ES2911304T3 - Características de control de flujo para dispositivos y procedimientos de filtración de fluidos - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de filtración de fluidos que comprende: - un alojamiento hueco (100) que comprende una entrada (615) y una salida filtrada (710); - un montaje de filtro hueco (920) ubicado dentro del alojamiento hueco (100), donde el montaje de filtro hueco (920) comprende un material de filtro (232) que tiene una superficie interior y una superficie exterior; y - un álabe giratorio en forma de espiral (316) ubicado dentro del montaje de filtro hueco (920) y configurado para mover sólidos (240) que se acumulan en la superficie interior del material de filtro (232); caracterizado porque el dispositivo de filtración de fluidos comprende - deflectores (900) orientados con el eje del alojamiento hueco (100) y que se extienden desde el interior del alojamiento hueco (100) hasta el exterior del montaje de filtro hueco (920); y - canales de dirección de flujo (930) ubicados entre el montaje de filtro hueco (920) y el alojamiento hueco (100), en que los canales de dirección de flujo (930) se adaptan para dirigir fluido que pasa a través del material de filtro (232) hacia la salida filtrada (710), en que los canales de dirección de flujo (930) están definidos por deflectores adyacentes (900), el interior del alojamiento hueco y la superficie exterior del montaje de filtro, y en que los deflectores (900) están adaptados para reducir la aparición de vórtices y zonas de estancamiento que pueden causar reflujo y sedimentación de partículas.

Description

DESCRIPCIÓN

Características de control de flujo para dispositivos y procedimientos de filtración de fluidos

ANTECEDENTES

Campo de la invención

[0001] La presente solicitud se refiere a un dispositivo de filtración de fluidos según el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho dispositivo se conoce a partir del documento US2010/84324A1. La presente invención se refiere a un procedimiento según la reivindicación 11.

[0002] La presente solicitud se refiere a la filtración de partículas de corrientes de fluido, y más específicamente a sistemas de filtro y su uso.

Descripción de la técnica relacionada

[0003] Los sistemas de filtro contienen dispositivos de limpieza, como cepillos de limpieza, dispositivos de exploración por succión y mecanismos de retrolavado. Estos dispositivos se accionan por diversos medios, incluyendo a mano, motor, turbina o vórtice. Sin embargo, los dispositivos de filtración de fluido existentes tienen dificultades para manejar grandes concentraciones de sólidos en la corriente de fluido. En general, los mecanismos de limpieza que pueden funcionar continuamente mientras el sistema se filtra superan a los que requieren que el sistema de filtración se detenga para la limpieza. Y aún así, los mecanismos de limpieza continua existentes a menudo sufren de incrustación prematuro cuando la tasa de acumulación de partículas excede sus tasas de limpieza limitadas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0004] En algunos aspectos, se proporciona un dispositivo de filtración de fluidos. El dispositivo de filtración de fluidos se puede usar, por ejemplo, para separar sólidos de fluidos. En algunas realizaciones, un dispositivo de filtración de fluidos comprende un alojamiento hueco que comprende una entrada y una salida filtrada. Un montaje de filtro hueco se puede ubicar dentro del alojamiento. El montaje de filtro puede comprender un material de filtro que tiene una superficie interior y una superficie exterior. En algunas realizaciones, el alojamiento y el montaje de filtro pueden ser cilíndricos. En algunas realizaciones, un montaje de limpieza puede estar ubicado dentro del alojamiento. En algunas realizaciones, un montaje de limpieza se ubica dentro del filtro. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza es un montaje de limpieza giratorio. El montaje de limpieza puede comprender un distribuidor para proporcionar fluido a la superficie interior del filtro. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza comprende un distribuidor giratorio y uno o más álabes.

[0005] El dispositivo comprende uno o más elementos que dirigen el flujo para dirigir el fluido que ha pasado a través del filtro hacia la salida filtrada. En algunas realizaciones, un dispositivo que comprende elementos que dirigen el flujo no comprende un montaje de limpieza, tal como un montaje de limpieza ubicado dentro del filtro. En algunas realizaciones, las características de dirección de flujo pueden usarse en combinación con filtros de bolsa o cartucho desechables, o con filtros autolimpiantes como filtros de retrolavado.

[0006] Los canales de dirección de flujo se encuentran entre el montaje del filtro y el interior del alojamiento. Los canales de dirección de flujo pueden disponerse de manera que dirijan el fluido hacia la salida filtrada después de que pasa a través del material de filtro. En algunas realizaciones, los canales recorren toda la longitud del filtro y/o del montaje de filtro. En algunas realizaciones, los canales extienden una porción de la longitud del filtro y/o del montaje de filtro. En algunas realizaciones, los canales comienzan por debajo de la parte superior del filtro y/o del montaje de filtro. En algunas realizaciones, una región por encima del canal permite que cada canal se comunique con una salida de liberación de aire. Una región no filtrada puede comunicarse adicionalmente con una salida de liberación de aire.

[0007] Los canales pueden tener una sección transversal constante a lo largo de su longitud. En algunas realizaciones, la sección transversal de los canales puede variar en uno o más lugares a lo largo de su longitud. En algunas realizaciones, los canales se ensanchan en la dirección del flujo. La forma de los canales se puede seleccionar de modo que el fluido fluya a una tasa aproximadamente constante a la longitud de los canales. Además, en algunas realizaciones pueden estar presentes en los canales una o más protuberancias, remaches, crestas o similares. Estas características pueden servir para crear turbulencia en el flujo de fluido.

[0008] Los canales están formados al menos parcialmente a partir de uno o más deflectores. Los deflectores pueden estar orientados con el eje de los filtros y así definir el uno o más canales. En algunas realizaciones, los deflectores recorren toda la longitud del filtro y/o del montaje de filtro. En algunas realizaciones, los deflectores extienden una porción de la longitud del filtro y/o del montaje de filtro. En algunas realizaciones, los deflectores comienzan por debajo de la parte superior del filtro y/o del montaje de filtro. Los deflectores pueden definir canales que comprenden una sección transversal constante a lo largo de su longitud. En algunas realizaciones, los deflectores definen canales que tienen una sección transversal variable a lo largo de su longitud. Por ejemplo, los deflectores pueden ser tales que los canales se ensanchen en la dirección del flujo, tal como en la dirección de la salida filtrada.

[0009] Los deflectores se pueden unir al montaje de filtro, el alojamiento o ambos. En algunas realizaciones, el uno o más deflectores están unidos al alojamiento. Los deflectores pueden servir para alinear el filtro en el alojamiento.

[0010] En algunas realizaciones, los canales se forman al menos parcialmente a partir del alojamiento en sí.

En algunas realizaciones, los canales se forman al menos parcialmente a partir del montaje de filtro.

[0011] En otro aspecto, se proporcionan procedimientos para filtrar un fluido. Los procedimientos pueden comprender proporcionar un dispositivo de filtración como se describe en esta invención y pasar un fluido a través del dispositivo. En algunas realizaciones, se proporciona un dispositivo de filtración que comprende un alojamiento, un filtro anular ubicado dentro del montaje y uno o más canales definidos entre el filtro y el alojamiento. Los canales pueden estar orientados con el eje del filtro y extenderse a lo largo de la longitud del filtro. El fluido se alimenta al interior del filtro, como a través de un distribuidor. El fluido pasa a través del filtro y el uno o más canales dirigen el fluido hacia una región de salida después de pasar a través del filtro.

[0012] En algunas realizaciones, el uno o más canales están al menos parcialmente definidos por deflectores.

Los canales también pueden estar formados, al menos en parte, por el alojamiento en sí y/o por un montaje de filtro que retiene el filtro. En algunas realizaciones, los deflectores se pueden unir al alojamiento y se extienden hacia el filtro. Además de dirigir el flujo de fluido, los deflectores también pueden servir en algunas realizaciones para alinear el filtro dentro del alojamiento.

[0013] En algunas realizaciones, los canales tienen una sección transversal constante a lo largo de su longitud.

En algunas realizaciones, los canales tienen una sección transversal que se expande a lo largo de al menos una porción de la longitud del canal. Por ejemplo, el canal puede expandirse a medida que se acerca a una salida filtrada.

Los canales también pueden comprender una o más crestas de protuberancias o remaches, que sirven para crear turbulencia en el flujo de fluido a través de los canales.

[0014] En algunas realizaciones, los canales se configuran de manera que el caudal de fluido a través de los canales sea relativamente constante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0015] En las figuras adjuntas se ilustran varias realizaciones a modo de ejemplo. Los números de referencia similares se refieren a elementos similares;

La Figura 1 es una vista en despiece que ilustra cada uno de los componentes principales de una realización de un sistema de filtro.

La Figura 2 es una ilustración de una realización del sistema de filtro donde el filtro está sellado al alojamiento en cualquiera de los extremos, y el montaje de limpieza comprende álabes. El alojamiento, el filtro y la tapa se muestran en forma de corte, mientras que el montaje de limpieza no.

La Figura 3 es una ilustración de otra realización del sistema de filtro donde el montaje de filtro está sellado al alojamiento en cualquiera de los extremos, y el montaje de limpieza comprende álabes y un distribuidor. El alojamiento, el filtro y la tapa se muestran en forma de corte, mientras que el montaje de limpieza no.

La Figura 4 es una ilustración de una realización del sistema de filtro donde el montaje de filtro está sellado al alojamiento en un extremo y la tapa en el otro extremo, y el montaje de limpieza comprende álabes y un distribuidor.

El alojamiento, el filtro y la tapa se muestran en forma de corte, mientras que el montaje de limpieza no.

La Figura 5 ilustra una realización del montaje de filtro que comprende una estructura de soporte de filtro y un material de filtro.

La Figura 6 es una ilustración esquemática de una sección transversal de un material de filtro que tiene una superficie de trabajo lisa y poros de expansión.

La Figura 7 es una ilustración esquemática de una sección transversal de un material de filtro que tiene poros de expansión y una superficie de trabajo lisa en la que el límite de la abertura de poro en el ancho mínimo de la abertura de poro (la parte más estrecha del poro) define sustancialmente el punto local más alto en la superficie de trabajo.

La Figura 8 ilustra una porción de la superficie de un material de filtro que comprende un patrón alternante de poros ranurados.

La Figura 9 ilustra una porción de la superficie de un material de filtro que comprende un patrón no alternante de poros ranurados.

