostrado, o tubo de suporte 79 permanece afixado no vaso ou alojamento 54 durante a operação de reparo era que o cartucho de filtro 55 é removido e substituído. Certamente, em sistemas alternativos, o tubo de suporte poderia ser construído para não ficar posicionado perma-nen-t emente no alojamento.

Em virtude de o cartucho de filtro 55 ser um componente reparável, para periodicamente ser removido e substituído, é necessário que seja provido o arranjo de vedação para garantir que não haja vazamento de fluido não filtrado para o volume 66. Par-a a modalidade particular r-m.u-aoi.r_-jj na fuouía 3, o arranjo de vedação compreende jj iri:r-ird '^d.sea- ^ I e uma segunda, vedação 83. A primeira vedação 82 fica posicionada para vedação entre a tampa de extremidade 77 do cartucho 55 e a parte 85 da cabeça do filtro 53; e a segunda vedação 83 fica posicionada para fornecer uma vedação entre a tampa de extremidade 78 do cartucho 5.5. e a parte 86a do alojamento 54.

Em. geral, a vedação 82 compreende um anel-0 82a, figura 5 montado em um suporte de vedação direcionado .axialmente 8:.2b que se estende axialmente para fora da. tampa de extremidade 77. Adicionalmente, referindo-se à figura 4, a vedação 83 compreende um anel-0 análogo montado em uma extensão direcionada axialmente que se estende, axialmente para fora do meio 75, da tampa de extremidade 78, Em geral, à parte 85 da cabeça do filtro 53 é uma parte da superfície externa de um tubo de saída de fluxo de líquido central 85a {figura 5}, e a parte 86a do alojamento 54 (figura 4) compreende uma parte de uma base do alojamento 86, A parede lateral externa 54a do alojamento 54 se projeta (na modalidade das figuras 3-5) para cima em direção à cabeça do filtro 53 a partir da base 86. 0 revestimento interno., tubo ©u núcleo 7 9, é preso na base do alojamento 86.

Um cartucho de filtro tal como o cartucho de filtro 55, figuras 4 e 5, será aqui caracterizado como um "cartucho sem núcleo", uma vez que ele não contém (como um componente integral do cartucho de filtro) revestimento interno, tubo ou núcleo, para suportar carga axial, preso forma permanente, na extensão entre as tampas de ív--idade 77, 78. Nota-se que o termo "sem núcleo" neste contexto se refere a arranjos que não têm como uma parte integral um. suporte tubular interno para carga axial (oposto a não ter absolutamente nenhum tipo de suporte). Por exemplo, .o meio podería ter uma or ·, nsãi - sanfonada de malha de arame leve ou malha de plãsti " -v~ 1 onqo de um lado de dentro do mesmo, e seria ainda "sem núcleo" de acordo com esta definição. Em geral, se estrutura integral, com. o cartucho de filtro ao longo de um lado de .dentro do meio capaz de suportar uma carga compressiva axial de pelo menos 20 1b (9,1 kg) não estiver presente de forma permanente no cartucho de filtro, o cartucho de filtro s,er.á considerado "sem núcleo" de acordo com e.sta definição. 0 termo "axi.al" neste contexto signifleando força na direção da extensão do eixo 94, figura 4; isto é, uma direção entre as tampas de tampa de extremidades 77, 78.

Nota-se que um cartucho de filtro será considerado "sem núcleo" de acordo com a definição apresentada mesmo se um núcleo instalado de forma não permanente no próprio cartucho estiver presente em algum lugar n© conjunto 51.

Ainda referindo-se às figuras 3-5, fica também aparente que, para as modalidades preferidas mostradas, o cartucho de filtro 55 também não inclui estrutura de suporte externa integral, para suportar carga axial, se estendendo continuamente entre as tampas de extremidade 77, 78. Oma arranjo como esse será aqui referido como um cartucho de filtro "livre de revestimento de carga axial externa" ou como um cartucho de filtro .sem. revestimento externo de carga axial.

Aqui, considera-se que um cartucho de filtro não tenha, revestimento de .carga, axial externo ou que seje livre de rev \ ie carga axial externo, mesmo se ele contiver {integral com © cartucho de filtro) uma malha leve sanf.onada, tais como uma malha de arame leve ou malha, de plástico leve ou outra estrutura em torno do lado de .f.o.ra, que não resista significativamente carga axial compressiva. Aqui, um cartucho de filtro será considerado livre de revestimento de carga axial externa desde que qualquer revestimento externo presente (integral com o cartucho de filtro·.) não seja capaz de suportar uma carga axial de pelo menos 20 1b (9,1 kg).

Se o cartucho de filtro for tanto livre de revestimento de carga axial externa como sem núcleo, ele pode algumas vezes se referido aqui como "livre de revestimento de carga axial".

Para os arranjos nas figuras 4 e 5, o suporte neste caso, tanto radial como axial, para o meio 75 do cartucho de filtro 55 é provido pelo núcleo interno 79. 0 núcleo interno 79 é um elemento tubular poroso 91, figura 5, posicionado dentro do conjunto de. filtro de líquido 51, de maneira tal que, durante a operação de reparo para substituir c cartucho reparável 55, o elemento tubular poroso 91 não é removido e substituído. Ou seja, o cartucho reparável 55 é sem núcleo, em virtude de o núcleo interno 79 (isto é, o elemento tubular poroso 91) não ser parte do cartucho de filtro 55.

Sara a modalidade particular mostrada, o núcleo 79. é preso no restante do alojamento 54, figura 4. 1’' r-^odo partiçularmenfce conveniente de prover um encaixe áíçm: é usar opcionalmente como o elemento tubular 91, f içu" a 4,, um elemento que não se.j.a radíalmente continuo, mas, em ve.z .disso, que tenha nele uma, folga ou emenda aberta 93, figura 5. A emenci-n particular 93 moscrada não é axial, mas, em vez disso, se estende em um ângulo (Λ) com o eixo central 94, figura o--> i Mrdo com urt; revest imento similar (mas integral com o cartucho de filtro) mostrado na patente £LS,. 6.206.205, cuja revelação completa está aqui incorporada pela referência. A folga apresentada pela emenda 93 permite que o elemento tubular perfurado 91 seja ligeiramente comprimido radialmente (sob pressão) até uma circunferência menor, e assim ele pode ser preso por encaixe de pressão em um receptor 95 na base 86 do alojamento 54. Orna folga típica será selecionada para ter um ângulo À não mais que 15 °, preferivelmente pelo menos 0,5 ®, tipicamente 1 0 a 15 °.

Para g conjunto particular 51 representado nas figuras 4 e 5, o diâmetro externo do núcleo interno 79 é selecionado de maneira tal que o cartucho 55 possa deslizar sobre ele em uso. Preferivelmente, o diâmetro externo do suporte 91 é de um tamanho tal que ele opere como um suporte radial interno para o meio sanfonado 7 5a. Em uma aplicação tipica, para se obter isso, o OD do suporte tubular deve preferivelmente ser escolhido para nãc ficar mais que 0,09 polegada .(2.,3 mm) do XD das. pontas das pregas internas 7 9b do meio sanfonado 75a.

Caso desejado, o elemento tubular poroso 91 pode. ser provido com calos, nervuras ou outras· construções na sua superfície externa para proporcionar um encaixe mais justo nas pcnías rias pingas internas 57b. 0 elemento tubular 91 pode compreender meiaí ou um plástico moldado.

Em geral, a tampa de extremidade 77 será aqui referida como una tampa de extremidade "superior", uma v.ez. que, na posição dc insta 1 -jçâo normal, figura, 4, a f impa de extremidade 77 fica posicionada voltada para cima. Ao contrário·, a tampa de extremidade 78 será aqui referida em geral como tampa de extremidade inferior ou de: baixo uma vez que, .em uma posição de instalação normal da figura 4, ela fique direcionada para baixo. Ά tampa de extremidade 78 pode ser configurada para incluir um recurso de contenção ou coleta de Gonfc.aminant.es, não mostrado nela. 0 recurso de contenção e coleta de contaminan.fc.es pode ser de acordo com a publicação PCT WG 0.2/081-052 publicado em 17 de outubro de 2002, aqui incorporado pela referência.

Referindo-se a figura 4, a fim de que o revestimento 91 forneça suporte axial entre as tampas de extremidade 77, 78 durante o uso normal, é preferível construir o cartucho de filtro 55 de maneira tal que, entre as tampas de extremidade 77, 7 8 (isto é, no cartucho de filtro 55 como um todo durante o uso) haja pouca ou nenhuma força axial superficial liquida no elemento 55; e também de maneira tal que haja pouca ou nenhuma força axial superficial liquida em cada. tampa de extremidade 77, 78.

Se o cartucho de filtro 55 fosse construído em geral de. acordo com. o. cartucho 1, figura 1, exceto por ambas as tampas de extremidade serem, abertas, uma força líquida .b.a-i.xa corno essa não -s-eria criada. Is-to s-e dá em virtude de a fo.rça -axial superficial líquida na tampa de extremidade. 5·., figura 1, ser em direção à tampa de extremidade 6; e a força ax.lal superficial, líquida na tampa de extremidade 6, figura 1, ser em direção à tampa de extremidade 5. R fim de modificar isto, são selecionados locais de vedação preferidos para as tampas de extremidade 77, 78. E o local dessas vedações que gerará um perfil de força preferido na tampa de extremidade 78, e dará assim condições para pouca ou nenhuma força no cartucho de f.il.tr.Q 55, ou força superficial líquida em cada tampa de extremidade 77, 7-8.

Conforme indicado antes, referindo-se às figuras 4 e 5., o local da vedação para a tampa de extremidade 77 é em 82. Conforme indicado anteriormente, com relação à figura 4, o local da vedação para a tampa de extremidade 78 é em 83. Aqui, o diâmetro de uma vedação é referido como Ds. 0 diâmetro interno definido pelas pregas será referido como Di. O diâmetro externo definido pelas pregas será referido como D.Q.

Aqui, o diâmetro de uma vedação que, para essa tampa de extremidade, proporciona um equilíbrio de forças ou uma força superficial axial liquida n-e-ssa tampa de extremidade será referido como Db ou DsB.

Pelas discussões na seção II, deve ficar aparente que, para uma tampa de extremidade A, o diâmetro DbA pode ser identificado de. maneira tal que, em. uso normal, as forças axiais superficiais em direção à .superfície externa da tampa de extremidade A e à superfície interna da tampa de extremidade A, fiquem em e-v-líbrio. Ou seja, uma vedação que tem um diâmetro DbA é uma que nã.o proporcionaria forças axiais superficiais liquida operando na tampa, de extremidade A associada, em uso.

Para um arranjo que tem duas tampas de extremidade, designadas cora© tampa de ext - ' -ide A e tampa de extremidade B, se a vedação na tamp-i de extremidade A ficar localizada em DbA, e a vedação na tampa de extremidade B ficar localizada em DbB, cada tampa de extremidade ficará em equilíbrio em relação às forças axiais superficiais líquidas, e não haverá força axial superficial líquida operando no cartucho associado. Isto seria o caso mesmo se uma das tampas de extremidade estiver fechada, e assim não exigir que a vedação impeça que liquido não filtrado entre no volume interno do cartucho de filtro. Ou seja, mesmo com uma tampa de extremidade fechada, pode ser provida uma vedação que encaixa essa tampa de extremidade em uma parte d© alojamento. Esta vedação separaria regiões sujeitas a Pu de regiões sujeitas a Pd. Assim, sua localização podería ser provida em um ponto de equilíbrio Db. Entretanto, esta última vedação exclusiva não seria usada para impedir o fluxo não filtrado de desviar do meio.

Novamente aqui o diâmetro Ds de uma vedação que proporciona um equilíbrio de forças contra cada superfície de uma tampa de extremidade associada é referido no geral como Db. Uma tampa de extremidade Ά será considerada dentro de um nível preferido de equilíbrio em relação às forças oxia 1 o líquidas pata um cartucho de filtro de .puir tiplja cios d-: que o diâmetro da vedação Ds seja pelo menos um diâmetro dentro de mais ou menos 15 % de DbA,, isto é, na faixa de 0,85 - 1,15 DbA., inclusive. Tipicamente., o diâmetro da vedação Ds está na faixa 0,9 - 1,1 DbA, inclusive, freqüentemente 0,92 - 1,08 DbA. Mais tipicamente ele será selecionado para ficar na faixa de 0,95 - 10,05 DbA, inclusive.. Entretanto, conforme discutido a seguir, os princípios aqui descritos podem .ser aplicados fora dessas faixas. A faixa declarada é para indicar que em alguns casos podem, ser aceitas cargas axia.is. que não sejam altas., mas., em, vez disso, sejam, sufi cie,n temente pequenas para acomodar vantagens da estrutura em decorrência de cargas axiais aceitáveis para o cartucho de filtro sob condições típicas de uso esperadas. Embora alternativas sejam possíveis, tipicamente, o local da vedação será posicionado para f.ora do. diâmetro da. prega interna (Di) pelo menos 2 mm·., g.er.aliíiente pelo menos 5 mm, e algumas vezes pelo menos 10 mm·; e também, ficará em. um local rebaixado do diâmetro da prega externa (;.D.o:) pelo menos 2 mm, geralmente pelo menos 5 rnm e algumas vezes pelo menos l.Q um. Locais preferidos podem ser calculados para. qualquer dado sistema, conforme ci i s o u ·.; 1 d o a s o g uir.

