ITPD20110186A1 - Dispositivo filtrante a percolazione - Google Patents

Description

DISPOSITIVO FILTRANTE A PERCOLAZIONE

DESCRIZIONE

Il trovato ha per oggetto un dispositivo filtrante a percolazione del tipo includente le caratteristiche menzionate nel preambolo della rivendicazione principale.

Nei dispositivi filtranti a percolazione il gradiente di pressione cui à ̈ assoggettato il fluido da filtrare à ̈ relativamente basso in quanto la filtrazione avviene essenzialmente per gravità. I mezzi filtranti normalmente contengono strati di carbone attivo, resine a scambio ionico e materiali simili che, per effetto delle rispettive tensioni superficiali, possono causare un intrappolamento dell’aria nello strato filtrante. Ciò a sua volta provoca alcuni inconvenienti. Un primo inconveniente à ̈ che, quando lo strato filtrante trattiene aria, si riduce la sezione di passaggio utile per il flusso di liquido da filtrare che viene conseguentemente rallentato. Ciò causa una bassa portata di acqua filtrata ed un conseguente allungamento del tempo necessario per la filtrazione.

Un secondo inconveniente, che aggrava il primo, à ̈ dovuto al fatto che le aree di strato filtrante che intrappolano aria non partecipano alla filtrazione con conseguente disomogeneo (cattivo) sfruttamento del materiale che forma il letto filtrante. Ciò comporta un esaurimento anticipato della cartuccia filtrante e/o un malfunzionamento della medesima verso la fine del suo ciclo di vita utile.

Il brevetto canadese CA2350292 affronta tali inconvenienti prevedendo tra strati contigui di materiale filtrante una camera di ventilazione del filtro attraverso la quale l’aria intrappolata nel filtro possa essere scaricata attraverso un camino. In molti casi questi filtri possono comprendere due o più strati di materiale filtrante; l’ultimo strato potrebbe essere costituito da fibre cave che hanno la nota particolarità di trattenere germi, batteri e cisti abbattendo la carica microbica e batterica dell’acqua filtrata. Questo strato à ̈ generalmente il più costoso e, fortunatamente, ha in genere una vita utile relativamente lunga, di norma maggiore degli strati a carboni attivi od a scambio ionico. Tuttavia quando l’elemento filtrante à ̈ realizzato a cartuccia unitaria esso deve essere sostituito alla scadenza del componente a minor vita utile, perdendo pertanto una capacità filtrante ancora non esaurita dei componenti a vita utile maggiore. Inoltre non à ̈ possibile utilizzare nel comporre lo stato filtrante elementi standardizzati che potrebbero trovare utile impiego anche in altri dispositivi filtranti.

Il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un dispositivo filtrante strutturalmente e funzionalmente concepito per ovviare a tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata. Questo problema à ̈ risolto dall’invenzione mediante un dispositivo filtrante realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista schematica in sezione di un primo esempio di realizzazione di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista schematica in sezione di un secondo esempio di realizzazione di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione;

- la figura 3 à ̈ una vista prospettica di un particolare di figura 2; - la figura 4 à ̈ una vista schematica in sezione di un terzo esempio di realizzazione di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione;

- la figura 5 à ̈ una vista schematica in sezione di un quarto esempio di realizzazione di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione;

- la figura 6 à ̈ una vista in pianta dall’alto di un particolare di figura 5;

- le figure 7 ed 8 sono viste schematiche in sezione rispettivamente di un quinto e sesto esempio di realizzazione di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione.

Nei disegni, con 1 à ̈ complessivamente indicato un dispositivo filtrante a percolazione, ovvero del tipo in cui à ̈ previsto un involucro esterno 2, ad esempio conformato a caraffa, nel quale à ̈ appeso mediante un supporto flangiato 3 un elemento partitore 4 che separa un primo bacino 5 di raccolta dell’acqua da filtrare da un secondo bacino 6 di raccolta dell’acqua filtrata.

Nell’elemento partitore 4 à ̈ individuato un percorso di flusso dell’acqua da filtrare che si estende tra il primo ed il secondo bacino 5,6 attraverso primi e secondi mezzi filtranti 10, 11 disposti in sequenza ed attraversati per gravità.

