IT202100005369A1 - Dispositivo di filtrazione di acqua potabile - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
?Dispositivo di filtrazione di acqua potabile?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione ha per oggetto un filtro per acqua potabile, e pi? in particolare un dispositivo di filtrazione di acqua proveniente da una rete idrica tipicamente domestica.
Stato della tecnica anteriore
La filtrazione di acqua mediante dispositivi a ?cartuccia? ? una tecnologia di depurazione basata sul passaggio forzato dell?acqua attraverso uno o pi? mezzi porosi di materiali differenti.
Dalla domanda di brevetto EP 1069077A ? noto un siffatto dispositivo di filtrazione che comprende un filtro accoppiabile ad un rubinetto e provvisto di un involucro cilindrico comprendente un ingresso superiore per l'acqua non filtrata e un'uscita inferiore per l'acqua filtrata. L?involucro ? suddiviso in compartimenti da pannelli di separazione verticali. Ogni compartimento ? collegato al compartimento precedente e successivo sia superiormente sia inferiormente, formando un sistema tubolare in cui scorre l?acqua da filtrare. Ogni compartimento contiene materiali di filtrazione, ad esempio carbone attivo, zeolite, marmo, dolomite, magnesite.
Tale soluzione, per quanto efficace nel migliorare la qualit? di filtrazione dell?acqua grazie ad un percorso di filtrazione con una lunghezza maggiore rispetto ai dispositivi di trattamento d'acqua convenzionali, ad esempio con un sistema di filtrazione a cascata della stessa dimensione, ? di difficile realizzazione a causa della conformazione dei pannelli divisori dei compartimenti di filtrazione che sono integrati nell?involucro. Tale conformazione degli stadi di filtrazione rende inoltre complessa la manutenzione del filtro specialmente quando ? necessario sostituire o pulire i materiali di filtrazione all?interno dei compartimenti. Inoltre, la configurazione dell?involucro con l?entrata dell?acqua dall?alto rende il filtro ingombrante quando installato su un rubinetto, considerando che tale filtro deve essere installato coassialmente al tubo di uscita dell?acqua del rubinetto aumentandone notevolmente la lunghezza.
Vi ? quindi la necessit? di un dispositivo di filtrazione compatto, economico, efficace che garantisca nel contempo una rapida e poco costosa manutenzione.
Sintesi dell'invenzione
Secondo l'invenzione questo scopo ? raggiunto grazie al dispositivo di filtrazione del tipo definito nel preambolo della rivendicazione 1, la cui caratteristica primaria risiede nel fatto che l?involucro contiene un corpo elicoidale allungato che include quattro palette estendentisi verticalmente in modo da formare quattro compartimenti verticali o stadi di filtrazione connessi fluidicamente tra loro in modo che il flusso dell'acqua ? alternativamente in sorgente e in cascata dall?ingresso all?uscita. Grazie a questa idea di soluzione all?interno dell?involucro ? formato un percorso di filtrazione che aumenta il tempo di permanenza dell?acqua a contatto con i materiali filtranti mediante una cartuccia di facile realizzazione e comprendente un corpo di filtrazione velocemente rimovibile dall?involucro della cartuccia per la sua manutenzione e pulizia.
In una forma preferita di attuazione dell?invenzione le palette si estendono radialmente da un nucleo centrale del corpo in modo che i compartimenti verticali hanno sostanzialmente lo stesso volume. In pratica ciascuna paletta si estende con un angolo di 90? rispetto alla paletta adiacente. Nella forma di realizzazione secondo l?invenzione rappresentata nelle figure, le pareti delle palette sono piane. ? da notare che palette provviste di pareti svergolate rientrano all?interno della presente invenzione.