La Figura 10 ilustra una ranura en un montaje de limpieza que captura el respaldo flexible de un álabe.

La Figura 11 ilustra una realización del montaje de limpieza que comprende un distribuidor con orificios uniformemente separados dispuestos en un patrón en espiral.

La Figura 12 ilustra una realización del montaje de limpieza que comprende un distribuidor con ranuras dispuestas en un patrón en espiral.

La Figura 13 ilustra una realización del sistema de filtro en corte que muestra el montaje de limpieza soportado por el tubo de entrada.

La Figura 14 ilustra una realización del sistema de filtro en corte que muestra el montaje de limpieza soportado por un eje de accionamiento en un extremo del alojamiento.

La Figura 15 es una realización del montaje de limpieza donde el álabe en espiral forma un divisor que divide la región de recolección de la región de distribución del alojamiento.

La Figura 16 es una representación esquemática de un sistema de filtro con una disposición de varios componentes del sistema de fluidos que se pueden usar para operar el sistema de filtro.

La Figura 17 ilustra una realización que comprende un alojamiento de entrada, un alojamiento de salida y una tapa. La Figura 18 ilustra una realización del montaje de limpieza.

La Figura 19 ilustra una realización del montaje de filtro.

La Figura 20 ilustra una realización de un dispositivo de filtración en vista recortada.

La Figura 21 ilustra un alojamiento en vista en despiece.

La Figura 22 muestra la inserción de un montaje de limpieza en un alojamiento.

La Figura 23 muestra un filtro que se inserta en un alojamiento.

La Figura 24 ilustra una realización de un alojamiento que comprende deflectores.

La Figura 25 muestra una vista recortada de un filtro de alojamiento y un montaje de limpieza.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0016] Los procedimientos, sistemas y componentes descritos en esta invención se refieren a sistemas de filtro para separar sólidos de fluidos. Los fluidos pueden comprender aire u otro gas; o agua, aceite, combustible u otro líquido. En algunas aplicaciones, el fluido filtrado es el producto final. Tales aplicaciones pueden incluir, pero no se limitan a, agua potable, aguas residuales, agua reciclada, riego, piscinas, procesamiento de alimentos y bebidas, agua producida de la producción de petróleo y gas, torres de enfriamiento, plantas de energía y agua de lastre o sentina marina. A modo de ejemplo, el agua potable a menudo se produce mediante una serie de filtros que eliminan partículas y contaminantes cada vez más finos. Un primer o segundo nivel de filtración puede comprender un colador automático para eliminar partículas de hasta 10 micras de diámetro. A continuación, el agua filtrada se transportaría a un filtro más fino como un ultrafiltro, microfiltro o filtro de ósmosis inversa. Algunas realizaciones de los sistemas de filtro descritos en esta invención son adecuadas para esta aplicación.

[0017] En otras aplicaciones, tales como la producción de biocombustible y otras tecnologías de biomasa, una partícula se separa de una corriente de fluido y el sólido filtrado es el producto deseado. A modo de ejemplo, las algas se pueden recoger del agua en la que están creciendo con el fin de producir biodiésel. Las algas se filtran primero del agua y se concentran para formar una suspensión. El aceite se extrae de las algas por extracción con disolventes u otros medios, y a continuación se convierte en biodiésel a través de un procedimiento químico llamado transesterificación. Algunas realizaciones de los sistemas de filtro descritos en esta invención son adecuadas para eliminar algas de sus medios de cultivo líquidos para estos fines.

Alojamiento y montaje de tapa

[0018] En algunas realizaciones, un sistema de filtro comprende un alojamiento hueco y un montaje de filtro hueco. El sistema de filtro también puede comprender un montaje de limpieza y un montaje de tapa. Una realización de dicho sistema de filtro se ilustra en la Figura 1. El sistema de filtro 10 tal como se ilustra en la Figura 1 comprende un alojamiento hueco 100, un montaje de filtro hueco 200, un montaje de limpieza 300 y un montaje de tapa 400.

[0019] El alojamiento hueco puede asumir cualquiera de una variedad de formas. En la realización ilustrada, el alojamiento hueco 100 es generalmente de forma cilíndrica y puede comprender una o más partes acopladas entre sí, tal como mediante sujetadores, una abrazadera de banda en V u otros conectores adecuados. Además, el sistema de filtro ilustrado 10 tiene un montaje de tapa 400 en un extremo del montaje 100 que también puede acoplarse al alojamiento 100, por ejemplo, mediante uno o más sujetadores, una abrazadera de banda en V u otros conectores adecuados. El alojamiento 100 y el montaje de tapa 400 pueden fabricarse a partir de uno o más de una variedad de materiales, ejemplos de los cuales son plástico, fibra de vidrio, acero inoxidable y acero recubierto con epoxi.

[0020] El montaje de filtro tiene forma para encajar dentro del alojamiento hueco y, en algunas realizaciones, tiene forma anular. Tal como se ilustra, el montaje de filtro 200 toma la forma de un cilindro hueco y se ubica en el interior y concéntrico con el alojamiento 100. El montaje de filtro 200 comprende un material de filtro, tal como una membrana de filtro, y en algunas realizaciones puede comprender un marco de filtro u otra estructura de soporte. En algunas realizaciones, el montaje de filtro generalmente está abierto en ambos extremos y entra en contacto con el alojamiento, por ejemplo, a través de un sello en uno o ambos extremos. Los ejemplos de sellos son anillos tóricos, anillos X, copas en U y juntas. En la realización ilustrada, el montaje de filtro 200 se sella al alojamiento 100 en un extremo y el montaje de tapa 400 en el otro extremo. La tapa, así como el otro extremo del alojamiento, pueden ser planos, semielípticos, semiesféricos u otra forma adecuada.

[0021] La combinación de alojamiento y tapa tiene uno o más de cada uno de una entrada, una salida filtrada y una salida de drenaje. En algunas realizaciones, una o más entradas están generalmente ubicadas en un extremo del sistema de filtro, mientras que una o más salidas filtradas y salidas de drenaje están generalmente ubicadas en extremos opuestos del sistema de filtro de la una o más entradas. En otras realizaciones, se pueden usar otras disposiciones. La una o más entradas y salidas pueden colocarse en cualquier combinación de la pared lateral del alojamiento, el extremo del alojamiento y la tapa. Las entradas proporcionan una vía para que el fluido fluya desde una fuente hacia el interior del montaje de filtro donde entra en contacto con la superficie de trabajo del material de filtro. La salida filtrada proporciona una vía para que el fluido que ha pasado a través del material de filtro salga del alojamiento. Las salidas de drenaje proporcionan una vía para que el fluido y/o los sólidos que no pasan a través del material de filtro sean eliminados del alojamiento.

[0022] Cuando el montaje de filtro se sella al alojamiento, como se ilustra en las Figuras 2 y 3, o el alojamiento y la tapa como se ilustra en la Figura 4, se crea una región de afluente sin filtrar 210 y una región de efluente filtrada 212 que se comunican solo a través del material de filtro 214. La entrada 101, la región de entrada 118 y la salida de drenaje 103 se comunican con la región de afluente 210 en el interior del filtro 214, mientras que la salida filtrada 102 se comunica con la región de efluente filtrada 212 en el exterior del filtro 214. La salida de drenaje 103 puede estar en comunicación con una región de recolección 116 donde se recolectan fluidos y sólidos filtrados sin filtrar. Los sólidos que se acumulan en la superficie de trabajo del material de filtro 214 durante el funcionamiento del sistema de filtro 10 pueden moverse por la acción de los álabes 316 a la región de recolección. Un divisor 325 puede estar ubicado entre la región de recolección 116 y la región no filtrada 210. En algunas realizaciones, por ejemplo, cuando el fluido filtrado es un líquido, la salida filtrada 102 se ubica y el alojamiento se orienta para facilitar la expulsión de aire del sistema. Esto se puede lograr, por ejemplo, colocando la salida filtrada 102 en o por encima del punto más alto del material de filtro 214. De esta manera, hay poca o ninguna necesidad de una válvula de purga de aire. Sin embargo, no se requiere dicha orientación de la salida filtrada 102 y el alojamiento y, en algunas realizaciones, el alojamiento 100 comprende una válvula de purga de aire.

[0023] Las Figuras 2 y 3 ilustran realizaciones donde la entrada 101 está ubicada en el mismo extremo del alojamiento que la salida filtrada 102, aunque en paredes laterales opuestas. La Figura 4 ilustra otra realización donde la entrada 101 está ubicada en el mismo extremo del alojamiento que la salida de drenaje 103.

Montaje de filtro

[0024] En algunas realizaciones, un montaje de filtro cilíndrico hueco 200 comprende un material de filtro 232 y una estructura de soporte 230, como se ilustra en la Figura 5. En algunas realizaciones, sin embargo, el material de filtro 232 no requerirá una estructura de soporte 230 y, por lo tanto, no se utilizará una estructura de soporte. En algunas realizaciones, el material de filtro es un filtro de superficie. En las realizaciones ilustradas en las Figuras 2, 3 y 4, el fluido pasa desde la región de afluente 210 en el interior del filtro a la región de efluente 212 en el exterior del filtro. De esta manera, las partículas filtradas se acumulan en la superficie de trabajo interna del filtro 214. Los materiales de filtro adecuados incluyen, pero no se limitan a, cribas electroformadas, filtros de disco apilados, telas y membranas, metales tejidos, cribas de metal grabado y filtros de alambre de cuña. El material de filtro se puede disponer para formar una estructura anular, como en la realización ilustrada en la Figura 5.

[0025] En algunas realizaciones se utiliza una estructura de soporte. Por ejemplo, con materiales de filtro delgados, tales como cribas, telas y otras membranas, se puede usar una estructura de soporte para mantener la forma deseada, típicamente una forma anular o cilíndrica. La estructura de soporte también puede contener sellos en cada extremo del filtro o hacer contacto con sellos en cada extremo del alojamiento. En algunas realizaciones, se utiliza una estructura de soporte de plástico de PVC para sostener un material de filtro cilíndrico hueco. En otras realizaciones, una estructura de soporte comprende aberturas, donde las aberturas están cubiertas con el material de filtro.

