ITMI20071357A1 - Modulo filtrante autopulentye a flusso veloce - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto di invenzione

Il presente trovato riguarda un modulo filtrante secondo il preambolo della rivendicazione principale .

Allo stato della tecnica sono note molte tipologie di moduli filtranti in grado dì separare da un liquido le impurità in esso presenti, facendolo passare attraverso un elemento filtrante, di solito una membrana o una rete, atto a trattenere le impurità. Nel funzionamento di un modulo filtrante tali impurità si depositano sull'elemento filtrante ostruendo via via il passaggio del liquido da filtrare. E' necessario, per questo motivo, provvedere alla rigenerazione periodica del modulo filtrante, ad esempio con un lavaggio dell'elemento filtrante. La rigenerazione implica l'interruzione della normale azione filtrante, con notevole disagio da parte del1'utenza.

Allo scopo di rendere meno frequente l'operazione di lavaggio, in US 4,966,701 e in US 5,076,942 viene descritto un metodo ed un dispositivo filtrante, nel quale il liquido da filtrare viene accelerato al momento in cui entra in contatto con un elemento filtrante 12 ad opera di un dispositivo acceleratore li che produce una riduzione del volume interno al filtro. 1/ elevata velocità del liquido che si muove nella ristretta intercapedine tra detto dispositivo di riduzione del volume e l'elemento filtrante 12 ostacola la deposizione delle impurità da filtrare sull'elemento filtrante, riducendo il normale tasso di imbrattamento dell'elemento filtrante e consentendo in questo modo una minore frequenza delle operazioni di rigenerazione e pulizìa con la conseguente interruzione del servizio. Nei documenti citati si vede inoltre che le impurità da filtrare, che non riescono ad attraversare l'elemento filtrante 12, vengono depositate verso il basso e scaricate attraverso una valvola di scarico 30, mentre il liquido filtrato fuoriesce attraverso l'uscita 18 posta approssimativamente a metà altezza del modulo filtrante.

Malgrado in questo tipo di modulo filtrante l'imbrattamento dell'elemento filtrante sia minore, è necessario anche in questo caso effettuare periodicamente una rigenerazione manuale dell'elemento filtrante. A questo scopo una valvola a monte interrompe il flusso del fluido da filtrare e il modulo filtrante viene aperto e ripulito. Una volta ricollegato alla linea, la valvola a monte viene riaperta e il fluido è libero di fluire nuovamente attraverso il modulo filtrante.

In alternativa esistono dispositivi che permettono un lavaggio automatico dell'elemento filtrante. Detti dispositivi possono comprendere una pluralità dì ugelli fissi atti ad erogare un getto detergente ed una valvola a monte che interrompe il flusso all'interno del modulo filtrante permettendone lo svuotamento e la pulizia. In alternativa esìstono dispositivi di suzione che aspirano lo sporco dalla superficie della membrana filtrante, spazzandone tutta la superficie grazie ad un movimento rotatorio o di roto-traslazione .

Un problema è che l'operazione di pulizia risulta essere particolarmente complicata richiedendo o un intervento manuale.

Un altro problema è che la pulizia dell'elemento filtrante, in particolare se realizzata per mezzo un dispositivo automatico, implica una maggiore complicatezza dell'impianto in cui va inserito il modulo filtrante, in quanto può essere necessaria una valvola a monte del modulo filtrante e/o un circuito separato di alimentazione degli ugelli.

Un ulteriore problema è che l'elemento filtrante, ad esempio una membrana o una rete, può essere molto delicato e rompersi facilmente, a causa del fatto che il fluido accelerato va a colpire direttamente l'elemento filtrante. Questo comporta la necessità di una sua sostituzione e l'interruzione del servizio con costi notevoli.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di realizzare un dispositivo che permetta di superare gli inconvenienti citati, in particolare uno scopo è quello di realizzare un modulo filtrante a basso imbrattamento che consenta una più semplice pulizia dell'elemento filtrante.

Un altro scopo è quello di realizzare un modulo filtrante a lavaggio automatico che richieda un impianto più semplice, ad esempio che non richieda una valvola a monte per l'interruzione del flusso del fluido da filtrare durante la rigenerazione.

Un ulteriore scopo è quelle? di elevare la durata dell'elemento filtrante.

Un altro scopo ancora è quello di migliorare l'efficienza della separazione delle impurità dal fluido da filtrare.

Detti scopi vengono conseguiti da un dispositivo le cui caratteristiche sono evidenziate dalle rivendicazioni.

