IT201900019758A1 - Dispositivo di trattamento di acqua mediante osmosi inversa - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“DISPOSITIVO DI TRATTAMENTO DI ACQUA MEDIANTE OSMOSI INVERSA”
SETTORE TECNICO
La presente invenzione è relativa a un dispositivo di trattamento di acqua mediante osmosi inversa, in particolare un dispositivo di depurazione di acqua prelevata da una rete idrica domestica, ad esempio acqua di rubinetto, mediante trattamento ad osmosi inversa.
STATO DELL’ARTE
Sono noti dispositivi di trattamento di acqua funzionanti secondo il principio dell’osmosi inversa e utilizzati per depurare acqua, in particolare acqua prelevata da una rete idrica domestica, ad esempio acqua di rubinetto.
Questi dispositivi comprendono tipicamente uno o più corpi filtranti includenti almeno una membrana osmotica, ossia una membrana formata in un materiale nanofiltrante semipermeabile, i quali vengono alimentati con acqua da depurare in modo che tale acqua lambisca la membrana. Come noto, una parte dell’acqua da depurare immessa nei corpi filtranti viene effettivamente filtrata e depurata, mentre la restante parte viene scaricata.
Tipicamente, la rete idrica comprende un elemento di pompaggio dell’acqua configurato per impartire all’acqua in ingresso al dispositivo la pressione necessaria alla realizzazione del filtraggio mediante la membrana osmotica.
Alcuni dispositivi di trattamento prevedono la disposizione dei corpi filtranti mediante loro connessione fluidica in parallelo. Tuttavia, tale configurazione richiede un certo equilibrio nell’alimentazione dell’acqua da depurare ai corpi filtranti. Si ottiene, inoltre, una certa portata di acqua depurata a fronte di una cospicua quantità di acqua di scarto.
Altre soluzioni note prevedono la disposizione dei corpi filtranti mediante loro connessione fluidica in serie. In tali configurazioni, l’acqua di scarto non depurata del corpo filtrante che precede alimenta il corpo filtrante che segue, e così via. In tal modo, si ottiene una diminuzione della quantità dell’acqua di scarto e, dunque, dell’acqua totale utilizzata, e al contempo una portata di acqua depurata eguale o, in alcuni casi, maggiore che nel caso in cui i corpi filtranti siano connessi in parallelo. Inoltre, la durata utile delle membrane risulta maggiore che nel caso in cui i corpi filtranti siano connessi in parallelo.
Indipendentemente dalla soluzione adottata (configurazione in parallelo o in serie), i dispositivi di tipo noto presentano l’inconveniente di essere costituiti da un elevato numero di componenti, i quali devono essere collegati e raccordati fra loro. Ciò rende complicato ed oneroso l’assemblaggio di tali dispositivi. Aumenta inoltre il numero di punti di possibili perdite d’acqua, a causa dell’elevato numero dei punti di raccordo e collegamento.
Di conseguenza, aumenta anche il numero di guarnizioni e tenute necessarie e gli annessi costi di manutenzione e sostituzione di questi ultimi componenti.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL’INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è dunque quello di realizzare un dispositivo di trattamento di acqua mediante osmosi inversa il quale risulti di elevata affidabilità e di costo limitato, e consenta di ovviare ad almeno alcuni degli inconvenienti sopra specificati e connessi ai dispositivi di trattamento di acqua mediante osmosi inversa di tipo noto.
Secondo l’invenzione, questo scopo viene raggiunto da un dispositivo di trattamento di acqua mediante osmosi inversa come rivendicato nella rivendicazione 1.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta nel seguito una forma preferita di realizzazione non limitativa, a puro titolo esemplificativo e con l’ausilio dei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 è una vista schematica prospettica, con parti rimosse per chiarezza, di un dispositivo di trattamento di acqua realizzato secondo la presente invenzione; e
- la figura 2 è una vista in sezione, con parti rimosse per chiarezza, del dispositivo di figura 1.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Con riferimento alle figure allegate, è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo di trattamento di acqua mediante osmosi inversa.