Em geral, pelo menos uma primeira tampa de extremidade aberta configurada para fluxo de fluido para dentro e para fora do elemento Lerá um diâmetro de vedação Ps da forma definida, anterfermente. Isto correspondería à tampa de extremidade 77, figura 3. Mais preferivelmente, ambas as tampas de extremidade {77, 78) têm um. diâmetro de vedação da maneira definida anteriormente. Q principio de um arranjo equilibrado (vedação (.s··) em. Db) pode s.er aplicado tanto em uma configuração, de. carga, de topo como de base. Um exemplo de configuração de carga de base utilizando esses princípios foi fornecido nas figuras 3-5. A atenção se volta agora para a figura 9. Ha figura 9, está representado um arranjo de filtro de liquido 200 compreendendo uma base do filtro 201 e uma tampa removível 202. Preso dentro do alojamento 203 formado pela tampa 202 e a base 201 fica um cartucho de filtro 205. O cartucho de filtro 205 compreende meio sanfonado 206 em extensão entre tampas de extremidade 207 e 208. A tampa de extremidade 207 é uma tampa de extremidade aberta, a vedação radial indicada por 210 formada por um anel-0 211 montado em uma extensão axial direcionada para fora 212 (em relação ao meio) da tampa de extremidade 207.

Na tampa de extremidade 208, está mostrada uma vedação 215 formada por um anel-0 216 montado em uma extensão axial direcionada para fora 217 da tampa de extremidade 208.

Nota-se que a vedação 210 é provida entre o anel-0 na tampa de extremidade 207 e uma parte 220 do revestimento de suporte 221. Nota-se que a vedação 215 é formada entre o anel-0 216 em uma parte da tampa de extremidade 208, e uma parte 225 da base 203.

Em uso, o reparo ocorre removendo-se a tampa de extremidade 202 e em seguida desalojando o elemento 205 de sua vedação. O conjunto 200 é um arranjo de carga de topo, e inclui um arranjo de dreno 230 para permitir que líquido parado seja drenado do interior 231 à medida que a tampa 202 vai sendo removida. Os princípios gerais de tais arranjos estão descritos no pedido PCT US04/02Q74, depositado em 27 de janeiro de 2004, aqui incorporado pela referência.

Preferivelmente,» vedações ,2', 0 e 216 são cada qual posicionadas em, um local para um diâmetro de vedação equilibrado» Db (.isto é, cada .qual está na faixa de Θ.,85 -1»1·5 Qb) de acordo com as definições apresentadas. IV. Métodos para Avaliar Forças Axiaís Liquidas que agem em um Arranjo de Tampa de Extremidade de um Cartucho de Filtro.»* Abordagens do Projeto A. Princípios Fundamentais Ê fornecido um método matemático para estimar as forças axiais líquidas para qualquer dada tampa de extrein.ida.de, o.u cartucho,. Em geral» as técnicas são aplicáveis a uma variedade de tamanhos de cartuchos de filtro de líquido que usa meio sanfonado. As várias suposições utilizadas para suportar o cálculo são salientadas onde apropriado.

Embora cartuchos de filtro de líquido possam ficar localizados em qualquer posição relativa a gravidade, por questão de simplificação, os conceitos- s,erâo discutidos considerando um eixo do cartucho de filtro normal ao plano da terra. Assim, nesta seção da revelação.» forças que agem em direção a terra (para baixo) serão definidas como negativas (-), e forças opostas como positivas (+).

Com propósitos iniciais desta discussão, considera-se que o cartucho de filtro é cilíndrico, utiliza meio sanfonado e tem tampas de extremidade que são circulares. A figura 6 ilustra uma parte de um cartucho de filtro. Uma tampa de extremidade está mostrada em 400, e o meio sanfonado por 401. A geometria do meio sanfonado 401 é configurada na forma de "V*, 0 arco A-B descreve uma prega completa. Pu é a pressão à montante e Pd é a pressão à jusante. Em virtude de a espessura do meio 401 ser pequena, comparada com a área global do meio, considera-se que a queda de pressão· através do meio ocorra na linha de centro do meio 402 e é uma função escalonada. Esta suposição significa que a pr*'.-■-•ão no lado à montante do meio 4 01a é considerada constante através da primeira metade da espessura do meio, e que na linha de centro da espessura do meio & cies 3 as zai até a pressão à jusante e permanece constar - metade do meio até o lado â jusante 40.1b.

Esta idealização não difere muito signifiGativamente da situação de pressão real. Entretanto, esta idealização da queda de pressão através do meio simplifica a matemática relacionada com a definição de várias áreas superficiais nas tampas de extremidade que são afetadas pela queda de pressão através do meio. Também, considera-se que as pressões Pu e Pd que agem nas superfícies da tampa de extremidade são uniformes através dessas superfícies.

Para o modelo atual avaliado nas figuras 6 e 7, considera-se que a tampa de extremidade 400 em consideração é uma tampa de extremidade aberta, tendo uma borda externa 404 e uma borda interna 405 correspondentes as pontas de prega externa (Do) e interna (Di), respectivamente.

Na figura 7, a ilustração na figura 6 foi modificada para calcular as áreas afetadas pela queda de pressão. Uma linha de centro 402 do meio 401 é usada, em vez de toda a espessura do meio {conforme explicado antes). Au é a área da tampa de extremidade superior 400 que é sujeita a pressão à montante eia ambos os lados da tampa de extremidade 400. Por causa disto, as pressões em ambos os lados se cancelam e não contribuem para a força compressiva axial de superfície líquida que é aplicada na tampa de extremidade ou cartucho de filtro correspondente. Adi + Ad2 é a área combinada na tampa de extremidade superior que é sujeita a pressão à montante (Pu) na superfície externa da tampa de extremidade, e à pressão à jusante na superfície interna da tampa de extremidade. Esta área combinada, diz respeito a uma p: .· f i rnrltfi. Para conhecer o _ > total na tampa de η:·”Τ:Γ ‘ d-td* superior, o número de pregas no cartucho de filtro tem que ser usado. Portanto, a queda de pressão através do cartucho de filtro cria uma força descendente igual à (Adi + Ad2,) x (queda de pressão) ,x (número de pregas). A matemática usada para calcular ftdl e Ad2 vem de várias equações trigonométricas aplicadas. Uma abordagem é primeiiamente encontrar o ângulo a, este pode em seguida ser usado na equação que nos dará a área combinada, (Adi + Ad3) . Em, seguida, encontrar a área. combinada (Ad3 + Adi). Pelo exame da figura 7, sabe-se também, por simetria que: Ada = Ad4 (Eq. 1) DETERMINAÇÃO DQ ÂNGULO Z aJ

Pela figura 7, pode-se· mostrar que.·: Au, + Adi + Ada + Ada + Ad^ = At Ângulo a° é igual à metade do ângulo completo que descreve a.r área At. Uma vez. que esc- π ; rs um ciclo de pregas, o ângulo completo ; se e do simplesmente dividindo 306 0 pelo número de pregas. Ângulo· a° é a metade deste.

Onde PG é a Contagem de Pregas (número de pregas em todo o cartucho de filtro). A área definida por Adi + Ada é um triângulo oblíquo com dois lados conhecidos e o ângulo incluído conhecido. A equação para a área deste triângulo de acordo com o Machinery's Handbook, 24th Edition, página 83, segundo painel, é: Substituindo a equação 2 na equação 3 obtém-se; A área Ad3 + Ad4 pode ser definida pela equação para a área de um setor circular do Machinery' s Handbook, 24'th Edition, pg. 58: Reduzindo-se a equação a.;

Também.., p.o.r aime.txía, sabemos que Ad3 = Ad4. A equação 3 então fica: Substituindo a equação 6 na equação 4, e resolvendo para Adi.: Para cada prega, a área no lado à jusante que tem queda de pressão através dela é Adi e Ad2. Também, por simetria. Adi = Ada. Portanto, a área total Atu da tampa de extremidade superior afetada pela queda de presslo é igual ao número de pregas χ 2 x Adi: Atu * 2 (PG) (Adi) fxkh:· '.of l':·:errlo 1 - Cartucho de Filtro com Vedações de ID

Co nyeηoi ona1 Um,a configuração de cartucho de filtro considerada neste exemplo é uma que é similar à figura 1, exceto que tem duas tampas de extremidade abertas opostas similares à. tampa de extremidade 5, e tem um. diâmetro de prega externa (Ώρ) de 4 polegadas (101,6 milímetros), um diâmetro de prega interna (Di) de £ polegadas {50,8 milímetros) e uma contagem de pregas (PG) de 40,; e uma queda de pressão · ’ > ' através do meio de 1.00 psid (68.9,5 JtPa.) em uso. Uma vedação, é provida ao longo do ID de cada tampa de extremidade.

Do = 4; Di = 2; número de pregas = 40. Associando es.se valores na equação anterior dá uma área t.otal na tampa de extremidade superior Atu = 3,13,5 polegadas quadradas.· (2.022 milímetros quadrados). A força total (Ftu) que age em uma direção axi-al negativa (na direção da gravidade) na tampa de extremidade superior Ftu = - 100 ps.id (689:,5 JcPa) x Atu.

Ftu = (-100.)(3,135) - -313,5 poundf (lí br a.-força) (142,2 kg) Com o cartucho de filtro convencional definido, 313,5 libras-força {142,2 kg) estão agindo tanto na tampa de extremidade superior como inferior em direções opostas. A força (-) na tampa de extremidade superior está agindo para baixo. A força (+) na tampa de extremidade inferior está agindo para cima. 0 resultado líquido é que o cartucho de filtro passa por uma força cqmpressiva ao longo de seu eixo vertical de 313,5 libras (142,2 kg), Por projeto (no cartucho convencional), a maior parte desta força é transmitida através das tampas de extremidade ao revestimento interno. 0 pacote do meio será submetido a uma parte desta força em virtude de a força ser distribuída pelas áreas Adi e Ad2 para cada prega. Esta distribuição de força cria um momento. de dobramento nas tampas de extremidade que transfere uma pequena parte da carga total para o pacote do medo.

Exemplo 2 - Movimento da Vedação- Inferior para o Diâmetro Externo '0 movimento da vedação do diâmetro interno para. o diâmetro externo muda a magnitude e direção da força que age na tampa de extremidade inferior. Ao passo que, no desenho convencional discutido a força na tampa de extremidade inferior seja na direção para cima, ou positiva ( + ) , o reposicionamento da vedação no diâmetro externo faz com que a força aja na tampa .de extremidade inferior em uma direção descendente ou negativa (-). Além do mais, a área é maior e, portanto, a força é maior.

Tenha em mente que a pressão à montante do meio. (Pu) é maior que a pressão à jusante do meio (Pd) . Pelo exame da figura 7, pode-se concluir que Pu age na superfície superior da tampa de extremidade definida por Au; e que Pd age na superfície inferior da tampa de extremidade definida por Au. Sabendo-se que Pu>P.d indica que a força liquida em Au para cada prega está agindo para baixo ou na direção negativa {-} .

As áreas Adi e Ad2 são no lado à jusante do meio. Golo · -o lo-s- a vedação no diâmetro externo da tampa de excrí - .nferiox, a pressão à jusante Pd não age em ambos os ladcs das áreas Adi e Ad2.., anulando assim uma com a outra, resultando em uma força axial liquida nula agindo nessas áreas. 0 uso de equações trigonométricas e algumas equações derivadas antexiorinente, pode-se encontrar a área Au em função dos parâmetros conhecidos Do, Di e do número de pregas.

Novamente, usando da equação para a área de um setor circular, sabe-se que: Também, por simetria, sabemos: Também derivamos previamente a equação para Adi (Equação 7} E., pela equação para um setor circular, sabemos que;

Substituindo as equações 5, 7 e. 10 na equação 9, e resolvendo para Au, obtém-se* Usando as dimensões do exemplo anterior, exceto que desta vez a tampa de extremidade inferior usa uma vedação no diâmetro externo, e não no diâmetro interno: Do = 4; Di = 2; numero de pregas = 40; diferencial ou queda de pressão (PD) = 100 psid (689,5 kPa).

Pelo exemplo anterior, sabe-se que a força total que age em uma direção axial negativa (na direção da gravidade) na tampa de extremidade superior Ftu = -3:13,5 libras (142,2 kg;·).

Pelo exame da figura 6, pode-se concluir que a pressão que age nas superfícies da tampa de extremidade inferior, para uma prega, à montante do meio de filtro combinam para criar uma força líquida de Queda de Pressão x Au na direção descendente ou negativa (-} . A pressão que age nas superfici.es da tampa de extremidade inferior, para uma prega, à jusante do meio de filtro combina para criar uma força axial liquida nula. Ά força total que ag.e nas superfici.es. da tampa de extremidade inferior para todas as pregas é: .Ffcl = (-PD) (Ju) (®C) Usando a equação 12, obtém-se;

Assoeiando-se aos números: A força superficial liquida na tampa de extremidade inferior, não contando a força da tampa de extremidade superior, com a vedação no diâmetro externo está agindo na direção oposta à força que está agindo na tampa de extremidade inferior do desenho convencional. Também, a magnitude da força é maior que no desenho convencional. 0 resultado líquido é que o cartucho de filtro com a tampa de extremidade usando a vedação no diâmetro externo se moverá para baixo no alojamento até que ela pare. EXEMPLO 3 -· Localização da(s) Vedação(s) em um Lo-al Intemediário Nota-se que não é necessário que a vedação na tampa de extremidade inferior esteja no diâmetro externo da tampa de extremidade a fim de obter esta força descendente Ftl descrita anteriormente., ΙαΊ - quo é necessário para obter a força descendente Ftl é força descendente suficiente para garantir que o cartucho de filtro sairá da base no vaso, posicionando assim a tampa de extremidade superior de maneira tal que ela possa transferir a maior parte da força Ftu na tampa de extremidade superior através do revestimento interno.