In una forma preferita di attuazione del dispositivo di filtrazione secondo l?invenzione, la porzione inferiore del primo stadio di filtrazione ? in connessione di fluido con l?ingresso dell?acqua mediante un primo condotto orizzontale, la porzione superiore del primo stadio di filtrazione ? in connessione di fluido con la porzione superiore del secondo stadio di filtrazione, la porzione inferiore del quarto stadio di filtrazione ? in connessione di fluido con l?uscita dell?acqua filtrata mediante un secondo condotto orizzontale, la porzione superiore del quarto stadio di filtrazione ? in connessione di fluido con la porzione superiore del terzo stadio di filtrazione, e le porzioni inferiori del secondo e del terzo stadio di filtrazione sono in connessione di fluido tra loro. Grazie a questa idea di soluzione, quando il dispositivo di filtrazione secondo l?invenzione ? accoppiato ad un rubinetto, gli stadi di filtrazione dell?acqua sono disposti sostanzialmente alla stessa altezza della porzione terminale del tubo del rubinetto, riducendo considerabilmente l?ingombro del filtro lungo l?asse del tubo del rubinetto.
In una forma di attuazione dell?invenzione, l?involucro comprende un coperchio superiore e il corpo elicoidale ? separabile dall?involucro rimuovendo detto coperchio. Ci? consente ad un utilizzatore un comodo e veloce accesso all?interno del filtro per la sua manutenzione, pulizia o per sostituire i materiali filtranti quando necessario.
In una forma di attuazione dell?invenzione il primo degli stadi di filtrazione comprende carboni attivi e almeno uno degli ulteriori stadi di filtrazione comprende resine chelanti. Risulta evidente che questa ? solo una delle possibili disposizioni dei materiali filtranti all?interno dell?involucro. Altre disposizioni rientrano nell?ambito di tutela dell?invenzione come, ad esempio, prevedere che anche il quarto stadio di filtrazione comprenda resine chelanti, oppure che almeno due stadi di filtrazione comprendano carboni attivi.
In un?ulteriore forma di attuazione del dispositivo di filtrazione secondo l?invenzione, gli stadi di filtrazione sono connessi tra loro mediante griglie predisposte su corrispettive porzioni di estremit? delle corrispondenti palette del corpo ad elica.
In un?ulteriore forma di attuazione il dispositivo di filtrazione comprende un deviatore di flusso azionabile per deviare l?acqua direttamente all?uscita senza passare dalla cartuccia di filtrazione.
In un?ulteriore forma di attuazione il dispositivo di filtrazione comprende un?elica, azionata dal flusso di acqua, e un circuito elettronico, alimentato da una batteria, predisposti per computare e visualizzare la quantit? d?acqua filtrata. Il circuito elettronico pu? convenientemente essere configurato per segnalare lo stato di usura dei filtri.
In un?ulteriore forma di attuazione del dispositivo secondo l?invenzione, in uno dei condotti orizzontali ? predisposto un dispositivo di misurazione per calcolare la quantit? d?acqua filtrata includente un pistone azionato dal flusso di acqua e comprendente uno stelo, una molla di contrasto, un trasduttore includente un magnete portato dallo stelo del pistone, ed un circuito elettronico alimentato da una batteria predisposto per misurare lo spostamento del magnete nel tempo e per computarlo in quantit? di acqua filtrata. Il circuito elettronico ? inoltre configurato per segnalare lo stato di usura della cartuccia di filtrazione mediante un display.
In un?ulteriore forma di attuazione la cartuccia di filtrazione comprende un?etichetta elettronica, cosiddetta TAG RFID, predisposta per memorizzare lo stato di usura della cartuccia stessa; il circuito elettronico ? configurato per modificare e/o leggere le informazioni contenute nell?etichetta elettronica o TAG RFID per la gestione della cartuccia e del suo fine vita. In questo modo, quando una cartuccia ha raggiunto il suo limite di utilizzo e deve essere sostituita, il circuito elettronico memorizza tale informazione sul TAG RFID della cartuccia che non potr? pi? essere utilizzata. Tale cartuccia potr?, ad esempio, essere portata in un centro di manutenzione predisposto per ripristinarla pulendo o sostituendo i materiali di filtrazione e memorizzando tale informazione sull?etichetta elettronica o TAG RFID per un suo nuovo utilizzo.
Ulteriori caratteristiche dell?invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata che segue.
