ITMI20111687A1 - Separatore magnetico di particelle per impianti termici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Avente titolo: “Separatore magnetico di particelle per impianti termiciâ€

SFONDO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per separare particelle da un fluido circolante in un impianto di riscaldamento che vengono accumulate e periodicamente scaricate sotto forma di fanghi; in particolare l’invenzione à ̈ diretta ad un separatore magnetico adatto per separare sia particelle ferrose, dovute alla corrosione interna delle tubazioni e/o di apparecchiature di un impianto di riscaldamento, sia particelle non ferrose dovute a sporcizia formatasi nel fluido termico in circolazione. Benché il separatore magnetico di particelle secondo la presente invenzione risulti adatto per qualsiasi applicazione, trova una particolare applicazione in impianti termici sia di tipo domestico, che in impianti centralizzati per uso civile e/o industriale.

STATO DELL’ARTE

Come noto, il fluido termico circolante in un impianto di riscaldamento tende a trascinare una quantità di particelle dovute sia a sporcizia presente o formatasi nello stesso fluido, sia a particelle ferrose formatesi per la corrosione interna di tubazioni metalliche, di radiatori e/o di altre apparecchiature presenti in un impianto di riscaldamento.

Queste particelle di sporco e/o dovute alla corrosione se non vengono eliminate tendono ad accumularsi in parti critiche dell’impianto, ad esempio in corrispondenza di valvole e/o di pompe di circolazione del fluido, alterando i parametri di progetto dell’impianto fino a causare il bloccaggio dell’impianto stesso.

Un dispositivo magnetico per separare particelle ferrose da un fluido circolante in un sistema di riscaldamento, à ̈ descritto ad esempio in WO-A-2004/105954; il dispositivo comprende un contenitore configurato con una camera di separazione magnetica delle particelle, avente una entrata ed una uscita per il fluido distanziate nella direzione assiale del contenitore. Il dispositivo comprende inoltre una barra magnetica totalmente immersa nel fluido, che si protende assialmente nella camera di separazione, tra l’entrata e l’uscita del fluido. La barra magnetica à ̈ fissata in modo rimovibile ad un coperchio per essere rimossa quando si devono asportare le particelle ferrose che hanno aderito al magnete.

Un simile dispositivo, oltre al fatto di non essere in grado di trattenere particelle non ferrose presenti nel fluido, per lo sfilamento del magnete e la rimozione delle particelle ferrose richiede necessariamente l’apertura del contenitore con conseguente arresto della circolazione del fluido in pressione, predisponendo idonee valvole a monte ed a valle del dispositivo stesso.

Allo scopo di consentire la rimozione di particelle ferrose che hanno aderito ad un magnete, senza dover aprire il dispositivo di separazione, con GB-A-850.233 e WO-A-2009/122127 à ̈ stato proposto di collocare il magnete, o una pluralità di magneti, in rispettivi involucri tubolari in modo da impedire un contatto diretto del magnete, o dei magneti, con il fluido circolante, ed una rimozione dello stesso magnete senza dover aprire il dispositivo separatore.

In particolare il separatore secondo GB-A-850.233 comprende un contenitore in materiale non magnetico, configurato con una camera superiore di filtrazione in cui si protende una pluralità di gruppi magnetici all’interno di rispettivi alloggiamenti tubolari di protezione. Il contenitore à ̈ inoltre provvisto di una camera di raccolta e di spurgo dei fanghi e delle particelle ferrose che periodicamente vengono fatte cadere semplicemente sfilando i gruppi magnetici dai rispettivi alloggiamenti tubolari; una pluralità di piastre di guida nella camera superiore, consentono al fluido di fluire il più possibile immerso nel campo magnetico generato dai magneti permanenti.