Uma abordagem seria diminuir o diâmetro da vedação na tampa de extremidade inferior de maneira tal que as forças axiais liquidas na limpa d.e exti ern dade inferior sejam nu.las. A torça na tampa de extremidade superior Ftu q.u.e opera na direção descendente Garantí ria que o cartucho de filtro saia da base contra uma base do alojamento. Ά rectuiM i> <Jo diâmetro da vedação ao m io.nal.mente faria com que a forca liquida CLCiuçass·. ααιο_ι Lar na direção ascendente. A continuidade de redução do diâmetro da vedação eventualmente atingirá um ponto onde este diâmetro é o mesmo diâmetro da vedação na tampa de extremidade superior, que teria forças axiais iguais era um cartucho de filtro convencional. Uma planilha eletrônica pode ser usada para explorar vários diâmetros e forças para se obter um resultado especifico.

Referindo-se à figura 8, pode-se ver que ela é similar à figura 7, exceto que um diâmetro adicional Ds foi adicionado. .Este é o diâmetro da redação na tampa de extremidade inferior mostrada em um diâmetro sem ser o diâmetro externo ou interno. Em decorrência disto, as áreas superficiais Adi e Ad2 (pela figura 7·) são agora divididas em três seções, cada qual A2, A6 e A8 para Adi, e A3, A5 e A7 para. Ad2.

As áreas de interesse são A2, A3 e A4. Por inspeção, pode-se perceber que a pressão à montante, aplicada a Al, está fora do diâmetro Ds da vedação. Isto significa que ,a pressão cm ambos os lados de Al são as mesmas e., portanto, se anulam. Esta mesma condição, no lado à jusante, pode ser encontrada para áreas A5, A6, A7 e A8.

Novamente, pela inspeção, pode-se perceber que a pressão na área A4 age em uma direção descendente (-) com uma magnitude de queda de pressão x A4. Também, pela inspeção, pode-se perceber que, por causa da simetria, A2 = Ά3. E a pressão em A2 e A3 age em uma direção ascendente {+) cada uma com uma magnitude de queda de pressão x A2.

Pelas equações trigonométricas, pode-se encontrar áreas A4, A2 e A3 em função de: Ds, o diâmetro da vedação; Do, o diâmetro externo do pacote de meio; Di, o diâmetro interno do pacote de meio,* e o número de pregas.

Para encontrar a área A4, deve-se primeiramente encontrar os ângulos Za, Zd, Ze e Zb ilustrados na figura 8. Za f.oi encontrado previamente.

PC

Pel.a solução de triângulos de ângulos oblíquos, sabe-se gue; e, usando as soluções de triângulos de ângulos oblíquos: Novamente pela equ para a área de um setor circular, aabe-s,e que: E;, por slmetri..a, sabe-se que.: Combinando e resolvendo para A4, obtém-se;

Pelas soluções de triângulos de ângulos oblíquos, sabe-se que: Substituindo-se a eq.uação 16 na equação 15, obtém- se:.;

Pela redução, obtém-se: A4 = <0,004364 (Zb°) (Ds2) )- (0,25 (Di) (Ds) (Sin ^°)) (Eq. 17) Por trigonometria básica sabe-se que a área de uma seção de um anel plano descrito por um diâmetro externo (Do), um diâmetro interno (Di) e um ângulo Θ ° que descreve o arco da seção é: Portanto: e„ sabendo-se que A2 = A3, a equação 18 torna-se: E resolvendo para %; E, no.yamente por simetria: E também pela equação de um arco circular: Aplicando-se a equação 2G na equação 21, obtém-se.;

Pelas soluções de triângulos de ângulos oblíquos, sabe-se que: Aplicando a equação 23 na equação 22, e resolvendo para Al: S.impli £ icando, obtemos.: %= 0,0.04364 (Za°) (Do2)- A4 - 0,25 (Di) (Do) (Sin Za°) (Eq. 24) Substituindo a equação 24. na equação 1.9 e simpl i.f icando: Agora ambas as áreas A2 e A4 são conhecidas, em temos de parâmetros conhecidos (Do, Di, número de pregas) . Pela inspeção (figura 8) , sabe-se que A2 = A3, que a pressão à montante ?u age na área, A4, enquanto a pressão à jusante Pa age nas áreas Al e A3, e que, no resto das áreas (Al, A5, Α.6, Α7 e Μ), a pressão em ambos os lados da tampa de extremidade é a mesma e, porta, nto, se anulam na direção axial. A fim de se obter um equilíbrio de forças na tampa de extremidade, de maneira tal que a força axial seguinte seja igual a zero, deve-se encontrar uma geometria de maneira tal que; A2 + A3 = A4 (Eq. 2β) Uma vez que A2 = A3, pode-se reescrever a equação 2:fo 2(A2> = A4 (Eq, 27) Substituindo a equação 25 na equação 27, obtemos: Rear.ranj.ando a equação, têm-se: Reduzindo-se a equação: Chamando novamente a equação 2; dá-nos a equação seguinte: E resolvendo a -< 3 Cs: Simplificando adícionalmente a equação: E reconhecendo que 0,3183 é o recíproco de π;

Resolvendo a equação 28 para Di: π fOs2) Resolvendo a equação 28 para Do: Pox exemplo, usando as dimensões anteriores de DO = 4 polegadas (1-01,6 milímetros) , Di = 2 polegadas (.50,8 milímetros) e número de pregas = 40, aplicando-se a equação .29: A fim de se obter um equilíbrio de forças na tampa de extremidade de maneira tal que a força axial líquida na tampa de extremidade seja igual a zero, com um diâmetro externo do pacote de pregas (Do) de 4 polegadas (101,6 milímetros), um diâmetro interno (Di) de 2 polegadas (50,8 milímetros) e número total de pregas de 40, seria necessário um diâmetro de vedação (Ds) de 2,83 polegadas (7:1,88 milímetros). Assim, em 2,83 polegadas (71,88. milímetros), para o sistema definido, Ds = Dh, Este seria o diâmetro onde a vedação e a superfície de vedação fazem contato.

Cora relação ao elemento geral, pode-se utilizar teste de laboratório para avaliar a carga axial liquida no elemento. Em particular, como uma abordagem, uma célula de carga pode ser colocada no diâmetro interno do cartucho de filtro. Uma extremidade da célula de carga seria anexada na extremidade superior, e a outra extremidade anexada na tampa de extremidade inferior. 0 cartucho de filtro seria colocado no alojamento do filtro. Óleo, em um fluxo de teste padrão, passaria através do cartucho de filtro. Sujeira ou outro contaminante do teste seria injetada à montante do cartucho de filtro. à. medida que o filtro coleta © contaminante mais do teste, a queda de pressão através do filtro acnc-n . a ri s, aumentando assim a carga axial no cartucho de filtro. 0m cartucho de filtro usando um arranjo de vedação padrão gerará uma força axial na célula de carga. Esta força aumentará em. proporção à queda de pressão através do filtro. Om. cartucho de .filtro usando os arranjos de vedação preferidos caracterizados resolvería todas, ou praticamente todas, as forças no cartucho de filtro. Isto seria avaliado, à medi Ί 3 q i j a qir-da <iu nress ; ά rcrt u ι i u v *; r >jo m-d ■, por Qb.servacCes de aumento rcl = t«yurier.ta pequeno, eu nenhum, na força axial da célula de carga.

Nota-se que as formulações apresentadas, indicam, o número de pregas como variável na formulação. Como uma questão prática, com cartuchos de líquido típicos, uma vez que a população de pregas é su.f icient.ement.e .alt.a, seu aumento não muda substan.ci.almen.te o local preferido para Db. Isto está exemplificado pelo .modelo matemático colocado em gráfico na figura 11, Na figura 11, o número de pregas é colocado em gráfico no eix© X, e o eixo Y representa a carga axial unitária. As dimensões se referem à figura 10. Pode-se perceber que, acima de uma população de pregas de cerca de 20, por exemplo, 20-30, existe uma alteração re1ativamente pequena na carga axial à medida que o número de pregas muda. Referindo-se â figura 10, a seta X indica a direção de fluxo de fora para dentro, ou fluxo padrão (std) , A seta Y indica uma direção de fluxo de dentro para fora, ou fluxo inverso (rev). A. dimensão E indica a profundidade da prega.

Essas variáveis são identificadas no gráfico na figura 11. B. Abordagens de Desenhos Usando os Princípios Os princípios apresentados permitem que se crie um cartucho de filtro sem '■ >*:<?-' vnento nenhum revestimento interno, ■ : . : d suportar uma carga axial <- '1 -·> j- 11 ': ' - i ' 1*·' t -> - ‘ u vi! > -t caros axiais cessi r; cartc i- "ví cs d ; rr i- r· carregamento do filtro. - -- -- - . . consideram que o eartu.cdc t aber::- es a xo as is extremi i-ides e que o revestimento interno paru arte de ;radia-! é parte do alojamento do filtro.

Pode-se começar com o diâmetro externo (Do) e diâmetro interno (Di) do pacote de pregas e a contagem de p.rega (P.C·.) .

Usando da equação seguinte de m, vada dos cálculos anteriores, o diâmetro da vedação (DsB) que dará uma carga axial de .zero pode ser calculada;

Por exemplo: Do = 3·, 2.7 polegadas (83,06 milímetros.), Di = 1,53 polegada. .(40,33 polegadas), Bc = 50. D.sB representa o diâmetro externo do tubo que sela no I. D, do anel-Q. .Procurando este diâmetro em um catálogo para anéis-0 de tamanho padrão (tal como Parker Seals GL-10/91), está : r. í ra i ·■ que o O.P, do tubo mais próximo é 2,25 polegadas. {57,', * is) (página AS-5, tamanho de anel-0 2-035) · Dependendo das exigências particulares, pode-se escolher usar o anel-Q padrão 2-035 com um O.D. de. tubo de 2,25 polegadas (57,15 milímetros) e aceitar uma certa carga axial no pacote de meios. Uma segunda opção seria usar as equações seguintes para calcular as dimensões· adequadas, do cartucho que tem DsB = 2,25, em vez de 2,2B.

Para. manter uma carga axial de zero, utiliza-se o anel-Θ padrão 2-0.35, e. mantém PC = 50 e Di = 1,5.9; a equação seguinte calcula o novo· Do: (PC) (Di) Sin (180/PC) ) Associando-se ©s números tem-se: Na alternativa, se quiser manter PC = 50 e Do = 3,27, a equação seguinte calcula o novo Di: Caso queira manter as dimensões do pacote de filtros, originais· juntamente com, o diâmetro de tubo· padrão íDo = 3.,21, Di = 1,53., DsO = 2.,25), a eq seguinte calculará a. quantidade de carga, axial (Fa.) que será aplicada ao pacote de meios, Para isto, necessita-se mais uma peça. de informação, a queda d.e pressão. (PD) através do pacote de meios. Para este exemplo, 200 psid. (1,31.9 kPa.) serão usados (muitos cartuchos de filtro hidráulicos, são projetados para suportar até 200 psid (1.379 kPa)).

Fa = (0,25) (PD) (jt(Ds2) - (PC) (Di) (Do) (Sin (180/PC) ) ) Novamente, relacionando aos números: Fa« (Ό· ,2,5) (ZOO:) (.«-(2., 252) - (50) (1,59) (3,27)(Sin (180/PC))) = - 21,Olbf (poundUi of force) 0 menos (-) indica que o pacote de meios está sob compressão.

Desde que fique a 20 pregas, ou mais, (BÇ 1 20) , alterações em PC têm pouco efeito em qualquer das equações anteriores.

Percebe-se que, para qualquer tipo de desenho de cartucho dê filtro, existe uma área anular envolvendo o .pacote de meios que é formada pelo diâmetro externo do pacote de pregas e o diâmetro interno do alojamento do filtro (Gap ■; fi qa 11 . 'Jra vez que pode haver mais de um lipa de alojarei.-; jsadc [era um dado cartucho de filtro, haverá uma .faixa de folgas que pode ser usada. Esta folga permite uma certa flexibilidade de desenho na escolha do 0. D.. do. pacote de pregas.

Portanto, durante o projeto de um cartucho de * i i*.r< K- - li ■ j ,u'orda.gem de projeto descrita, é. necessário 1. vui ’ ! .n:ão a flexibilidade que esta folga (folga 1) proporciona.

Também, existe uma outra folga anular que é critica para a integridade estrutural do cartucho de filtro (folga 2). Esta folga anular é formada pelo diâmetro interno do pacote de meios e o diâmetro externo do revestimento. Em condição de fluxo padrão (fluido escoando radialmente para dentro através do pacote de fluido), a tarefa primária do revestimento é fornecer suporte radial ao meio. À medida que fluido escoa através do meio, a queda de pressão através do meio., cria-se uma força no meio que é direcionada radialmente para dentro·. 0 revestimento suporta o meio contra a força. Se. houver uma folga entre ο I. D. do pa.c.ote de meios e o· 0. D. do revesr imento., o· pacote de meios terá que se mover a uma oicLuiicia da folga antes de o revestimento poder dar quaímer suporte. Em vi r- ude de o meio s.er lige.iramente flexível, uma certa quantidade de folga ê·. aceitável. Se a folga ficar muito grande, o medo flexionará muito e meio .falhará, prematuramente.