I primi mezzi filtranti 10 comprendono un filtro a cartuccia sostituibile che, in alcuni almeno degli esempi di realizzazione di seguito descritti, può essere di tipo tradizionalmente noto, ad esempio del tipo noto dalla descrizione delle domande di brevetto WO 2009/000374 o WO 2010/115643 della stessa richiedente, il cui contenuto à ̈ incorporato alla presente descrizione a titolo di riferimento. Nell’esempio specifico della figura 1, il filtro a cartuccia comprende una parte superiore 12 ed una parte inferiore 13 unite tra loro in corrispondenza di un bordo perimetrale 14 sporgente radialmente verso l’esterno e costituente guarnizione con cui il filtro a cartuccia 10 à ̈ inserito a tenuta in una imboccatura 16 di una sede 17 ricavata alla base dell’elemento partitore 4. L’imboccatura 16 con la parte superiore 12 della cartuccia, provvista di fori 18, definisce un’apertura di ingresso dell’acqua da filtrare nel percorso di flusso. Nella parte inferiore 13 à ̈ contenuto un letto filtrante che può essere composto in modo di per sé noto da una miscela di materiali scelti tra carboni attivi, sali, resine a scambio ionico e simili.

La sede 17 comprende un mantello perimetrale 19 ed un fondo 20. Una camera 21 à ̈ definita tra la sede 17 e l’involucro della parte inferiore 13 del filtro a cartuccia. Sono previsti mezzi di ventilazione complessivamente indicati con 22 per sfiatare l’aria od i gas intrappolati nella camera 21 e migliorare così il flusso dell’acqua attraverso il letto filtrante del filtro a cartuccia 10. I mezzi di ventilazione 22 comprendono un camino 23 che si estende dal fondo della parte inferiore del filtro a cartuccia 10, in corrispondenza di un recesso 23a compreso tra due appendici 24 della cartuccia stessa, per un tratto sostanziale della cartuccia attraverso il letto filtrante. Il camino à ̈ terminato all’interno del filtro a cartuccia 10 in prossimità della parte superiore 12. Al termine del camino 23 à ̈ applicato un filtro a rete 25 oppure, preferibilmente, un mezzo valvolare 26 unidirezionale aperto nella direzione di sfogo dei gas e chiuso nella direzione opposta. Tale mezzo valvolare, descritto in figura 3, à ̈ realizzato con una valvola a disco 26 del tipo includente una calotta 27 convessa (concavità affacciata alla base del camino) incisa con uno o più intagli 28 così da formare due o più (preferibilmente quattro) petali 29 che normalmente appoggiano gli uni contro gli altri, a valvola chiusa, ma possono aprirsi per deformazione elastica scostandosi gli uni dagli altri nella direzione della convessità della calotta per consentire lo sfogo dei gas.

Nel fondo 20 della sede 17 à ̈ ricavata una apertura 30 di efflusso dell’acqua filtrata dai primi mezzi filtranti 10 verso i secondi mezzi filtranti 11.

L’apertura 30 à ̈ provvista di un filtro addizionale 31, ad esempio del tipo a retina, che serve a trattenere eventuali granuli di letto filtrante sfuggiti dai primi mezzi filtranti nella camera 21 ed à ̈ provvista, in uscita dall’elemento partitore 4, di un collare 32. Tale filtro addizionale 31 può definire una porzione non rimovibile dei secondi mezzi filtranti.

I secondi mezzi filtranti comprendono quindi un involucro 33 suscettibile di accoppiamento rapido con il collare 32 ad esempio del tipo a vite 34 od a baionetta, od anche semplicemente ad interferenza, così da consentire la rimozione individuale dei secondi mezzi filtranti 11 dall’elemento partitore 4.

I secondi mezzi filtranti 11 sono preferibilmente ma non esclusivamente costituiti da un filtro a fibre cave 35, quale quello descritto in CA2350292, che consente un micro-filtraggio dell’acqua trattata, ad esempio per osmosi inversa.

Normalmente la durata dei secondi mezzi filtranti à ̈ sostanzialmente maggiore della durata utile dei primi mezzi filtranti e, con la struttura sopra indicata, ne à ̈ possibile la sostituzione individuale.