In particolare, il dispositivo 1 è alimentato mediante acqua prelevata da una rete idrica (non illustrata), nella fattispecie una rete idrica domestica. Pertanto, secondo la preferita e non limitativa forma di realizzazione qui descritta ed illustrata, il dispositivo 1 è alimentato, in uso, con acqua di rubinetto da depurare.
In dettaglio, il dispositivo 1 comprende essenzialmente:
- un’unità di depurazione 2 configurata per depurare l’acqua prelevata dalla suddetta rete idrica mediante osmosi inversa; e
- un canale di ingresso 3 collegabile fluidicamente alla rete idrica e, da parte opposta, collegato fluidicamente all’unità di depurazione 2 per alimentare acqua da depurare all’unità di depurazione 2 stessa.
In maggior dettaglio, l’unità di depurazione 2 comprende, essenzialmente:
- un primo corpo tubolare 4 fluidicamente collegato con il canale di ingresso 3 e ricevente, in uso, acqua da depurare attraverso quest’ultimo;
- una prima membrana 5 per l’osmosi inversa, preferibilmente formata in un materiale nanofiltrante semipermeabile, alloggiata nel primo corpo tubolare 4 e atta ad essere lambita dall’acqua da depurare alimentata all’interno del primo corpo tubolare 4 attraverso il canale di ingresso 3;
- un primo canale di uscita 6 fluidicamente collegato al primo corpo tubolare 4 e ricevente, in uso, acqua depurata dalla prima membrana 5; e
- un primo canale di scarico 7 fluidicamente collegato al primo corpo tubolare 4 e atto a ricevere da quest’ultimo acqua di scarto non depurata dalla prima membrana 5.
Più precisamente, secondo una modalità di funzionamento propria delle membrane per osmosi inversa, una parte di acqua alimentata all’interno del primo corpo tubolare 4 e lambente la prima membrana 5 penetra e attraversa il materiale nanofiltrante semipermeabile della prima membrana 5 stessa e, conseguentemente, viene depurata e alimentata ad un passaggio 6a interno alla prima membrana 5 e fluidicamente collegato al primo canale di uscita 6. La rimanente parte di acqua (la quale non penetra e non attraversa la prima membrana 5) non depurata (acqua di scarto) viene alimentata al primo canale di scarico 7.
Secondo questa preferita e non limitativa forma di realizzazione, il primo corpo tubolare 4 si estende longitudinalmente e presenta un asse A longitudinale, preferibilmente rettilineo.
La prima membrana 5 è posizionata all’interno del primo corpo tubolare 4 coassialmente all’asse A e il passaggio 6a è ricavato coassialmente all’asse A. Dunque, la prima membrana 5 presenta, a sua volta, una forma sostanzialmente tubolare.
L’unità di depurazione 2 del dispositivo 1 comprende, ulteriormente:
- un secondo corpo tubolare 8, collegato fluidicamente al primo canale di scarico 7 e ricevente, in uso, acqua da depurare in ingresso attraverso il primo canale di scarico 7 stesso; tale acqua da depurare è dunque definita dall’acqua di scarto non depurata dalla prima membrana 5;
- una seconda membrana 10 per l’osmosi inversa, preferibilmente formata in un materiale nanofiltrante semipermeabile, alloggiata nel secondo corpo tubolare 8 e atta ad essere lambita dalla suddetta acqua da depurare in ingresso attraverso il primo canale di scarico 7;
- un secondo canale di uscita 11 fluidicamente collegato al secondo corpo tubolare 8 e ricevente, in uso, acqua depurata dalla seconda membrana 10; e
- un secondo canale di scarico 12 fluidicamente collegato a detto secondo corpo tubolare 8 e atto a ricevere da quest’ultimo acqua di scarto non depurata dalla seconda membrana 10.
Più precisamente, parte dell’acqua di scarto alimentata dal primo canale di scarico 7 al secondo corpo tubolare 8 penetra e attraversa il materiale nanofiltrante semipermeabile della seconda membrana 10, venendo in tal modo depurata ed essendo alimentata ad un passaggio 11a interno alla seconda membrana 10 e fluidicamente collegato al secondo canale di uscita 11.