Em. v i r f u ']··.· dc Folga 2 entre o meio e o revestimento, e .icor.selhuve 1 manter uma folga mínima para qualquer dos desenhos de. cartucho sem núcleo. Isto significa definir um (Di) apropriado que esteja relacionado com o revestimento devidamente dimensionado. Conforme mencionado anteriormente, PC pode. ser qualquer número 1 20. Em. -seguida, selecionar um Do inicial c-.om base nas exigências necessárias para a Folga 1. Então, usando a equação anterior pata DsB, pode-se calcular o diâmetro do tubo para a vedação.

Em seguida, determinar a carga a-xial .-máxima (-Emax) que pode ser aplicada no meio e usar a equação seguinte para calcular o Do máximo para. um cartucho de filtro que tem um Di e DsB fixo.

Gomo um exemplo, devemos usar a : rr"”-·ίγ = >?4ο previamente calculada. Di = 1,59 polvpsia 1 Π, milímetros}, PC- = 50, e considera r uma Folga qu^ lí V.o = 3-.,2.7, Usando a equação para DsB, tem-se tsB - i, 1ή .

Agora, considere:-' na c.ie. x r na (Emax) de -100 loí (.68, 95 k.Pa.) a uma queda de pressão (PD) de 200 psid (.1.37 9 kPa) .

Aplicando-se os números; .Assim, para este projeto·, (Do) pode varia de 3,27 a 3,67 sem exceder a carga .axial aceitável máxima no pacote de meios de -100 Ibf (68,95 kPa.) . A atenção se volta agora para a figura 14. Na figura 14, é apresentado uma figura que .mostra um gráfico de Di era função de Do para: uma dada pressão (PD) max (200 Ibf (1.379 kPa)), força máxima definida aceitável no cartucho de filtro (40 libra-força (18,14 kg.)) com um Ds definido, uma contagem de pregas definida, e- uma área efetiva máxima definida sobre a qual o diferencial de pressão pode agir, Ae. Este valor (Ae) oertamente seria zero, se a vedação estivesse especificamente em Db. Assim, Ae é a quantidade de área na qual o diferencial de pressão pode agir para ficar na faixa de força limitada desejada.

Pelo gráfico da figura 14, pode-se perceber que as condições especificadas nele são um relacionamento inverso entre Di e Do. Assim, caso se pretenda aumentar Do, Di teria que ser reduzido, e vice-versa. A atenção se volta agora para a figura 15. Aqui, são mostrai . .· exemplos de cálculos para variáveis fixas. Os pa'ãmeTroa são estabelecidos na figura.

Para o exemplo particular avaliado, o diferencial de pressão máximo é identificado como 200 psid {1.379 kfa), a força máxima aceitável no cartucho de filtro é 40 libra-força {18,14 kg). A contagem de pregas foi fixa em 50, inicialmente Do em 3,27 polegadas (83,06 milímetros) e Di em 1,59 polega-da (40,39 mi 1 imetros) .

Quando este foi o ©aso, Ds foi calculado como 2,2.8 polegadas (65,53 milímetros), para Db.

As diversas linhas seguintes indicam como Do seria alterado, e qual seu efeito final na força. Do podería ser aumentado para 3,4.3 polegadas (87,12 milímetros), mantendo Dí e Ds fixos, com a força máxima indo para 40 libras {13,1.4 kg). Do podería ser diminuído para 3,11 polegadas {78,99 milímetros), Di e Ds fixos, e a força máxima alterada para 40 libras (18,14 kg) na direção· oposta.

As duas linhas seguintes na tabela mostram o efeito de manter Do e Q.s fixos e mover Di. Di poderia se mover até o máximo de 1,67, mantendo ainda a força em não mais do que 4 0 libras (.18,14 kg). Di podería ser diminuído para 1,51 polegada. (,38,35 milímetros), com a força indo até 40 libras· (18,14 kg·) na direção oposta.

As duas linhas seguintes indicam como a vedação Ds se mover.ia, com os valores de Do e Di fixos.. A vedação pode se mover para baixo até 2,22 polegadas- (56, 39 milímetros), com a força não excedendo a faixa de 40 libras (.18,14 kg); e a vedação podería, se mover para cima até 2,33 pc_eqadus (..55.,18. milímetros), com a vedação não excedendo as 10 libras (..1-8., 14 kg) .

Certos outros valores na tabela Indicam as porcentagens relativas de alguns dos cálculos. A tabela inferior mostra um cálculo para um elemento que tem um tamanho diferente considerado. V. 1¾ exemplo especifico, figuras 12 e 13 Ha. figura 12, é fornecido um. cartucho de filtro de exemplo que emprega os. princípios de acordo com a presente revelação, Q cartucho 50.:0 compreende meio sanfonado 501 que se estende entre a .primeira e segunda tampa de extremidade 502, 503. A construção particular é sem núcleo, e não tem núcleo interno nem núcleo externo. 1* tampa de extremidade 50.2 é aberta, com. a abertura nela. A tampa de extremidade 503 é também aberta. Projetando axíalmente para fora da tampa 502 fica um suporte da vedação 506 com a 'vedação. 50? nele. A veda cão 5 0? é ccr. f bgurada para vedação radial na direção par-a bentrc.

Projetando-se .ui h:u:.n para fora da tampa de extremidade 503 fica o suporte da vedação 510 com a vedação 511 nele, A vedação 511 é também configurada .para selar radialmente para dentro.

Para criar um equilíbrio na vedação com: o diâmetro da prega do lado de fora (M) sendo 83,0 mm, o diâmetro interno das pregas (N) sendo 40,5 mm e a profundidade da prega (O) sendo 21,3 mm, o diâmetro da vedação Ds (indicado por Q) é 57,9 irm, para cada uma das vedações 507, 511. Neste caso, Ds correspondente a Q seria Db.

Para o exemplo mostrado, o comprimento da prega é 279 mm.

Ainda referindo-se à figura 12, o cartucho 500 incluí adicionalmente um contaminante e recurso de coleta de contaminante 53.0. 0 recurso compreende uma extensão 531 que tem. nele o meio 53.2 . Quando o cartucho .5.00 é instalado., à medida que ele é removí Ί><> fluxo de líquido através do meio 532 filtra .o. líquii·' pjr-ij» no cartucho. Princípios relacionados a arranjos de contenção, de contaminante são descritos·, p.oc exemplo., na publicação PCT W.Q 02/081052, de 17 de outubro· de .2:002, aqui incorporada pela referência.

Na figura 13, o cartucho 500 está mostrado instalado em. um arranjo de filtro geral 540. compreendendo um alojamento 541 preso em uma cabeça de filtro 542. A vedação 507 está mostrada selando na estrutura 545, neste caso, uma parte de um tubo interno ou arranjo de núcleo 546. A vedação 511 está mostrada presa em uma parte da base do alojamento 550. Neste caso, a parte 55-0 é presa no restante do alojamento 541 por parafusos 542. Assim, a parte 550 é um adaptador posicionado no alojamento 541, na sua base, para acomodar a vedação 511. A parte 550 também ajuda centralizar o cartucho 500 no alojamento 541 durante a instalação. VI. Observações Gerais Selecionadas Relativas a Estruturas Mecânicas, Conjuntos e Métodos A. Estruturas Mecânicas de Cartucho de Filtro Ά presente revelação fornece uma variedade de configurações alternativas para cartuchos de filtro era relação aos convencionais. As preferidas foram previamente descritas, em que um. ou mais locais de vedação são definidos com relação a Db, ou em geral com relação ao local onde certas forças axiais superficiais, em uso, resultarão na tampa de extremidade correspondente.

Nesta se.ção, algumas várias construções e recursos mecânicos adicionais ou alternativos são caracterizados. Esses podem ser usados, vantajosamente, para fornecer cartuchos d:e filtro desejáveis. Entretanto, nem todos têm que ser usados junto,s para se obter algum benefício. 1. Provisão de uma tampa de extremidade fechada que, no entanto, tem um suporte de vedação axial que se projeta a «: i a rcer, ‘ par.i fora dela., preferivelmente com um elemento _o - -doei.· 1 ?. 2. Provisão de cartucho de filtro com pelo menos uma rampa de · ··midfd.- n-·■ 1 , que tem nele um suporte de veoação radiai, em um íj-m! ί ntej m~d : ário: (a) vm local externo em. uma borda externa do meio; e (b) um loea.1 interno radialmente, igual a uma projeção radialmente mais para dentro do· meio. Tipicamente, e preferivelmente, o suporte que se projeta axiaimente para fora fica localizado para suportar uma vedação em um local pelo menos 10 % da distância, através da tampa de extremidade (da ponta da prega externa até a ponta da prega interna) de qualquer borda da prega.., tipicamente pelo menos 15 I desta distância. 3. Um cartucho de filtro com duas tampas de extremidade descritas anteriormente em 2. 4, Cartucho de filtro, de acordo com qualquer uma das três caracterizações gerais, que não tem núcleo de suporte de carga axial. 5. Um cartucho de filtro, de acordo com qualquer uma das quatro caracterizações anteriores, que não tem revestimento de suporte de carga axial externo.

Com base nos princípios apresentados, uma abordagem para projetar um cartucho de filtro para sistema de líquido pode ser a seguinte: 1. Determinar um ΔΡ através do meio de filtro (máximo) e a capacidade de o cartucho de filtro aceitar carga axial (F máxima) para um dado sistema de alojamento com um diâmetro do tubo de suporte da ponta da prega (que será estabelecido por Di), bem como diâmetro máximo do alojamento (que será estabelecido Do), o local da vedação Ds pode ficar localizado para fornecer DsB (o local equilibrado) em um local cora uma faixa de maneira tal que, em condições normais de operação, F máxima não seja excedida. 2. Simi larmente, cada um dos parâmetros identificados pode ser tratado como uma variável, com outros fixos, ou fixos em uma faixa, permitindo seus cálculos específicos e configurações de cartucho de filtro preferidas.

Aqui, foi fornecido um exemplo relacionado a um filtro hidráulico que teve um ΔΡ máximo considerado com um 200 psid (1.379 kPa}, como é típico para muitos filtros hidráulicos, F máxima, a quantidade máxima de carga- que o cartucho de filtro pode aceitar, nâo seria fixa em todos os casos, e seria função do material escolhido. Como um exemplo, uma força máxima de -40 Ibf (libra-força axial) {18,14 kg) foi usada com propósitos de cálculo; entretanto, valores maiores ou menores poderíam ser usados, dependendo do sistema.

Para um sistema de lubrificação, podemos esperar limites diferentes. Δ.Ρ máximo para muitos sistemas de lubrificação, seria menor que 200 psid (1.37 9 kPa) par sist.emas hidráulicos, por exemplo, na faixa de 100 - 150 psid (68:9 - 1.034 kg). F máxima novamente seria função dos materiais escolhidos. Podería ser -40 Ibf (18,14 kg.), mas podería ter igualmente outros valores.

Nota-se novamente que, quando o diâmetro da vedação é aqui discutido., o diâmetro da vedação se refere ao. diâmetro da. interface entre o anel de. vedação e o componente do alojamento correspondente, quando o cartucho está no lu.gax. JB. Montagens Çertamente, a presente revelação diz respeito a conjuntos, de filtro em geral, que têm neles os cartuchos aqui caracterizados. Os conjuntos de filtro em geral podem ser configurados para carga por cima e carga por baixo. Os recursos dos conjuntos podem ser de acorde com os recursos gerais caracterizados nas descrições e/ou exemplos anteriores.

Os conjuntos de filtro de liquido podem, novamente, ser configurados, por exemplo, como filtros de óleo (lubrificante), filtros de combustível ou filtros hidráulicos. C. Métodos de Montagem, Uso e Reparo Em geral, são providos métodos de montagem e uso. Os métodos de montagem em geral envolvem configurar componentes de acordo com as descrições aqui apresentadas. Os métodos de uso em geral envolvem direcionar o fluxo de liquido através de um cartucho de filtro reparável construído de acordo com os princípios aqui descritos, com OS decorrentes efeitos líquidos caracterizados. Em alguns casos, e a base do alojamento também : ■ . . . t i 1..;·.·. o o reparo. VII. Sxenplo· Adicionais, figuras 16 » 17 A. Conjunto Substituível, figura 1.6 0 número d.e referência 600, figura li, indica no geral um arranjo de filtro de liquido de acordo com uma modalidade adicional da presente revelação. O. arranjo 60.0 inclui uma cabeça de filtro 60.1 e um conjunto de filtro de liquido .removível 6G:2. 0 conjunto de filtro 602 compreende, uma parede externa 603 e um cartucho interno 604. Q .conjunto de filtro· de. liquido particular 60.2 representado é um. conjunto "substituível", significando que os componentes 6.02 são no .geral removidos e substituídos· durante uma operação de reparo. Ou seja, o cartucho 6.04 em gerai é recebido no alojamento €03 de maneira tal que, quando o alojamento 60..3 é des conectado da cabeça do filtro 60.1, em uso, o reparo envolve· substituição do conjunto, de filtro de liquido 60,2 por um alojamento novo 603 e cartucho novo 604, previamente montacc a um nu micro, Ou seja.., o cartucho 604 não é removido n alojarem 603 durante o reparo.

Referindo-se ainda à figura 16, o cartucho 60.4 compreende meio 605, neste caso meio sanfonado 606, que se entende entre primeira e segui. >, ac p ic m. ·ι: i iade 607, 606, respectivamente. A tampa ce -unr-m; no- ^ uma tampa de ·- ·:ΐι _r i Cee fichada, mostrijj nr : r . i J i ,„-i iit.rutu.ra de s-Lirie 61l -mn: io da ba.se 6.11 1: al' 3 ame nr 1 O cartucho ■'r ■> ivt d > -vestimento ini-r: -r «·' -a, A tc-ipa de extremidade 607 é uma tampa de extremidade aberta, que tem através dela uma abertura de fluxo 615. A tampa de extremidade 607 inclui um arranjo de suporte de vedação 61.7 que suporta a vedação de anel-0 618, para deslizar serre o montante 620 durante a instalação, e selando em torno do montante 620 durante o uso. A tampa de extremidade 607 inclui adicionalmente um flange que se projeta para fora 625, que pode ficar posicionado de forma a encaixar a estrutura no alojamento 603, para inibir a remoção do cartucho 604 do alojamento 603 depois da instalação inicial.