[0026] Una estructura de soporte puede consistir en una o más partes. Tal como se ilustra en la Figura 5, la estructura de soporte 230 puede ensamblarse a partir de tres piezas que incluyen dos tapas de extremo tubulares sólidas 201 y una sección media de soporte 202 con una malla de nervaduras 238. Cada una de las tapas de extremo 201 puede comprender un sello. Por ejemplo, cada tapa de extremo 201 puede tener una ranura de junta tórica para contener un sello de junta tórica 220. En realizaciones donde el soporte 230 está hecho de PVC, se puede usar cemento solvente de PVC para unir las tres piezas estructurales y capturar simultáneamente los extremos abiertos del cilindro de material de filtro. En otras realizaciones del montaje de filtro, el material de filtro se coloca en un molde de inyección y el marco se moldea directamente sobre el material de filtro en una o más etapas. Un marco de plástico se puede hacer de cualquier cantidad de plásticos adecuados que incluyen, por ejemplo, PVC, polipropileno y policarbonato. En otras realizaciones de la invención, una o más partes de la estructura de soporte están hechas de acero inoxidable u otros materiales adecuados y soldadas o unidas al material de filtro. En realizaciones adicionales, la sección media de soporte está hecha de una envoltura de un material de criba que puede ser, por ejemplo, plástico o metal y se puede soldar o unir al material de filtro. En otras realizaciones, el material de filtro puede estar soportado por un alambre de cuña envuelto en una forma de espiral alrededor del exterior del material de filtro.

[0027] La diferencia de presión a través del material de filtro, también denominada en esta invención presión transmembrana (aunque el material de filtro no siempre es una membrana), provoca el flujo a través del material de filtro. La presión transmembrana se mantiene típicamente a un valor constante durante todo el procedimiento de filtrado, pero puede variar en determinadas circunstancias, tal como para la limpieza. En algunas realizaciones, la presión transmembrana puede ser de aproximadamente 10 psi (69 KPa) o menos, por ejemplo, de aproximadamente 0,1 a 10 psi (0,69 a 69 KPa). En otras realizaciones, la presión transmembrana puede ser de alrededor de 0,1 a 3 psi (0,69 a 20,7 KPa), 0,1 a 2 psi (0,69 a 13,8 KPa) o 0,1 a 1 psi (0,69 a 6,9 KPa). Un salto repentino en la presión puede ocurrir si el filtro se tapa repentinamente. Por esta razón, el filtro está diseñado generalmente para mantener presiones diferenciales en el intervalo de al menos 20 a 30 psi (138 a 207 KPa), pero en algunas realizaciones puede mantener presiones de hasta 150 psi (1 MPa) o más.

[0028] Tal como se mencionó anteriormente, los materiales de filtro adecuados incluyen, pero no se limitan a, cribas electroformadas, filtros de disco apilados, tejidos y membranas, tales como tejidos y membranas de plástico, metales tejidos, cribas de metal grabado y filtros de alambre de cuña. En algunas realizaciones, el material de filtro comprende poros con un ancho máximo de aproximadamente 0,1 micras a aproximadamente 1500 micras. En otras realizaciones, los poros pueden tener un ancho máximo de alrededor de 1 a alrededor de 500 micras o de alrededor de 1 a alrededor de 50 micras. La variación en el ancho de poro a través de un filtro puede ser una característica importante del material de filtro. En algunas realizaciones, se minimiza la variación absoluta en el ancho de poro. También es común medir la variación como un porcentaje del ancho del poro. En algunas realizaciones, la variación en el ancho de poro puede variar de alrededor de 61% a alrededor de 630%. En otras realizaciones, tales como con cribas electroformadas de precisión, la precisión se puede medir en micras que varían de alrededor de 60,1 micras a alrededor de 65 micras. En algunas realizaciones, el material de filtro comprende poros de expansión, que son más estrechos en la superficie de trabajo que en la superficie opuesta. Sin embargo, se puede utilizar una variedad de formas de poros y el experto en la técnica puede seleccionar un material de filtro que tiene poros con un ancho, forma y otros atributos adecuados para una aplicación particular.

[0029] En algunas realizaciones, el material de filtro es una criba electroformada de precisión. La criba electroformada puede estar hecha de una serie de materiales, por ejemplo, níquel, oro, platino y cobre. Un material de filtro de este tipo puede comprender una superficie de trabajo sustancialmente lisa y poros de expansión con forma regular. Es decir, los poros son más estrechos en la superficie de trabajo que en la superficie opuesta. En algunas realizaciones, los poros pueden ser cónicos. Se pueden utilizar cribas de este tipo que tienen poros que varían en tamaño de alrededor de 1500 micras hasta alrededor de 0,1 micras en el punto más estrecho, pero las variaciones de la tecnología pueden utilizar poros más grandes o más pequeños. En algunas realizaciones, se utiliza una criba electroformada de precisión para la filtración en el intervalo de 5 a 50 micras y tiene poros con un ancho correspondiente en el punto más estrecho.

[0030] En algunas realizaciones se utiliza un material de filtro que comprende una criba de níquel electroformado de precisión. Una de estas cribas se llama Veconic Plus Smooth, fabricada por y disponible de Stork Veco BV de los Países Bajos. Veconic Plus Smooth es especialmente adecuado para la filtración en el intervalo de alrededor de 5 a 50 micras.

[0031] Un material de filtro puede comprender poros donde las superficies internas de un poro pueden ser rectas, cóncavas o convexas. En algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 6, el material de filtro 232 comprende poros donde el perfil del poro es sustancialmente más estrecho en la superficie de trabajo 214 del filtro. En algunas realizaciones donde el filtro es un filtro cilíndrico o anular, la superficie de trabajo puede ser la superficie interna. El poro puede permanecer del mismo ancho o ensancharse a través del filtro desde la superficie de trabajo interna o interior hasta la superficie externa o exterior. En algunas realizaciones, los poros comprenden una región de expansión 236 y se abren cada vez más desde la superficie de trabajo hacia la superficie opuesta. De esta manera, las partículas 242 lo suficientemente pequeñas como para entrar en una abertura de poro 234 tienen poca o ninguna posibilidad de atascarse dentro de un poro 236. Los filtros de superficie de este tipo atrapan partículas 240 que son demasiado grandes para pasar a través del material de filtro en su superficie de trabajo 214, a menudo en la boca de un poro 234, donde se puede actuar sobre ellas mediante un mecanismo de limpieza.

[0032] En algunas realizaciones, la superficie de trabajo del filtro es lisa. Aunque la superficie de trabajo lisa del filtro puede ser sustancialmente plana, también puede tener características pequeñas e irregulares, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 7. Estas características desiguales pueden ser etapa repentinas 238 o valles graduales 239. Sin embargo, el filtro se estructura preferentemente de manera que durante la filtración las partículas que no son capaces de pasar a través de los poros se retienen en el punto local más alto de la superficie de trabajo.

[0033] En algunas realizaciones, la parte más estrecha de la abertura de poro 233 define sustancialmente el punto más alto en la superficie de trabajo 214 en las proximidades del poro. En otras realizaciones, la parte más estrecha de la abertura de poro 231 puede estar ligeramente por debajo del punto local más alto en la superficie de trabajo lisa 214, por ejemplo, la parte más estrecha de la abertura de poro puede estar a una profundidad inferior a la mitad del ancho de la abertura de poro. Por lo tanto, para un poro con una abertura más estrecha de 20 micras, la abertura de 20 micras estaría a menos de 10 micras por debajo del punto más alto en la superficie de trabajo lisa en las proximidades del poro. Esto permite que un mecanismo de limpieza haga contacto sustancial con las partículas de bloqueo de poros 240 y las retire de las aberturas de poros. El área de material de filtro entre los poros se conoce como las barras 252.

[0034] Los poros pueden tener muchas formas planas, ejemplos de las cuales son circulares, cuadradas o ranuradas. Los poros ranurados 250 que son más largos que anchos, como se ilustra en las Figuras 8 y 9, se usan en algunas realizaciones y tienden a ofrecer menos resistencia al fluido que una cantidad de poros circulares o cuadrados más pequeños que tienen la misma área abierta combinada. El inconveniente de los poros ranurados 250 es que pueden pasar partículas delgadas largas que son esencialmente más grandes que el ancho de la ranura, pero estas partículas son mucho menos comunes. Sin embargo, en algunas realizaciones se usan poros circulares, cuadrados o de forma irregular.

[0035] En algunas realizaciones, los filtros pueden tener un espesor de aproximadamente 10 a 10.000 micras. Esto se ilustra como el espesor de barra 253 en una realización ejemplar en la Figura 7. Las cribas de níquel electroformado, como se usan en algunas realizaciones, generalmente tienen un espesor de 150 a 300 micras, aunque pueden ser más gruesas o más delgadas. Una lámina de material de filtro tiene muchos poros, y en algunas realizaciones sustancialmente todos los poros tienen aproximadamente la misma longitud y anchura. Los poros pueden tener cualquier forma. En algunas realizaciones son circulares. En otras realizaciones, los poros son más largos que anchos. En algunas realizaciones, la longitud de cada poro es generalmente de aproximadamente 400 a 500 micras, por ejemplo, de aproximadamente 430 micras, pero puede ser mayor o menor. El ancho de los poros se puede seleccionar para la aplicación de filtración particular. En algunas realizaciones, se usan anchos en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 1500, 1 a 500 o 1 a 50 micras. En algunas aplicaciones, como la recolección de microalgas o células de levadura sin floculación, se pueden usar anchos de alrededor de 0,1 a alrededor de 1 micra.

[0036] En algunas realizaciones, los poros generalmente pueden estar dispuestos en un patrón de tablero de ajedrez alterno como con los poros 252 en la Figura 8, pero también pueden estar dispuestos en un patrón no alternante, como en la Figura 9. Las barras 253 también se muestran en las figuras 8 y 9. Las cribas con patrones no alternantes generalmente son más frágiles que aquellas con patrones alternos, que tienden a ser más flexibles.

[0037] En algunas realizaciones, el área abierta acumulada de todos los poros para un material de filtro se maximiza con el fin de maximizar la tasa de filtrado. Para poros más pequeños, el número de poros por unidad de longitud se puede maximizar en cualquier dirección dada. Con muchas cribas, como las cribas de níquel electroformado que tienen poros de expansión, el área máxima abierta de los poros tiende a ser inversamente proporcional al espesor de la lámina, es decir, las láminas más gruesas tienen menos poros. El número de poros por unidad de longitud en una dirección dada está influenciado por muchas variables, una de las cuales es el procedimiento litográfico por el cual se hacen las cribas.