In un terzo esempio di realizzazione dell’invenzione illustrata con riferimento alla figura 4 il camino 23 si estende sino in prossimità della parte superiore 12 del filtro a cartuccia, ove à ̈ introdotto in una camera superiore 38 a fondo aperto (ed altrimenti chiusa) in modo tale da generare un effetto sifone tale per cui l’aria di ventilazione possa sfiatare nella camera 38 e, attraverso il fondo aperto della medesima, sfogare verso l’alto lasciando il filtro a cartuccia 10, senza che acqua non filtrata o granuli del letto filtrante possano introdursi nel camino 23.

In una ulteriore variante di realizzazione della presente invenzione illustrata con riferimento alla figura 5, la ventilazione della camera 21 à ̈ ottenuta attraverso una canalizzazione 40 passante tra la camera di ventilazione 21 ed il bacino superiore 5 di raccolta dell’acqua da filtrare. La canalizzazione 40 à ̈ ottenuta tramite un recesso 41 calibrato ricavato nella zona di accoppiamento tra i mantelli della cartuccia e della sua sede nell’elemento partitore 4, in corrispondenza dell’imboccatura 16 e può essere ricavato solo nell’elemento partitore 4, solo nel bordo perimetrale 14 del filtro a cartuccia 10 ovvero parte sull’uno e parte sull’altro dei due componenti. Nel secondo caso, illustrato in figura 7, la canalizzazione consta di un semplice foro calibrato 42 passante nel bordo perimetrale 14 del filtro a cartuccia 10. In questi ultimi due casi illustrati la canalizzazione produce un possibile effetto di drenaggio di un modesto flusso d’acqua non filtrata nella camera 21 bypassando il primo mezzo di filtrazione. Questo effetto può essere tuttavia eliminato realizzando un passaggio 43 più elaborato, illustrato in figura 8, che si estenda oltre la sommità del bacino di raccolta dell’acqua da filtrare, sfiatando dunque all’esterno del dispositivo filtrante 1.

Il funzionamento del dispositivo 1 Ã ̈ il seguente.

L’acqua da filtrare à ̈ immessa nel bacino superiore 5 ed attraversa il letto filtrante dei primi mezzi filtranti 10 per effetto del battente rispetto al pelo libero dell’acqua nel bacino 5. La pressione determinatasi à ̈ tuttavia modesta e, essendo previsto che il percorso di flusso comporti più strati filtranti che oppongono ciascuno una resistenza non nulla all’attraversamento dell’acqua, vengono a crearsi nel letto filtrante bolle d’aria dovute essenzialmente alla tensione superficiale dell’interfaccia acqua aria che non riescono a sfogare attraverso il letto filtrante e di qui risalire il bacino superiore. Se queste bolle d’aria non fossero sfiatate, l’utilizzo del letto filtrante sarebbe disomogeneo poiché al zona interessata da bolle non potrebbe dare alcun contributo alla filtrazione. Inoltre, riducendosi la sezione di passaggio utile attraverso il letto filtrante per effetto della presenza di zone occupate da bolle d’aria, anche la portata utile del filtro a cartuccia verrebbe sensibilmente ridotta. Con la soluzione descritta le bolle d’aria vengono invece condotte verso il basso sino ad essere raccolte nella camera 21 e di qui essere sfogate attraverso il camino 23 e/o le canalizzazioni 41, 42, 43 di ventilazione. Si apprezzerà che un filtro a cartuccia sostituibile così realizzato si presta non solo ad equipaggiare dispositivi filtranti a strati sovrapposti, quali quelli descritti, ma anche dispositivi in cui i secondi mezzi filtranti sono di tipo non rimovibile, e/o presentano in forma ridotta i summenzionati problemi di ventilazione. In questo modo à ̈ possibile produrre cartucce standardizzate che possano equipaggiare sia dispositivi filtranti con filtri multipli (o multistrato) come sopra descritto sia dispositivi tradizionali in cui sia previsto un unico mezzo filtrante, costituito dal filtro a cartuccia sostituibile 10.

