IT201800006334A1

IT201800006334A1 - Filtro per fluidi allo stato aeriforme e veicolo comprendente tale filtro

Info

Publication number: IT201800006334A1
Application number: IT102018000006334A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-14

Description

Titolo: Filtro per fluidi allo stato aeriforme e veicolo comprendente tale filtro.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale l'abbattimento degli agenti inquinanti dai fluidi aeriformi. L'invenzione è stata fatta con particolare riguardo ad un filtro per fluidi allo stato aeriforme e ad un veicolo comprendente tale filtro. L'invenzione è particolarmente applicabile al settore dei veicoli con motore a combustione, ma non si escludono altri impieghi.

STATO DELLA TECNICA

Come noto l'inquinamento dell'aria è un tema di massima attualità, ma spesso non si riflette sul fatto che esso sarà destinato a cambiare le nostre abitudini, a meno che non venga considerevolmente limitato.

Una delle principali fonti di inquinamento dell'aria è dovuta alle combustioni, ma anche a tutti quei processi che rilasciano sostanze nocive come, a titolo di puro esempio non esaustivo, verniciature, processi chimici, lavorazioni varie. Per arginare il problema, gli scarichi di combustione sono ormai obbligatoriamente filtrati, e i processi prevedono l'aspirazione dell'aria coinvolta e il suo invio ad un filtro prima del rilascio.

Il principio di filtrazione è in se corretto, ma i dati rilevano che ad oggi è ancora insufficiente. D'altro canto il protocollo di Kyoto è più che eloquente nel mettere in luce che gli obiettivi preposti di riduzione del surriscaldamento globale sono lontano dall'essere raggiunti.

Per tale ragione le comunità internazionali studiano continuamente strategie di riduzione dell'inquinamento che spesso modificano le abitudini delle persone. Si pensi ad esempio alla proposta di "car sharing" per ridurre il numero di veicoli in circolazione, o all'avvento delle auto 100% elettriche, ma che ad oggi non garantiscono una autonomia sufficiente a lunghi viaggi o costante nel tempo.

D'altro canto non si vede ad oggi alcuna alternativa, specialmente alle auto a gasolio, che almeno in Europa sono destinate a scomparire a breve in quanto non sono in grado di ottenere una certificazione superiore a euro 6 a costi economicamente accettabili.

Queste conoscenze indicano chiaramente che, nonostante il problema sia noto da vari decenni, e siano in atto svariati tentativi per risolverlo, non è disponibile ad oggi una soluzione che non imponga radicali cambiamenti di abitudini nei trasporti o radicali modifiche delle pratiche produttive. Al contrario esiste un fallimento delle soluzioni a filtro attuali con un conseguente pregiudizio verso di essi, dato dallo sviluppo delle proposte alternative su menzionate.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere del tutto in parte i problemi della tecnica nota.

Uno scopo preferito dell'invenzione è quello di superare il pregiudizio verso le soluzioni a filtro mettendo a disposizione un nuovo tipo di filtro che abbatta notevolmente le emissioni nocive rispetto a quelli attualmente disponibili.

Un ulteriore scopo preferito dell'invenzione è quello di fornire un filtro applicabile a qualsiasi settore in cui sia necessario filtrare un fluido allo stato aeriforme.

Un altro ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un filtro di facile ed economica realizzazione.

INTRODUZIONE GENERALE

Secondo un suo primo aspetto generale la presente invenzione riguarda un filtro per fluidi allo stato aeriforme comprendente un percorso di bagno liquido del fluido aeriforme da filtrare attraverso un fluido liquido filtrante.

Secondo alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione detto percorso di bagno liquido comprende mezzi di distribuzione del fluido aeriforme da filtrare nel fluido liquido filtrante.

Preferibilmente il percorso di bagno liquido va da un ingresso ad una uscita dal fluido liquido filtrante, dove l'ingresso è posto a livello meno elevato dell'uscita, e tra loro, e/o in corrispondenza dell'ingresso, è posto almeno un elemento ripartitore del flusso di fluido aeriforme da filtrare appartenente a detti mezzi di distribuzione.

