IT201800010303A1 - Dissalatore ad osmosi inversa - Google Patents

Description

Dissalatore ad osmosi inversa DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un dissalatore ad osmosi inversa del tipo comprendente le caratteristiche menzionate nel preambolo della rivendicazione principale.

Un dissalatore includente tali caratteristiche è noto da US6491813. Tale dissalatore utilizza un amplificatore di pressione a doppio cilindro e doppio pistone per trasformare un flusso d'acqua a media pressione generato da una pompa in un flusso ad alta pressione atto ad alimentare le membrane ad osmosi inversa di un dissalatore. Altre tipologie di amplificatori o recuperatori di pressione sono tuttavia utilizzabili a questo scopo. Tipicamente sono utilizzati amplificatori del tipo cosiddetto a pompa di Clark. Questi dissalatori sono utilizzati a bordo di imbarcazioni da diporto in cui la disponibilità di energia elettrica per l'alimentazione del dissalatore è piuttosto modesta, trattandosi di impianti generalmente a bassa tensione e corrente continua.

L'impiego a bordo di piccole e medie imbarcazioni pone tuttavia numerosi problemi di ordine tecnico cui i dissalatori fin qui noti non sono in grado di fornire una risposta efficace. Un primo problema riguarda la minimizzazione degli ingombri. I dissalatori noti comportano infatti ingombri non sempre compatibili con la disponibilità di spazio a bordo. In ogni caso la riduzione di tali ingombri rimane un obbiettivo estremamente importante sia per i costruttori di imbarcazioni che per i dipartisti che mal volentieri rinunciano a spazi di stivaggio altrimenti utilizzabili a bordo. Inoltre vi è il problema dei costi e della delicatezza della raccorderia e delle tubazioni ad alta e media pressione che, oltre a costituire fonte di potenziali danneggiamenti. Rappresentano un onere anche in fase di costruzione ed assemblaggio del dissalatore.

Il problema alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dissalatore particolarmente studiato per uso diportistico che, oltre a garantire bassi consumi e un costo contenuto, possa essere realizzato con ingombri ridotti e tale da consentirne una facile installazione in spari minimi e poco sfruttabili altrimenti.

Nell'ambito di tale problema è un compito importante dell'invenzione quello di semplificare l'assemblaggio del dissalatore e di ridurne i costi di costruzione. Al tempo stesso il dissalatore secondo l'invenzione presenta meno raccorderia e tubazioni a vista risultando in questo modo più solido e meno soggetto a danneggiamenti.

Tale problema è risolto e tali vantaggi sono conseguiti con un dissalatore ad osmosi inversa comprendente:

un amplificatore di pressione del tipo a doppio cilindro e pistone,

una rispettiva testata di chiusura per ciascun cilindro,

ed almeno un gruppo ad osmosi inversa con recipiente di pressurizzazione chiuso alle contrapposte estremità assiali da rispettive testate,

nonché sistemi valvolari e condotti di flusso raccordati a dette testate per gestire il flusso di acqua in pressione da e verso l'amplificatore di pressione nonché il flusso di prodotto e di scarico da e verso detto gruppo ad osmosi inversa, in cui parte almeno dei condotti di flusso, e/o le sedi dei sistemi valvolari, sono integrati in dette testate.

I condotti di flusso integrati nelle testate comprendono parte almeno dei condotti di scambio tra l'amplificatore di pressione ed il gruppo ad osmosi inversa, ovvero tutti o quasi quei condotti che richiedono raccorderia e tubazioni resistenti ad alta pressione (dell'ordine di 50-80 bar), nonché tutti o quasi quei condotti che richiedono raccorderia e tubazioni resistenti a media pressione (dell'ordine di 7-10 bar). Tali condotti e raccorderia vengono ottenuti di pezzo tramite una appropriata lavorazione delle testate che chiudono sia i cilindri dell'amplificatore di pressione sia i recipienti (cilindri) di pressurizzazione delle membrane.

Con queste testate che integrano i condotti di flusso è possibile realizzare dissalatori sia a membrana unica che a membrane multiple facendo minimo uso di raccorderia o tubazioni esterne, essendo tale componentistica integrata nelle testate per lavorazione delle medesime.

Le testate menzionate possono anche comprendere le sedi delle valvole di non ritorno, se esistenti, connesse idraulicamente ai cilindri dell'amplificatore di pressione. Ancorché sia possibile ricavare tali valvole nella parte centrale dell'amplificatore di pressione, ave è integrata la valvola di commutazione principale di tale amplificatore, il posizionamento di queste sedi negli stessi corpi che formano le testate offre il vantaggio di una migliore accessibilità di tali valvole e di una facile lavorazione delle medesime.