[0038] En algunas realizaciones, una criba puede tener un espesor de alrededor de 200 micras con poros que tienen alrededor de 20 micras de ancho por alrededor de 430 micras de largo y dispuestos en una malla de alrededor de 160 poros por pulgada (6299 m-1) en la dirección perpendicular a las ranuras y alrededor de 40 poros por pulgada (1575 m-1) paralela a las ranuras. Esto equivale a un área abierta de alrededor del 9%.

[0039] En algunas realizaciones, el material de filtro toma la forma de una estructura hueca tal como una estructura cilíndrica o anular hueca. Se pueden usar cilindros huecos sin costura y se pueden fabricar, por ejemplo, en un procedimiento de electroconformado. En otras realizaciones, los cilindros pueden fabricarse a partir de láminas de material de filtro que a continuación se sueldan mediante costura en un cilindro. En la técnica se conocen procedimientos para unir bordes de costura y pueden incluir, por ejemplo, soldadura por resistencia o soldado. De esta manera se pueden fabricar cilindros de material de filtro de cualquier tamaño y longitud.

[0040] En algunas realizaciones, un material de filtro, tal como una criba de níquel electroformado u otro tipo de criba de metal electroformado, se fabrica inicialmente en una lámina cuadrada, tal como una lámina de un metro en cada lado, y a continuación se recorta al tamaño adecuado para el filtro. El material de filtro se puede fabricar en láminas más grandes o más pequeñas dependiendo de la forma en que se fabrican, por ejemplo, dependiendo del equipo de electroformado disponible. La lámina recortada es flexible y se mantiene en forma de cilindro mientras que los bordes de costura se sueldan por resistencia, se sueldan con plata o se unen mediante otro procedimiento conocido por alguien experto en la materia.

[0041] En algunas realizaciones, el material de filtro está recubierto con uno o más materiales para proporcionar o mejorar una propiedad deseada. Por ejemplo, se pueden utilizar recubrimientos de aleación de níquel-fósforo, aleación de cromo u otras aleaciones metálicas adecuadas para impartir atributos tales como dureza y resistencia a la corrosión. En otros ejemplos, un material de filtro se puede recubrir con plata por sus propiedades antimicrobianas o un compuesto que contiene PTFE por su baja fricción. En algunas realizaciones, una criba de níquel electroformado generalmente comprende una base de níquel y puede incluir uno o más recubrimientos adicionales, tales como los descritos anteriormente.

[0042] La incrustación del filtro generalmente ocurre en dos etapas. Inicialmente, las partículas bloquean los poros del material de filtro reduciendo el área abierta eficaz. Esto se llama simplemente «bloqueo de poros». En segundo lugar, una capa de partículas se acumula en la superficie del material de filtro creando lo que se denomina una capa de «torta» y esto provoca una tasa de filtrado cada vez menor. Se ha demostrado que la filtración de flujo cruzado es eficaz para retrasar la incrustación, por ejemplo, junto con cribas de níquel electroformado. Este modo de funcionamiento se considera generalmente la solución elegante ante la incrustación del filtro, pero la corriente de flujo cruzado limita la tasa de recuperación final del afluente donde el filtrado es el producto deseado; y, en consecuencia, limita la concentración máxima de sólidos en aplicaciones, como la recolección de algas y levaduras, donde el producto es rechazado.

[0043] Los filtros de superficie son muy adecuados para ser limpiados en su lugar a través de medios mecánicos. Una cantidad de tecnologías de limpieza mecánica automatizada se puede usar, sola o en combinación, en diversas realizaciones de los sistemas y procedimientos de filtro descritos. En algunas realizaciones, se puede usar el retrolavado. En el retrolavado, el flujo hacia adelante a través del filtro se detiene por completo y se invierte temporalmente para desalojar las partículas que bloquean los poros, así como toda la capa de torta. Este líquido de retrolavado que contiene sólidos se desecha a través de una válvula de escape, como una salida de drenaje. A veces se combina con el funcionamiento de un cepillo o álabe de limpieza para ayudar a la limpieza de la criba del filtro. En otras realizaciones se puede utilizar la exploración por succión. Aquí, una o más boquillas exploran la superficie del filtro. Estas boquillas tienen una gran fuerza de succión que hace que el líquido fluya hacia atrás localmente a través de la criba del filtro en las proximidades de la boquilla. Esto retira la torta de filtro de la criba y la envía a una válvula de escape donde se desecha. De esta manera, una pequeña porción de la criba del filtro se limpia mientras el resto de la criba continúa funcionando normalmente. Si bien los filtros de retrolavado generales tienen un tiempo de inactividad durante su ciclo de limpieza, los filtros de exploración por succión continúan funcionando, aunque a una tasa de flujo neto más baja. Al igual que con la filtración de flujo cruzado, la corriente de retrolavado en ambos sistemas limita la tasa de recuperación final del afluente donde el filtrado es el producto deseado; y limita la concentración máxima de sólidos donde el rechazo es el producto.

[0044] En algunas realizaciones de la invención descrita en esta solicitud, el material de filtro se limpia exclusivamente mediante el uso de un álabe. Por lo tanto, no se emplea retrolavado y/o flujo cruzado. En otras realizaciones, el material de filtro se limpia mediante retrolavado o flujo cruzado. En algunas realizaciones, el material de filtro se limpia mediante un álabe junto con un retrolavado, flujo cruzado o ambos. Las cribas de níquel electroformado que tienen poros de expansión y una superficie de trabajo lisa son muy adecuadas para ser limpiadas por un álabe.

[0045] Durante la limpieza, las partículas rechazadas se mueven a través de la superficie del material de filtro, por ejemplo, por medio de un álabe y/o una velocidad de flujo cruzado. Generalmente es ventajoso orientar los poros ranurados del material de filtro con su dimensión larga sustancialmente perpendicular a la trayectoria probable de una partícula rechazada. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el material de filtro comprende poros ranurados que están orientados de modo que el aspecto largo de los poros sea perpendicular a la dirección de movimiento de un álabe.

[0046] Cuando un álabe es sustancialmente recto y gira dentro de un filtro cilíndrico, las partículas se mueven más circularmente alrededor del filtro que axialmente hacia abajo del filtro. En este caso, las ranuras pueden estar orientadas con el eje del filtro.

[0047] Un álabe también puede adoptar la forma de una espiral, en cuyo caso las partículas pueden empujarse a lo largo de una trayectoria en espiral en la superficie de un filtro cilíndrico. Dependiendo del paso de la espiral, la trayectoria puede ser más a lo largo del eje del filtro o más a lo largo de la circunferencia del filtro. Si el material de filtro comprende poros ranurados, las ranuras pueden estar orientadas perpendicularmente a esa trayectoria, aunque en algunas realizaciones se utiliza una orientación axial o circunferencial pura, por ejemplo debido a limitaciones de fabricación.

Montaje de limpieza - Álabes

[0048] Un montaje de limpieza puede colocarse dentro del montaje de filtro y, en algunas realizaciones, comprende uno o más álabes, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2. El fluido puede moverse desde la entrada del alojamiento para entrar en contacto con la pared interior del material de filtro pasando alrededor del montaje de limpieza, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, o a través del montaje de limpieza, por ejemplo, como se ilustra en las Figuras 3 y 4. Las partículas filtradas se acumulan en la superficie de trabajo interna del filtro y cuando se gira el montaje de limpieza, los álabes limpian la superficie de trabajo del filtro generalmente moviendo las partículas filtradas a lo largo de la superficie y recogiéndolas antes del álabe. Los álabes también pueden levantar partículas de la superficie hacia el fluido o hacia los propios álabes.

[0049] El uno o más álabes pueden ser rectos o tomar otras formas útiles. En algunas realizaciones, los álabes toman una forma sustancialmente en espiral a lo largo de la longitud del montaje de limpieza. Véanse, por ejemplo, los álabes 316 en las Figuras 3 y 4. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza comprende un único álabe en forma de espiral. En otras realizaciones, el montaje de limpieza comprende dos o más álabes en forma de espiral. Los álabes en forma de espiral empujan las partículas a lo largo de la superficie del filtro hacia un extremo del alojamiento, donde se pueden recolectar en una región de recolección. La concentración de partículas en el álabe típicamente aumentará en la dirección de la región de recolección del alojamiento.

[0050] En algunas realizaciones, uno o más álabes en forma de espiral tienen un paso fijo y en otras realizaciones tienen un paso variable. Un paso típico del álabe en espiral, por ejemplo, para un filtro cilíndrico que tiene 4 pulgadas (0,1 m) de diámetro, sería un giro completo por cada 6 pulgadas de montaje de limpieza o, en otras palabras, 60 grados por pulgada, pero podría ser menor o mayor. En algunas realizaciones, el o los álabes en espiral tienen un paso de alrededor de 10 a alrededor de 360 grados por pulgada. Los álabes de paso variable tienen un paso que cambia a lo largo de la longitud del montaje de limpieza para acomodar la acumulación de partículas en el álabe. A modo de ejemplo, el paso puede cambiar de 10 grados por pulgada en el extremo más alejado del montaje de limpieza a 360 grados por pulgada en el extremo más cercano a la región de recolección.

[0051] Generalmente es ventajoso limitar la velocidad de los álabes a lo largo de la superficie del filtro a menos de 100 pulgadas por segundo (2,54 m), pero este valor puede ser mayor o menor dependiendo del filtro y el diseño del álabe. En realizaciones en las que el álabe toca el material de filtro, la fricción entre los álabes y el material de filtro provoca el desgaste de los álabes, el material de filtro o ambos. Los álabes más rápidos tienden a crear más turbulencia en la región no filtrada del alojamiento que puede interferir con el movimiento de las partículas hacia la región de recolección. Los álabes también pueden romper partículas en partículas más pequeñas que a continuación pasan a través del material de filtro. Cuando la velocidad del álabe es limitada, la frecuencia de limpieza en el material se puede aumentar añadiendo más álabes. Un montaje de limpieza tendrá típicamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 álabes, por ejemplo, 2, 4 u 8 álabes, pero puede tener más o menos.

