IT201900002263A1

IT201900002263A1 - PROCEDURE FOR APPLYING GASKETS ON A SPACER DISC FOR FILTERING MACHINES.

Info

Publication number: IT201900002263A1
Application number: IT102019000002263A
Authority: IT
Inventors: Massimiliano Cesari
Original assignee: Lw Srl
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2020-08-15

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:

“PROCEDIMENTO PER L’APPLICAZIONE DI GUARNIZIONI SU UN DISCO DISTANZIATORE PER APPARECCHI FILTRANTI”. "PROCEDURE FOR THE APPLICATION OF GASKETS ON A SPACER DISK FOR FILTERING EQUIPMENT".

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un procedimento per l’applicazione di guarnizioni anulari su un disco distanziatore per apparecchi filtranti a membrana che sfruttano il principio della osmosi inversa. The present patent application for industrial invention relates to a process for the application of annular seals on a spacer disc for membrane filtering devices that exploit the principle of reverse osmosis.

La presente invenzione si estende anche al disco distanziatore che adotta una o più guarnizioni anulari applicate con il procedimento secondo il trovato. The present invention also extends to the spacer disc which adopts one or more annular seals applied with the method according to the invention.

Si ricorda brevemente che l'osmosi inversa è il processo in cui si forza il passaggio delle molecole di solvente dalla soluzione più concentrata alla soluzione meno concentrata, ottenuto applicando alla soluzione più concentrata una pressione maggiore della pressione osmotica. In pratica l'osmosi inversa viene realizzata con una membrana che trattiene il soluto da una parte impedendone il passaggio e permettendo di ricavare il solvente puro dall'altra. Questo fenomeno non è spontaneo e richiede il compimento di un lavoro meccanico pari a quello necessario per annullare l'effetto della pressione osmotica. It is briefly remembered that reverse osmosis is the process in which the passage of solvent molecules from the more concentrated solution to the less concentrated solution is forced, obtained by applying a pressure greater than osmotic pressure to the more concentrated solution. In practice, reverse osmosis is carried out with a membrane that holds the solute on one side, preventing its passage and allowing the pure solvent to be obtained on the other. This phenomenon is not spontaneous and requires the completion of a mechanical work equal to that necessary to cancel the effect of osmotic pressure.

Il disco distanziatore secondo il trovato trova la sua applicazione in quei apparecchi filtranti per percolato che comprendono una camera ermetica cilindrica, recante un condotto di ingresso per l’immissione sotto pressione del percolato e due condotti di uscita , rispettivamente per il permeato ed il concentrato, nonché contenente una pila di dischi distanziatori fra ciascuna coppia dei quali è interposta una tasca di membrana, costituta in pratica da due identici film di membrana, di forma circolare, recanti un foro centrale e sigillati ermeticamente in corrispondenza della loro circonferenza esterna. The spacer disc according to the invention finds its application in those filtering apparatuses for leachate which comprise a cylindrical hermetic chamber, having an inlet duct for introducing the leachate under pressure and two outlet ducts, respectively for the permeate and the concentrate, as well as containing a stack of spacer discs between each pair of which a membrane pocket is interposed, consisting in practice of two identical circular membrane films, bearing a central hole and hermetically sealed at their outer circumference.

Un apparecchio filtrante di questo tipo, utilizzante una pila serrata di dischi distanziatori, alternati a tasche di membrana è noto e descritto nel brevetto EP 0289740. A filtering apparatus of this type, using a tight stack of spacer discs, alternating with membrane pockets is known and described in patent EP 0289740.

Al fine di comprendere meglio gli scopi perseguiti dalla presente invenzione e come gli stessi siano stati raggiunti, la descrizione prosegue con una spiegazione maggiormente particolareggiata della configurazione strutturale e delle modalità di funzionamento di questa tipologia di apparecchi di filtrazione ad osmosi inversa, utilizzanti tasche di membrana. In order to better understand the purposes pursued by the present invention and how they have been achieved, the description continues with a more detailed explanation of the structural configuration and operating modes of this type of reverse osmosis filtration apparatus, using membrane pockets. .