Nota-se que o cartucho particular 604 representado não tem revestimento externo. A vedação 630 definida neste caso pelo anel-0 618 tem um diâmetro selado Ds localizado, por exemplo, no ponto de equilíbrio Db, ou próximo a ele, previamente discutido. A tampa de extremidade S08 é suportada contra movimento par:a baixo na direção da seta. 635 pelos suportes 610. O conjunto 6.00 é configurado para fluxo de fora para dentro, com o fluxo, de liquido não filtrado a ser filtrado na cabeça 6-01 ocorrendo em 644, e em seguida através da entrada 643 para a coroa anular 641 em torno do cartucho de filtro 604. 0 liquido então seria filtrado pela passagem através do meio 606 para a região interna 606a. 0 liquido filtrado então escoa para o canal 620a na cabeça 601, e para fora através da saída de fluxo de saída 640. A disposição de um padrão de fluxo de fora para dentro irá gerar uma região de maior pressão à montante Pu em relação a uma menor pressão à jusante Pd na tampa de extremidade 608 que em geral acionará a tampa de extremidade 603 para cima, isto é, oposto à direção da seta 635. 0 montante 620 inclui um batente 645, que será .encaixado c ■ '> > '■ 6 .nu m · de vedação 6.17, caso o cartucho c h:di/-r r-- d:-,·, oposta à s.e.ta .635 pelas forças de r· ■ i: =f · s v j i ί ;.>e :.

Ua r -rau- le -'Ci-íni L· m 607, o local da vedação 635 novamer-tc- coda r :s: si ;r.a Jo ess.enci a Imente no. pct.to de. equil.itric lo, se maneira que não haja forças para cima ou pa.r.a baixe rei a diferencial de pressão de líquido na tampa de -xar^Tida ie 607, caso desejado. Alternatívamente, a vedação· 630 pode ficar posicionada alter nativamente na faixa de. locais em torno de Db, da maneira aqui descrita..

Ainda com referência à figura 1.6, o método particular de encaixe entre o conjunto 602 e a cabeça do filtro 601 é pelo encaixe rosqueado mostrado em 650o Gertamente, conjuntos surst-ituiv-is análogos ao conjunto 60.2 poderíam, ser o.-,r f T,:riir s rato f hro "de dentro· para fora" através do pacote de meios 604, caso desejado. B. Um Arranjo de Cartucho de Filtro de Liquido Alternativo, figura 17 Na figura 17, o arranjo de filtro de líquido 700 está representado compreendendo uma de filtro 70.1, um alojamento removível 7 02 e um cartucho de filtro 7 03. Neste caso, o cartucho 703 é um cartucho reparável que pode ser removido e substituído desconectando o alojamento 702 da cabeça 701, nas roscas 710, substi tu i.rido o cartucho 703 dentro do vaso 702, e em seguida remontando o vaso 7 02 na cabeça 7Ό1. Λ vedação 711, 712 está mostrada para inibir vazamento para fora do vas.o 702. o '·.» f udi - '"b t :-'t j mostrada configurada para fluxo >r: icniro par j ira, >. mb· r,i confjguruçoe.s alternativas sejam possíveis. 0 cartucho 703 compreende pacote de meios 714, neste ca ao compreendendo meio sanfonado 714a, que se estende entre a tampa de extremidade superior 715 e a tampa de extremidade inferior 716. Para o exemplo mostrado, a tampa, de extremidade inferior 716 está fechada. Em torno do pacote de mio.s 714 é provido um suporte externo 718 que podem compreende um fio de primeira torção bpbiaad© ou revestimento, caso desejado. R i empa .de extremidade 715 é aberta, tendo uma abertura central 71.5a. ft t.enna cte extremidade 715 inclui ; -nalmente suporte de vedação 720, que suporta o :o de vedação 7'2:1, ne.ste caso compreendendo um ane 1-0 791 ^ í i. çt * 0 cartucho 70,3 é posicionado com o elemento de vedação 721 selado contra o montante 730 no qual a abertura de fluxo 730a é provida em comunicação com o interior aberto 703a do cartucho 703..

Durante uma operação normal, o fluxo de liquido entraria pela entrada 730 e cabeça 701, e seria transportado através do conduite 730a para a região aberta 703a. G líquido então seria filtrado mediante passagem pelo pacote de meios 714 para a coroa anular externa 735. O líquido, agora filtrado, entraria no conduite 736 e cabeça 701 e sair ia pela. saída de fluxo de liquido 738. G conjunto 7 00 inclui ura arranjo de válvula de derivação 7 03 que permite que um fluxo Ja liqjiic desvie 1? esrtucho 703, caso o. cartucho 703 x i i i v i - et . nir; - es*. :uído. A válvula de .derivação 740 ' -f"£ r >>. ί h- jh» xateva m - ílvula 741 mantida fechando a abertura 7 42 pelo arranjo· de predisposição 74.3 compreendendo, neste caso, uma mola espiral 744. 0 suporte de vedação 720 estã mostrado posicionado na tampa de extremidade 715 em um local apropriado para suportar o arranjo de vedação 72.1 e selar no montante 730 em um. l.o.cal tant o e *£* x? cs ís jpo xil de 'Gü, .Db como modificado de Db, da maneira aqui descrita. VIII. Abordagem Relativa Adicional do Desenho de Filtro de Liquido Com base nos princípios citados, foram desenvolvidas definições adicionais relativas ao desenhos de filtro para tirar vantagem dos princípios de acordo com a presente revelação. Estas estão aqui indicadas com relação às figuras 13:-35. Nas figuras 18-32, todos os valores de dimensão linear estão em polegadas, e todos valores de área estão em polegadas quadradas. Ά, Apresentação de Dados, figuras 18-26 Nas figuras 13-26, são .providos gráficos de dados selecionados & 1 s 1 r ·.) ul vios pax.a arranjos de filtro utilizando var ' to · r · μ ' m ipios de acordo com a presente revelação. Na revisão das tabelas das figuras 18-2.6, as definições seguintes devem ser consideradas: 1, Coluna 1 Na primeira coluna, rotulada Do, é provido um diâmetro externo selecionado do pacote de pregas. 0 diâmetro externo de um pacote de pregas tendo meio sanfonado é o diâmetro definido pelas pontas das pregas. Para as tabelas das figuras 18-20 (Grupo 1), Do variou de 2,5 polegadas (63,5 mm) até 5,5 polegadas (139,7 mm) em incrementos de 0,1 polegada (2,54 mm), e aqui esses são denominados "Grupo 1". Nas figuras 21-23, Do variou de 5,6 polegadas (142,2 mm) a 10 polegadas (254 mm) em incrementos de Q, 1 polegada (2,54 mm), e aqui esses são algumas vezes denominados "Grupo 2". Nas figuras 24-26, Do variou de 1,5 polegada (38,1 .mm) a 2,4 polegada {61 mm) em incrementos de 0,1 polegada (2,5.4 mm) , e esses são algumas vezes denominados ,rGrupo 3". 0 agrupamento do Grupo 1, Grupo 2 e Grupo 3 para as tabelas das figuras 18-26 é um agrupamento baseado no diâmetro externo o.u tamanho selecionado para consideração. Os grupos não devem ser de outra forma signíficativamente distintos. As transições entre os grupos (por um degrau de 0,1 polegada (2,54 mm)) não devem ser desconsideradas. Conforme discutido a seguir com relação aos gráficos das figuras 26-32, '.=> cr-ifícos podem ser considerados contínuos em todas as regia .. Identificadas.

Os agruf uri utos poderíam ter uma certa utilidade na consideração da aplicação da.- f --r i i.gα í descritas para aplicação de filtro de I . unrJ vt ' que os agrupamentos em geral se relacionam a cartuchos de filtro de tamanho pequeno, médio e grande. 2. G.oluna 2 Nas tabelas das figuras 18-26, o. termo Di significa o diâmetro interno de um pacote de pregas identificado. Para o meio sanfonado, isto tipicamente seria o diâmetro interno definido pelas pontas das pregas. Em muitos cartuchos de filtro, a profundidade ideal da prega é considerada o diâmetro externo (.©d ou Do) dividido por 4. Em tais circunstâncias, Di = Do - (Do/4). Ou, posto de forma alternativa, Di - 0,5 x Do. Para as tabelas das figuras 18-26, esta formulação foi usada para definir Di para uma dada definição de Do. 3. Coluna 3 Nas figuras 18-26, na coluna 3, "Plt Dpth" significa a profundidade da prega. Certamente, a profundidade da prega está relacionada com Do da maneira previamente definida. Assim,, para as entradas na coluna intitulada "?; i. Dpth", ê usado um cálculo de (Do - Di) /2. 4. Coluna 1 A quarta coluna na tabela intitulada "plt Cnt" se refere ao número de pregas., ou contagem de pregas, para o exemplo. Conforme aqui discutido anter.io.rmente, uma vez que a contagem, de pregas tenha atingido 20, em geral a adição de ainda mais pregas não muda s.ignífícativamente o cálculo de. Db. Assim, para os exemplos analisados nas tabelas das figuras 18-26, a contagem de pregas em todos os casos foi estabelecida em 20. 5. 5 Ά seguinte nas tabelas das figuras 18-26 é denominada "Gap" (folga). A "gap" (folga.) é uma variável selecionada com propósitos dos cálculos reportados nas figuras 18-26 como uma quantidade que Do e Di irão variar contra c local de vedação fixa da coluna 6 para comparação, discutido a seguir.

Apara as apresentações de dados nas tabelas, foram usados três medidas de folgas para mostrar as faixas de dados. As medidas sâo "1 %", "12 %" e "22 %". O uso desses valores para desenvolver os dados calculados para comparação ficarão aparentes a partir das definições de colunas adicionais. 6. Coluna 6 A coluna seguinte nas tabelas das figuras 18-26 é intitulada tanto "Ds = Db (calculada)" como "Ds/Gale", Isto é um indicação de onde o local da vedação deve estar se ela estiver n.o ponto de equilíbrio calculado Db, para Do (coluna 1) , Di {coluna 2) e contagem de pregas 20 (coluna 4) , de acordo com as descrições apresentadas, de maneira tal que as forças calculadas em. lados opostos da tampa de extremidade sejam iguais entre si. Ά abordagem de cálculo seria de acordo com as descrições aqui previamente providas usando o Do, Ei e agem de pregas identificados. Por certo, novamente, - vez que a contagem de pregas é 20 ou mais, considera-se que esta não afeta substancialmente a equação qua.ndo ela varia.

Para cada um dos locais identificados de Db, na sexta coluna, o local da vedação quando em Db está em uma posição espaçada através, da tampa de extremidade de cada borda da ponta da prega. 0 local da Db,, coluna 6, seria .o mesmo para o cartucho que tem Do (coluna 1) e Di {.coluna 2} definidos sem considerar se o cartucho é .projetado para fluxo de dentro para fora ou fluxo de fora para dentro., da maneira aqui discutida. 7. Coluna 7 A sétima coluna nas tabelas das figuras 18-26 é intitulada, "do.. min.". Θ temo Do^ min indica uma variação, no cartucho, da linha identificada, em que Do foi reduzido pela "'.Gap1' selecionada da coluna 6, mesmo que Di e o local d.a vedação (Ds) tenham permanecido fixos. Em geral, Do min = (1-Gap) x Do. 7ls.si.ro, para a primeira linha na tabela da figura 1.8, Do min = (1-0,07) ¢(2,51 ; isto é,, 0, S3· (Do) ou .2,33 polegadas (59,1,8: milímetros;.).. 8. Coluna 8 Na oitava coluna, Do min (coluna. 7) é declarado como uma porcentagem de Db (coluna 6.) . Ou seja, o valor na tabela é igual a. Do min./Pb, 9. Coluna. 9 A nona coluna., intitulada. "Do max" é para indicar uma outra variação n.o ilbu.ro do cartucho, neste caso adicionando a. D© o valor ” ' p", Assim, Do max = (1 - Gap.) x Do. Para a primeira linha na tabela da figura 18, Do max = (.1 + 0, Q7j x 2..,5, isto é, 1, 07 (2,5) ou 2,68 polegadas. 10. Coluna 10 A décima coluna reflete Do max (coluna 9,) como uma ■% (coluna 6.) . Assim, o valor dado é igual a Do max./.Db, 11. Coluna 11 A décima primeira coluna é intitulada ”Di min". Ela reflete uma variação em Di, usando o valor escolhido para Gap. Assim, Di min = (1 - Gap) x Di. Para a primeira linha na tabela da figura 18, Di min = (1-0,07) x 1,25; isto é, 0,093 (1,25·.) ou 1,1.6 polegada. 12. C.qI ur. í 12 A coluru '2 é um relatório de Di min (coluna 11) como uma % de Db (coluna 6) . Assim, os valores, na coluna. 1.2 para qualquer dada linha compreendem Di min/Db. 13. Coluna 13 é intitulada "Di max". Ela é igual ao valor de .Di modificado pela adição da Gap. Em geral, Di max. é igual a (1 + Gap) vezes Di. Para a primeira linha da tabela da figura·" 18, Di max = (I + 0,07) x 1,25, isto é, 1,07 (1,25) ou 1,34 polegada. 14, Coluna 14 A coluna 14 reflete Di max (coluna 13.) como uma % de Db ((coluna 6:.) . Ela é um valor calculado de Dl roax/Db. 15. Coluna 15 A coluna 15 é intitulada "Asdt (Ds=Dí, Do,.Dí} " , É a área. da tampa de extremidade definida (Do(co1. 1),. Di(col. 2) , pl.t. cont (col. 4.) ) que seria afetada pela carga axial para um cartucho no qual a vedação fica localizada no diâ » interno (Ds = Di) do pacote do progas. Assim, é uma área afetada calculada (Ae) ou (Astd) para um desenho de cartucho padrão com uma vedação no .lado de dentro do pacote de pregas, 0 termo "área afetada" neste contexto significa uma quantidade (em termos de área superficial em um lado do cartucho:) q.u:e é sujeita a uma diferença, de pressão de Pu em função de Pd, è um valor que resulta da subtração da área total de um lado cia tampo de extremidade de uma quantidade de área. que é sujeita à mesma pressão em ambos os lados, quer seja Pu ou Pd. (No cálculo, é usada a contagem de pregas de 20). 0 valor da coluna 15 é ura valor calculado usando as funções previamente descritas.