L'elemento ripartitore è preferibilmente un elemento che genera una pluralità di filetti fluidi di fluido aeriforme da filtrare attraverso il fluido liquido filtrante. Esso ad esempio è un materiale poroso, anche se non si escludono materiale più semplici, quali griglie e reti.

Secondo alcune forme di attuazione preferite l'ingresso del fluido aeriforme nel liquido comprende un condotto di sezione crescente verso l'uscita, appartenente a detti mezzi di distribuzione.

In generale è preferibile realizzare una iniezione del fluido aeriforme nel fluido liquido verso il basso, dove più preferibilmente il fluido aeriforme è forzato ad uscire da un condotto con una uscita orientata verso il basso di fronte alla quale è posta una schermatura che devia il fluido ad uscire lateralmente lungo un tratto circonferenziale.

Secondo una caratteristica generale preferibile dell'invenzione detto percorso di bagno liquido è posto in ingresso ad un percorso di attraversamento del filtro comprendete, a valle di detto percorso di bagno liquido, e a livello superiore ad esso, mezzi di ostruzione parziale posti a limitare il passaggio di fluido liquido filtrante in caso di cambiamenti di inclinazione.

In tal caso, preferibilmente, detti mezzi di ostruzione comprendono almeno una parete inclinata rispetto alla direzione verticale posta in un tratto di attraversamento in direzione verticale verso l'alto del filtro.

Vantaggiosamente tale parete può fungere anche da anticondensa e recupero di liquido filtrante.

Secondo alcune forme di attuazione preferite dell'invenzione, il filtro comprende, a valle di detto percorso di bagno liquido, almeno un percorso in aria non lineare.

Secondo un suo secondo aspetto generale, l'invenzione riguarda un veicolo comprendente almeno un motore a combustione e un percorso di scarico dei gas di combustione, caratterizzato dal fatto che detto percorso di scarico comprende un filtro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.

Per veicolo si intende un qualsiasi veicolo, sia esso di tipo terrestre, un velivolo o un natante. preferibilmente il motore è di tipo alimentato a gasolio.

Preferibilmente il filtro prevede una disposizione ordinaria di funzionamento rispetto al terreno, e le direzioni indicate sono definite rispetto a detta disposizione ordinaria.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati e data a titolo indicativo e non limitativo. In tali disegni:

- la figura 1 mostra schematicamente un filtro secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra un veicolo con motore a combustione a cui è applicato un filtro secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, è mostrato un filtro secondo la presente invenzione indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 1.

Il filtro 1 comprende un ingresso 5 per il fluido allo stato aeriforme da filtrare e una uscita 10 del fluido allo stato aeriforme filtrato, tra di essi è presente un percorso guidato di filtrazione dove le frecce indicano la direzione del flusso di fluido aeriforme al suo interno. Come si noterà il percorso guidato di filtrazione genera una o più deviazioni di deviazioni di direzione del flusso di rilevanza tecnica. In figura 2 sono evidenziate quattro deviazioni indicate dai numeri di riferimento 15, 20, 25 e 30 e qui di seguito descritte.

La prima deviazione di rilievo 15 avviene in un percorso di bagno liquido 35 del fluido aeriforme da filtrare attraverso un fluido liquido filtrante 36.

Il fluido liquido filtrante 36 può essere diverso a seconda dell'applicazione, ad esempio per filtrare i gas combusti di un motore o per applicazioni con problematiche legate alla temperatura è possibile utilizzare olio, sebbene non si escludano altri liquidi. In altri settori si possono utilizzare i liquidi considerati più opportuni. Non si esclude l'utilizzo di acqua per applicazioni che non hanno problematiche di temperatura. Sono considerati liquidi compresi nell'invenzione anche quelli ottenuti da mix di sostanze e/o quelli additivati.