Per maggior chiarezza esplicativa si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, che mostrano schematicamente un apparecchio filtrante secondo la tecnica nota: For greater clarity, reference is made to the attached drawing tables, which schematically show a filtering apparatus according to the known art:

- la fig. 1 mostra l’apparecchio filtrante sezionato con un piano verticale, passante per il centro della pila dei dischi distanziatori; - la fig. 2 è un dettaglio ingrandito di fig. 1, - fig. 1 shows the filtering device sectioned with a vertical plane, passing through the center of the stack of spacer discs; - fig. 2 is an enlarged detail of fig. 1,

- la fig.3 mostra linee di flusso del percolato/permeato attraverso una tasca di membrana, interposta fra una coppia di dischi distanziatori. - Fig. 3 shows flow lines of the leachate / permeate through a membrane pocket, interposed between a pair of spacer discs.

- la fig. 4 è la sezione con un piano diametrale di un disco distanziatore, disegnato soltanto per metà della sua larghezza a causa di esigenze di chiarezza grafica. - fig. 4 is the section with a diametrical plane of a spacer disc, drawn only for half of its width due to the need for graphic clarity.

Con particolare riferimento alle figg. 1 e 2 l’apparecchio filtrante (F) comprende una camera cilindrica (1), ermetica, delimitata da una coppia contrapposta di fondi circolari, l’uno superiore (2) e altro inferiore (3), scorrevoli assialmente e a tenuta all’interno della camera cilindrica (1). With particular reference to figs. 1 and 2 the filtering apparatus (F) comprises a cylindrical chamber (1), hermetic, delimited by an opposing pair of circular bottoms, one upper (2) and the other lower (3), sliding axially and sealed inside of the borehole (1).

Una vite tenditrice (4) attraversa assialmente la camera (1) e centralmente i fondi (2 e 3). A tensioning screw (4) axially passes through the chamber (1) and centrally through the bottoms (2 and 3).

All’interno di detta camera cilindrica (1) è alloggiata una pila compatta e serrata (5) di identici dischi distanziatori (50), che recano un foro centrale (51) attraversato da detta vite tenditrice (4), mediante la quale è possibile compattare e serrare la pila di dischi distanziatori (50). Inside said cylindrical chamber (1) there is a compact and tight stack (5) of identical spacer discs (50), which have a central hole (51) crossed by said tensioning screw (4), through which it is possible compact and tighten the stack of spacer discs (50).

Come evidenziato nelle figg. 2 e 3 il diametro esterno di detti dischi distanziatori (50) è inferiore al diametro interno della camera cilindrica (1) per cui resta un’intercapedine anulare (6) fra la parete interna (1a) della camera cilindrica (1) è la parete esterna (5a) di detta pila (5) di dischi. As highlighted in figs. 2 and 3 the external diameter of said spacer discs (50) is smaller than the internal diameter of the cylindrical chamber (1) so that there remains an annular gap (6) between the internal wall (1a) of the cylindrical chamber (1) and the wall external (5a) of said stack (5) of discs.

Come evidenziato pure nelle figg. 2 e 4 il diametro del foro centrale (51) dei dischi distanziatori (50) è maggiore di quello di detta vite tenditrice (4) per cui resta un’intercapedine anulare (7) fra la pila (5) di dischi distanziatori (50) e la vite tenditrice (4). In corrispondenza del fondo inferiore (3) è previsto, in posizione prossima alla parete interna (1a) della camera cilindrica (1), un condotto di ingresso (10) per l’immissione sotto pressione del percolato (A) e due condotti di uscita (11 e 12); il primo condotto di uscita (11) è in comunicazione con detta intercapedine (7) dove viene convogliato il permeato (M), mentre dal secondo condotto di uscita (13) fuoriesce il concentrato (N). As also highlighted in figs. 2 and 4 the diameter of the central hole (51) of the spacer discs (50) is greater than that of said tensioning screw (4) so that there remains an annular gap (7) between the stack (5) of spacer discs (50) and the tensioning screw (4). In correspondence with the lower bottom (3), in a position close to the internal wall (1a) of the cylindrical chamber (1), there is an inlet duct (10) for introducing the leachate under pressure (A) and two outlet ducts (11 and 12); the first outlet duct (11) is in communication with said interspace (7) where the permeate (M) is conveyed, while the concentrate (N) exits from the second outlet duct (13).

