IT202000005353A1 - Cartuccia filtrante per filtro aria per motori endotermici e gruppo filtro comprendente detta cartuccia - Google Patents

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Umberto Cornaglia
Mauro Gotelli
Paolo Vitagliani
Alessandro Volpiano
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Officine Metallurgiche G Cornaglia Spa
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Description

Cartuccia filtrante per filtro aria per motori endotermici e gruppo filtro comprendente detta cartuccia
Settore della tecnica
La presente invenzione si riferisce ad una cartuccia filtrante per filtro aria per motori endotermici ed in particolare si riferisce ad una cartuccia filtrante dotata di convogliatore d?aria. Ancor pi? particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad una cartuccia filtrante cilindrica (o anulare) intercambiabile dotata di convogliatore d?aria integrato.
La presente invenzione si riferisce, inoltre, ad un gruppo filtro aria per motori endotermici comprendente detta cartuccia filtrante.
Arte nota
Nel settore dei motori endotermici, ad esempio per uso in campo automobilistico, sono noti filtri aria dotati di una cartuccia filtrante intercambiabile dotata a sua volta di un elemento filtrante, la quale viene ospitata all?interno di un involucro. L?involucro dei filtri aria noti comprende un ingresso per l?entrata di aria, cosiddetta aria ?sporca?, aspirata dall?ambiente esterno e di uscita per l?uscita dell?aria, cosiddetta aria ?pulita?, verso il motore. L?involucro del filtro ? configurato in modo tale da definire all?interno del filtro un percorso fondamentalmente obbligato per l?aria, cosicch? sostanzialmente tutta l?aria aspirata dall?ingresso attraversi l?elemento filtrante e venga evacuata dal filtro attraverso l?uscita. Nell?attraversare l?elemento filtrante le particelle di polvere e di altri materiali estranei, che potrebbero danneggiare il motore e gli altri organi coinvolti, vengono separate dal flusso d?aria in transito e l?aria che esce dal filtro risulta pertanto purificata e adatta ad essere immessa nelle camere di scoppio di un motore endotermico.
L?elemento filtrante tipicamente ? realizzato in carta pieghettata, o in altri materiali idonei noti al tecnico del settore. L?elemento filtrante ? inoltre tipicamente dotato di guarnizione di tenuta, ad esempio realizzata in gomma, o poliuretano schiumato, che serve a garantire la necessaria tenuta ermetica all?interno del filtro, evitando che aria sporca, in particolare proveniente dall?ambiente esterno, possa essere immessa nella parte di circuito di aspirazione del motore endotermico posta a valle del filtro, by-passando in tal modo la cartuccia filtrante.
Uno degli inconvenienti riscontrati nella realizzazione di un filtro dotato di cartuccia filtrante intercambiabile risiede nelle scarse prestazioni del filtro in relazione alle esigenze del debimetro (o flussometro) posto in corrispondenza di un condotto di aspirazione dell?aria dall?uscita prevista nell?involucro del filtro aria. Infatti, ? noto che la quantit? d?aria in ingresso ? uno dei parametri pi? importanti nella gestione di un motore a combustione interna, motivo per il quale ? necessaria la sua misurazione nel condotto di aspirazione dell?aria. Uno dei problemi che si incontrano nella realizzazione di un filtro aria per motori endotermici dotato di cartuccia intercambiabile ? pertanto quello di come ottenere un percorso di aria, cosiddetta aria ?pulita?, uniforme, al fine di migliorare le prestazioni del filtro aria in relazione alle esigenze del debimetro (o flussometro).
Un altro inconveniente riscontrato nella realizzazione dei filtri aria risiede nell?instabilit? della cartuccia all?interno dell?involucro del filtro aria, a causa delle vibrazioni che si generano durante l?impiego del veicolo.
Le soluzioni dell?arte nota finora adottate per la realizzazione di filtri aria dotati di cartucce filtranti non si preoccupano di come ottenere un percorso d?aria ?pulita? uniforme, al fine di migliorare le prestazioni del filtro aria.
Un primo scopo dell?invenzione ? pertanto quello di ovviare agli inconvenienti di cui sopra e provvedere una cartuccia filtrante per motori endotermici che sia in grado di uniformare il percorso del flusso d?aria, cosiddetta aria pulita.
Ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di provvedere un gruppo filtro aria comprendente detta cartuccia e configurato per conferire la stabilit? della cartuccia quando quest?ultima si trova ospitata all?interno dell?involucro, agevolando allo stesso tempo le operazioni di posizionamento e centraggio della cartuccia filtrante all?interno dell?involucro.
Non ultimo scopo dell?invenzione ? quello di provvedere una cartuccia filtrante per motori endotermici e un gruppo filtro aria comprendente detta cartuccia, che possano essere realizzati industrialmente a costi contenuti.
Questi ed altri scopi sono raggiunti con la cartuccia filtrante ed il gruppo filtro aria, come rivendicati nelle annesse rivendicazioni.
Descrizione sintetica dell?invenzione
La cartuccia filtrante per filtro aria per motori endotermici, secondo l?invenzione, comprende una prima base chiusa ed una seconda base aperta opposta alla prima base chiusa. La base aperta ? dotata di apertura per la fuoriuscita di aria filtrata. La cartuccia filtrante comprende, inoltre, un elemento filtrante che si estende radialmente fra la prima base chiusa e la seconda base aperta. L?elemento filtrante definisce una cavit? per il passaggio di un flusso d?aria verso l?apertura di uscita prevista sulla base aperta. Preferibilmente, l?elemento filtrante ? realizzato in carta pieghettata. Pi? preferibilmente, la cartuccia filtrante consiste in una cartuccia cilindrica, in cui la prima base chiusa e la seconda base aperta presentano un perimetro di forma sostanzialmente circolare o ovale. Preferibilmente, la cartuccia filtrante comprende una struttura di supporto fra detta base chiusa e detta base aperta, atta a conferire sostegno all?elemento filtrante che si sviluppa attorno a detta struttura di supporto.
La funzione della cartuccia filtrante ? quella di separare le impurit? dal flusso di aria sporca che attraversa un filtro aria durante il funzionamento del motore al quale il filtro ? associato. L?aria proveniente dall?ambiente esterno e che ha attraversato la cartuccia principale ? pertanto sostanzialmente aria cosiddetta pulita, ossia suscettibile di poter essere immessa nelle camere di scoppio di un motore endotermico.
Vantaggiosamente, secondo l?invenzione, la cartuccia comprende un convogliatore d?aria disposto prossimale alla base chiusa ed atto a direzionare il flusso d?aria verso la seconda base aperta. Preferibilmente, il convogliatore d?aria ? realizzato integralmente con la base chiusa della cartuccia. Pi? preferibilmente, il convogliatore ? definito da un elemento sostanzialmente tronco-conico che si sviluppa all?interno della cavit? definita dall?elemento filtrante lontano dalla base chiusa della cartuccia. La forma tronco-conica del convogliatore risulta vantaggiosa nella distribuzione del flusso d?aria che ha attraversato l?elemento filtrante, costituendo in tal modo una sorta di invito del flusso d?aria verso l?apertura di uscita prevista sulla base aperta.
Preferibilmente, il convogliatore d?aria ? realizzato in plastica. Ancor pi? preferibilmente, per ragioni di riduzione dell?uso della plastica e di riduzione del peso complessivo della cartuccia, il convogliatore d?aria ? cavo. La cavit? definita dal convogliatore d?aria ? accessibile mediante un?apertura prevista nella base chiusa, essendo suscettibile di ospitare una corrispondente sporgenza prevista su un involucro di un filtro aria configurato per ospitare la cartuccia filtrante.
Preferibilmente, il convogliatore d?aria presenta una superficie esterna liscia. Per superficie esterna si intende una superficie rivolta verso la superficie interna dell?elemento filtrante e verso la base aperta essendo il convogliatore previsto all?interno della cavit? definita dall?elemento filtrante. Pi? preferibilmente, il convogliatore presenta una superficie esterna dotata di una pluralit? di scanalature. Ancor pi? preferibilmente, le scanalature previste sulla superficie esterna del convogliatore presentano uno sviluppo elicoidale attorno alla superficie esterna, al fine di agevolare la distribuzione uniforme di un flusso d?aria verso la base aperta della cartuccia.