La rimanente parte di acqua non depurata fuoriesce dal secondo corpo tubolare 8, e dunque dall’unità di depurazione 2, attraverso il secondo canale di scarico 12.
Alla luce di quanto sopra descritto, il secondo corpo tubolare 8 è fluidicamente collegato in serie al primo corpo tubolare 4 mediante il primo canale di scarico 7.
Secondo questa preferita e non limitativa forma di realizzazione, il secondo corpo tubolare 8 si estende longitudinalmente e presenta un asse B longitudinale, preferibilmente rettilineo e parallelo all’asse A del primo corpo tubolare 4.
La seconda membrana 10 è posizionata all’interno del secondo corpo tubolare 8 coassialmente all’asse B e presenta le medesime caratteristiche strutturali e funzionali della prima membrana 4.
Dunque, il passaggio 11a è ricavato coassialmente all’asse B e la seconda membrana 10 presenta, a sua volta, una forma sostanzialmente tubolare.
Vantaggiosamente, il primo corpo tubolare 4, il secondo corpo tubolare 8 e il primo canale di scarico 7 sono definiti da un corpo 13 realizzato integralmente in un sol pezzo.
In altre parole, il primo corpo tubolare 4, il secondo corpo tubolare 8 e il primo canale di scarico 7 rappresentano diverse parti del corpo 13 realizzate in un unico processo e con un unico materiale in modo da formare un corpo 13 unico e senza soluzione di continuità tra le suddette parti.
Preferibilmente, il corpo 13 è formato in materiale plastico ed è realizzato mediante stampaggio per colata o stampaggio per iniezione, tramite mezzi di stampaggio noti e non descritti ed illustrati in dettaglio.
Convenientemente, il primo canale di scarico 7 collega tra loro rispettive porzioni di estremità superiore 14a e 14b del primo corpo tubolare 4 e del secondo corpo tubolare 8.
Secondo una forma di realizzazione alternativa non illustrata, il primo canale di scarico 7 potrebbe collegare tra loro rispettive porzioni del primo corpo tubolare 4 e del secondo corpo tubolare 8 diverse dalle porzioni 14a e 14b.
Come visibile nelle figure allegate, il dispositivo 1 comprende inoltre una porzione di supporto 15 fissata al primo corpo tubolare 4 e al secondo corpo tubolare 8, in corrispondenza di loro porzioni di estremità inferiore 16a, 16b assialmente opposte alle porzioni 14a, 14b, rispettivamente.
La porzione di supporto 15 include il canale di ingresso 3, il primo canale di uscita 6, il secondo canale di uscita 11 e il secondo canale di scarico 12.
Convenientemente, la porzione di supporto 15 è realizzata integralmente in un sol pezzo. Ad esempio, la porzione di supporto 15 è realizzata mediante stampaggio per colata o per iniezione.
In altre parole, il canale di ingresso 3, il primo canale di uscita 6, il secondo canale di uscita 11 e il secondo canale di scarico 12 rappresentano diverse parti della porzione di supporto 15 realizzate in un unico processo e con un unico materiale in modo da formare una porzione di supporto 15 unica e senza soluzione di continuità tra le suddette parti.
Nell’esempio illustrato, la porzione di supporto 15 è fissata al corpo 13 mediante una pluralità di elementi di serraggio, nella fattispecie bulloni 17.
In particolare, il corpo 13 comprende una piastra di fissaggio 18 disposta in corrispondenza delle porzioni 16a, 16b, mentre la porzione di fissaggio 15 comprende una piastra di fissaggio 19.
La piastra di fissaggio 18 e la piastra di fissaggio 19 sono configurate per essere montate e serrate assieme mediante i bulloni 17.
Secondo questa forma di realizzazione non limitativa, la piastra di fissaggio 18 è ricavata integralmente al corpo 13 e la piastra di fissaggio 19 è ricavata integralmente alla porzione di supporto 15.