Sulla faccia inferiore e sulla faccia superiore di ciascun disco distanziatore (50) sono ricavati rispettivi bordi perimetrale (52 e 53) in rilievo. On the lower face and on the upper face of each spacer disc (50) respective perimeter edges (52 and 53) are formed in relief.

Sulla faccia inferiore e sulla faccia superiore di ciascun disco distanziatore (50) sono ricavate due scanalature identiche circolari (54 e 55), in posizione prossima e concentrica rispetto a detto foro centrale (51), come mostrato in fig. 4. On the lower face and on the upper face of each spacer disc (50) there are two identical circular grooves (54 and 55), in a proximal and concentric position with respect to said central hole (51), as shown in fig. 4.

Dette scanalature sono destinate ad alloggiare rispettivi anelli di guarnizione (O-ring) (54a e 55a). Said grooves are intended to house respective O-rings (54a and 55a).

Fra ciascuna coppia di dischi distanziatori (50) è interposta una tasca a membrana (60), costituta in pratica da due identici film di membrana (61), di forma circolare, recanti un foro centrale (61a) e sigillati ermeticamente in corrispondenza della loro circonferenza esterna (61b), come evidenziato in figura 3. A membrane pocket (60) is interposed between each pair of spacer discs (50), consisting in practice of two identical circular membrane films (61), bearing a central hole (61a) and hermetically sealed in correspondence with their outer circumference (61b), as shown in figure 3.

In altre parole questi due film di membrana (61) definiscono una tasca anulare (60), chiusa in corrispondenza del suo perimetro esterno, ma comprendente una bocca di apertura anulare (60a) in corrispondenza dei fori centrali (61a) dei due film di membrana (61). In other words, these two membrane films (61) define an annular pocket (60), closed at its external perimeter, but comprising an annular opening mouth (60a) at the central holes (61a) of the two membrane films (61).

Da detta bocca di apertura anulare (60a) fluisce il permeato (M), come meglio verrà spiegato in seguito. The permeate (M) flows from said annular opening mouth (60a), as will be better explained below.

Fra i due film di membrana (61) è racchiuso un sottile foglio di materiale permeabile (56), avente soltanto il compito di tenere distanziati i due film di membrana (61). A thin sheet of permeable material (56) is enclosed between the two membrane films (61), having only the task of keeping the two membrane films (61) apart.

Nel momento in cui la pila (5) di dischi distanziatori (50) viene serrata per mezzo della vite tenditrice (4), ciascuna tasca di membrana (60) viene schiacciata solo in corrispondenza della sua bocca di apertura (60a), all’esterno della quale preme l’anello di guarnizione inferiore (54a) del disco distanziatore (50) ad essa sovrastante e l’anello di guarnizione superiore (55a) del disco distanziatore (50) ad essa sottostante. When the stack (5) of spacer discs (50) is tightened by means of the tensioning screw (4), each membrane pocket (60) is squeezed only in correspondence with its opening mouth (60a), on the outside of which it presses the lower seal ring (54a) of the spacer disk (50) above it and the upper seal ring (55a) of the spacer disk (50) below it.

Con particolare riferimento alla fig. 3 viene ora descritto il flusso del percolato (A) attraverso ciascuna tasca di membrana (60). Il percolato (A) in pressione viene immesso nel condotto di ingresso (10) e da qui inonda ed invade tutta l’anzidetta intercapedine (6) a partire dalla quale inizia a trafilare, secondo una direzione centripeta, attraverso ciascuna coppia di dischi distanziatori (50), trafilando attraverso le coppie interfacciate dei loro bordi perimetrali (52 e 53). With particular reference to fig. 3 the flow of the leachate (A) through each membrane pocket (60) is now described. The leachate (A) under pressure is introduced into the inlet duct (10) and from there it floods and invades all the aforementioned cavity (6) starting from which it begins to draw, according to a centripetal direction, through each pair of spacer discs ( 50), drawing through the interfaced pairs of their perimeter edges (52 and 53).