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a puro titolo esemplificativo, quindi non limitativo, di un esempio realizzativo illustrato negli annessi disegni in cui:

la fig. 1 mostra una vista in sezione longitudinale del modulo filtrante secondo 1'invenzione;

la fig. 2 mostra una vista in sezione longitudinale del modulo filtrante con elemento mobile in posizione di flussaggio;

la fig. 3 mostra una vista in sezione longitudinale del modulo filtrante con elemento mobile in posizione di lavaggio;

la fig. 4 mostra una vista in sezione longitudinale del modulo filtrante con elemento mobile in posizione di flussaggio inibito, anche detta filtrazione dead-end;

la fig. 5 rappresenta un dettaglio di una diversa forma realizzativa in cui l'elemento filtrante presenta una posizione arretrata rispetto all' acceleratore.

Con riferimento ai disegni, si vede che nella forma realìzzativa preferita il modulo filtrante 100 secondo l'invenzione comprende un contenitore 1 esterno di forma sostanzialmente cilindrica a direttrice circolare, con un'apertura d'ingresso 6 in corrispondenza della base superiore e un'apertura di uscita 19 in corrispondenza della parte superiore della superficie laterale. Il modulo filtrante 100 comprende anche un tratto d'ingresso 22 che conduce alla porta d'accesso 5 e un tratto d'uscita 23 che si estende dall'apertura di uscita 19. I tratti d'ingresso 22 e di uscita 23 sono disposti sullo stesso asse e sono realizzati in modo da permettere un facile inserimento del modulo filtrante su una linea dove va realizzata la depurazione del fluido. All'interno del contenitore 1 il modulo filtrante comprende una camera di alimentazione 8 alla quale il fluido accede attraverso l'apertura d'ingresso 6, una camera di pre-filtraggio 4 che presenta una forma sostanzialmente cilindrica a direttrice circolare con una base dì monte 17 ed una base di valle 18. Sulla base di monte 17 che la separa della camera di alimentazione 8 è disposta una porta di accesso 5 che consente al fluido di passare dalla camera dì alimentazione 8 alla camera di pre-filtraggio 4. Un elemento filtrante 3 è disposto in modo da realizzare la superficie laterale della camera di pre-filtraggio 4. L'elemento filtrante 3 è in genere una rete filtrante o una membrana filtrante atta a trattenere le impurità presentì nel fluido da trattare, in generale un liquido, in particolare acqua da depurare. L'apertura di uscita 19 è preferibilmente disposta in prossimità dell'apertura d'ingresso 6, in modo che il fluido filtrato, dopo essere passato attraverso l'elemento filtrante 3 debba risalire verso l'alto compiendo una inversione del suo moto.

Naturalmente il modulo filtrante 100 può essere aperto per la sostituzione dell'elemento filtrante 3. La base dì valle 18 della camera di pre-filtraggio 4 presenta una porta di deflusso 7 per la fuoriuscita del fluido non filtrato. Sulla base di monte 17 della camera dì pre-filtraggio 4, tra la camera di pre-filtraggio 4 e la camera di alimentazione 8, attorno alla porta di accesso 5, sono disposti una pluralità di ugelli 9 per la pulizia dell'elemento filtrante 3. Tali ugelli 9 collegano la camera di alimentazione 8 alla camera di pre-filtraggio 4 e sono orientati in direzione dell'elemento filtrante 3, in modo che il fluido che, dalla camera di alimentazione 8 passa attraverso gli ugelli 9 nella camera di prefiltraggio 4, colpisca l'elemento filtrante 3 con un piccolo angolo di incidenza a, per rimuovere meglio lo sporco. Gli ugelli 9, disposti ai bordi della base della camera di alimentazione 8 sono protetti da un filtro protettivo 24 che ha lo scopo di impedire che sporcizia possa inserirsi dentro i sottili orifizi degli ugelli 9 otturandoli. Tale filtro protettivo 24 si mantiene pulito per il flusso di liquido che in fase di flussaggio o di filtrazione dead end scorre ad elevata velocità sulla sua superficie senza sostanzialmente attraversarlo. Sull'asse della camera di prefiltraggio 4 è disposto un elemento mobile 15 che comprende ad una estremità un primo otturatore 10, atto a chiudere la porta dì accesso 5, una sezione centrale denominata acceleratore 11, che presenta una superfìcie attiva 12 in gran parte affacciata all'elemento filtrante 3, un secondo otturatore 13 disposto sull'altra estremità e atto a chiudere la porta di deflusso 7. L'elemento mobile 15 presenta una forma assialsimmetrìca, è calettato su un asse 20 ed è mobile in direzione dell'asse 20 grazie ad un attuatore 21. L'elemento mobile può scorrere in direzione assiale assumendo una qualsiasi posizione intermedia tra una prima posizione in cui chiude completamente la porta di accesso 5 e una seconda posizione in cui chiude completamente la porta di deflusso 7. La maggior parte della superficie attiva 12 è dì forma cilindrica a direttrice circolare e parallela all'elemento filtrante 3. La superficie attiva 12 serve a ridurre la sezione di passaggio rispetto alla sezione dell'apertura d'ingresso 6 e aumentare la velocità del fluido da filtrare che lambisce l'elemento filtrante 3. Una maggiore velocità del fluido in corrispondenza dell'elemento filtrante 3 permette un minore imbrattamento dello stesso. Il primo otturatore 10 e il secondo otturatore 13 presentano una forma sostanzialmente conica che si raccorda alla superficie attiva 12 dell'acceleratore 11 di forma sostanzialmente cilindrica. Tale raccordo è più graduale per il primo otturatore 10 e avviene con una parte della superfìcie attiva 12 di forma tronco-conica. Essendo l'elemento mobile disposto sull'asse della camera di pre-filtraggio 4 la porta di accesso 5 è disposta in posizione centrale sulla base di monte 17, e la porta di deflusso 7 è disposta in posizione centrale sulla base di valle 18. Muovendosi in direzione assiale, l'elemento mobile può chiudere alternativamente la porta di accesso 5 (fig. 3), oppure la porta di deflusso 7 (fig. 4). L'elemento mobile 15 può anche disporsi in posizione intermedia lasciando aperte entrambe le porte 5 e 7 (fig. 2).