L?invenzione concerne, inoltre, un gruppo filtro aria per motori endotermici che comprende principalmente un involucro apribile, dotato di coperchio amovibile o altri mezzi di chiusura al fine di consentire l?accesso all?interno dell?involucro nelle operazioni di installazione o sostituzione di una cartuccia filtrante. L?involucro ? dotato, inoltre, di ingresso per un flusso d?aria e uscita del flusso d?aria. L?involucro definisce un vano atto ad ospitare un elemento filtrante sostituibile o intercambiabile. Vantaggiosamente, l?elemento filtrante intercambiabile ospitato all?interno dell?involucro comprende una cartuccia filtrante come descritta precedentemente. Vantaggiosamente, l?involucro comprende, inoltre, almeno un organo di trattenimento cooperante con la cartuccia filtrante per trattenere la cartuccia stabilmente associata all?involucro, oltre al fatto di agevolare le operazioni di inserimento e centraggio della cartuccia all?interno dell?involucro.
Preferibilmente, l?organo di trattenimento comprende una sporgenza prevista su una superficie di fondo dell?involucro suscettibile di essere ospitata nella cavit? definita dal convogliatore d?aria della cartuccia filtrante accessibile mediante l?apertura prevista sulla base chiusa. Pi? preferibilmente, l?organo di trattenimento presenta uno sviluppo sostanzialmente tronco - conico ed ? conformato per impedire la rotazione della cartuccia filtrante quando la cartuccia ? ospitata all?interno dell?involucro. Ancor pi? preferibilmente, l?organo di trattenimento presenta una forma complementare alla cavit? definita dal convogliatore d?aria.
Come risulter? dalla descrizione che segue, riferita ad alcune forme preferite di realizzazione dell?invenzione, l?obbiettivo del convogliatore associato alla cartuccia cilindrica o anulare ?, pertanto, quello di distribuire uniformemente il flusso d?aria in modo da migliorare la lettura del flusso d?aria al debimetro o flussometro posto in corrispondenza di un condotto di aspirazione dell?aria dall?uscita prevista nell?involucro del gruppo filtro aria.
Descrizione Sintetica delle Figure
Alcune forme preferite di realizzazione dell?invenzione saranno descritte a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure annesse in cui:
- la Fig.1 ? una vista in prospettiva di una cartuccia filtrante in sezione in accordo con una prima forma di realizzazione dell?invenzione;
- le Figg.2-3 sono viste in pianta in sezione longitudinale secondo piani longitudinali perpendicolari della cartuccia di Fig.1;
- la Fig.4 ? una vista in pianta schematica in sezione longitudinale di un gruppo filtro aria secondo l?invenzione in cui ? ospitata la cartuccia della Fig.1;
- la Fig. 5 ? una vista in prospettiva di una cartuccia filtrante in accordo con una seconda forma di realizzazione dell?invenzione in cui l?elemento filtrante ? illustrato in trasparenza.
Descrizione dettagliata di alcune forme preferite di realizzazione dell?invenzione Con riferimento alle Figg.1-3, viene illustrata una cartuccia filtrante per filtro aria per motori endotermici, secondo l?invenzione, che ? stata indicata complessivamente con il riferimento 11. La cartuccia filtrante 11 comprende una prima base chiusa 13 ed una seconda base aperta 15 opposta alla prima base chiusa 13. La base aperta 15 ? dotata di apertura 15a per la fuoriuscita di aria filtrata. Nella forma di realizzazione illustrata, la seconda base aperta 15 ? costituita da un fondello 15b a corona realizzato in poliuretano o in gomma. Inoltre, la base aperta 15 presenta una tenuta 15c assiale suscettibile di fare tenuta contro un?estremit? di un involucro di un filtro aria quando la cartuccia 11 ? ospitata all?interno di detto involucro. La cartuccia filtrante 11 comprende, inoltre, un elemento filtrante 17 che si estende radialmente fra la prima base chiusa e la seconda base aperta. L?elemento filtrante 17 definisce una cavit? 19 per il passaggio di un flusso d?aria indicato con le frecce ?F? nelle Fig. 2-3 verso l?apertura di uscita 15a prevista nella base aperta 15. Nella forma di realizzazione illustrata, l?elemento filtrante 17 ? realizzato in carta pieghettata. Sempre con riferimento alla forma di realizzazione illustrata, la cartuccia filtrante 11 consiste in una cartuccia cilindrica, in cui la prima base chiusa 13 e la seconda base aperta 15 presentano fondelli 13a, 15b a corona aventi un perimetro di forma sostanzialmente ovale. I fondelli 13a, 15b sono entrambi realizzati in poliuretano o gomma. Nella forma di realizzazione illustrata, la cartuccia filtrante 11 comprende, inoltre, una struttura di supporto 21 a rete a maglie quadrate interposta fra la base chiusa 13 e la base aperta 11, atta a conferire sostegno all?elemento filtrante 17, che si sviluppa attorno a detta struttura di supporto 21. In altre forme di realizzazione, la cartuccia filtrante 11 non ? provvista di struttura di supporto.