Secondo una forma di realizzazione alternativa non illustrata, il corpo 13 e la porzione di supporto 15 potrebbero essere realizzati integralmente in un sol pezzo, ad esempio mediante stampaggio per colata o stampaggio per iniezione.
Il dispositivo 1 è configurato per depurare acqua ed alimentarla verso un’unica singola uscita 20 di acqua depurata.
A tale scopo, il primo canale di uscita 6 e il secondo canale di uscita 11 sono collegati fluidicamente tra loro mediante un canale collettore 22 a sua volta collegato fluidicamente con la singola uscita 20 di acqua depurata.
Preferibilmente, la singola uscita 20 è fluidicamente collegata ad un serbatoio 21 per lo stoccaggio dell’acqua depurata.
Alternativamente, la singola uscita 20 potrebbe essere direttamente collegata con una tubazione (non illustrata) per la fornitura di acqua depurata ad un utente finale.
Opportunamente, il canale collettore 22 è collegato fluidicamente ad un pressostato 23 (schematicamente illustrato in figura 1 e 2), configurato per misurare la pressione di alimentazione dell’acqua depurata.
In una forma di realizzazione alternativa non illustrata, la porzione di supporto 15 potrebbe comprendere ulteriormente una valvola di spillamento fluidicamente collegata al canale di ingresso 3 e al primo canale di uscita 6 o al secondo canale di uscita 11 o al canale collettore 22 e configurata per permettere selettivamente il passaggio di acqua da depurare non trattata verso il primo canale di uscita 6 o il secondo canale di uscita 11 o il canale collettore 22, in modo da poter effettuare una miscelazione di acqua depurata con acqua non depurata. Ciò risulta particolarmente utile nel caso in cui si vogliano controllare parametri dell’acqua in uscita dalla singola uscita 20, ad esempio per rispettare standard imposti dalla legge per la conducibilità elettrica dell’acqua in uscita dalla singola uscita 20.
In quest’ultimo caso, la valvola di spillamento sarebbe convenientemente realizzata integralmente in un sol pezzo con le altre parti della porzione di supporto 15.
Come visibile in figura 1, il primo corpo tubolare 4 e il secondo corpo tubolare 8 presentano rispettive aperture 24, 25 di estremità, ricavate in corrispondenza delle porzioni 14a, 14b, rispettivamente.
Opportunamente, il dispositivo 1 comprende inoltre elementi di chiusura, in particolare due tappi 26, ciascuno accoppiabile rispettivamente al primo corpo tubolare 4 e al secondo corpo tubolare 8 per chiudere e sigillare a tenuta di fluido l’apertura 24 e l’apertura 25, rispettivamente.
Tali aperture 24, 25 facilitano l’accesso all’interno del primo e secondo corpo tubolare 4, 8 per una rapida manutenzione o sostituzione della prima e della seconda membrana 5, 10.
Convenientemente, i tappi 26 sono accoppiabili a detti primo e secondo corpo tubolare 4, 8 mediante un sistema di accoppiamento a baionetta 27.
In particolare, ciascun tappo 26 comprende una coppia di protuberanze radiali configurate per impegnare altrettante asole ricavate nelle porzioni 14a, 14b dei rispettivi primo corpo tubolare 4 e secondo corpo tubolare 8.
Da un esame delle caratteristiche del dispositivo 1 realizzato secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che esso consente di ottenere.
In particolare, grazie alla configurazione strutturale dell’unità di depurazione 2 e più precisamente grazie al fatto che il primo corpo tubolare 4, il secondo corpo tubolare 8 e il primo canale di scarico 7 collegante i due corpi tubolari 4 e 8 sono realizzati integralmente in un sol pezzo, il numero totale di componenti è drasticamente diminuito.
Al contempo, è diminuito il numero di punti di possibili perdite d’acqua, dal momento che il numero totale di punti di raccordo è minore rispetto alle soluzioni note.
Di conseguenza, diminuisce anche il numero di guarnizioni e tenute necessarie e diminuiscono gli annessi costi di manutenzione e sostituzione di questi ultimi componenti, grazie anche alla presenta dei tappi 26 che agevolano l’accesso all’interno dei corpi tubolari 4, 8 e dunque una rapida manutenzione e sostituzione delle membrane 5, 10.