Nel suo funzionamento il modulo filtrante 100 è collegato ad una linea nella quale scorre il fluido da filtrare, con la bocca d'ingresso 6 rivolta verso l'alto e la porta di deflusso 7 rivolta verso il basso, al fine di utilizzare la forza di gravità per ottenere un più efficiente funzionamento del modulo filtrante. L'asse del modulo filtrante, normalmente inclinato rispetto alla verticale, forma un angolo ottuso con il comune asse del tratto d'ingresso 22 e del tratto d'uscita 23, al fine di ridurre le perdite di carco. E' naturalmente possibile che i tratti d'ingresso 22 e di uscita 23 siano disposti su assi diversi e che formino un qualsiasi angolo con l'asse del modulo filtrante. Per moduli filtranti realizzati in materia plastica è particolarmente comune un angolo di 90° tra tratti d'ingresso 22 o d'uscita 23 e asse del modulo filtrante.

Nella fase di flussaggio (fig. 2) l'elemento mobile 15 si trova in una posizione intermedia rispetto alla sua corsa, lasciando aperte sia la porta d'accesso 5 che la porta di deflusso 9. Il fluido da filtrare entra attraverso l'apertura 6 nella camera di alimentazione 8, passa attraverso la porta d'accesso 5 ed entra nella camera dì prefiltraggio 4. La forma ad ogiva dell'elemento mobile 15 riduce la sezione di passaggio e accelera il fluido, il quale, fluendo tra la superficie attiva dell'acceleratore 11 e l'elemento filtrante 3, viene in parte filtrato passando attraverso l'elemento filtrante 3, risale contro la forza di gravità verso l'alto per uscire dall'apertura di uscita 19 ed essere immesso, depurato, nel tratto d'uscita 23. La parte di fluido che, fluendo tra la superficie attiva dell'acceleratore 11 e l'elemento filtrante 3, non passa attraverso l'elemento filtrante 3, non viene filtrata e fluisce verso il basso, attraverso la porta di deflusso 7, fuori del modulo filtrante 100. Normalmente è previsto che l'impianto recuperi questo fluido non filtrato e lo immetta nuovamente nel modulo filtrante 100, attraverso l'apertura d'ingresso 6, per un ulteriore passaggio. Dopo vari passaggi lo sporco si concentra sempre più nel fluido che defluisce attraverso la porta di deflusso 7. L'elemento filtrante 3, ad esempio una rete filtrante, può venire imbrattata e parzialmente otturata dalla sporcizia presente nel liquido da filtrare. L'elevata velocità del liquido che scorre sulla rete filtrante contrasta il deposito della sporcizia sulla rete filtrante stessa, riducendone l'imbrattamento. Quando tuttavia si rende necessaria una pulizìa dell'elemento filtrante, in quanto troppo otturato, un attuatore 21 comanda il movimento dell'elemento mobile 15 in posizione di chiusura della porta dì accesso 5 (fig. 3). La camera di pre-filtraggio A si svuota rapidamente, in quanto il fluido in essa contenuto defluisce attraverso la porta di deflusso 7 che risulta adesso completamente aperta. Il fluido nella camera di alimentazione 8, non potendo defluire attraverso la porta di accesso 5, aumenta la propria pressione e passa a forza attraverso gli ugelli 9 che producono getti veloci a forma di lama indirizzati verso l'elemento filtrante 3. Tali getti, che presentano un basso angolo di incidenza oc rispetto all'elemento filtrante 3, esercitano una azione meccanica utile a rimuovere lo sporco dall'elemento filtrante. Il fluido utilizzato per la pulizia dell'elemento filtrante, assieme allo sporco rimosso, esce poi dalla porta di deflusso 7. La portata di fluido che passa attraverso gli ugelli 9 è minore rispetto a quella che si ha attraverso la camera di pre-filtraggio 4 quando la porta di accesso è aperta, la camera di prefiltraggio 4 risulta quindi quasi vuota in questa fase di lavaggio. Terminato il lavaggio dell'elemento filtrante 3, l'elemento mobile 15 si riporta in una posizione intermedia (fig. 2) e ricomincia a funzionare normalmente.