Breve descrizione dei disegni
L'invenzione verr? ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:
- la figura 1 ? una vista prospettica schematica di una forma di attuazione del dispositivo di filtrazione di acqua potabile secondo l?invenzione connesso all?uscita di un tipico rubinetto domestico,
- la figura 2 ? una vista prospettica schematica di una forma di attuazione del dispositivo di filtrazione disconnesso dal rubinetto,
- la figura 3 ? una vista parzialmente esplosa di una forma di attuazione del dispositivo di filtrazione secondo l?invenzione, e
- le figure 4-7 mostrano alcuni dei componenti interni del filtro secondo l?invenzione.
Descrizione dettagliata dell'invenzione
Riferendosi inizialmente alle figure 1 e 2 con 1 ? genericamente indicato il dispositivo di filtrazione secondo l?invenzione comprendente un contenitore cilindrico 2 estendentesi verticalmente e sporgente superiormente da una porzione distale di un involucro allungato orizzontalmente 3.
Il contenitore cilindrico 2 ? predisposto per contenere la cartuccia di filtrazione 13,14,30 come sar? spiegato successivamente, ed ? provvisto di un coperchio rimovibile superiore 4, per l?accesso al suo interno.
La porzione prossimale dell?involucro allungato 3 comprende superiormente un innesto rapido 5 per collegare il dispositivo di filtrazione 1 secondo l?invenzione ad un?uscita U di un rubinetto tradizionale R provvisto di un regolatore F del flusso d?acqua e di un tubo T tipicamente ad ?U?. Inoltre, la porzione prossimale dell?involucro 3 comprende inferiormente un?uscita dell?acqua 6, coassiale all?innesto rapido 5, e frontalmente un deviatore 7 azionabile per deviare il flusso d?acqua in uscita del rubinetto R nel modo di cui si dir?.
Facendo ora riferimento alla figura 3, il contenitore cilindrico 2 ospita al suo interno la cartuccia di filtrazione comprendente un involucro cilindrico 13 contenente un corpo elicoidale 30 coassiale, meglio visibile nella figura 4, comprendente un nucleo cilindrico 8 dal quale si estendono, perpendicolarmente l?una dall?altra, quattro palette verticali 9,10,11,12 suddividendo l?involucro 13 in quattro compartimenti verticali 20,21,22,23 aventi sostanzialmente lo stesso volume. Ciascuna delle palette 9,10,11,12 ha una lunghezza corrispondente a quella del raggio dell?involucro cilindrico 13 in modo che l?estremit? distale di ciascuna paletta sia in contatto stagno con l?involucro cilindrico 13 della cartuccia. Per bloccare il corpo elicoidale 30 all?interno dell?involucro 13, tra il coperchio 4 ed il corpo elicoidale 30 ? previsto un corpo di riscontro 14, impegnato a pressione con la porzione superiore dell?involucro 13 e conformato per premere le estremit? superiori delle palette 9,10,11,12 e del nucleo 8 in modo da bloccare il corpo elicoidale 30 all?interno della cartuccia formando i quattro compartimenti verticali, o stadi di filtrazione 20,21,22,23 del dispositivo di filtrazione 1 secondo l?invenzione.
In una forma di realizzazione del dispositivo 1 secondo l?invenzione, la cartuccia 13,30, come visibile nella figura 4, comprende un coperchio 36 e un corpo di riscontro 37 del corpo elicoidale 30 impegnati con la porzione superiore dell?involucro 13 mediante mezzi disimpegnabili filettati 38,39 previsti all?interno del nucleo 8 del corpo elicoidale 30. In questo modo il coperchio 36 e il corpo di riscontro 37 possono essere facilmente rimossi per poter accedere all?interno dell?involucro 13 per la pulizia ed il reintegro della cartuccia 13,30.
Facendo riferimento alla figura 5, le palette 9 e 11 comprendono nelle rispettive porzioni superiori, aperture 15 e 17 provviste di reti metalliche; la paletta 10 invece comprende una simile apertura 16, con rete metallica, nella sua porzione inferiore. In questo modo le palette 9,10,11,12 formano un condotto 24,25,26,27 per la filtrazione dell?acqua all?interno dell?involucro 13 nel modo di cui si dir?.