A sua volta WO-A-2009/122127 illustra un separatore magnetico di particelle, di tipo ciclonico, comprendente un canale anulare di entrata del fluido in cui si genera un movimento a ciclone del fluido ed una separazione delle particelle per effetto della forza centrifuga generata, che continua nella parte conica inferiore da cui il fluido risale in un cannotto centrale comunicante con una uscita, ed in cui il fluido mantiene un moto a ciclone attorno ad un magnete centrale che si protende assialmente in un elemento tubolare di protezione.

Nella parte inferiore del separatore à ̈ prevista una speciale zona di calma, dove le particelle di sporco separate dall’azione ciclonica si raccolgono per essere successivamente scaricate mediante la rimozione di un tappo; nuovamente le particelle ferrose che sono state attratte dal campo magnetico del magnete interno, vengono fatte cadere sul fondo semplicemente sfilando il magnete.

Sia in GB-A-850.233 che in WO-A-2009/122127 i magneti sono dunque posizionati nella camera superiore di separazione, dove il flusso magnetico viene direttamente attraversato dal fluido circolante in una condizione vorticosa; pertanto, per effettuare le operazioni di pulizia con questo tipo di separatori magnetici, à ̈ necessario interrompere la circolazione del fluido, ad esempio arrestando le pompe di circolazione dell’impianto, ovvero chiudendo un’apposita valvola a valle dello stesso separatore, onde evitare che le particelle di sporco vengano trascinate dal fluido. Con separatori magnetici di questo genere, non à ̈ quindi possibile eseguire operazioni di pulizia e rimozione dei fanghi con l’impianto funzionante.

SCOPI DELL’INVENZIONE

Uno scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un dispositivo per separare particelle ferrose e non ferrose da un fluido circolante in un impianto termico, configurato in modo che l’attrazione magnetica delle particelle possa avvenire in una zona del fluido sostanzialmente priva di turbolenza.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ di fornire un dispositivo magnetico per la separazione di particelle ferrose trascinate da un fluido termico circolante in un impianto di riscaldamento, in cui la rimozione delle particelle ferrose trattenute dal campo magnetico, possa essere eseguita in tempi estremamente brevi, semplicemente rimuovendo manualmente un elemento di supporto dei magneti, sia ad impianto fermo sfruttando la pressione statica dell’impianto stesso, sia mantenendo il fluido in circolazione con l’impianto di riscaldamento in funzione.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

Quanto sopra à ̈ reso possibile mediante un dispositivo adatto per separare particelle ferrose e non ferrose da un fluido termico circolante in un impianto di riscaldamento, avente le caratteristiche della rivendicazione 1.

In particolare, la soluzione secondo la presente invenzione si distingue dai separatori di particelle noti, in quanto i magneti di attrazione delle particelle ferrose sono disposti esternamente ad una camera di quiete separata e sottostate ad una camera di separazione, in cui l’assenza di turbolenza e la sostanziale riduzione di velocità del fluido tendono a creare una zona di quiete che facilita la caduta e l’accumulo delle particelle, in particolare l’attrazione magnetica delle particelle ferrose contro la parete periferica della stessa camera di quiete.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed ulteriori caratteristiche, ed alcune forme di realizzazione preferenziali di un dispositivo magnetico di separazione secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 Ã ̈ una vista di una prima forma di realizzazione di un separatore magnetico di particelle secondo la presente invenzione;

Fig. 2 Ã ̈ una sezione trasversale secondo la linea 2-2 di figura 1;

Fig. 3 Ã ̈ una sezione secondo la linea 3-3 di figura 2;

Fig. 4 à ̈ una vista prospettica dell’elemento esterno di supporto dei magneti; Fig. 5 à ̈ una vista prospettica di una seconda forma di realizzazione di un separatore magnetico di particelle secondo l’invenzione, con il supporto dei magneti diversamente configurato e in condizione rimossa;

Fig. 6 Ã ̈ una differente vista prospettica del separatore di particelle di figura 5, atta a mostrare un sistema di aggancio del supporto dei magneti al corpo del separatore;

Fig. 7 à ̈ una vista prospettica simile a quella di figura 6, con l’elemento di supporto dei magneti in condizione assemblata.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Con riferimento alle figure 1-4 si descriverà una prima forma di realizzazione di un separatore magnetico di particelle secondo l’invenzione.