In caso di fluidi poco sporchi o di bassa portata o di filtraggio grossolano ottenuto con una rete filtrante 3 a maglie relativamente larghe, può essere utile far funzionare il modulo filtrante 100 in modalità dead end o di flussaggio inibito. Allo scopo l'attuatore 21 comanda l'abbassamento dell'elemento mobile 15 fino alla posizione in cui esso chiude completamente la porta di deflusso 7 (fig. 4). Il flussaggio continuo del fluido da filtrare con il recupero del fluido non filtrato viene in questo caso interrotto. Il fluido da filtrare che entra nel modulo filtrante 100 e quindi nella camera di pre-filtraggio 4 , ne può solo uscire passando attraverso l'elemento filtrante 3. In questa modalità di funzionamento tutto lo sporco che non può passare attraverso l'elemento filtrante 3 rimane sul fondo della camera di pre-filtraggio. Ciò può essere accettato in caso di portata particolarmente ridotta del fluido o di fluido non particolarmente sporco. Quando la quantità di sporco accumulata diventa eccessiva, si esegue una operazione di lavaggio comandando il sollevamento dell'elemento mobile 15, aprendo la porta di deflusso 7, e chiudendo completamente la porta di accesso 5.

Nel funzionamento a flussaggio (fig. 2), con l'elemento mobile in posizione intermedia e sia la porta di accesso 5 che la porta di deflusso 7 aperte, l'elemento mobile 15 può essere posizionato al centro oppure in posizione più avanzata (più prossima alla porta di accesso 5) o più arretrata (più prossima alla porta di deflusso 7). Una tale regolazione può essere utile per compensare variazioni della portata del fluido da filtrare. Se infatti la portata diminuisce, una posizione più arretrata consente di riempire meglio la camera di pre-filtraggio 4 e filtrare una maggiore quantità di fluido. Se la portata aumenta, una posizione più avanzata dell'elemento mobile 15 consente di ottimizzare la portata all'interno della camera di pre-filtraggio. Il funzionamento a flussaggio viene preferito rispetto al funzionamento dead end quando il fluido da filtrare è particolarmente sporco.

Dal momento che il fluido prima scende verso il basso e poi, una volta filtrato, deve risalire per passare attraverso l'apertura di uscita 19, l'accelerazione ricevuta dal fluido nell'inversione del moto favorisce una deposizione dello sporco più pesante sul fondo della camera di pre-filtraggio 4 .

In fig. 5 è rappresentato un dettaglio di una diversa forma realizzativa in cui, nella direzione media del flusso, l'elemento filtrante 3 presenta una posizione arretrata rispetto alla superficie attiva 12 di una quantità L almeno pari alla distanza D tra l'elemento filtrante 3 e la superficie attiva 12. Questo viene fatto allo scopo di fare lambire l'elemento filtrante 3 da fluido che si muove mediamente in direzione parallela alla superficie del dell'elemento filtrante 3. In questo modo il fluido che entra nella camera di prefiltraggio 4 non va ad incidere violentemente sulla superficie dell'elemento filtrante 3, diminuendo le probabilità di lacerare l'elemento filtrante 3 o di danneggiarlo.

In una diversa forma realizzativa non rappresentata, è possibile che gli ugelli 9, invece di essere disposti nella parete di separazione tra la camera di alimentazione 8 e la camera di prefiltraggio 4 , attorno alla porta d'accesso 5, siano disposti sul primo otturatore 10 ed entrino quindi in azione quando il primo otturatore 10 chiude completamente la porta d'accesso 5.