[0052] Los álabes pueden tomar muchas formas, ejemplos de las cuales son cepillos, rasquetas de goma y raspadores y pueden ser rígidos o flexibles. En una realización múltiples álabes toman la misma forma y en otras realizaciones múltiples álabes toman una combinación de formas. Los cepillos generalmente están hechos de fibras plásticas no abrasivas como nailon, polipropileno o poliéster, aunque pueden estar hechos de otros materiales adecuados. A medida que las partículas disminuyen de tamaño, los cepillos tienden a ser menos efectivos y las rasquetas de goma se vuelven más efectivas. Las rasquetas de goma pueden fabricarse a partir de cualquier cantidad de cauchos naturales o sintéticos comunes, un ejemplo de los cuales es el poliuretano. En otras realizaciones, uno o más álabes pueden comprender un raspador. El raspador puede estar hecho de cualquier cantidad de plásticos adecuados, tales como policarbonato y PTFE, u otros materiales adecuados.

[0053] En algunas realizaciones, uno o más de los álabes se precargan contra la superficie del filtro desviando el álabe, tal como un cepillo o una rasqueta de goma. En otras realizaciones, al menos uno de los álabes 316 no toca la superficie 214 del filtro, sino que se extiende hasta una altura ligeramente por encima de la superficie. En algunas realizaciones, los álabes pueden extenderse a entre aproximadamente 0,001 a 0,1 pulgadas (0,0254 a 2,54 mm) de la superficie del filtro, 0,01 pulgadas (0,254 mm), por ejemplo. De esta manera, la circulación de los álabes puede crear un flujo cruzado local de fluido que tiende a empujar partículas a lo largo de la superficie, mientras que los álabes realmente no tocan la superficie del material de filtro.

[0054] Los álabes pueden estar soportados por una estructura en uno o ambos extremos y/o por una estructura central como en las Figuras 2, 3 y 4. La estructura central puede ser sólida o hueca y tomar cualquier número de formas de sección transversal adecuadas, ejemplos de las cuales son redondas y poligonales. En una realización de la invención, la estructura central es sustancialmente redonda y tiene una o más muescas en su superficie exterior. Tal como se ilustra en la Figura 10, un álabe 316 puede tener un respaldo flexible 322 que se inserta en la ranura 320 en la estructura central. En algunas realizaciones, se pega un álabe en una ranura 320. En otra realización, la ranura 320, como en la Figura 10, tiene una cola de milano u otra forma adecuada para retener un álabe 316. En una realización, un álabe se mantiene en su lugar por fricción a lo largo de la longitud de la ranura. En otras realizaciones, un álabe se retiene en cada extremo mediante un tapón, tapa de extremo u otro medio adecuado. En otras realizaciones, uno o más álabes están pegados a una estructura de soporte lisa. Tal como se mencionó anteriormente, en otras realizaciones los álabes son autoportantes y no están unidos a una estructura de soporte que recorre la longitud de los álabes. Sin embargo, pueden estar soportados en uno o en ambos extremos.

Montaje de limpieza - Distribuidor

[0055] En algunas realizaciones, la estructura central del montaje de limpieza comprende un tubo hueco que puede actuar como distribuidor para el montaje de filtro. El tubo hueco se orienta paralelo a la longitud del filtro. El distribuidor comprende al menos un extremo abierto que está en comunicación fluida con una entrada en el alojamiento. Por ejemplo, el distribuidor puede comunicarse directamente con una entrada 101 como en la Figura 4, o puede comunicarse con una región de entrada 118 que a su vez está en comunicación con una o más entradas 101 como en la Figura 3.

[0056] El distribuidor puede extender toda la longitud del filtro y tiene una o más aberturas a lo largo de su longitud que distribuyen el fluido a porciones seleccionadas de la superficie del filtro. La una o más aberturas en el distribuidor pueden ser sustancialmente perpendiculares a la longitud del distribuidor. Las aberturas pueden, por ejemplo, ser orificios circulares, por ejemplo, para facilitar la fabricación, pero también pueden ser polígonos, ranuras o cualquier cantidad de formas adecuadas. Las aberturas pueden incluir tubos u otras características que se extienden hacia afuera desde el distribuidor hacia la superficie del filtro y dirigen el fluido a la superficie del filtro. Se ilustra un distribuidor 310 con aberturas 314 en la Figura 11.

[0057] En algunas realizaciones, a través de una rotación de 360 grados, el distribuidor puede dirigir secuencialmente el fluido a toda la superficie de trabajo del filtro. En la realización mostrada en la figura 11 hay múltiples aberturas 314, que tienen todas el mismo tamaño. A modo de ejemplo, las aberturas pueden ser orificios circulares con un diámetro de alrededor de 0,25 pulgadas (6,3 mm) y una separación de centro a centro de alrededor de 0,50 pulgadas (12,7 mm) a lo largo de la longitud del distribuidor. En otras realizaciones, múltiples aberturas en el mismo distribuidor tienen diferentes tamaños. En general, es ventajoso dimensionar las aberturas para equilibrar la cantidad de flujo y presión que se distribuye a cada porción seleccionada del filtro. Por lo tanto, las aberturas pueden hacerse progresivamente más grandes a medida que se alejan de la entrada y/o la abertura en el distribuidor que está en comunicación con la entrada. Esto puede tomar la forma de agujeros circulares que aumentan progresivamente de diámetro a medida que se alejan de la entrada en el alojamiento.

[0058] En algunas realizaciones, las aberturas apuntan radialmente hacia afuera del eje del distribuidor. En otras realizaciones, las aberturas se desplazan desde el eje del distribuidor y apuntan sustancialmente a lo largo de una línea tangente al eje del distribuidor. Las aberturas que se desplazan desde el eje del distribuidor producen flujo con un componente de velocidad que es tangencial a la superficie del filtro. En algunas realizaciones de la invención, la velocidad tangencial ayuda a rotar el montaje de limpieza. Además, este flujo cruzado puede retrasar la incrustación y aumentar el rendimiento.

[0059] Cuando el montaje de limpieza comprende tanto un distribuidor como uno o más álabes, el patrón de aberturas puede coincidir con la forma de los álabes. Esto se ilustra, por ejemplo, en las Figuras 11 y 12, donde el patrón de aberturas 314 generalmente coincide con la forma del uno o más álabes 316. Por lo tanto, un álabe en forma de espiral 316 tendrá un patrón en espiral de aberturas 314. En una realización, las aberturas 314 son un patrón en espiral de orificios como se muestra en la Figura 11, y en otra realización son una o más ranuras en forma de espiral como se muestra en la Figura 12. El tamaño de las aberturas puede variar a lo largo de la longitud del distribuidor. Por ejemplo, el ancho de la ranura puede variar a lo largo de la longitud del distribuidor 310. El ancho de la ranura puede aumentar con la distancia desde la entrada hacia el distribuidor.

[0060] Cuando hay más de un álabe, generalmente habrá un patrón de aberturas asociadas con cada álabe. El patrón de aberturas puede alternarse con los álabes de modo que cada uno de los dos álabes tenga un patrón de aberturas entre ellos.

Montaje de limpieza - Soporte y accionamiento

[0061] El montaje de limpieza puede estar soportado en uno o ambos extremos por uno o más cojinetes, ejemplos de los cuales son cojinetes de bolas y cojinetes deslizantes. En las realizaciones ilustradas en la Figura 4 y la Figura 13, el montaje de limpieza 300 está soportado por un cojinete de manguito 330 en el tubo de entrada 118 que se extiende hacia el interior del alojamiento. También se pueden incluir uno o más sellos, tales como sellos de junta tórica 322, para restringir el desplazamiento de fluido alrededor de los cojinetes. Un eje de accionamiento 404, que penetra en la tapa 401, también puede estar soportado por uno o más cojinetes y sellado por uno o más sellos. El eje de accionamiento se puede acoplar al montaje de limpieza 300 mediante el uso, por ejemplo, de un accionamiento estriado, accionamiento cuadrado o engranajes frontales de enclavamiento. El montaje de tapa 400 comprende un motor 402 que se acopla al eje de accionamiento 404 y acciona la rotación del montaje de limpieza 300. El montaje de tapa con motor 402 y eje 404 se puede retirar del alojamiento, desacoplando así el eje 404 del montaje de limpieza 300. En otra realización, el distribuidor no se desacopla del montaje de tapa, sino que se retira junto con el montaje de tapa. En realizaciones adicionales, como se ilustra en las Figuras 2 y 3 y se ilustra adicionalmente en la Figura 14, el montaje de limpieza está completamente soportado por un eje de accionamiento que está soportado por cojinetes y sellos en un extremo del alojamiento. Un motor 402, fuera del alojamiento, se acopla al eje de accionamiento 404 y acciona la rotación del montaje de limpieza 400.

[0062] En otras realizaciones adicionales, el montaje de limpieza es accionado por otros mecanismos, tal como a mano o mediante turbina. Se puede ubicar una turbina de manera que el fluido que fluye hacia el alojamiento pase a través de la turbina y gire el montaje de limpieza. Por ejemplo, en las realizaciones ilustradas en las Figuras 2 y 3, el montaje de limpieza puede comprender una turbina (no mostrada) ubicada en la región de entrada 118 del alojamiento. El fluido que pasa desde la región de entrada 118 a la región de distribución 210 pasaría a través de la rotación de accionamiento de turbina del montaje de limpieza. En la realización ilustrada en la Figura 13, una turbina (no mostrada) puede estar ubicada dentro del distribuidor 310 de modo que el fluido que pasa desde el tubo de entrada 118 al distribuidor 310 provoca la rotación del montaje de limpieza 300. De esta manera, no se requiere una fuente de energía externa para accionar el montaje de limpieza 300. La energía del fluido que fluye puede proporcionar por sí sola el mecanismo de accionamiento.