Questo flusso centripeto di percolato non può però riversarsi nella anzidetta intercapedine (7), che circonda la vite tenditrice (4), a causa degli anelli di guarnizione (54a e 55a) che strozzano la luce di passaggio fra la tasca di membrana (60) e la coppia di dischi distanziatori (50) fra cui è alloggiata ed interposta la tasca di membrana (60). However, this centripetal flow of leachate cannot flow into the aforementioned cavity (7), which surrounds the tensioning screw (4), due to the sealing rings (54a and 55a) which constrict the passage opening between the membrane pocket (60) and the pair of spacer discs (50) between which the membrane pocket (60) is housed and interposed.

Il flusso centripeto di percolato (A) è dunque costretto ad attraversare i film di membrana (61), portandosi all’interno della tasca di membrana (60), dove si raccoglie dunque il permeato (M), che dispone a questo punto di una sola via di uscita, vale a dire la bocca di apertura (60a) della tasca di membrana (60), dalla quale si riversa nella anzidetta intercapedine (7). The centripetal flow of leachate (A) is therefore forced to cross the membrane films (61), moving inside the membrane pocket (60), where the permeate (M) collects, which at this point has a only way out, ie the opening mouth (60a) of the membrane pocket (60), from which it pours into the aforementioned cavity (7).

Dalla intercapedine (7) il permeato (M) fuoriesce all’esterno della camera cilindrica (1) attraverso il condotto di uscita (11). Da quanto sopra esposto emerge l’importanza dei due anelli di guarnizione (54a e 55a), il cui posizionamento all’interno delle rispettive scanalature di alloggiamento (54 e 55) deve essere fatto in maniera di garantire il loro perfetto, sicuro ed affidabile immobilizzo, pena il rischio di avere infiltrazioni di percolato (A) in seno al permeato (M) che si riversa nell’intercapedine (7). Fino ad oggi diverse sono state le soluzioni proposte al fine di garantire un sicuro arresto degli anelli di guarnizione (54a e 55a) all’interno delle rispettive scanalature di alloggiamento (54 e Nel brevetto EP 0289740 sopra citato, ad esempio, viene suggerito di incollare gli anelli di guarnizione all’interno delle rispettive gole anulari di alloggiamento. From the interspace (7) the permeate (M) comes out of the cylindrical chamber (1) through the outlet duct (11). From the above, the importance of the two gasket rings (54a and 55a) emerges, whose positioning inside the respective housing grooves (54 and 55) must be done in such a way as to guarantee their perfect, safe and reliable immobilization. , under penalty of the risk of leachate infiltrations (A) in the permeate (M) which pours into the cavity (7). Up to now, various solutions have been proposed in order to ensure a safe stop of the sealing rings (54a and 55a) inside the respective housing grooves (54 and In the patent EP 0289740 mentioned above, for example, it is suggested to glue the gasket rings inside the respective annular housing grooves.

Nel brevetto SI 25118 A, invece, viene suggerito di realizzare alcuni denti di presa in seno a dette gole anulari di alloggiamento, al di sotto dei quali conficcare ed incastrare gli anelli di guarnizione. In the SI 25118 A patent, on the other hand, it is suggested to provide some gripping teeth within said annular housing grooves, under which the sealing rings are to be inserted and fitted.

Detti denti di presa potrebbero essere facilmente ottenuti in un sol pezzo di stampaggio con il disco distanziatore. Said gripping teeth could easily be obtained in a single molding piece with the spacer disc.

Se questa seconda soluzione sembra preferibile alla prima, dal momento che evita di sostenere i costi di acquisto della colla e della conseguente operazione di incollaggio, non può essere però ignorato che l’introduzione di detti denti di presa nella gola anulare di alloggiamento del anello di guarnizione complica notevolmente lo stampo di formatura del disco, dal momento che detti denti danno origine alla formazione di sottosquadri che ostacolano la semplice e rapida sformatura del disco distanziatore. If this second solution seems preferable to the first, since it avoids the costs of purchasing the glue and the consequent gluing operation, it cannot be ignored that the introduction of said grip teeth into the annular groove for housing the gasket considerably complicates the mold for forming the disc, since said teeth give rise to the formation of undercuts which hinder the simple and rapid demoulding of the spacer disc.