Il separatore magnetico comprende un corpo cavo 10 in ottone o altro idoneo materiale non magnetico, costituito da una parte superiore 10A e da una parte inferiore 10B avvitabili a tenuta tra loro. La parte di corpo superiore 10A definisce una prima camera 11, detta anche camera di separazione delle particelle di sporco trascinate da un fluido termico circolante in un impianto di riscaldamento; la parte di corpo superiore 10A à ̈ inoltre provvista di un’entrata 12 e di un’uscita 13 per il fluido, nonché per alloggiare un mezzo 14 di deviazione a riduzione della velocità del fluido, cioà ̈ idoneo a consentire una separazione per gravità delle particelle di sporco trascinate dal fluido in pressione.

Il mezzo 14 di deviazione del fluido e di riduzione della velocità può essere comunque conformato; ad esempio può essere sottoforma di una cartuccia costituita da un elemento reticolare in materiale plastico avvolto a spirale, o da una pluralità di elementi reticolari disposti a raggiera, preposti alla separazione per gravità delle impurità costituite da particelle ferrose o non ferrose sospese nel fluido, ad esempio come descritto nel brevetto IT 1348978 della stessa richiedente, qui incorporato per riferimento.

A sua volta la parte di corpo inferiore 10B à ̈ configurato con una seconda camera 15, detta anche camera di quiete e di accumulo dei fanghi, in cui la velocità e la turbolenza del fluido si riducono sostanzialmente a zero. La camera di quiete 15 comunica superiormente con la sovrastante camera di separazione 11, nonché presenta sul fondo un’apertura 16 per lo scarico periodico dei fanghi, aprendo una valvola di spurgo 17 azionabile manualmente.

Come precedentemente riferito, il separatore di particelle 10 comprende anche dei mezzi magnetici per la cattura ed il ritegno delle particelle ferrose presenti nel fluido termico, che sono state separate e che cadono per gravità dalla camera superiore 11.

A differenza delle soluzioni precedentemente note, che prevedono uno o più magneti nella parte superiore del separatore, in una condizione di turbolenza, sostanzialmente immersi nel flusso di fluido, la presente invenzione si differenzia in quanto i mezzi magnetici di ritegno delle particelle ferrose sono disposti esternamente alla camera di quiete 15 del separatore 10, vale a dire in una zona sostanzialmente priva di turbolenza.

In particolare, secondo l’esempio di figure 1-4, i mezzi magnetici di cattura e ritegno delle particelle ferrose comprendono due magneti permanenti 18, polarizzati in senso radiale, posti alle estremità di un diametro della parte di corpo inferiore 10B; i magneti 18 hanno facce polari della stessa polarità rivolte verso la camera di quiete 15, in modo da generare linee di flusso che si proiettano verso l’interno della camera di quiete 15, attraverso la parete periferica della parte di corpo inferiore 10B.

Secondo questo primo esempio, mostrato nelle figure 2 e 4, i due magneti 18 sono alloggiati in una rispettiva sede 20 formata sul lato interno di un elemento di supporto 21 elasticamente divaricabile; a tale proposito, l’elemento 21 di supporto dei magneti 18 presenta una forma anulare aperta su un lato, cioà ̈ a forma di C, ed à ̈ costituito da una larga fascia elasticamente flessibile in materiale plastico configurata con mezzi idonei a consentire un aggancio a scatto con una superficie esterna cilindrica della parte di corpo inferiore 10B, mediante una spinta radiale, impedendone un accidentale sfilamento assiale.