Il fluido liquido filtrante 36 è contenuto in una coppa 37. Un condotto di convogliamento 38 funge da ingresso del fluido aeriforme nel liquido. Con riferimento al terreno 2, nella configurazione di ordinario funzionamento, il condotto 38 è orientato per convogliare il fluido aeriforme verso il fondo della coppa, in maniera che esso sia costretto a risalire passando attraverso il liquido 36 per andare verso l'uscita 10. Nell'esempio di figura 2 il condotto 38 convoglia in direzione verticale verso il basso rispetto al terreno 2.

Il condotto 38 presenta un tratto di uscita 40 di sezione crescente nella direzione del flusso, ad esempio a tronco di cono, così che il fluido aeriforme subisce una prima distribuzione, o spandimento, nel liquido 38. Per facilitare la distribuzione, o spandimento, tale tratto 40 comprende una schermatura 41 posta di fronte all'uscita a deviare il flusso lateralmente al condotto 38. In tale maniera è possibile realizzare ad esempio l'uscita del fluido aeriforme lungo l'intero tratto circonferenziale attorno al condotto 38, favorendo l'uniformità di distribuzione.

In corrispondenza dell'uscita dal condotto 38 è preferibilmente presente un primo elemento ripartitore 42 del flusso di fluido aeriforme, esso ad esempio è un materiale poroso. E' così favorita la generazione di una pluralità di filetti di fluido aeriforme che attraversano il liquido 36, detta per semplicità rottura del filetto.

Una volta uscito dal condotto 38, il fluido aeriforme da filtrare risale verso l'alto attraverso il liquido filtrante 36, a cui rilascia le sue sostanze inquinanti.

Durante la risalita il flusso di fluido aeriforme subisce preferibilmente almeno un'altra deviazione di flusso 20 attraverso il liquido filtrante 36. In particolare nel liquido filtrante 36 è posto un ulteriore elemento ripartitore 43. Anche esso preferibilmente è un elemento poroso. Esso favorisce la ulteriore generazione di una pluralità di filetti di fluido aeriforme che attraversano il liquido 36. E possibile prevedere una pluralità di elementi ripartitori 43 in serie tra loro lungo il percorso del flusso, in figura ne sono indicati due.

Dopo che il fluido aeriforme è uscito dal liquido filtrante 36 e si trova in aria, incontra una ulteriore deviazione 25 utile a evitare la fuoriuscita dell'olio dalla coppa in caso di inclinazione, e a catturare la condensa con conseguente recupero di liquido filtrante 36.

A tale scopo, al di sopra del livello del liquido filtrante 36 è posta almeno una parete 45 inclinata rispetto alla direzione verticale contro cui il flusso urta e devia verso una zona centrale del suo percorso.

La condensa che si forma sulla parete 45 ricade naturalmente per gravità nella coppa 37.

Successivamente il percorso del fluido subisce preferibilmente una ulteriore circonvoluzione 30 prima di giungere all'uscita 10. Tale deviazione è prudenziale per una maggiore sicurezza, ma non è obbligatorio adottarla. In particolare esso è guidato attraverso un condotto 46 dal percorso non lineare, preferibilmente con almeno un'ansa 47 che genera un abbassamento e risollevamento del fluido aeriforme filtrato. Ciò può essere funzionale a raccogliere e recuperare ulteriore condensa prima dell'uscita.

Per completezza si riporta che potrebbero essere previsti mezzi di pulizia e cambio liquido, ad esempio realizzando una coppa dell'olio 37 sostituibile e sfilabile dal condotto 38, o realizzando una apertura con coperchio 49 nella coppa 37 per l'accesso al suo interno.

Secondo alcune forme di attuazione alternative, è possibile adottare solo una o alcune delle deviazioni 15, 20, 25, 30.

Con riferimento alla figura 2, è mostrato schematicamente un esempio preferito di impiego del filtro 1 su un veicolo 50, ad esempio un'automobile, dotata di motore a combustione 51 e di percorso di eliminazione dei gas di scarico 52. Il filtro 1 è posto a filtrare i gas di scarico lungo il percorso 52.