Montaje de limpieza - Divisor de la región de entrada

[0063] En algunas realizaciones, se usan uno o más divisores para dirigir el fluido en el alojamiento, tal como para dirigir el fluido desde la entrada al distribuidor. Por ejemplo, cuando el montaje de limpieza, como en la Figura 14, comprende un distribuidor 310 que está abierto en un extremo a una región de entrada 118, puede ser ventajoso dividir la región de entrada 118 de la región de distribución 210. En esta realización, un divisor 345 sobresale radialmente hacia afuera desde el distribuidor 310, lo que obliga al fluido a fluir a través del distribuidor para llegar al filtro. En una realización, la estructura se acopla a la pared interior del montaje de filtro o alojamiento a través de un cojinete, sello o ambos. En otra realización, el divisor no se acopla al montaje de filtro o alojamiento y, en su lugar, permite que una pequeña cantidad de fluido se filtre alrededor del divisor. En otras realizaciones, el divisor está unido al filtro o alojamiento y sobresale hacia el interior hacia el distribuidor.

Montaje de limpieza - Divisor de la región de recolección

[0064] En algunas realizaciones, la rotación del montaje de limpieza impulsa las partículas hacia un extremo del alojamiento donde las partículas se acumulan en una región de recolección. La región de recolección y el montaje de limpieza generalmente están configurados para empujar partículas hacia la salida de drenaje. En algunas realizaciones, un divisor puede separar la región de entrada o región no filtrada de la región de recolección.

[0065] Cuando el montaje de limpieza comprende un distribuidor 310, el distribuidor puede no tener aberturas 314 en esta región, como en la Figura 3, para evitar turbulencias, pero puede o no tener álabes 316. Los álabes 316 en la región de recolección 116 pueden ser rectos, en espiral o tomar otras formas útiles y pueden o no acoplarse a la pared de alojamiento. En la realización ilustrada en la Figura 4, los mismos álabes que se acoplan al filtro continúan a través de la región de recolección 116 hasta el extremo del alojamiento. En otras realizaciones, se disponen álabes adicionales en el montaje de limpieza para acoplarse al extremo del alojamiento.

[0066] Puede ser ventajoso dividir físicamente la región de recolección de la región de distribución para evitar que las partículas vuelvan a la superficie del filtro. En las realizaciones ilustradas en las Figuras 2 y 3 y las ilustradas en las Figuras 11 y 12, esto se logra mediante un divisor 325 que gira con el distribuidor. En otras realizaciones, el divisor no es giratorio y en su lugar se fija a la pared del filtro o la pared del alojamiento. En realizaciones adicionales, se utiliza un divisor giratorio 325 junto con un divisor fijo.

[0067] El divisor puede tener una o más aberturas, generalmente ubicadas adyacentes a la pared del filtro, que están configuradas para permitir que las partículas ingresen fácilmente a la región de recolección 116, pero para resistir las partículas que regresan a la región de distribución no filtrada 210. Dependiendo de su forma, la una o más aberturas pueden ser fijas o giratorias, o una combinación de las dos. El divisor puede consistir en un álabe flexible como un cepillo o una rasqueta de goma, o puede tomar la forma de una estructura rígida; o una combinación de estructuras flexibles y rígidas. En la realización ilustrada en la Figura 15, el divisor 325 está formado por una continuación de los álabes 316 y sobresale del distribuidor giratorio 310. El álabe se envuelve alrededor del distribuidor 310 formando un arco externo. Se forma una abertura 332 al finalizar el arco antes de que el álabe se envuelva de nuevo alrededor de sí mismo u otro álabe.

Montaje de limpieza - Funcionamiento

[0068] El montaje de limpieza puede funcionar en uno o más modos. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza se hace girar a una única velocidad constante cada vez que se enciende un sistema de bombeo de fluido. En otras realizaciones, el montaje de limpieza se hace girar a una de múltiples velocidades fijas dependiendo del nivel de incrustación del filtro detectado. La incrustación del material de filtro generalmente provoca un flujo reducido y un aumento de la presión transmembrana. Esto se puede detectar a través de sensores de presión, sensores de flujo y otros sensores conocidos por alguien experto en la materia. A modo de ejemplo, los sensores de presión pueden tomar la forma de un interruptor de presión que se enciende cuando se ha alcanzado un nivel de presión transmembrana establecido. También pueden tomar la forma de un transductor de presión electrónico que produce una salida eléctrica proporcional a la presión diferencial a través del material de filtro.

[0069] La velocidad de rotación del montaje de limpieza también se puede ajustar para que sea proporcional al contenido de sólidos del afluente. Esto se puede lograr usando uno o más sensores también conocidos por alguien experto en la materia, ejemplos de los cuales son sensores de turbidez y sensores de sólidos suspendidos. Un modo adicional sería establecer la tasa de rotación proporcional a la concentración de solo aquellas partículas que probablemente causen incrustación. Esto podría lograrse mediante el uso de un contador de partículas en el afluente o una combinación de sensores de sólidos suspendidos en la entrada y salida filtrada. Por lo tanto, el sistema de filtro puede configurarse para ajustar la velocidad de rotación del montaje de limpieza en respuesta a una señal de uno o más de un sensor de turbidez, un sensor de sólidos suspendidos y un contador de partículas.

[0070] El montaje de limpieza puede contener uno o más álabes de modo que una única rotación del montaje de limpieza limpie una sección de material de filtro una o más veces. Los álabes pueden pasar sobre una sección de material de filtro desde una vez por segundo hasta 20 veces por segundo, pero cada sección de material de filtro podría limpiarse con menos o más frecuencia. A modo de ejemplo, un montaje de limpieza que tiene 4 álabes y gira a 150 RPM limpiaría el filtro 10 veces por segundo.

Montaje de limpieza - Eficiencia

[0071] Con un filtro de superficie tal como los descritos en esta invención, la fuerza de retención sobre las partículas de bloqueo de poros se crea por la presión transmembrana que actúa sobre el área de las partículas que está bloqueando el poro. Puede producirse incrustación cuando la fuerza de retención sobre las partículas es mayor que la fuerza motriz impartida por el álabe. Diferentes diseños de álabe serán más o menos eficaces en la limpieza de partículas de diferente composición. La eficacia del álabe puede caracterizarse por un factor de eficiencia de limpieza. La eficiencia de limpieza para un diseño de álabe dado depende, en parte, del ancho de los poros y la presión transmembrana. La eficiencia de limpieza generalmente permanece sustancialmente al 100% hasta que se alcanza una presión crítica, momento en el que disminuye rápidamente a 0% a medida que la presión continúa aumentando. En o por encima de la presión crítica, los álabes no pueden afectar las partículas de bloqueo de poros de diámetro cada vez mayor. Operar más allá de la presión transmembrana crítica crea una curva de flujo en descomposición, o en otras palabras, la presión transmembrana crítica es la presión por encima de la cual la velocidad de filtrado total cae con el tiempo. A modo de ejemplo, la presión crítica para una criba con ranuras de 20 micras de ancho y cepillos de nailon con filamentos de nailon de 0,006 pulgadas (0,15 mm) de diámetro es de aproximadamente 3 psi (20,7 KPa) y puede ser tan pequeña como 2 psi (13,8 KPa) o incluso 1 psi (6,9 KPa). En una realización de la invención, el sistema de filtro funciona continuamente por debajo de la presión transmembrana crítica. En otra realización, el sistema de filtro funciona por encima de la presión crítica, pero cae periódicamente por debajo de la presión crítica durante un corto período de tiempo, lo que permite que el álabe limpie el filtro. La presión crítica se puede determinar monitoreando las velocidades de filtración a diversas presiones a lo largo del tiempo y determinando la presión a la que la eficiencia de limpieza desciende a niveles inaceptables.

Regulador de presión transmembrana

[0072] El funcionamiento del sistema de filtro para controlar la presión transmembrana, por ejemplo, para operar por debajo de la presión transmembrana crítica, se puede lograr de varias maneras. En algunas realizaciones de la invención, el sistema de filtro es suministrado por una bomba de velocidad variable, que es controlada por la electrónica de accionamiento y un transductor de presión diferencial. La electrónica de accionamiento cambia la velocidad del impulsor de la bomba, lo que varía el flujo y la salida de presión de la bomba para producir una presión transmembrana relativamente constante.

[0073] En otras realizaciones, el sistema de filtro es suministrado por una sola bomba de velocidad y se usan componentes adicionales para regular la presión transmembrana. Un ejemplo de sistema de filtro junto con componentes adicionales del sistema de fluidos se representa esquemáticamente en la Figura 16. Cuando el sistema de filtro es suministrado por una bomba de velocidad única 512, la disminución del flujo de incrustación del filtro provoca un aumento en la presión suministrada por la bomba y, posteriormente, un aumento de la presión en la región no filtrada del alojamiento.

[0074] La presión transmembrana puede mantenerse reduciendo la presión en la región no filtrada del alojamiento o aumentando la presión sobre la región filtrada del alojamiento. En una realización de la invención, el flujo está restringido en la entrada por un componente del sistema de fluidos 509, reduciendo así la presión en la región no filtrada, como se ilustra en la Figura 16. Esto se puede lograr mediante un regulador pasivo, ejemplos de los cuales son reguladores de presión y reguladores de presión diferencial; o una válvula de control de flujo, ejemplos de las cuales son válvulas de bola y válvulas de mariposa. En otra realización, el flujo está restringido en la salida filtrada 511 por un componente del sistema de fluidos 503, aumentando así la presión sobre la región filtrada del alojamiento. Esto se puede lograr usando una válvula de control de flujo o un regulador pasivo, ejemplos de los cuales son reguladores de contrapresión y reguladores de contrapresión diferencial.

[0075] En algunas realizaciones, la presión transmembrana se mantiene con la combinación de un regulador de presión en la entrada y un regulador de contrapresión en la salida filtrada. En algunas realizaciones, un regulador de presión de paquete diferencial se ubica en la salida filtrada y un regulador de presión no se ubica en la entrada. En aun otras realizaciones, un regulador de presión diferencial se ubica en la entrada y un regulador de contrapresión se ubica en la salida filtrada.

[0076] En algunas realizaciones, el flujo aumenta en la salida de drenaje 506 usando una válvula de control de flujo o una válvula de liberación de presión. El aumento del flujo a través de la entrada disminuye la presión suministrada por la bomba y, por lo tanto, disminuye la presión en la región no filtrada del alojamiento. En aun otras realizaciones, los limitadores de flujo en la salida se usan junto con una fuente de presión para aumentar activamente la presión en la región filtrada del alojamiento, reduciendo así el diferencial de presión a través del material de filtro.