È proprio dall’osservazione critica dello stato dell’arte sopra descritto che scaturisce la presente invenzione, che si prefigge abbattere i tempi ed i costi di applicazione di detti anelli di guarnizione su detti dischi distanziatori, garantendo al contempo un arresto quanto mai stabile, sicuro ed affidabile di detti anelli di guarnizione in seno alle loro sedi di alloggiamento. It is precisely from the critical observation of the state of the art described above that the present invention arises, which aims to reduce the times and costs of applying said sealing rings on said spacer discs, while ensuring a very stable, safe stop. and reliably of said gasket rings within their housing seats.

Nelle figure 5 6 e 7 viene ora illustrato il disco distanziatore (50) ottenuto con il procedimento secondo il trovato. Figures 5, 6 and 7 now illustrate the spacer disc (50) obtained with the method according to the invention.

La fig. 5 mostra schematicamente il disco distanziatore secondo il trovato. Fig. 5 schematically shows the spacer disc according to the invention.

Le figg. 6 e 7 sono le sezioni del disco di fig. 5 con i piani diametrali VI-VI e VII-VII, indicati in fig. 5; si precisa che in queste sezioni è stata illustrata, per esigenze di chiarezza grafica, solo la porzione centrale del disco (50), dove sono ubicati gli anelli di guarnizione (54a e 55a). Figs. 6 and 7 are the sections of the disc of fig. 5 with the diametrical planes VI-VI and VII-VII, indicated in fig. 5; it should be noted that in these sections only the central portion of the disc (50), where the sealing rings (54a and 55a) are located, has been illustrated, for reasons of graphic clarity.

In base alla presente invenzione l’applicazione di detti anelli di guarnizione (54a e 55a) all’interno delle rispettive scanalature di alloggiamento (54 e 55) deve essere attuata per mezzo di un procedimento di costampaggio di detti anelli di guarnizione (54a e 55a) su un disco distanziatore (50), stampato in materiale plastico. According to the present invention, the application of said gasket rings (54a and 55a) inside the respective housing grooves (54 and 55) must be carried out by means of a method of co-molding said gasket rings (54a and 55a ) on a spacer disc (50), molded in plastic material.

Nella preferita forma di attuazione il disco distanziatore (50) è stampato in ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene) e su tale disco vengono costampati, in elastomero termoplastico, i due anelli di guarnizione (54a e 55a). In the preferred embodiment, the spacer disc (50) is molded in ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) and the two gasket rings (54a and 55a) are co-molded on this disc in thermoplastic elastomer.

Il procedimento di co-stampaggio genera anche un legame chimico fra i due materiali prescelti per lo stampaggio del disco distanziatore (50), da un lato, e per gli anelli di guarnizione (54a e 55a), dall’altro. The co-molding process also generates a chemical bond between the two materials chosen for the molding of the spacer disc (50), on the one hand, and for the gasket rings (54a and 55a), on the other.

Tale legame chimico sarebbe già di per sé sufficiente per impedire il distacco degli anelli di guarnizione (54a e 55a) dal disco distanziatore (50). This chemical bond would already be sufficient in itself to prevent the detachment of the packing rings (54a and 55a) from the spacer disc (50).

A detto legame chimico si aggiunge un collegamento meccanico fra disco distanziatore (50) e anelli di guarnizione (54a e 55a), dal momento che in base alla presente invenzione il disco distanziatore (50) stampato in ABS si caratterizzata per il fatto di comprendere uno o più fori passanti (56) che rendono intercomunicanti le scanalature circolari (54 e 55), come mostrato nella fig. 7; a proposito di quest’ultima fig. 7 si precisa che il piano di sezione VII-VII passa attraverso uno di detti fori passanti (56), a differenza del piano di sezione VI-VI. To said chemical bond is added a mechanical connection between the spacer disk (50) and the sealing rings (54a and 55a), since according to the present invention the spacer disk (50) molded in ABS is characterized in that it comprises a or more through holes (56) which make the circular grooves (54 and 55) intercommunicate, as shown in fig. 7; about the latter fig. 7 it is specified that the section plane VII-VII passes through one of said through holes (56), unlike the section plane VI-VI.