Para um cartucho no qual uma vedação fica localizada, no diâmetro interno do pacote de pregas e o fluxo de fora para dentro, a tampa de extremidade resultante fica sob uma força voltada para o pacote de meios, Para as tabelas das figuras 18-2-6, esta tal força é representada por números positivos·..

Certamente, se o fluxo for na direção, oposta "de dentro para fora", o valor absoluto da área afetada seria o mesmo, mas a direção da força seria oposta, * 16. Coluna 16 .. A coluna 16., intitulada "Ae,(Ds ca:lc, Do min, Di min".) , é a área afetada, calculada da tampa de extremidade Ds = o valor da coluna 6, e os parâmetros da tampa de extremidade são o diâme . _ : de pregas do lado de fora em Do min 'coluna 7, *=. o o i -Vte f r.. ias pregas do lado de dentro em Dí min (coluna 11), com. a vedação localizada na posição calculada de Db para Do e Di. Este valor na coluna 16, então, indica quanta variação, na área afetada (Ae.) houve a partir de um local equilibrado (Ae=0) , s.e a vedação for mantida no mesmo local da coluna 6, mas Do e. Di forem modificados para Do min e Di min. 0 valor absoluto disto pode ser comparado com o valor da coluna 15, pela comparação com em cartucho de filtro padrão. Quando o valor reportado for .negativo, a pressão é para fora do pacote de pr.egas (quando for considerado um fluxo de fora para dentro). No cálculo, é usada uma contagem de pregas de 20. 17. ' i una 1.7 ã c 1.7, intitulada "Dsl^Ds em função de Do min & Di min", é um valor denominado Dsl, que, para os cálculos .apresentados na tabela, corresponde a um local par.a uma vedação na qual o equilíbrio (Ae x Q) ocorreri.a (um novo Db calculado.) , se o cartucho tivesse . iiâmetro externo Do min (coluna 7) e um diâmetro interne rd rin (coluna 11) e uma contagem de pregas de 20. 18t Coluna 18 A coluna 18, intitulada "Dsl como uma % de Db", é uma declaração de um cálculo de Dsl (coluna 17) como uma porcentagem de Db (coluna 6). 19. Coluna 19 A coluna 19, intitulada "Ae(Γ: u^lc, Lu min, Di max", é u úca ií>u ida (Ae·) na tampa de e-<- r*-rr i mde quando a vedação está no local Db (da coluna 6), mas o diâmetro externo do pacote de pregas está em Do min (coluna 7), o diâmetro interno está em Dí max (.coluna 13) e a contagem de pregas é 10. . Coluna 20 A coluna 20, intitulada. "D.sl.=Ds em função de Do min & max", é um ponto de equilíbrio do diâmetro da vedação calculado (Ae=0) para um cartucho no qual o diâmetro externo está em Do min (coluna 7), o diâmetro interno está em Di max (coluna 13) e a contagem de pregas é 20. 21. Coluna 21 A coluna 21, intitulada "Dsl como uma porcentagem de Db", é uma declaração de Dsl (coluna 20) como uma porcentagem de Db (coluna 6). 22. Coluna 22 A coluna 22, intitulada "Ae(Ds cale, Do max, Di min", é a área afetada (Ae) da tampa de extremidade quando a vedação é localizada em Db (coluna 6) , mas o diâmetro externo do pacote de pregas está em Do max (coluna 9} , o diâmetro interno está em Di min (coluna 17) e a contagem de pregas é 20. 23. Coluna 23 A coluna 23, intitulada "Dsl-Ds em função de Do .max & d; o: u", é um cálculo de onde a vedação ficará ■ localizada i:u-i ficar oir. c-üuiixbrio (Ae=0) para um pacote de meios com um diâmetro externo em Dc max (coluna 9) , um diâmetro .interno em Di min (coluna 11) e uma contagem de pregas de 20. 24, Coluna 24 A coluna 24 é uma declaração do local da vedação calculado da coluna 23 como uma porcentagem do valor Db da coluna 6. 25, Coluna 25 A coluna 2-5-., intitulada "Ae (Ds cale, Do max, Di max", é a á.rea afetada (Ae) da tampa de extremidade quando a ved-ação fica localizada em .Db (coluna 6) e o cartucho tem um diân^-r: -eterno do pacote de pregas de Do max (coluna 9), ur. ’ int-ern-Q do pacote de prega.s de Di max (coluna 13) e uma contagem de pregas de 20. 26, Coluna 2.6 A Co.l.una 2·€, intitulada "Dsl^Ds em função do Do max & Di max", é o local da vedação calculado para um equilíbrio (A.e-Q) para uma tampa de extremidade de Do. max (coluna 9:), Di ma.,x (coluna 13) e uma contagem de. pregas de 20. 27, Coluna 27 A coluna 27 é um valor calculado do lado da vedação da coluna 26 dividido pelo valor de Db na coluna 6.

As colunas 28-31 permitem a comparação da área afetada para cada uma das quatro variações em Do e Di (contagem de pregas = 20) previamente discutida, em relação a um cartucho padrão para o qual a veda.ção fica localizada no diâmetro interno, como é f 1 pico para muitos arranjos padrões. 28. C.p.luna 28 A coluna 28, intitulada "Ae(Ds-Db, Do min, Bi min) %. Astd", compara a área afetada (.Ae) de uma tampa de extremidade usando a vedação em Db. (coluna 6) para um paçot.e de meios tendo Do· min (coluna 7) , Di min (coluna 1.1) e contagem de pregas 20 definidas com a área afetada de uma tampa de extremidade (mesmas dimensões e m de pre.g.a.s.·.) usando uma vedação localizada em Di. min (isto é, no diâmetro interno) que seria padrão (Astd) - for exemplo, para um cartucho com Ds = 2.,.8-9 polegadas (73,41 milímetros), Do = 3,20 polegadas (81,28 milímetros); Di - 1,60 polegada (40,64 milímetros) e uma contagem de gregas de 20, a área afetada (Ae) é 2,57 polegadas quadradas (1,658 milímetros quadrados), comparada com 3,27 polegadas (2,110 milímetros quadrados) para um cartucho tipo padrão correspondente com o mesmo do, Di, mas com Ds = Di. A área Ae é 79 % de Astd. Isto significa que a carga axial é também 79 % da carga axial no cartucho de filtro padrão correspondente, 2 9. Coluna 29 A coluna 29 é intitulada "Ae(Ds = Db, Do min, Di max) % Astd" e fornece uma comparação similar à coluna 28, neste caso onde a área afetada (Ae) é calculada para uma vedação em Db (coluna 6) e as dimensões das pregas em Do min e Di xnax com um cartucho similar com uma vedação localizada no diâmetro das pregas internas.

Por exemplo, para um cartucho com Ds = 2,89 polegadas ¢73,41 milímetros), Do = 3,20 polegadas (81,23 milímetros), Di = 2,50 polegadas (63,5 milímetros) e uma contagem de pregas de 10, a área afetada (Ae) é 0,32 polegada quadrada (206,45 milímetros quadrados), comparada com 3,27 polegadas quadradas (2.110 milímetros quadrados) para um cartucho de filtro padrão correspondente que tem o mesmo Do, Di mas com Ds = Di. A área Ae é 10 % de Astd. Isto significa que a carga axial é também 10 % da carga axial de -Astd. Isto significa que a carga axial é também 10 % da carga axial do cartucho de filtro padrão correspondente. 3;0. Coluna 30 A coluna 'é ;nf:zulada "Ae (.Ds-1 o, ilo rrax, Di min) % Astd" e forn -.na a - r a ração· simi.ar ·-, lana 2:8, 29) da área afetada (Ae) com a área afetada padrão (Astd) , onde a vedação, está em Db (coluna 6) e as dimensões das pregas são: dimensão externa em Do max © dimensão interna em. Di min. A comparação· de Ae é com o mesmo m u< !.■·, mas com. uma vedação localizada no diâmetro interno Por exemplo, para um cartucho com Ds = 2,8 9 polegadas (73,41 milímetros), do = 5,00 polegadas (127,0 milímetros), Di = 1,60 polegadas (40, 64 milímetros) e uma contagem de pregas de 20, a área afetada (Ae) é 0,32 polegadas quadradas (.206., 45 milímetros quadrados..), comparada com. 3,27 polegadas quadradas (2.110 milímetros quadrados) para um cartucho de filtro padrão correspondente do mesmo Co, Di, mas com Ds = Di, A área fte é 1Θ t de Astd, Isto significa que a carga axial é também 10 % da carga axial no cartucho de filtro padrão correspondente. 31, Coluna 31 A coluna 31 é intitulada "Ae{Ds=Db, Do max, Di rcax) % Astd" e é uma comparação similar de área afetadas com as colunas 28-30, para uma situação em que a vedação não fica localizada em Db (coluna 6) , mas o diâmetro das pregas externo estaria em Do max e o diâmetro das pregas internas Di max, A comparação seria da área afetada (Ae) para uma situação como essa com uma área afetada (Astd) da mesma tampa de extremidade, mas com a vedação no diâmetro interno.

Por exemplo, para um cartucho com Ds = 2,8 9 polegadas (73,41 milímetros), Do = 5,50 polegadas (.139.,7 milímetros), Bi = 2.,50 polegadas (63,5 milímetros) e uma contagem de pregas de 20, a área afetada (Ae) é 3,21 polegadas quadradas (2.071 milímetros quadrados), comparada com 3.,..2:7 polegadas quadradas (2.110 milímetros quadrados) para um cartucho do tipo padrão correspondente do mesmo Do, Di, mas com Ds = Di. A área Ae é 9-8 % de Astd. Isto significa que a carga axial é também 98 % da carga axial do cartucho· tipo padrão correspondente.

As comparações das colunas 28-31 permitem um entendimento do qual porcentagem de carga axial (Ae) é deixada na tampa de extremidade, quando a tampa de extremidade é ajustada para ter as dimensões e local da vedação identificados no exemplo particular, por comparação com uma tampa de extremidade tipo padrão na qual a vedação é provida no diâmetro interno das pontas das pregas, oposto a espaçadas através da tampa de extremidade entre o diâmetro interno das pontas das pregas e o diâmetro externo das pontas das pregas, de acordo com as definições fornecidas. Eara os exemplos dessas colunas, o cartucho não foi otimizado para obter Ae = 0. Assim, a comparação de interesse indica quanta redução real ocorreu em Ae e assim na pressão. B. Gráficos de Dados Selecionados, figuras 27-32 A atenção se volta agora para os gráficos das figuras 27-32. Nas figuras 27-32, os grupos se referem aos gr i: ’’ j>: diâmetro (s) de vedação (Ds) resultantes dos dados ca? f: g;.ras 18-26. 1. Figuras 27-2.8 Ca.) Figura 27 Referindo-se primeiramente ao gráfico da figura 27, o gráfico inclui um traçado de certa informação incluída nas tabelas das figuras 18-20.

Em particular, para os sistemas descritos nas tabelas das figuras 18-20, o gráfico da figura 27 é o diâmetro da vedação Ds com Di. Diversas linhas são traçadas. As linhas são identificadas como A, B, C, D, E, F e G, como se segue: Linha Ά = para dados na figura 20, um gráfico do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Di correspondente a Di min, coluna 11 (eixo y).

Linha B = um gráfico para os dados na figura 19 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Di correspondente a Di min, coluna 11 (eixo y).

Linha G = um gráfico para os dados da figura 18 do valor Ds da coluna 6 {eixo x) com um valor Di correspondente a Di min, coluna 11 (eixo y).

Linha D = um gráfico para qualquer das figuras 18-20 do valor Ds da coluna 6 {eixo x) com um valor Di correspondente a Di, coluna 2 (eixo y).

Linha 1 = um gráfico da figura 18 do valor Ds da coluna 6 {eixo x) com um valor Di correspondente a Di max, coluna 13 (eixo y) * Linha F = um gráfico da figura 19 do valor Ds da coluna 6 {.eixo x) com um valor Di correspondente a Di max, coluna 13 (eixo y).

Linha G = um. gráfico da figura 20 do valor Ds da coluna 6 (eixo x.) com, um valor Di correspondente a Di max, coluna 13 (eixo y). (b) Figura 28 Para os sistemas descritos nas tabelas das figuras 1.8-20, · ítfícG da figura 28 do diâmetro da vedação Ds com Dc. - linhas são traçadas. As linhas são ide- t ( : ' r .u i-· como Al, Bl, Cl, Dl, El, F1 e Gl, como se s.e.gue: Linha Al = para dados na figura 20, um gráfico do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do .correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y}.