Facendo ora riferimento alla figura 6, all?interno della porzione prossimale dell?involucro allungato 3 ? predisposta una coppia di condotti orizzontali 27,28. Il primo condotto 27 connette fluidicamente l?innesto rapido 5 in comunicazione con il condotto 18, visibile nella figura 4, con la porzione inferiore del primo stadio di filtrazione 20; il secondo condotto 28 connette fluidicamente la porzione inferiore del quarto stadio di filtrazione 23 con l?uscita 6 del dispositivo di filtrazione 1 mediante il raccordo 19.
Come visibile nella figura 6, ciascuno degli stadi di filtrazione 20,21,22,23 ? configurato per ospitare un materiale di filtrazione, in questa forma di realizzazione nel primo stadio di filtrazione 20 sono presenti carboni attivi 24, nel secondo 21 e nel terzo 22 stadio di filtrazione sono presenti resine chelanti 25, 26.
Facendo ora riferimento alla figura 7, il condotto orizzontale 28 del dispositivo di filtrazione 1 secondo l?invenzione comprende un dispositivo di misurazione 31 per calcolare la quantit? d?acqua filtrata mediante un trasduttore elettromagnetico. Tale dispositivo di misurazione 31 include un pistone 32 azionato dal flusso di acqua all?interno del condotto 28 e comprende uno stelo 33, una molla di contrasto 34 ed un magnete 35 portato dallo stelo 33. Durante il filtraggio, la pressione dell?acqua preme sul pistone 32 spostandolo assialmente di un?entit? proporzionale alla rigidit? della molla 34 e aprendo cos? il passaggio dell?acqua filtrata nel condotto 28. Un circuito elettronico alimentato da una batteria ? predisposto per misurare lo spostamento del magnete 35 e per computare tale spostamento in quantit? di acqua filtrata nel tempo.
La cartuccia 13,30 pu? inoltre comprendere un?etichetta elettronica, cosiddetta TAG RFID, non rappresentata nei disegni poich? generalmente nota, ed il circuito elettronico ? configurato per modificare e/o leggere le informazioni contenute in tale TAG RFID per la gestione della cartuccia 13,14,30 e del suo fine vita e/o ripristino.
Verr? ora descritto il funzionamento del dispositivo di filtrazione 1 secondo l?invenzione con riferimento alle frecce della figura 5.
Inizialmente un utilizzatore, agendo sul regolatore F del rubinetto R e sul deviatore 7 del dispositivo di filtrazione 1, permette all?acqua dalla rete idrica di confluire attraverso il tubo T, l?innesto 5 e il raccordo 18 nel condotto orizzontale 27. Successivamente, la pressione di erogazione tipica di una rete idrica permette all?acqua di percorrere in sorgente il primo stadio di filtrazione 20, passare dall?apertura superiore 15 della paletta 9, percorrere in cascata il secondo stadio di filtrazione 21, passare dall?apertura inferiore 16 della paletta 10, percorrere in sorgente il terzo stadio di filtrazione 22, passare dall?apertura superiore 17 della paletta 11, percorrere in cascata il quarto stadio di filtrazione 23, confluire nel condotto orizzontale 28 ed infine defluire dall?uscita dell?acqua filtrata 6 tramite il raccordo 19.
Agendo sul deviatore 7 del dispositivo di filtrazione 1 ? possibile far confluire l?acqua in uscita dal tubo T del rubinetto R direttamente all?uscita 6 del dispositivo di filtrazione 1, senza passare dalla cartuccia 13,14,30.
Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione cos? come definita nelle rivendicazioni che seguono. Cos? la generale conformazione e forma del contenitore 2 e dell?involucro 3 del dispositivo di filtrazione 1 potrebbero essere diversi da quelli rappresentati nei disegni.