[0077] En algunas realizaciones, un fluido pasivo y depósito de presión 501 se ubica funcionalmente entre el material de filtro y cualquier regulador 503 en la salida filtrada. Esto proporciona un depósito para igualar la presión y el flujo a través del material de filtro cuando se produce la incrustación. Este depósito puede adoptar la forma de un tanque acumulador 501 o simplemente una burbuja de aire atrapada en el alojamiento donde puede comunicarse con la región filtrada del alojamiento.

Purga de drenaje

[0078] Las partículas recolectadas en la región de recolección pueden purgarse del alojamiento mediante uno o más procedimientos. En algunas realizaciones, la bomba que suministra el sistema se apaga y la válvula de drenaje se abre. A continuación, las partículas y el fluido en el alojamiento simplemente se drenan. Esto podría ser útil, por ejemplo, para piscinas y otras aplicaciones de consumo donde el costo es un problema y se espera un mantenimiento de rutina. En otras realizaciones, la válvula de drenaje se abre completamente mientras la bomba continúa funcionando. Esto descarga la región de recolección mientras que también causa una caída repentina de presión en la región no filtrada del alojamiento. La caída de presión puede ayudar a destapar cualquier poro que pueda estar reteniendo partículas. Cuando existe un depósito de presión y fluido en la salida filtrada, una pequeña cantidad de fluido puede fluir hacia atrás a través de los poros del filtro, lo que ayuda además a desalojar las partículas atascadas. Este retrolavado pasivo se puede ayudar adicionalmente cerrando simultáneamente una válvula que se coloca en la salida filtrada después del depósito de presión, tal como la válvula 503 en la Figura 16.

[0079] En realizaciones adicionales, el sistema de filtro funciona mientras que el drenaje permanece solo ligeramente abierto. Una pequeña fracción del fluido, generalmente en el intervalo del 1 % al 10 %, pasa a través del drenaje llevando consigo las partículas rechazadas. Un drenaje continuo de esta naturaleza a menudo se denomina flujo de derivación o corriente de salmuera.

[0080] En incluso realizaciones adicionales, el sistema funciona como un filtro de flujo cruzado. En dicha configuración, una cierta cantidad de flujo pasa a través del drenaje y crea una velocidad de flujo tangencial a la superficie del filtro. Este flujo tangencial actúa como un mecanismo de limpieza que puede funcionar solo o junto con los álabes para reducir o eliminar la incrustación. En aplicaciones de flujo cruzado, el flujo de derivación se ejecuta de manera óptima a aproximadamente el 50 %, pero puede variar de aproximadamente el 10 % al 90 %. En algunas realizaciones, el flujo de derivación hace un único paso a través del sistema de filtro. En otras realizaciones, el flujo de derivación se bombea de vuelta al sistema y realiza múltiples pasadas a través del filtro.

[0081] También es posible purgar partículas del sistema sin afectar sustancialmente la presión o el flujo del sistema. Algunas realizaciones usan una válvula giratoria ubicada en la salida de drenaje. En algunas realizaciones, un elemento de válvula comprende una o más cavidades que se pueden abrir secuencialmente primero a la región de recolección y a continuación al drenaje mediante la rotación del elemento de válvula. En algunas realizaciones, un elemento de válvula comprende una bomba de desplazamiento positivo. En algunas realizaciones, un sello alrededor del elemento de válvula mantiene la presión en la región de recolección. La válvula giratoria y/o la bomba de desplazamiento positivo pueden ser accionadas por un motor o a mano. En una realización, el elemento está acoplado al distribuidor y accionado simultáneamente. Si está acoplado al distribuidor, puede estar acoplado a través de uno o más engranajes para reducir la velocidad de rotación de la válvula con respecto al distribuidor. Una relación de transmisión típica sería de 1:100, pero podría ser tan baja como 1:10.000 o tan alta como 1:1.

[0082] En una realización, una válvula se hace funcionar de manera continua cada vez que el filtro está en funcionamiento. En otras realizaciones, uno o más sensores o interruptores operan la válvula. La válvula puede ser operada por un temporizador; en respuesta a incrustación del filtro; o en respuesta a la acumulación de sólidos en la región de recolección. La incrustación del filtro se puede indicar mediante un diferencial de presión aumentado o un flujo disminuido que se puede detectar mediante sensores de presión y flujo. La acumulación de sólidos se puede detectar por una variedad de sensores, ejemplos de los cuales son sensores ópticos y sensores acústicos. En una realización, la válvula es una unidad separada unida a la salida de drenaje. En otras realizaciones, la válvula está integrada en el extremo o la pared lateral del alojamiento.

Diseño del alojamiento

[0083] En algunas realizaciones, por ejemplo como se ilustra en las Figuras 17 y 21, un alojamiento comprende un alojamiento de entrada 610 y un alojamiento de salida 620. Las dos partes de alojamiento de entrada y salida separadas 610, 620 pueden unirse, por ejemplo, mediante una abrazadera de banda 630 y pueden sellarse, por ejemplo, con juntas tóricas, como se ilustra en la Figura 21, pero pueden unirse y sellarse de cualquier número de otras maneras. El alojamiento puede comprender además una tapa 640 que está unida al alojamiento de entrada, tal como mediante una abrazadera de banda 650 y juntas tóricas, pero también puede unirse y sellarse de cualquier cantidad de maneras adecuadas. Tal como se ilustra en las Figuras 22 y 23, el alojamiento de entrada puede incluir una o más entradas 615 que se comunican con el interior del filtro, por ejemplo, tal como se describe en otra parte en esta invención. La Figura 22 también ilustra cómo el distribuidor 300 está dispuesto dentro del alojamiento de entrada y la Figura 23 ilustra el montaje de filtro insertado en el alojamiento de entrada. Tal como se ilustra en las Figuras 20 y 25, en algunas realizaciones el alojamiento de salida comprende una región filtrada 700 y una salida filtrada 710, que se comunica con la región filtrada del alojamiento de entrada. En algunas realizaciones, el alojamiento de salida comprende adicionalmente una región de drenaje 730 y una salida de drenaje 740, que se comunica con el interior sin filtrar del filtro.

Montaje de limpieza

[0084] El montaje de limpieza giratorio 300 puede comprender un álabe en forma de espiral y una estructura de soporte hueca. En algunas realizaciones, el álabe comprende filamentos de cepillo y, en una realización, los filamentos de cepillo 810 sobresalen hacia afuera de la estructura de soporte en racimos, como en la Figura 18. Cada racimo se puede fijar en orificios que se perforan en la estructura de soporte. En una realización, cada racimo se une a la estructura de soporte usando una grapa. El patrón de racimos puede comprender una sola fila o múltiples filas de racimos que toman un patrón en espiral u otra forma adecuada. En la realización de la Figura 18, el montaje de limpieza comprende un distribuidor y un álabe, pero no divisores. En esta realización, el divisor de región de entrada 345 es estacionario y está ubicado en el montaje de filtro 200 como se muestra en la Figura 19. En algunas realizaciones, el montaje de filtro 200 comprende una criba de alambre de cuña y tapas de extremos metálicos. El divisor de región de salida puede estar estacionario y ubicado en el alojamiento de salida o puede no estar presente como se muestra en las Figuras 20 y 25. En la realización ilustrada en la Figura 20, el montaje de limpieza es accionado por un motor 850 que está montado en la tapa y acoplado por un eje de accionamiento. El montaje de limpieza está soportado adicionalmente por un pasador que está acoplado al alojamiento de salida.

Deflectores y otros reguladores de flujo

[0085] El fluido generalmente pasa desde el interior del filtro al exterior del filtro, después de lo cual no es deseable que el fluido fluya de vuelta al interior del filtro. Sin embargo, en algunas situaciones este reflujo puede ocurrir en ciertas áreas del filtro y las partículas pueden acumularse en el exterior del filtro. Por ejemplo, el reflujo puede hacer que el exterior del filtro se tape con partículas en algunas áreas. Dado que el montaje de limpieza generalmente no hace contacto con el exterior del filtro, esto puede causar incrustación prematura. Además del reflujo, puede haber otras dinámicas de fluidos no deseadas que a veces pueden ocurrir entre el exterior del filtro y el alojamiento, otro ejemplo de lo cual son las zonas de estancamiento. Las regiones de fluido pueden estancarse en lugares tales como cerca de las paredes del alojamiento, cerca de las esquinas internas y en regiones donde las vías de fluido se separan. Una zona de estancamiento puede hacer que las partículas se asienten fuera de la corriente de fluido y se acumulen en el alojamiento. Estos sólidos pueden obstruir el flujo y si crecen a un cierto tamaño pueden incluso tapar el filtro desde el exterior. Un ejemplo adicional de dinámica de fluidos no deseada es el flujo desigual a través de la criba de filtro. Generalmente es deseable mantener un flujo igual a través de toda la superficie del filtro. De esta manera, una parte del filtro no se desgasta ni se tapona más rápido que otras partes del filtro.

[0086] La dinámica de fluidos no deseada, descrita anteriormente, puede aliviarse al menos parcialmente mediante la adición de una o más características de dirección de flujo que dirigen el flujo de fluido filtrado entre el exterior del filtro y el interior del alojamiento. En algunas realizaciones, las características de dirección de flujo se usan sin un montaje de limpieza dentro del filtro. Por ejemplo, las características de dirección de flujo pueden usarse en combinación con filtros de bolsa o cartucho desechables, o con filtros autolimpiantes como filtros de retrolavado. En otras realizaciones, un montaje de limpieza se ubica dentro del filtro. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza es un montaje de limpieza giratorio. El montaje de limpieza giratorio puede ser como se describe en esta invención, pero puede tomar otras formas. En algunas realizaciones, el montaje de limpieza comprende un distribuidor giratorio y uno o más álabes.

[0087] En algunas realizaciones, las características de dirección de flujo comprenden uno o más canales ubicados entre el alojamiento y el montaje de filtro. Las características de dirección de flujo comprenden deflectores 900, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 24, que se extienden desde el interior del alojamiento 910 hasta el exterior del montaje de filtro 920, o viceversa, creando así uno o más canales 930 que dirigen el fluido que pasa a través del filtro hacia la región de salida 700 como se ilustra en la Figura 25. En algunas realizaciones, los canales pueden formarse o crearse en el alojamiento mismo. El alojamiento, o al menos la porción de formación de canal del alojamiento, puede estar adyacente o en contacto con el filtro, de modo que el fluido que pasa a través del filtro se dirige por los canales hacia la salida filtrada. En algunas realizaciones, los canales pueden formarse o crearse en el propio montaje de filtro. Por ejemplo, el montaje de filtro puede comprender material que soporta el filtro mientras forma canales a intervalos de al menos una porción de la longitud, como se ilustra en la Figura 5. En algunas realizaciones, la porción del montaje de filtro que forma los canales entra en contacto o está estrechamente adyacente al alojamiento.