Vantaggiosamente, secondo l?invenzione, la cartuccia 11 comprende un convogliatore d?aria 23 disposto prossimale alla base chiusa 13 ed atto a direzionare il flusso d?aria F verso la seconda base aperta 15. Nella forma di realizzazione illustrata il convogliatore d?aria 23 ? realizzato integralmente con la base chiusa 13 della cartuccia 11. Sempre con riferimento alla forma di realizzazione illustrata, il convogliatore 23 ? definito da un elemento sostanzialmente tronco-conico, che si sviluppa all?interno della cavit? 19 definita dall?elemento filtrante 17 lontano dalla base chiusa 13 della cartuccia 11. La forma tronco-conica del convogliatore 23 risulta vantaggiosa nella distribuzione del flusso d?aria ?F? che ha attraversato l?elemento filtrante 17, costituendo in tal modo una guida per il flusso d?aria F verso l?apertura di uscita 15a prevista sulla base aperta 15. Il convogliatore 23 sostanzialmente tronco-conico presenta una sezione trasversale maggiore in prossimit? della base chiusa 13, diminuendo man mano che lo sviluppo del convogliatore 23 si allontana dalla base chiusa 13. Nella forma di realizzazione illustrata, la sezione trasversale presenta forma sostanzialmente ovale, aspetto che si pu? apprezzare dalle Figg. 2-3, in cui la sezione del convogliatore 23 non ? costante lungo piani longitudinali perpendicolari della cartuccia 11.
Nella forma di realizzazione illustrata, il convogliatore d?aria 23 ? realizzato in plastica ed insieme al fondello a corona 13a costituisce la base chiusa 13. In altre forme di realizzazione, il convogliatore 23 ? realizzato in poliuretano integralmente con il fondello a corona 13a. In altre forme di realizzazione ancora, il convogliatore potrebbe non essere integrale con la base chiusa 13. Sempre con riferimento alla forma di realizzazione illustrata, per ragioni di riduzione dell?uso della plastica e di riduzione del peso complessivo della cartuccia 11, il convogliatore d?aria 23 ? cavo. La cavit? 23a definita dal convogliatore d?aria 23 ? accessibile mediante un?apertura 25 prevista nella base chiusa 13, essendo suscettibile di ospitare una corrispondente sporgenza prevista su un involucro di un filtro aria configurato per ospitare la cartuccia filtrante 11.
Nella forma di realizzazione illustrata nelle Figg.1-4 il convogliatore d?aria presenta una superficie esterna 23? liscia. Per superficie esterna si intende una superficie rivolta sostanzialmente verso la superficie interna dell?elemento filtrante e verso la base aperta 15 essendo il convogliatore 23 previsto all?interno della cavit? 19 definita dall?elemento filtrante 17.
Con riferimento alla Fig.4, l?invenzione concerne, inoltre, un gruppo filtro aria 100 per motori endotermici che comprende principalmente un involucro 101 apribile dotato ad esempio di coperchio amovibile o altri mezzi di chiusura che permettano l?accesso all?interno dell?involucro 101 nelle operazioni di installazione o sostituzione di una cartuccia filtrante. L?involucro 101 ? dotato, inoltre, di ingresso ?IN? per un flusso d?aria e uscita ?OUT? del flusso d?aria. L?involucro 101 definisce un vano 103 atto ad ospitare un elemento filtrante 105 sostituibile o intercambiabile. Vantaggiosamente, l?elemento filtrante 105 intercambiabile ospitato all?interno dell?involucro 101 comprende una cartuccia filtrante 11 come descritta precedentemente e illustrata ad esempio nella Fig.1.