Le caratteristiche ed i vantaggi del trovato meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di una sua preferita forma di realizzazione illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

Le figure 1 e 2 sono viste prospettiche rispettivamente ion trasparenza ed in linea piena di un dissalatore realizzato in accordo con la presente invenzione;

Le figure da 3 a 6 sono viste in alzato e prospettiva di una testata del dissalatore delle figure precedenti;

Le figure da 7 a 10 sono viste in alzato e prospettiva di una altra, contrapposta testata del dissalatore delle figure precedenti;

La figura 11 è una vista prospettica in esploso del dissalatore di figura 1;

La figura 12 è un particolare in scala ingrandita del medesimo dissalatore;

La figura 13 è una vista prospettica di un dissalatore soecondo l'invenzione a doppio gruppo di osmosi inversa. Nelle figure con 1 è complessivamente indicato un dissalatore ad osmosi inversa realizzato in accordo con la presente invenzione.

Il dissalatore 1 comprende un amplificatore di pressione 2 del tipo a pistoni contrapposti , con un doppio cilindro 3,4 e rispettivo doppio pistone 5,6 fissato alla rispettiva estremità assiale di uno stelo 7. Lo stelo 7 è provvisto di una pluralità di serie di intagli longitudinali 8 disposti a corona alla periferia dello stelo stesso a formare quattro corone distanziate assialmente a passo. I due cilindri sono coassiali ed innestati a sporgere da parti assialmente contrapposte di un corpo valvolare 9 centrale sul quale è montato un sistema valvolare scambiatore 10 a cassetto mobile 11. Il funzionamento ed i componenti strutturali dell'amplificatore di pressione 2 sono gli stessi descritti nel brevetto US6491813 cui si rimanda per eventuali approfondimenti e dettagli. Si evidenzia che entrambi i cilindri 3,4 sono inseriti a tenuta in una rispettiva sede 12 del corpo centrale 9 ed in una rispettiva sede 13,14 di una rispettiva testata 15, 16 assialmente contrapposte. Sullo scambiatore 10 si evidenzia un collettore 17 per lo scarico del refluo post-trattamento che, nel caso di applicazione marina, è costituito da una soluzione salina concentrata rispetto al flusso di ingresso di acqua mare .

Il dissalatore l comprende inoltre uno o più gruppi ad osmosi inversa 20 ciascuno includente un contenitore , o vessel , ad alta pressione 21 chiuso alle contrapposte estremità assiali dalle rispettive testate 15, 16. I contenitori 21 sono in pratica dei tubi resistenti ad alta pressione, in metallo o preferibilmente in struttura composita, le cui contrapposte estremità longitudinali sono accolte a tenuta in rispettive sedi 22, 23 ricavate nelle testate 15, 16.

All'interno di ciascun contenitore è posta una membrana 24 avvolta in forma di cartuccia cilindrica, con rispettivi contrapposti terminali di ingresso e di uscita 25 accolti in rispettivi innesti a tenuta 27 nelle sedi delle rispettive testate 15,16.

Il dissalatore l comprende infine sistemi valvolari e condotti di flusso raccordati alle testate per gestire il flusso di acqua in pressione da e verso l'amplificatore di pressione nonché il flusso di prodotto filtrato e di scarico da e verso il gruppo ad osmosi inversa. Le testate 15, 16 comprendono ciascuna un rispettivo blocco prismatico (o di altra forma a piacere) preferibilmente realizzato in materia plastica o altri materiali resistenti alla corrosione. Le due testate 15, 16 sono collegate tra loro mediante tiranti 17.

La prima testata 15 comprende un collettore 18 con relativo portagomma di alimentazione dell'acqua da trattare. Al collettore 18 viene alimentata, durante il funzionamento del dissalatore, acqua salata a media pressione (7-10 bar) derivata da una pompa di bassajmedia pressione non rappresentata.

Il collettore 18 è aperto in una prima sede 30 per una prima valvola unidirezionale 31, ricavata nello spessore della testata 15. La valvola 31 è atta a permettere il flusso dal collettore 18 verso il pistone 5, passando attraverso un primo foro 32a di un piattello 32 che reca un secondo foro 33 e che serve da chiusura terminale del cilindro 3 ponendosi a ridosso della estremità del medesimo accolta nella sede 13 della testata 15.

Una seconda valvola unidirezionale 34 è accolta in una seconda sede 35 ricavata anch'essa nello spessore della testata 15. La valvola 34 comunica con il secondo foro 33 del piattello 32, è strutturalmente identica alla prima valvola 31 ma orientata in senso contrapposto ad essa in modo da permettere il flusso solamente in uscita dalla camera definita tra la testata 15 ed il pistone 3 ma non viceversa.

Le valvole unidirezionali 31, 34 comprendono entrambe una sede di tenuta 35, una gabbia 36 ed un otturatore 37 trattenuto tra la gabbia 36 e la sede 35 libero di spostarsi da e verso la sede 35 in ragione della direzione del flusso che la attraversa. Quando l'otturatore 37 è in battuta sulla sede 35 la valvola è chiusa e viceversa è aperta in caso contrario.

Un primo condotto 40 è ricavato nella testata 15 e collega tra loro il collettore 18, una sede per un manometro 41, una prima sede 42 di travaso tra le testate 15,16 ed una luce 43 per una tubazione 44 di travaso tra il collettore 18 ed il corpo centrale 9.