Inoltre i primi mezzi filtranti si prestano ad autonoma manutenzione rispetto ai secondi mezzi filtranti, essendo realizzati tra loro in maniera strutturalmente indipendente e potendosi così sostituire con maggior frequenza il filtro a cartuccia 10 rispetto al filtro a fibre cave 11 e consentendo dunque un migliore sfruttamento della vita utile di quest’ultimo. Non da ultimi i suddetti vantaggi sono ottenuti senza modifiche radicali dell’architettura dei dispositivi filtranti tradizionali e/o dei filtri a cartuccia sostituibile, a tutto vantaggio dell’economia di produzione.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo filtrante a percolazione (1) comprendente: - un elemento partitore (4) che separa in detto dispositivo (1) un primo bacino (5) di raccolta dell’acqua da filtrare da un secondo bacino (6) ed atto a definire un percorso di flusso dell’acqua da filtrare tra detti primo e secondo bacino (5, 6); - una sede (17), ricavata in detto elemento partitore (4) in corrispondenza di detto percorso di flusso, per l’alloggiamento rimovibile di primi mezzi filtranti (10), detti primi mezzi filtranti (10) comprendendo un filtro a cartuccia sostituibile; - un’apertura di efflusso (30) dell’acqua filtrata da detti primi mezzi filtranti (10) ricavata in detta sede (17); caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente: - secondi mezzi filtranti (11) disposti in corrispondenza di detta apertura di efflusso (30); - una camera (21) definita tra un involucro esterno (13) di detta cartuccia e detta sede (17) quando detta cartuccia à ̈ alloggiata nella sede (17), detta camera (21) essendo disposta tra detti mezzi filtranti (10, 11); e - mezzi di ventilazione (23) di detta camera (21) per sfiatare gas raccolti in detta camera (21) concorrentemente con il flusso di liquido da filtrare attraverso detti mezzi filtranti (10, 11).
2. 2. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 1, in cui in detti secondi mezzi filtranti (11) comprendono un filtro amovibile (35) sono innestabile su una porzione di accoppiamento (32) di detta apertura di efflusso (30).
3. 3. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti secondi mezzi filtranti (11) comprendono un filtro a fibre cave (35).
4. 4. Dispositivo filtrante (1) una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti mezzi di ventilazione comprendono un camino (23) di ventilazione esteso almeno in parte attraverso detta cartuccia (10).
5. 5. Dispositivo filtrante (1) una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti mezzi di ventilazione comprendono una canalizzazione (40) passante attraverso una imboccatura (16) della sede (17), estesa tra detta camera (21) ed il bacino superiore (5) in corrispondenza di una zona di accoppiamento tra i mantelli di sede (16) e cartuccia (10).
6. 6. Dispositivo filtrante (1) una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui la cartuccia (10) prevede un bordo di accoppiamento (14) con una imboccatura (16) della sede (17) ed i mezzi di ventilazione comprendono una canalizzazione (40) passante attraverso detto bordo (14).
7. 7. Dispositivo filtrante (1) la rivendicazione 5 o 6, in cui detta canalizzazione (40) Ã ̈ realizzata tramite un passaggio calibrato (41; 42).
8. 8. Dispositivo filtrante (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti mezzi di ventilazione comprendono una canalizzazione (41, 43) passante attraverso una imboccatura (16) della sede (17), ed estesa fino ad oltre la sommità del bacino di raccolta di acqua da filtrare (5).
9. 9. Dispositivo filtrante (1) una delle precedenti rivendicazioni, in cui detti secondi mezzi filtranti (11) comprendono un filtro addizionale (31) di tipo non rimovibile.
10. 10. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 4, in cui in detto camino (23) Ã ̈ interposto un mezzo valvolare unidirezionale (26) aperto nella direzione di sfogo dei gas e chiuso nella direzione opposta.
11. 11. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 10, in cui mezzo valvolare comprende una valvola a disco (26) con calotta incisa (27).
12. 12. Dispositivo filtrante (1) secondo una delle rivendicazioni da 2 ad 11, in cui detti secondi mezzi filtranti (35) comprendono un attacco rapido di accoppiamento a detta apertura di efflusso (30).
13. 13. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 12, in cui detta porzione di accoppiamento (32) comprende un collare filettato per l’accoppiamento rapido con detti secondi mezzi filtranti (35).