Vantaggiosamente, l?involucro 101 comprende, inoltre, almeno una sporgenza 107 cooperante con la cartuccia filtrante 11. Nella forma di realizzazione illustrata, la sporgenza 107 ? prevista su una superficie di fondo dell?involucro 101 ed ? suscettibile di essere ospitata nella cavit? 19 definita dal convogliatore d?aria 23 della cartuccia filtrante 11 accessibile mediante l?apertura 25 prevista sulla base chiusa 13. La sporgenza 107 serve principalmente per conferire sostegno al convogliatore d?aria 23 cavo. Inoltre, la sporgenza 107 provvista sul fondo dell?involucro 101 risulta vantaggiosa anche nelle operazioni di installazione o sostituzione della cartuccia filtrante 11 costituendo una guida nel posizionamento della cartuccia 11 all?interno dell?involucro 101. Nella forma di realizzazione illustrata, la sporgenza 107 presenta uno sviluppo sostanzialmente tronco -conico ed ? conformata per impedire la rotazione della cartuccia filtrante 11 quando la cartuccia 11 ? ospitata all?interno dell?involucro 101. Il fatto che la sporgenza 107 sia conformata per impedire la rotazione della cartuccia 11 risulta particolarmente vantaggiosa anche nelle operazioni di inserimento e centraggio della cartuccia 11, definendo una corrispondente posizione della cartuccia all?interno dell?involucro 101. Nella forma di realizzazione illustrata, la sporgenza 107 presenta una forma complementare alla cavit? 19 definita dal convogliatore d?aria 23, ossia una forma sostanzialmente tronco-conica di sezione trasversale sostanzialmente ovale. La sezione trasversale della sporgenza 107 risulta maggiore in prossimit? della superficie di fondo dell?involucro 101, diminuendo progressivamente man mano che lo sviluppo della sporgenza 107 si allontana dalla superficie di fondo dell?involucro 101. Questa configurazione della sporgenza 107 risulta particolarmente vantaggiosa nelle operazioni di inserimento e centraggio della cartuccia 11, consentendo il posizionamento della cartuccia 11 soltanto in due posizioni ruotate di 180? tra loro.
Oltre al fatto di agevolare le operazioni di inserimento e centraggio della cartuccia 11 all?interno dell?involucro 101 al momento dell?installazione o sostituzione della cartuccia filtrante 11, un ulteriore vantaggio della sporgenza 107 ? costituito anche dal fatto che consente di trattenere la cartuccia 11 stabilmente associata all?interno dell?involucro 101, nonostante le vibrazioni alle quali il gruppo filtro ? sottoposto durante l?utilizzo del veicolo.
Con riferimento alla Fig.5, viene illustrata una cartuccia filtrante 211 in accordo con una seconda forma di realizzazione dell?invenzione in cui l?elemento filtrante 217 ? illustrato in trasparenza. Il convogliatore 223 previsto prossimale alla base chiusa 213 si sviluppa all?interno della cavit? 219? definita dalla cartuccia 211 a partire da detta base chiusa. Nella forma di realizzazione illustrata, il convogliatore 223 presenta una forma sostanzialmente tronco-conica di sezione trasversale maggiore in prossimit? della base chiusa 213 e la quale sezione trasversale diminuisce progressivamente man mano che lo sviluppo del convogliatore 223 si allontana dalla base chiusa 213. Vantaggiosamente, la superficie esterna del convogliatore 223, presenta un percorso 223? con sviluppo sostanzialmente elicoidale attorno a detto convogliatore 223 di forma sostanzialmente tronco ?conica, cosicch? la sezione trasversale del convogliatore 223 diminuisce progressivamente man mano che si allontana dalla base chiusa 213. Il percorso 223? definisce una rampa a spirale che si sviluppa attorno al convogliatore 223 a partire dalla base chiusa 213. Il percorso 223? previsto sulla superficie esterna del convogliatore 223, ossia sulla superficie rivolta verso la superficie interna dell?elemento filtrante 217, agevola la distribuzione uniforme del flusso d?aria creando una guida verso la base aperta 215 della cartuccia 211.