Un secondo condotto 50 è ricavato nella testata 15 parallelamente al condotto 40 e collega tra loro la sede 35 della seconda valvola unidirezionale, una seconda sede di travaso 52 ed una serie di fori adduttori 51 sfocianti nella camera 53 formata tra l'innesto 27 che sporge nella sede 22 della testata 15 e la parete della sede 22 stessa. In tale camera 53 viene immessa attraverso i fori 51 acqua in pressione destinata alla filtrazione tramite la membrana 22 ad osmosi inversa. Il prodotto filtrato viene espulso dal dissalatore attraverso un condotto di mandata 54 aperto al centro dell'innesto 27 ed atto a comunicare a tenuta con una cavità centrale della membrana 22.

Il secondo condotto 50 è tappato a tenuta da un tappo 55.

Dalla parte contrapposta la testata 16 comprende, oltre alle sedi 14, 23 per il cilindro 4 e per la contrapposta estremità del recipiente in pressione 21, rispettivamente, due condotti 61, 62 che mettono in comunicazione una terza e rispettiva quarta sede 63, 64 per una rispettiva terza e quarta valvola unidirezionale 65, 66 con una rispettiva terza e quarta sede di travaso 67, 68.

Le sedi di travaso prima e terza, 42 e 67, e le sedi di travaso seconda e quarta 52 e 68 sono rispettivamente collegate tra loro da condotti di travaso 71,72 tubolari che si innestano a tenuta nelle sedi suddette e si estendono tra le due testate. Le valvole unidirezionali 65, 66 sono rispettivamente orientate per permettere il flusso da e verso la camera definita tra il pistone 6 ed un secondo piattello 7 3 identico per forma e funzione al piattello 32 ed anch'esso identicamente forato. Tutte le valvole unidirezionali anzidette sono identiche per forma e funzione.

Una seconda tubazione di travaso 80 è infine collegata tra una camera 81 definita tra l'innesto 27 sporgente nella sede 23 della testata 16 e la parete della sede stessa ed il sistema valvolare scambiatore 10 a cassetto mobile per alimentare a quest'ultimo acqua in pressione destinata al funzionamento dell'amplificatore 2.

Nel caso in cui siano impiegati più gruppi ad osmosi inversa (fig.

13) questi saranno collegati tra loro preferibilmente in serie per quanto concerne il flusso dell'acqua da trattare ed in parallelo per quanto concerne il flusso del prodotto filtrato. I condotti di collegamento sono anche in questo caso integrati nelle testate secondo la logica sopra indicata.

Si apprezzerà che integrando tutti (o quasi) i condotti di flusso e le sedi dei sistemi valvolari sia dell'amplificatore di pressione che dei gruppi ad osmosi inversa nelle testate ed utilizzando pertanto due sole testate per un dissalatore si ottiene una notevole riduzione di ingombro complessivo del dissalatore, in pratica limitato solo dal diametro esterno del recipiente di pressurizzazione e dalla lunghezza del medesimo. Il dissalatore potrà inoltre essere disposto in qualsiasi posizione all'interno di gavoni anche angusti, sia in orizzontale che addossati a fiancate, pareti, tramezzi o simili.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dissalatore ad osmosi inversa comprendente: un amplificatore di pressione del tipo a doppio cilindro e pistone, - una rispettiva testata di chiusura per ciascun cilindro, ed almeno un gruppo ad osmosi inversa con contenitore ad alta pressione chiuso alle contrapposte estremità assiali da rispettive testate, nonché sistemi valvolari e condotti di flusso raccordati a dette testate per gestire il flusso di acqua in pressione da e verso ramplificatore di pressione nonché il flusso di prodotto e di scarico da e verso detto gruppo ad osmosi inversa, caratterizzato dal fatto che parte almeno dei condotti di flusso e/o delle sedi dei sistemi valvolari sono integrati in dette testate.
2. 2. Dissalatore secondo la rivendicazione 1 in cui i condotti di flusso integrati nelle testate comprendono parte almeno dei condotti di scambio tra l'amplificatore di pressione ed il gruppo ad osmosi inversa.
3. 3. Dissalatore secondo la rivendicazione 1 o 2 comprendente una pluralità di gruppi ad osmosi inversa interconnessi attraverso rispettivi condotti di flusso ricavati in dette testate.
4. 4. Dissalatore secondo la rivendicazione 3 in cui detti gruppi ad osmosi inversa cono collegati in serie tra loro.
5. 5. Dissalatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui le sedi dei sistemi valvolari integrate in dette testate comprendono le sedi delle valvole di non ritorno applicate alle estremità rivolte verso le testate dei cilindri dell'amplificatore di pressione.
6. 6. Dissalatore secondo la rivendicazione 5 in cui le valvole di non ritorno comprendono un otturatore flottante in una gabbia accoppiata ad una sede valvolare.
7. 7. Dissalatore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui in dette testate cono ricavate sedi di travaso per rispettivi condotti tubolari di travaso tra dette testate.