Ciò significa che durante il processo di co-stampaggio l’elastomero termoplastico non solo fluisce, riempie e ristagna in seno alle scanalature circolari (54 e 55), ma trafila anche attraverso detti uno o più fori passanti (56), determinando la formazione di una sorta di punti di cucitura (57) fra anello di guarnizione inferiore (54a) e l’anello di guarnizione superiore (55a). This means that during the co-molding process the thermoplastic elastomer not only flows, fills and stagnates within the circular grooves (54 and 55), but also draws through said one or more through holes (56), causing the formation of a sort of stitches (57) between the lower sealing ring (54a) and the upper sealing ring (55a).

Claims

CLAIMS 1) Procedure for applying annular seals on a spacer disc for reverse osmosis filtration equipment (F), which include: - a cylindrical hermetic chamber (1), bearing an inlet duct (10) for the introduction under pressure of the leachate (A) and two outlet ducts (11 and 12) for the permeate (M) and the concentrate (N) respectively ); - a stack (5) of spacer discs (50), contained inside said chamber (1) and bearing a central hole (51); - a membrane pocket (60) interposed between each pair of spacer discs (50) and comprising two identical circular membrane films (61), bearing a central hole (61a) and hermetically sealed at their outer circumference (61b) - a tensioning screw (4) which axially crosses the chamber (1) and centrally the bottoms (2 and 3) - two identical circular grooves (54 and 55) obtained respectively on the lower face and on the upper face of each spacer disc (50), in a proximate and concentric position with respect to said central hole (51) - two gasket rings (54a and 55a) housed respectively within said circular grooves (54 and 55) method characterized in that the application of said gasket rings (54a and 55a) inside the respective housing grooves (54 and 55) must be carried out by means of a co-molding process of said gasket rings ( 54a and 55a) on a spacer disk (50), molded in plastic material.

2) Process according to the preceding claim, characterized in that the two materials selected for molding the spacer disc (50), on the one hand, and the sealing rings (54a and 55a), on the other, are such to generate a chemical bond between them.

3) Process according to the preceding claim, in which the spacer disc (50) is molded in ABS, while the two gasket rings (54a and 55a) are co-molded, in thermoplastic elastomer, 4) Process according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer disc (50) comprises one or more through holes or slots (56) which make the circular grooves (54 and 55) intercommunicate. 5) Spacer disc for reverse osmosis filtration appliances (F) which include: - a cylindrical hermetic chamber (1), bearing an inlet duct (10) for the introduction under pressure of the leachate (A) and two outlet ducts (11 and 12) for the permeate (M) and the concentrate (N) respectively ) - a stack (5) of spacer discs (50), contained inside said chamber (1) and bearing a central hole (51) - a membrane pocket (60) interposed between each pair of spacer discs (50) and comprising two identical circular membrane films (61), bearing a central hole (61a) and hermetically sealed at their outer circumference (61b) - a tensioning screw (4) which axially crosses the chamber (1) and centrally the bottoms (2 and 3) - two identical circular grooves (54 and 55) obtained respectively on the lower face and on the upper face of each spacer disc (50), in a proximate and concentric position with respect to said central hole (51) - two gasket rings (54a and 55a) housed respectively within said circular grooves (54 and 55) spacer disc (50) characterized in that it is made with the method according to one of the preceding claims. 6) Filtration device (F), reverse osmosis, which includes: - a cylindrical hermetic chamber (1), bearing an inlet duct (10) for the introduction under pressure of the leachate (A) and two outlet ducts (11 and 12) for the permeate (M) and the concentrate (N) respectively ) - a stack (5) of spacer discs (50), contained inside said chamber (1) and bearing a central hole (51) - a membrane pocket (60) interposed between each pair of spacer discs (50) and comprising two identical circular membrane films (61), bearing a central hole (61a) and hermetically sealed at their outer circumference (61b) - a tensioning screw (4) which axially crosses the chamber (1) and centrally the bottoms (2 and 3) - two identical circular grooves (54 and 55) obtained respectively on the lower face and on the upper face of each spacer disc (50), in a proximate and concentric position with respect to said central hole (51) - two gasket rings (54a and 55a) housed respectively within said circular grooves (54 and 55) filtration apparatus (F) characterized in that it comprises a stack of spacer discs (50), each of which is made with the method according to one of the preceding claims 1 to 4