Claims (12)

RIVENDICAZIONI
1. Dispositivo di filtrazione (1) di acqua potabile accoppiabile con l?uscita (U) di un rubinetto (R) comprendente:
- un ingresso dell?acqua (5),
- una cartuccia di filtrazione (13,14),
- un?uscita dell?acqua filtrata (6),
detta cartuccia di filtrazione (13,14) comprendendo un involucro sostanzialmente cilindrico (13) suddiviso in compartimenti verticali che comprendono materiali filtranti, detti compartimenti formando un condotto in cui scorre l?acqua da filtrare, caratterizzato dal fatto che
detto involucro (13) contiene un corpo elicoidale allungato (30) che include quattro palette (9,10,11,12) estendentisi verticalmente all?interno dell?involucro (13) in modo da formare quattro di detti compartimenti verticali o stadi di filtrazione (20,21,22,23) connessi fluidicamente tra loro in modo che il flusso dell'acqua ? alternativamente in sorgente e in cascata da detto ingresso (5) a detta uscita (6).
2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette palette (9,10,11,12) si estendono radialmente, perpendicolarmente l?una dall?altra, da un nucleo centrale (8) di detto corpo elicoidale (30) in modo che detti compartimenti verticali (20,21,22,23) hanno sostanzialmente lo stesso volume.
3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, ciascuno di detti stadi di filtrazione (20,21,22,23) comprendendo una porzione superiore e una porzione inferiore caratterizzato dal fatto che:
la porzione inferiore del primo stadio di filtrazione (20) ? in connessione di fluido con detto ingresso dell?acqua (5) mediante un primo condotto orizzontale (27),
la porzione superiore del primo stadio di filtrazione (20) ? in connessione di fluido con la porzione superiore del secondo stadio di filtrazione (21),
la porzione inferiore del quarto stadio di filtrazione (23) ? in connessione di fluido con detta uscita dell?acqua filtrata (6) mediante un secondo condotto orizzontale (28), la porzione superiore del quarto stadio di filtrazione (23) ? in connessione di fluido con la porzione superiore del terzo stadio di filtrazione (22), e
le porzioni inferiori del secondo (21) e del terzo (22) stadio di filtrazione sono in connessione di fluido tra loro.
4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il flusso dell?acqua in uno di detti stadi di filtrazione (20,21,22,23) ? in direzione opposta rispetto al flusso dell?acqua degli stadi di filtrazione adiacenti (20,21,22,23).
5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro (13) comprende un coperchio superiore (4,14) e detto corpo elicoidale (30) ? separabile da detto involucro (13) rimuovendo detto coperchio (4,14).
6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo (20) di detti stadi di filtrazione (20,21,22,23) comprende carboni attivi, e almeno uno di detti ulteriori stadi di filtrazione comprende resine chelanti.
7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti stadi di filtrazione (20,21,22,23) sono connessi tra loro mediante aperture (15,16,17) provviste di griglie predisposte su corrispettive porzioni di estremit? delle corrispondenti palette (9,10,11) di detto corpo elicoidale (30).
8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un deviatore di flusso (7) azionabile per deviare l?acqua direttamente a detta uscita (6) senza passare da detta cartuccia di filtrazione (13,14,30).
9. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un?elica, azionata dal flusso di acqua, e un circuito elettronico, alimentato da una batteria, predisposti per computare e visualizzare la quantit? d?acqua filtrata.
10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che in uno di detti condotti orizzontali (27,28) ? predisposto un dispositivo di misurazione (31) per calcolare la quantit? d?acqua filtrata includente un pistone (32) azionato dal flusso di acqua e avente uno stelo (33), una molla di contrasto (34) di detto pistone (32), un trasduttore elettromagnetico includente un magnete (35) portato dallo stelo (33) di detto pistone (32), ed un circuito elettronico alimentato da una batteria predisposto per misurare lo spostamento di detto magnete (35) e per computare lo spostamento nel tempo di detto magnete (35) in quantit? di acqua filtrata.
11. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto circuito elettronico ? configurato per segnalare lo stato di usura di detta cartuccia di filtrazione (13,14,30) mediante un display (29).
12. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9-11, caratterizzato dal fatto che detta cartuccia di filtrazione (13,14,30) comprende un?etichetta elettronica, cosiddetta TAG RFID, predisposta per memorizzare lo stato di usura di detta cartuccia (13,14,30), detto circuito elettronico essendo configurato per leggere e/o modificare le informazioni contenute in detta etichetta o TAG RFID per la gestione di detta cartuccia (13,14,30) e del suo fine vita e/o ripristino.
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