[0088] En algunas realizaciones, uno o más canales extienden toda la longitud del filtro, mientras que en algunas realizaciones extienden una porción de la longitud del filtro, por ejemplo, la mitad de la longitud del filtro o más. En algunas realizaciones, uno o más canales comienzan en la parte superior del filtro. En algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 20, los canales comienzan por debajo de la parte superior del filtro, por ejemplo, 1 pulgada (25,4 mm) por debajo de la parte superior del filtro. La región 745 por encima de los canales permite que todos y cada uno de los canales en la región filtrada del alojamiento se comuniquen con una salida de liberación de aire 750. En algunas realizaciones, la región no filtrada puede comunicarse adicionalmente con una salida de liberación de aire 760.

[0089] Los deflectores 900 se extienden por toda la longitud del filtro. En algunas realizaciones, el uno o más deflectores extienden una porción de la longitud del filtro. Por ejemplo, en algunas realizaciones, dos o más deflectores comienzan en la parte superior del filtro (la más cercana a la entrada) y se extienden por toda la longitud del filtro. En algunas realizaciones, dos o más deflectores comienzan en la parte superior del filtro y se extienden al menos hasta la mitad de la longitud del filtro.

[0090] En algunas realizaciones, como se ilustra en la Figura 24, los deflectores se fijan al alojamiento y se extienden hacia el filtro. Esta configuración de deflectores también puede facilitar la inserción del montaje de filtro en el alojamiento, ya que los deflectores alinean el filtro en el centro del alojamiento. Esto puede ser especialmente ventajoso con filtros muy largos cuando el alojamiento está montado en una orientación horizontal. En algunas realizaciones, los deflectores se pueden fijar al montaje de filtro y extenderse hacia el alojamiento. Dicha configuración también puede servir para alinear el filtro en el centro del alojamiento.

[0091] En algunas realizaciones, los deflectores se extienden por toda la distancia entre el filtro y el alojamiento, de modo que el movimiento del fluido está restringido a un canal. En otras realizaciones, uno o más deflectores pueden extenderse solo en parte entre el filtro y el alojamiento, de modo que dirijan el fluido, pero es posible el movimiento de fluido más allá de los deflectores, tal como entre canales.

[0092] Es ventajoso ubicar la salida filtrada en un lado del alojamiento más allá de donde están ubicados los deflectores, aunque en algunas realizaciones la salida está ubicada en el área deflectora. Los deflectores están unidos al filtro y/o montaje de filtro y se extienden hacia afuera o pueden unirse al alojamiento y extenderse hacia adentro, o pueden estar unidos en ambos lados tanto al filtro como al alojamiento. En una realización, los deflectores y el alojamiento juntos consisten en una única extrusión de material, y en otras realizaciones, los deflectores están individualmente, o en grupos, unidos, soldados o fijados de otro modo a la pared del alojamiento. Pueden extenderse por toda la distancia entre el filtro y el alojamiento o pueden extenderse por solo una parte del camino. Se puede usar cualquier número de deflectores. En la realización ilustrada en la Figura 24 hay 8 deflectores 900. Otras realizaciones pueden tener 2, 3, 6, 10 u otras cantidades de deflectores. Los deflectores pueden estar todos espaciados uniformemente o tener un espaciado desigual. En algunas realizaciones, los deflectores son paralelos y se ejecutan a lo largo del eje del alojamiento. En otras realizaciones, los deflectores pueden no ser paralelos y pueden tener otras configuraciones ventajosas.

[0093] Los canales 930 se crean mediante deflectores adyacentes. Estos canales generalmente mantienen el flujo del fluido en una dirección. Por ejemplo, el fluido que ha pasado a través del material de filtro puede entrar en los canales y dirigirse hacia la región de salida y la salida filtrada. Los deflectores están adaptados para reducir la ocurrencia de vórtices y zonas de estancamiento que pueden causar reflujo y sedimentación de partículas.

[0094] El material, espesor y forma de los deflectores se pueden seleccionar para lograr el tamaño de canal deseado y/o para proporcionar una dirección y/o comportamiento de flujo específico. En algunas realizaciones, cada canal tiene una sección transversal constante a lo largo de su longitud, por ejemplo a lo largo de la longitud del alojamiento del filtro. Esto se puede lograr, por ejemplo, seleccionando deflectores que son esencialmente paralelos y de tamaño uniforme a lo largo de su longitud. Generalmente fluye más fluido en el canal a medida que el flujo se acerca a la salida. En los canales donde la sección transversal permanece constante, la velocidad del fluido aumenta a medida que más flujo entra en el canal. En otras realizaciones, la sección transversal de cada canal puede cambiar de tamaño y/o forma en uno o más puntos a lo largo de su longitud, tal como a lo largo de la longitud del alojamiento. En una realización, los canales tienen una sección transversal que se agranda a medida que el flujo se acerca a la salida. Por ejemplo, esto se puede lograr mediante deflectores que disminuyen en espesor en uno o más puntos a lo largo de su longitud, cambiando el espesor de la pared del alojamiento en uno o más puntos, y/o cambiando el espesor del material de montaje de filtro, tal como hacia la parte inferior del alojamiento. En algunos canales, la forma y la separación de los canales se selecciona de modo que la velocidad del fluido puede permanecer generalmente constante a través de la longitud del canal.

[0095] Los canales pueden incluir otras características de modificación de flujo que influyen en el flujo de fluido a medida que pasa del filtro a la salida filtrada. En algunas realizaciones, estas características de modificación de flujo pueden ayudar a mantener los sólidos suspendidos y/o prevenir el reflujo. En algunas realizaciones, una o más de las superficies de uno o más canales pueden comprender una o más características de modificación de flujo. Por ejemplo, la pared del alojamiento y/o la superficie de los deflectores pueden no ser lisas. En algunas realizaciones, una o más superficies que forman un canal pueden tener protuberancias, rebordes o hendiduras. Estas características tienden a crear un flujo turbulento que puede evitar la sedimentación de sólidos.

[0096] En la memoria descriptiva anterior, se han descrito varias realizaciones ejemplares. Sin embargo, será evidente que se pueden hacer diversas modificaciones y cambios a las mismas sin apartarse del alcance de la invención que se expondrá en las reivindicaciones. En consecuencia, la memoria descriptiva y los dibujos deben considerarse en un sentido ilustrativo en lugar de restrictivo.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de filtración de fluidos que comprende:

- un alojamiento hueco (100) que comprende una entrada (615) y una salida filtrada (710);

- un montaje de filtro hueco (920) ubicado dentro del alojamiento hueco (100), donde el montaje de filtro hueco (920) comprende un material de filtro (232) que tiene una superficie interior y una superficie exterior; y

- un álabe giratorio en forma de espiral (316) ubicado dentro del montaje de filtro hueco (920) y configurado para mover sólidos (240) que se acumulan en la superficie interior del material de filtro (232);

caracterizado porque el dispositivo de filtración de fluidos comprende

- deflectores (900) orientados con el eje del alojamiento hueco (100) y que se extienden desde el interior del alojamiento hueco (100) hasta el exterior del montaje de filtro hueco (920); y

- canales de dirección de flujo (930) ubicados entre el montaje de filtro hueco (920) y el alojamiento hueco (100), en que

los canales de dirección de flujo (930) se adaptan para dirigir fluido que pasa a través del material de filtro (232) hacia la salida filtrada (710), en que

los canales de dirección de flujo (930) están definidos por deflectores adyacentes (900), el interior del alojamiento hueco y la superficie exterior del montaje de filtro, y en que los deflectores (900) están adaptados para reducir la aparición de vórtices y zonas de estancamiento que pueden causar reflujo y sedimentación de partículas.

2. El dispositivo de filtración de fluidos de la reivindicación 1, donde los deflectores (900) recorren la longitud del montaje de filtro (920).

3. El dispositivo de filtración de fluidos de la reivindicación 1 o 2, donde los deflectores (900) están unidos al alojamiento (100).

4. El dispositivo de filtración de fluidos de la reivindicación 3, donde los deflectores (900) alinean el filtro (232) en el alojamiento (100).

5. El dispositivo de filtración de fluidos (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde los canales (930) tienen una sección transversal constante en toda su longitud.

6. El dispositivo de filtración de fluidos (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde los canales (930) comprenden una sección transversal que varía a lo largo de su longitud.

7. El dispositivo de filtración de fluidos (10) de la reivindicación 6, donde los canales (930) se ensanchan en la dirección del flujo.

8. El dispositivo de filtración de fluidos (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde los canales (930) comprenden protuberancias, remaches o crestas y donde las protuberancias, remaches o crestas crean turbulencia y reducen la sedimentación de partículas.

9. El dispositivo de filtración de fluidos (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende además un distribuidor (310) en comunicación fluida con la entrada (615), el distribuidor (310) que tiene una o más aberturas (314) a lo largo de una longitud del mismo, donde el distribuidor (310) se extiende a lo largo de toda la longitud del montaje de filtro hueco (920).

10. El dispositivo de filtración de fluidos (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde el álabe (316) toca el material de filtro (232).

11. Un procedimiento para filtrar un fluido que comprende proporcionar un dispositivo de filtración (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

- alimentar un fluido sin filtrar a la superficie interior del material de filtro (232);

- hacer pasar el fluido a través del material de filtro (232); y

- girar el álabe (316),

- donde los canales de dirección de flujo (930) dirigen el fluido hacia la salida filtrada (710) después de que el fluido pasa a través del filtro (232).

12. El procedimiento de la reivindicación 11, donde la rotación del álabe (316) comprende la limpieza del filtro (232).

13. El procedimiento de la reivindicación 11 o 12, donde el fluido sin filtrar se alimenta a la superficie interior del material de filtro (232) a través de un distribuidor (310) que se extiende a lo largo de la longitud del montaje de filtro hueco (920).