E' anche possibile che il modulo filtrante non comprenda .l'acceleratore 11, corpo centrale dell'elemento mobile 15, ma solo un primo otturatore 10 mobile. Un tale modulo filtrante avrebbe una funzionalità ridotta rispetto alla forma realizzativa preferita, ma consentirebbe comunque di realizzare un lavaggio automatico senza dover disporre una valvola sulla linea a monte del modulo filtrante.

Grazie al fatto che il modulo filtrante 100 comprende un elemento mobile 15 centrale che funge sia da otturatore per la porta di accesso o per la porta di deflusso sia da acceleratore, il modulo filtrante può rigenerarsi senza l'intervento di un operatore che apra il modulo filtrante e ne pulisca l'elemento filtrante. La presenza di un acceleratore, inoltre, riduce 1'imbrattamento e la frequenza delle operazioni di lavaggio. La possibilità dì movimento assiale dell'elemento mobile 15 consente una regolazione ottimale del modulo filtrante in funzione della portata disponibile.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Modulo filtrante (100) per fluidi comprendente una camera di pre-filtraggio (4) atta a ricevere il fluido da filtrare, un elemento filtrante (3) che delimita almeno in parte detta camera di pre-filtraggio (4), caratterizzato dal fatto di comprendere una camera di alimentazione (8) disposta a monte della camera di pre-filtraggio (4), una porta di accesso (5) che collega la camera di alimentazione (8) alla camera di pre-filtraggio (4), almeno un ugello (9) atto a collegare la camera di alimentazione (8) alla camera di prefiltraggio (4), e un primo otturatore (10) mobile atto a chiudere la porta dì accesso (5), detto almeno un ugello (9) venendo attraversato dal fluido quando l'otturatore (10) chiude la porta di accesso (5), 2. Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto ugello (9) è disposto tra la camera di pre-filtraggio (4) e la camera dì alimentazione (8). 3. Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un contenitore esterno (1) che presenta un'apertura d'ingresso (6} per l'ingresso del fluido da filtrare e di comprendere un acceleratore (11) dì flusso che presenta una superficie attiva (12) disposta in modo da rendere la sezione di passaggio del fluido tra elemento filtrante (3) e superficie attiva (12) dell'acceleratore (11) inferiore alla sezione di passaggio dell'apertura d'ingresso (6). 4 . Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la camera di pre-filtraggio (4) presenta una porta dì deflusso (7) per il deflusso del fluido non filtrato e che il modulo filtrante (1.00) comprende un secondo otturatore (13) mobile atto ad otturare detta porta di deflusso (7). 5. Modulo filtrante (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo otturatore (10), detto acceleratore (11) e detto secondo otturatore (13) sono solidali e formano un unico elemento mobile (15)-6. Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto primo otturatore (10) presenta una forma sostanzialmente conica che si raccorda alla superficie attiva (12) dell'acceleratore (11). 7. Modulo filtrante (100} secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la camera di pre-fìltraggio (4) presenta una forma sostanzialmente cilindrica con una base di monte (17) ed una base di valle (18), l'elemento filtrante (3) essendo disposto in corrispondenza della superficie laterale, la porta di accesso (5) essendo disposta in posizione centrale sulla base di monte (17), e la porta dì deflusso (7) essendo disposta in posizione centrale sulla base di valle (18). 8. Modulo filtrante (100) secondo una o piu delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la camera di pre-filtraggio (4) presenta una forma sostanzialmente assialsimmetrica e che l'elemento mobile (15) presenta anch'esso una forma sostanzialmente assialsimmetrica, con asse sostanzialmente coincidente con quello della camera di pre-filtraggio (4), ed è mobile in direzione assiale. 9. Modulo filtrante (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta superficie attiva (12) dell'acceleratore (11) presenta forma cilindrica. 10. Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione 3 , caratterizzato dal fatto che detto contenitore esterno presenta una apertura di uscita (19) disposta in prossimità dell'apertura d'ingresso (6), 11. Modulo filtrante (100) secondo una o piu delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, nella direzione media del flusso, l'elemento filtrante (3) presenta una posizione arretrata rispetto alla superficie attiva (12) dì una quantità (L) almeno pari alla distanza (D) tra l'elemento filtrante (3) e la superficie attiva (12). 12. Modulo filtrante (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di ugelli disposti attorno all'apertura di ingresso (6). 13. Modulo filtrante (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un ugello (9) è disposto sul primo otturatore (10).