Linha Bl = um gráfico para os dados da fi.g.uxa 19 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor .Do correspondente a Do min, co.lp.na 7 (eixo y) .

Linha Cl = um gráfico para dados da figura 18 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y).

Linha Dl = um gráfico de qualquer das figuras 18-20 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do, coluna 2 (eixo y).

Linha El = um gráfico da figura 18 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y) · Linha Fl - um gráfico da figura 19 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y).

Linha G1 = um gráfico da figura 20 do valor Ds da coluna 6 (eixo x.) com um valor Do correspondente a Do max.., coluna .9 (eixo y) . 2, Figuras 29 e 30 (a) Figura 29 Eara os sistemas descritos nas· tabelas das figuras 2.1-24, o gráfico da figura 29 é d.o diâmetro da vedação Ds em função de Dí, Sete linhas foram traçadas. As linhas são identificadas como R2, , C2,, B2, E2f F2 e G2, cpmo s.e segue: Linha A2 = para dados na figura 23, um gráfico do valor Ds da coluna .6 (eixo x) com um valor Do corres.pc· . te a Do min, coluna 11 (eixo y).

Linha B2 = um gráfico para os dados da figura 22 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 11 (eixo y.) .

Linha C2 = um gráfico para dados da figura 21 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 11 (eixo. y) , Linha D2 = um gráfico de qualquer das figuras 21-2.3 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do, coluna 2 (eixo v).

Linha Ξ1 = ura gráfico da figura 21 do valor Ds. da coluna 6 - co ■■ com um valor -Do correspondente a Do raax, coluna 13 (eixo y), Linha F2 = um gráfico da figura 22 do valor Ds da çc 6: (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 13. (eixo y) , Linha G;2 = um gráfico da figura 23 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, co' :r a ( (eixo y) . (:b.) figura 30 Pa.xa os sistemas descritos nas tabelas das figuras 21-.23., o gráfico da figura 30 é do. diâmetro, da vedação Ds em função, de Do. Sete linhas são traçadas. As linhas são identificadas como A 3, B3, C 3, D3, E3, F3 e G3, como se segue: Linha A3 = para dados na figura 23, um gráfico do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y).

Linha B3 = um gráfico para os dados da figura 22 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y).

Linha C3 = um gráfico para dados da figura 21 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Bo min, coluna 7 (eixo y).

Linha D3 = um gráfico de qualquer das figuras 21-23 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do, coluna 2 (eixo y).

Linha E3 = um gráfico da figura 21 do valor Ds da coluna 6 ('eixo x,} com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y).

Linha F3 = um gráfico da figura 22 do valor Ds da coluna 6 (.eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (.eixo y.) .

Linha G3 = um gráfico da figura 23 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y), 3. Figuras 31 e 32 (a) Figura 31 Para os sistemas descritos nas tabelas das figuras 24-26, o gráfico da figura 31 é do diâmetro da vedação Ds em função de Di. Sete linhas foram traçadas. As linhas são identificadas como Λ4, B4, G4, D4, E4, F4 e G4, como se segues Linha A4 = paxa dados na figura 26, um gráfico do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do mín, coluna 7 (eixo y).

Linha B4 = um gráfico para os dados da figura 25 do valor Ds da coluna 6 (eix© x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y.) .

Linha C4 = um gráfico para dados da figura 24 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) cora um valor Do correspondente a Bq min, coluna 7 (eixo y).

Linha D4 = um gráfico de qualquer das figuras 24-26 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com ura valor Do correspondente a Do, coluna 2 (eixo y), Linha E4 = um gráfico da figura 24 do valer Ds da coluna 6 (eixo x) ooia um valor Do correspondente a Do max, coluna 13 (eixo y) .

Linha F4 = um gráfico da figura 25 do val.o.r Ds da coluna 6 {eixo x) com um valor .Do correspondente a Do max, coluna 13 (eixo y) ...

Linha G4 = um gráfico da ~ ■ 5 do valor .Ds da coluna 6 (eixo x] com um. valor Do -0.1-01. >©dente a Do max, coluna 15 (..eixo y) . (b) Figura 32 Bara os sistemas descritos nas tabelas das figuras 24-26.,. © gráfico da. figura 3.2 é do diâmetro da vedação Ds em função de Do. Sete linhas foram traçadas. As linhas são identif içadas como A5, B5, C5, D5, E5, F5 e G5, como se segue: Linha A5 = para dados na figura 26, um gráfico do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y).

Linha B5 = um gráfico para os dados da figura 25 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min, coluna 7 (eixo y).

Linha C.5 = uni gráfico para dados da figura 24 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do min., coluna 7 (eixo y).

Linha D5 = um gráfico de qualquer das figuras 24-26 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do, coluna 2 (eixo y).

Linha E5 = um gráfico da figura 24 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y.) » Linha F5 = um gráfico da figura 25 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y).

Linha G5 = um gráfico da figura 26 do valor Ds da coluna 6 (eixo x) com um valor Do correspondente a Do max, coluna 9 (eixo y) . A utilização dos gráficos das figuras 2-6-32 ficará aparente a partir do exemplo seguinte... 1. Em mu:r.os casos, o diâmetro da vedação pare um sistema será estabelecido pelo equipamento. Con-sidere, por exemplo, um. esforço de pro-j-etar mm novo cartucho de filtro para se adaptar na cabeça 6-:01 da figura 16. A cabeça 6-0.1 já estaria no lugar no equipamento, ou já t.eria sido projetada para ficar no. lugar nesse equipamento. O diâmetro da vedação seria fixado, pelo desenho do montante §20, na cabeça 6:01.

Durante o projeto da parte de reposição 60-2, em particular o cartucho 604, então o parâmetro do diâmetro da vedação (Ds.) já seria fixado.

Também, os diâmetros externo e interno globais do alojamento 603 são em geral fixos, ou pelo menos limitados. Isto estabelece a faixa na qual se pode projetar Do e Di para o cartucho. 2. Se for considerado, com os propósitos do exemplo., que a faixa de tamanhos da vedação, Ds, para a figura 16, é entre 1,7 e 3,9 pvleçuias (43,18 e 99,01 milímetros), as tabelas do grupo 1, -iuirs 27 e figura 28, são apropriadas para utilização ■ oiii-o·· tamanhos de Ds envolveríam o grupo 2 ou grupo 3). 3. Ά linha identificada como "D" na figura 27 e "Dl" na figura 28 identifica, para um dado diâmetro de vedação· (Ds) na faixa declarada, valores de Di e Do apropriados para se atingir o equilíbrio, isto é, obter Ae = 0. Ou S:©j'.a, se for considerado por -:o rrtplo um diâmetro da vedação identificado pelo montante -tu de 2,6 polegadas (66,04 milímetros), na figura 27, isto indica que, para se obter um equilíbrio (Ae = 0,) , deve-se escolher um Di de pouco mais de 1,8 polegada (45,72 milímetros), e, pela figura 28, um Do de cerca de 4 polegadas (101,6 milímetros) deve ser escolhido. (Os valores reais estão nos gráficos de dados correspondentes). 4. Certamente, seria preferível otimizar o desenho, em muitos casos, para fornecer Ae = 0, de acordo com a discussão do ponto 3 anterior. Entretanto, isto, em todos os casos, não é prático ou exigido.

As linhas representadas pelo segmento de linha A na figura 27 e o segmento de linha Al da figura 28, em geral, indicam menores limites utilizáveis para Di e Do, respectivamente, para dados valores de Ds. Pode-se perceber pelos cálculos das tabelas, para a figura 20, que, desde que o valor sel.ecio.nado para Di e Do, para um dado Ds, e.steja nas linhas A e Al, ou acima delas, ; lrccot i’.m; ante, resulta-se em uma .redução substancial d- ►. issim na carga correspondente (.pela comparação cem o desenho da vedação padrão considerada com Ds aproximadamente iqua1 à Di} . 5, Em geral, a linha representada pelos segmentos de linha G e Gl, as figuras 17, 28 refletem o extremo de .Do max, Di rttax, coluna 31, figura 20, Este é em geral um valor Di, Do para uma dada seleção Ds, que seria tão grande de maneira, a não resultar em. vantagem substancial em relação a um cartucho do tipo padrão., onde Ds fica localizado aproximadamente em Dí. 6. Por outro lado, a linha representada pelos segmentos de linha F e Fl, em geral, refletem valores para Di .e Do, rospectivamente, para um dado Ds selecionado, por meio do que ocorre uma redução substancial em Ae e, assim, nas forças. Assim, Di e Do, respectivamente, devem estar nas linhas, ou abaixo delas, das quais F e .Fl, respectivamente, são segmentos. 7, Era decorrência disto, uma vantagem será obtida, para um dado valor Ds, .desde que os valores de Di e Do, respectivamente, sejam selecionados não inferiores aos valores dados para as linhas representadas pelos segmentos A e Al, e não mais do que os valores dados pelas linhas representadas pelos segmentos F e Fl. 8. Resultados com maiores vantagens, quando os valores escolhidos para Di e Do, respectivamente, para um dado Ds, forem; (a) não inferiores aos valores das linhas representadas pelos segmentos B e BI, pespectivamente; e, (b) não superiores aos valores das linhas representadas pelos segmentos F e Fl, respectivamente; e (g·..) preferivelmente não superiores aos valores das linhas representadas por E e El, respectivamente, .9·, Em aplicações típicas dos princípios apresentados, será preferível que os valores selecionados papa Pi e Po, para um dado Ds, não· sejam inferiores aos valores das linhas representadas pelos segmentos C e Cl, r.espectivamente. Também, .preferivelmente, el.es não são superiores aos valores das linhas representadas pelos segmentos E e El, respeetivamente. 10. O1 gráfico da figura 27, indicado anteriormente, é a parte central de um gráfico continuo gerado pela figura 31 na extremidade inferior para Ds e a figura 2:9 é a extremidade superior para Bs. Assim, as linhas A, A2 e A4 são seções de uma linha contínua; as linhas B, B2 e B4 são seções de uma linha contínua; as linhas G, G2 e C4 são seções de uma linha contínua; as linhas D, D2 e D4 são seções de uma linha contínua; as linhas E, E2 e E4 são seções de uma linha contínua; as linhas F, F2 e F4 são seções de uma linha contínua; e as linhas 6, G2 e G4 são seções de uma linha contínua. 11. Similarmente, o gráfico da figura 28, indicado anteriormente, é uma seção central de um gráfico contínuo que compreende as figuras 28, 30 e 32. Assim, as linhas Al, A3 e A5 são seções de uma linha contínua, as linhas Bl, B3 e B5 são seções de uma linha contínua, as linhas 01, 03 e C5 são seções de uma linha contínua, as linhas Dl, D3 e D5 são seções de uma linha contínua, as linhas El, E3 e E5 são seções de uma linha continua, as linhas Fl, F3 e F5 são seções de uma linha contínua, e as linhas Gl, G3 e G5 são seções de uma linha contínua. 12. Os gráficos das figuras 27-32, então, podem ser usados para selecionar uma faixa de valores Ds e faixa de valores Do preferida para um dado Ds, em uma faixa de Ds (diâmetro da vedação) de 1,06 polegada (26,9 mm) a 7,06 p"'.:-radas (17 9 mm) . As diferentes linhas indicam faixas c 'izáveís para realizar (Ae) da maneira descrita nas tabelas. Tipicamente, as faixas selecionadas para Di e Do respectivamente, para um dado Ds, serão nas linhas, ou entre as linhas., para as quais os segmentos A (ou Al.) e F (ou Fl) smo uma parte, tipicamente na linha, ou entre alinha, .da qual B. (ou BI) e F (.ou Fl) são uma parte, e gexalin.eii.te nas linhas (ou entre as linhas) das quais os segmentos. G (ou Cl) e E (ou El.) são· uma parte. IX.. Sumário Geral de Princípios Selecionados de acordo coa A Presente revelação A. Recursos Gerais Técnicas de acordo com a presente revelação podem ser aplicadas em uma variedade de arranjos de filtro de liquido. Os arranjos de filtro de líquido em geral compreendem mexo que se estende entre primeira e segunda tampas de extremidade. 0 meio tipicamente seria sanfona.do, definindo um. diâmetro de prega interna (Di) e um diâmetro de prega externa (Do) . Uma ou ambas as. tampas de extremidade podem ter uma abertura central aberta.

Em geral, pelo menos uma das tampas de extremidade teria um suporte de vedação posicionado em uma projeção que se estende axialmente para fora da tampa de extremidade (em uma direção para fora do meio) . Em exemplos típicos, a vedação suportada pelo suporte da vedação é um anel-O, embora alternativas sejam possíveis. 0 anel-O, ou vedação alternativa, definiriam no geral o diâmetro da vedação Ds. 0 cartucho do filtro pode ser usado como um cartucho do filtro reparável, em que ele é removido e substituído em um alojamento durante o uso. Ele pode também .ser contido ρ e r ma n e n temente no alojamento para ser substituído com a parte do alojamento durante o reparo. 0 suporte da vedação típico mostrado nos desenhos aqui é de um tipo que desliza para a posição sobre (ou dentro) de um. componente do conjunto do filtro de líquido durante o uso. .Nos exemplos, o.s .suportes de vedação estão mostrados deslizados sobre um montante, ou outra .estrutura, através da qual uma abertura, ou conduite de fluxo, se estende. Sm alguns arranjos, o suporte da vedação pode deslizar dentro de uma abertura de fluxo para selar na parede que define a abertura de fluxo, em uso.