Risulta chiaro che al dispositivo 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Dispositivo (1) di trattamento di acqua mediante osmosi inversa comprendente: - un primo corpo tubolare (4); - una prima membrana (5) per l’osmosi inversa alloggiata nel primo corpo tubolare (4); - un canale di ingresso (3) collegabile fluidicamente ad una rete idrica e, da parte opposta, collegato fluidicamente a detto primo corpo tubolare (4) e atto ad alimentare acqua da depurare all’interno di detto primo corpo tubolare (4) in modo da lambire detta prima membrana (5); - un primo canale di uscita (6) fluidicamente collegato a detto primo corpo tubolare (4) e atto a ricevere acqua depurata da detta prima membrana (5); - un primo canale di scarico (7) fluidicamente collegato a detto primo corpo tubolare (4) e atto a ricevere acqua di scarico, non depurata da detta prima membrana (5), da detto primo corpo tubolare (4); - un secondo corpo tubolare (8) ricevente, in uso, detta acqua di scarico attraverso detto primo canale di scarico (7); - una seconda membrana (10) per l’osmosi inversa alloggiata nel secondo corpo tubolare (8) e atta ad essere lambita da detta acqua di scarico; - un secondo canale di uscita (11) fluidicamente collegato a detto secondo corpo tubolare (8) e atto a ricevere acqua depurata da detta seconda membrana (10); e - un secondo canale di scarico (12) fluidicamente collegato a detto secondo corpo tubolare (8) e atto a ricevere acqua di scarico, non depurata da detta seconda membrana (10), da detto secondo corpo tubolare (8); detto primo canale di scarico (7) collegando fluidicamente detto secondo corpo tubolare (8) in serie a detto primo corpo tubolare (4); caratterizzato dal fatto che detti primo corpo tubolare (4), secondo corpo tubolare (8) e primo canale di scarico (7) sono definiti da un corpo (13) realizzato integralmente in un sol pezzo. 2.- Dispositivo di trattamento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il primo canale di scarico (7) collega fluidicamente tra loro rispettive porzioni di estremità superiore (14a, 14b) di detti primo corpo tubolare (4) e secondo corpo tubolare (8). 3.- Dispositivo come rivendicato nella rivendicazione 1 o 2, in cui detto corpo (13) definente detti primo corpo tubolare (4), secondo corpo tubolare (8) e primo canale di scarico (7) è realizzato mediante stampaggio per colata o stampaggio per iniezione. 4.- Dispositivo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una porzione di supporto (15) fissata a detti primo corpo tubolare (4) e secondo corpo tubolare (8), in corrispondenza di loro porzioni di estremità inferiore (16a, 16b), e includente detto canale di ingresso (3), detti primo canale di uscita (6) e secondo canale di uscita (11) e detto secondo canale di scarico (12). 5.- Dispositivo come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui detta porzione di supporto (15) è realizzata integralmente in un sol pezzo. 6.- Dispositivo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo canale di uscita (6) e detto secondo canale di uscita (11) sono collegati fluidicamente tra loro mediante un canale collettore (22) per definire una singola uscita (20) di acqua depurata mediante dette prima membrana (5) e seconda membrana (10). 7.- Dispositivo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primo corpo tubolare (4) e secondo corpo tubolare (8) presentano rispettive aperture (24, 25) di estremità in corrispondenza di proprie porzioni di estremità superiore (14a, 14b); detto dispositivo (1) comprendendo inoltre elementi di chiusura (26) accoppiabili rispettivamente a detti primo corpo tubolare (4) e secondo corpo tubolare (8) per chiudere e sigillare a tenuta di fluido le rispettive aperture di estremità (24, 25). 8.- Dispositivo come rivendicato nella rivendicazione 7, in cui detti elementi di chiusura (26) sono accoppiabili a detti primo corpo tubolare (4) e secondo corpo tubolare (8) mediante un sistema di accoppiamento a baionetta (27).
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