PROVE SPERIMENTALI

La richiedente ha svolto prove sperimentali effettuando misurazioni dei gas di scarico di una automobile a gasolio con e senza un filtro secondo la presente invenzione.

● L'auto impiegata è una mercedes 220 ● motore a gasolio turbocompresso.

● CV143

● Classe euro 3

Il filtro è un prototipo costruito secondo quando indicato nella descrizione dettagliata e applicata al condotto di scarico dei gas combusti. Il condotto 38 ha un diametro minimo di 50mm e un diametro massimo in uscita di 90mm. La coppa 37 ha un diametro di 150 mm e contiene olio per una altezza di almeno 70 mm.

La misurazione dei gas combusti è stata effettuata mediante un opacimetro OTC TIPO SMOKE 2000 con numero di omolagazione OM00285b/NET2.

Condizioni ambientali della prova:

Temperatura: 16°C

Pressione: 100.7 Kpa

Umidità relativa: 39%

Temperatura olio motore: 94°C

Giri al minuto del motore: minimo 870/massimo 3980.

La tebella seguente riassume i risultati:

Come si noterà il filtro abbatte notevolmente gli inquinanti del gas già filtrato dai normali sistemi di cui è dotato il veicolo. Si ritiene che tale filtro possa facilmente ed economicamente far rispettare lo standard Euro 7 e oltre (direttive UE anti inquinamento) ai veicoli a gasolio.

Naturalmente, le forme di attuazione e le varianti sin qui descritte ed illustrate sono a puro scopo esemplificativo ed un tecnico del ramo, per soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tra cui ad esempio la combinazione di dette forme di attuazione e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Filtro per fluidi allo stato aeriforme comprendente un percorso di bagno liquido (35) del fluido aeriforme da filtrare attraverso un fluido liquido filtrante (36).
2. Filtro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto percorso di bagno liquido (35) comprende mezzi di distribuzione (40, 42, 43) del fluido aeriforme da filtrare nel fluido liquido filtrante.
3. Filtro secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il percorso di bagno liquido (35) va da un ingresso ad una uscita dal fluido liquido filtrante, dove l'ingresso è posto a livello meno elevato dell'uscita, e tra loro, e/o in corrispondenza dell'ingresso, è posto almeno un elemento ripartitore (42, 43) del flusso di fluido aeriforme da filtrare appartenente a detti mezzi di distribuzione.
4. Filtro secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'elemento ripartitore (42, 43) genera una pluralità di filetti fluidi di fluido aeriforme da filtrare attraverso il fluido liquido filtrante.
5. Filtro secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che l'ingresso del fluido aeriforme nel liquido comprende un condotto (38) di sezione crescente (40) verso la propria uscita, appartenente a detti mezzi di distribuzione.
6. Filtro secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che realizza una iniezione del fluido aeriforme nel fluido liquido verso il basso, dove il fluido aeriforme è forzato ad uscire da un condotto (38) con una uscita (40) orientata verso il basso di fronte alla quale è posta una schermatura (41) che devia il fluido ad uscire lateralmente lungo un tratto circonferenziale.
7. Filtro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto percorso di bagno liquido (35) è posto in ingresso ad un percorso di attraversamento del filtro comprendete, a valle di detto percorso di bagno liquido, e a livello superiore ad esso, mezzi di ostruzione parziale (45) posti a limitare il passaggio di fluido liquido filtrante in caso di cambiamenti di inclinazione.
8. Filtro secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di ostruzione comprendono almeno una parete inclinata (45) rispetto alla direzione verticale posta in un tratto di attraversamento in direzione verticale verso l'alto del filtro.
9. Filtro secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende, a valle di detto percorso di bagno liquido (35), almeno un percorso in aria (30) non lineare.
10. Veicolo (50) comprendente almeno un motore a combustione (51) e un percorso di scarico (52) dei gas di combustione, caratterizzato dal fatto che detto percorso di scarico comprende un filtro (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, preferibilmente il motore è del tipo alimentato a gasolio.