Suportes de vedação do tipo mostrado aqui nas descrições sâo em geral postos na posição sem um grampo externo, tais como um grampo de mangueira ou uma estrutura similar, para prender as vedações no lugar. Tais arranjos algumas vezes serão aqui descritos como suportes ou arranjos de vedação "sem grampo" ou "sem fixação por grampos", ou por termos similares, ,.s rrir.'ipios da presente revelação podem ser utilizai: s fora i:snecer arranjados que não têm revestimento interno e/ou revestimento externo, se desejado, As técnicas de acordo com a presente revelação podem ser utilizadas, para arranjos que são configurados para fluxo de dentro para fora ou fluxo de fora para dentro. Exemplos de ambos estão descritos. Técnicas de acordo com a presente revelação podem ser aplicadas em sistemas nos quais o meio sanfonado inclui, em um ou ambos seus lados, suporte de meio sanfonado, tal como um suporte de malha de arame sanfonado ou um suporte de malha de plástico· sanfonado.

Os princípios da presente revelação se relacionam aos locais de vedação preferidos para conseguir vários efeitos. B. Localização do diâmetro da vedação para uma dada tampa de extremidade de um cartucho de filtro de líquido em um ponto de equilíbrio Db (Ae = 0) ou em uma faixa desejada desse local.

Em um aspecto da presente revelação, pelo menos a primeira tampa de extremidade de um arranjo de filtro de líquido tem uma primeira abertura central nela, o suporte da vedação é posicionado na primeira tampa de extremidade para definir o diâmetro da vedação Ds, o diâmetro da vedação está na faixa de 0,85 - 1,15 DbA, inclusive, tipicamente na faixa de 0,9 - 1,1 DbA, inclusive, e preferivelmente na faixa de 0,95 - 1,05 DbA inclusive, em que DbA é o diâmetro no qual não resulta nenhuma força superficial na primeira tampa de extremidade (A) a favor ou contra a segunda tampa de extremidade (B) em uso. DbA, certamente, é um local no qual se definiría uma área efetiva de 0 (Ae = 0) para a tampa de extremidade identificada, de acordo com os cálculos anteriores.

Gertamente, em algumas aplicações deste aspecto da revelação, ambas as tampas de extremidade podem ser providas com aberturas, e ambas as tampas de extremidade podem ser providas com vedações de acordo com uma definição similar. Assim, na segunda tampa de extremidade (B), seria provida um suporte de redação para um elemento de vedação que tem um diâmetro de vedação DsB na faixa de 0,-8-.5 - 1,15 DbB, tipicamente 0,9 - 1,1 DbB e ger.almenie na faixa de Q, 35 -1,0.5 DbB. C. Provisão de um arranjo de filtro de líquido no qual o local da vedação é posicionado espaçado do diâmetro externo da tampa de .extremidade e das pontas da prega externa., e espaçado do diâmetro interno da tampa de ext.remi.da.de e das pontas das pregas internas.

Um outro aspecto da definição de cartuchos de filtro d.e líquido de acordo com a presente revelação, enteroe-se q.u.e o cartucho de filt.ro. é tal que, pelo menos em uma primeira tampa de extremidade que tem uma abertura central, ê provido- suporte de vedação que é espaçado na tampa de extremidade do diâmetro interno das pontas das pregas (e da abertura da tampa de. extremidade, se presente) a uma distância correspondente à pelo menos 0,1 X, onde X é a dimensão correspondente à distância entre o diâmetro externo das pontas das pregas (ou perímetro externo da tampa de extremidade, se similar) e o diâmetro interno das pontas das pregas (ou abertura da tampa de extremidade, se similar e presente), Para tais situações, o arranjo de vedação é também posicionado na tampa de extremidade a uma distância do diâmetro da ponta da prega externa (ou perímetro externo da ■í tampa de extremidade, se similar.) , para dentro, a uma distância também correspondente à pelo menos 0,1 X. E .alguns axianj os, uma definição similar pode ser provida para a segunda tampa de extremidade., quer aberta quer fechada. Ou seja, um arranjo de vedação pode ser montado na segunda t.ampa de extremidade, definindo um diâmetro da vedação espaçado para fora do diâmetro da prega interna (ou abertura) e para dentro do diâmetro da prega externa (ou perímetro da tampa de extremidade) a - . distância correspondente à pelo menos 10 % da diferença entre o diâmetro da prega do lado de dentro (ou abertura'· u o diâmetro da prega do lado de fora (ou -,) . .Em geral, em alguns parte cr.. s d- filtro de líquido, o diâmetro da abertura da tampa de extremidade de uma tampa de. extremidade aberta será aproximadamente o mesmo (ou apenas ligeiramente menor·) que o diâmetro da ponta da prega interna. Também., em alguns casos, o diâmetro da tampa de extremidade do lado de fora seria aproximadamente o mesmo do diâmetro da prega do lado de fora. Entretanto, variações são possíveis.

Quando são usadas variações, o espaçamento tipicamente seria considerado com, relação ao diâmetro interno e o diâmetro externo da ponta da prega, uma vez que esses fatores controlam Ac. D. Cartuchos de filtro de líquido com o local da vedação espaçado uma quantidade especificada, cias pontas das pregas internas ou pontas das pregas externas Em um outro aspecto da invenção.* o cartucho de filtro de líquido é provido de antemão sobre um cartucho de filrr. Is liquiis qual a vedação é provida tanto r.o iíàrersu s piegas :01,00,-3 como no diâmetro das pregas , tendo a vedação suportada em um local espaçado diâmetro das pregas laterais como do diâmetro das pregas do lado de fora a, uma distância de pelo menos 5 mm, tipicamente pelo menos 10 'mm e normalmente pelo menos 15 mm. E. Fi.ltx.o definido com relação à área afetada Em geral, é preferível prover o cartucho de filtro com pelo menos uma tampa de extremidade e., em alguns casos, duas tampas de extremidade, definidas com relação às posições das suas vedações, de maneira tal que a posição da vedação forneça um valor de Ae (área afetada) de não mais que 80 %, tipicamente não mais que 55 % e normalmente não mais que 20 % de um valor para A e de tampa de extremidade similar e da definição de ponta da prega (Do e Di) , mas no qual a vedação fique localizada na posição padrão aproximadamente no diâmetro da prega interna (Ds = Di) . F. Cartucho de filtro definido com relação à seleção de Ds definido de Do, Di, pela utilização dos gráficos das figuras 17-32.

Ainda em um outro aspecto das técnicas aqui descritas, pode ser construído um cartucho de filtro, tipicamente com uma contagem de pregas de 20 ou mais, que tem primeira e segunda tampas de extremidade e meio sanfonado se estendendo entre, elas, definindo um diâmetro da ponta da prega interna (..Di) e um diâmetro da ponta da prega externa (.Do) para um dado Ds localizado espaçado entre o local de Di e Do, em que: j:r, r cí um dado valor Ds na faixa de 1,06 polegada (26.,.9 mm) a '/,0c polegadas (1·7·9,3 mm); (a) pelo gráfico de Ds (eixo x) em função de Do (eixo y) Do não ê. menos que um valor definido por uma linha que se. estende de Ds, Do de 1,06 polegada, 1,32 polegada (26,9 mm 33,5 .mm.) a Ds, Do de 7,06 polegadas , 8,8 polegadas {173 mm, 224 mm); e Do não é mais que um valor definido por uma linha que se estende, de Ds, Do de 1,06 polegada, 1,68 polegada (26.,9 mm, 42,7 mm) a Ds, Do de 7,0.6 polegada, 11,20 poleg.ad.as (17 9 mm, 284 mm); e (b) pelo gráfico de Ds (eixo x) em função de Di (eixo y), Di não é menos que um valor definido por uma linha que se estende de Ds, Di de 1,06 polegada, 0, 66 (26,9 mm, 16,8 mm) a Ds, Di de 7,06 polegadas, 4,4 (179 mm, 112 mm) e Di não é mais que um valor definido por uma linha que se estende de Ds, Di de 1,06 polegada, 0,84 polegada (26,9 mm, 21,3 mm) a Ds, Di de 7,06 polegadas, 5,6 polegadas (179 mm, 142 mm).

Tipicamente: (a) pelo gráfico de Ds (eixo x) era função de Do (eixo y) Do nâo é menos que um valor definido por uma linha que se estende de Ds, Do de 1,06 polegada, 1,4 polegada {2.6, 9 mm, 290) a Ds, Do de 7,06 polegadas, 9,3 polegadas (1.7 9 mm, 2 26 nm) e Do não é mais que um valor definido, por uma linha que se estende de Ds, Do de 1,06 polegada, 1,4 polegada \26, 9 mm, 35,6 mm.) a Ds, Do de 7,06 polegadas, 10,7 polegadas (179 mm.., 272 mm); e (b) pelo gráfico de. Ds (eixo x) em função de Di (eixo y), Di não é menos que um valor definido por uma linha que se estende de Ds, Di de 1,06 polegada, 0,7 polegada (26,9 mm, 17,8 mm) a Ds, Di de 7,0.6 polegadas, 4,65 polegadas (17 9 mm, 1.1.8 mm) e Di não ê .mais que. um valor definido por uma linha que se estende de us, Di de 1,06 polegada, 0., 8 polegada (2.6,9 mm, 20,3 mm.) a Ds, Di de 7,06 polegadas, 5,35 polegadas (179 mm, 135, 9 mm).

Certamente, pode-se usar uma variedade de faixas preferidas alternativas usando tais gráficos, conforme explicado anteriormente com relação às figuras 17-32. G. Conjuntos de Filtro de Liquido.

Certamente, as técnicas aqui descritas podem ser utilizadas para desenvolver conjuntos de filtro compreendendo alojamentos com cartuchos de filtro (reparáveis o.u não) . Em geral, o alojamento seria configurado· p.ara suportar o cartucho de filtro·., e. o cartucho de filtro seria selecionado de acordo com os princípios gerais aqui descritos, por exemplo, da maneira indicada anter.iorment.e. nas seções. IX A-F. H. Métodos de FiXtração Vantagens resultam da operação de filtração de liquido· em que o liquido a. ser filtrado passa através do conjunto de acordo com IX G anterior. As vantagens resultam de uma ou mais tampas de extremxda.de vantajosas do cartucho de filtro.

Nota-se que em muitos casos aqui é feita referência a um padrão em que a vedação fica localizada no diâmetro das pregas internas, isto é, Ds = Di. Com propósitos dos cálculos, foi considerado que um padrão era Ds - Di. Em alguns casos anteriores reais, eles podem ter uma variação menos importante em relação a isto.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Cartucho de filtro de líquido (1) para uso operacional dentro de um alojamento (54) de um conjunto de filtro de líquido (51), o cartucho de filtro de líquido (1) compreendendo: (a) primeira e segunda tampas de extremidade opostas (77, 78); (i) pelo menos a primeira tampa de extremidade (77) possuindo uma primeira abertura central (77b) através da mesma; (b) uma extensão de meio de filtro (75) presa ao mesmo, e se estendendo entre as primeira e segunda tampas de extremidade (77, 78); (i) a extensão do meio de filtro (75) definindo um volume central aberto em comunicação de fluxo de fluido com a abertura central; (ii) o meio (75) compreendendo um total de pelo menos 20 pregas; e (c) um primeiro arranjo de vedação (82) na primeira tampa de extremidade (77) posicionada em um local para prover um diâmetro de vedação maior (DsA) do que um diâmetro da primeira abertura central (77b); o primeiro arranjo de vedação compreendendo uma vedação radialmente direcionada (511); CARACTERIZADO pelo fato de que: (i) DsA está dentro da faixa de 0,92 a 1,08 DbA, inclusive, em que: (A) DbA é um diâmetro no qual não resulta força de superfície axial líquida na primeira tampa de extremidade (77) A em direção ou para longe da segunda tampa de extremidade (78), em uso; a força axial líquida sendo a força axial líquida operando na primeira tampa de extremidade (77), devido às pressões de líquido contra as superfícies opostas fora e dentro do mesmo.

2. Cartucho de filtro de líquido (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) DsA está dentro da faixa de 0,95 a 1,05 DbA, inclusive.

3. Cartucho de filtro de líquido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) a primeira tampa de extremidade (77) é uma tampa de extremidade aberta; e (b) a segunda tampa de extremidade (78) é uma tampa de extremidade aberta possuindo uma segunda abertura central através da mesma (78b).

4. Cartucho de filtro (1), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) o cartucho (1) inclui um segundo arranjo de vedação (83) em uma segunda tampa de extremidade (78) posicionada para prover um diâmetro de vedação (DsB) igual ou maior que um diâmetro da segunda abertura central; (i) DsB sendo na faixa de 0,85 - 1,15 DbB, inclusive, em que: (A) DbB é um diâmetro no qual não resulta força axial na segunda tampa de extremidade a favor e contra a primeira tampa de extremidade (77), em uso.

5. Cartucho de filtro de liquido (1), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) DsB é na faixa de 0,9 - 1,1 DbB, inclusive.

6. Cartucho de filtro de liquido (1), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) DsB é na faixa de 0,95 - 1,05 DbB, inclusive.

7. Cartucho de filtro de liquido (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: (a) o segundo arranjo de vedação (83) compreende um segundo suporte de vedação direcionado axialmente para fora possuindo um elemento de vedação nele.

8. Conjunto de filtro de liquido (51), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) um alojamento (54); e(b) um cartucho de filtro (1) do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 e 2 a 7 posicionado de modo operacional dentro do alojamento (54).