Secondo l?invenzione la cartuccia 211 pu? essere vantaggiosamente ospitata in un involucro analogo a quello illustrato in Fig.4 ed in cui sar? prevista una sporgenza assiale 107 di forma adeguata e preferibilmente complementare alla cavit? 223a definita dal convogliatore 223 dotato di percorso a sviluppo elicoidale 223?.
L?invenzione cos? come descritta ? suscettibile di numerose varianti e modificazioni rientranti nello stesso principio inventivo.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Cartuccia filtrante (11) per filtro aria per motori endotermici comprendente una prima base chiusa (13) ed una seconda base aperta (15) opposta a detta prima base chiusa (13) e dotata di apertura (15a) per la fuoriuscita di aria filtrata, un elemento filtrante (17) estendentesi radialmente fra detta prima base chiusa (13) e detta seconda base aperta (15) e definente una cavit? (19) per il passaggio di un flusso d?aria (F), caratterizzata dal fatto che detta cartuccia (11) comprende un convogliatore d?aria (23) disposto prossimale alla base chiusa (23) atto a direzionare il flusso d?aria (F) verso la seconda base aperta (15).
  2. 2. Cartuccia filtrante (11) secondo la riv.e 1, in cui detto convogliatore (23) ? realizzato integralmente con la base chiusa (13) di detta cartuccia (11).
  3. 3. Cartuccia filtrante (11) secondo la riv.e 1 o 2, in cui detto convogliatore (23) ? definito da un elemento sostanzialmente tronco - conico che si sviluppa all?interno della cavit? (19) definita da detto elemento filtrante (17) a partire da detta base chiusa (13) della cartuccia (11).
  4. 4. Cartuccia filtrante (11) secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto convogliatore (23) ? cavo ed in cui la cavit? (23a) definita dal convogliatore (23) ? accessibile mediante un?apertura (25) prevista nella base chiusa (13), detta cavit? essendo suscettibile di ospitare una corrispondente sporgenza (107) prevista in un involucro (101) di un filtro aria (100) che ospita detta cartuccia (11).
  5. 5. Cartuccia filtrante (11) secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto convogliatore (23) presenta una superficie esterna liscia (23?).
  6. 6. Cartuccia filtrante (11) secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto convogliatore (23) presenta una superficie esterna dotata di una pluralit? di scanalature (23?) che presentano uno sviluppo elicoidale attorno alla superficie esterna di detto convogliatore (23).
  7. 7. Cartuccia filtrante (11) secondo una qualsiasi delle riv.i precedenti, in cui detto elemento filtrante (17) ? realizzato in carta pieghettata e si sviluppa attorno ad una struttura di supporto (21) prevista nella cartuccia (11) fra detta base chiusa (13) e detta base aperta (15), conferendo sostegno all?elemento filtrante (17) che si sviluppa attorno a detta struttura di supporto (21).
  8. 8. Gruppo filtro aria (100) per motori endotermici comprendente un involucro (101) dotato di ingresso (?IN?) per un flusso d?aria e un?uscita del flusso d?aria, in cui ? definito un vano (103) atto ad ospitare un elemento filtrante (105) sostituibile, caratterizzato dal fatto che l?elemento filtrante (105) sostituibile comprende una cartuccia filtrante (11) come rivendicata nelle riv.i da 1 a 7 e dal fatto che detto involucro (101) comprende una sporgenza (107) cooperante con detta cartuccia filtrante (11) .
  9. 9. Gruppo filtro aria (100) secondo la riv.e 8, in cui detta sporgenza (107) ? prevista su una superficie di fondo di detto involucro (101) ed ? suscettibile di essere ospitata nella cavit? (23a) definita dal convogliatore d?aria (23) di detta cartuccia filtrante (11) al fine di conferire sostegno a detto convogliatore (23) cavo.
  10. 10. Gruppo filtro aria (100) secondo la riv.e 8 o 9, in cui detta sporgenza (107) presenta uno sviluppo sostanzialmente tronco - conico ed ? conformata per impedire la rotazione della cartuccia filtrante (101) quando detta cartuccia (11) ? ospitata all?interno di detto involucro (101).
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