A tale proposito, l’elemento anulare 21 di supporto dei magneti 18, in corrispondenza delle due estremità che delimitato l’apertura frontale, presenta una nervatura longitudinale 22 destinata a venire a contatto con la superficie esterna della parte di corpo inferiore 10B. Le due nervature 22 distano tra loro di un tratto inferiore al diametro della parete cilindrica della parte di corpo inferiore 10B, in modo da richiedere un allargamento elastico dello stesso elemento anulare 21, e un suo aggancio a scatto quando viene spinto radialmente nella direzione della freccia W1, come tratteggiato in figura 2.

Per evitare che l’elemento 21 di supporto dei magneti 18 possa accidentalmente cadere assialmente dal corpo 10B del separatore, lungo il suo bordo inferiore presenta una flangia 23 rivolta radialmente verso l’interno, interrotta in più punti da feritoie radiali 24; il bordo interno della flangia 23 presenta sostanzialmente lo stesso diametro della superficie cilindrica esterna della parte di corpo inferiore 10B, ed à ̈ destinata ad appoggiare contro uno spallamento 25 del corpo 10B che ne impedisce la caduta accidentale e lo sfilamento assiale.

Il separatore di particelle funziona nel modo seguente: il fluido che circola nella prima camera 11, tra l’entrata 12 e l’uscita 13, attraversa il filtro reticolare 14 che genera un parziale rallentamento ed una turbolenza nel fluido, causando una separazione delle particelle di sporco ferrose e non ferrose le quali cadono, per gravità, nella camera di quiete 15 sottostante. Nella camera di quiete 15, le particelle non ferrose si depositano sul fondo sottoforma di un fango, mentre le particelle ferrose vengono attratte magneticamente dai due magneti permanenti 18 contro la superficie interna della camera 15, impedendo in questo modo che possano essere nuovamente trascinate dal fluido che scorre nella camera superiore 11.

Le operazioni di pulizia dei fanghi e delle particelle ferrose accumulatesi nella camera di quiete 15, possono essere fatte agendo manualmente, semplicemente togliendo radialmente l’elemento anulare 21 di alloggiamento dei magneti 18; in questo modo le particelle ferrose che hanno aderito magneticamente alla superficie interna della camera di quiete 15, precipitano verso il fondo per essere scaricate dall’apertura 16; ciò può essere fatto sia arrestando che mantenendo in circolazione il fluido attraverso il separatore, in quanto la zona magnetica di attrazione delle particelle ferrose risulta totalmente separata dalla zona di separazione delle particelle e di passaggio del fluido.

Proprio la particolarità del posizionamento dei magneti 18, esternamente alla camera di quiete 15, permette la pulizia del separatore 10 anche ad impianto termico funzionante.

Dopo un’operazione di pulizia, il funzionamento del separatore di particelle 10 può essere riattivato semplicemente agganciando a scatto il supporto 21 dei magneti 18, spingendolo manualmente nel senso della freccia W1, come tratteggiato in figura 2.

La soluzione proposta, oltre ad essere funzionalmente migliorativa, risulta altresì costruttivamente semplice e di costo comparativamente ridotto; la sostanziale larghezza della fascia elastica dell’elemento anulare di supporto dei magneti 18, e la conseguente estensione assiale dei magneti 18 esternamente alla camera di quiete 15, consente due significativi vantaggi:

un primo vantaggio consiste in un’opportuna polarizzazione radiale dei magneti 18 che permette di ottenere un campo magnetico uniforme lungo gran parte della camera di quiete 15, in corrispondenza di una zona priva di turbolenza e con velocità del fluido tendente a zero;

un secondo vantaggio consiste nel mantenere un’ampia sezione di passaggio del fluido, abbinata a basse perdite di carico del filtro 14, o altro idoneo dispositivo di separazione delle particelle trascinate dal fluido termico.

Le figure da 5 a 7 mostrano una seconda possibile soluzione per un separatore magnetico di particelle secondo l’invenzione. La soluzione di figure 5-7 presenta le stesse caratteristiche generali, ed opera sostanzialmente nello stesso identico modo della precedente soluzione, differenziandosi nelle caratteristiche dell’elemento rimovibile di supporto dei magneti; pertanto anche nelle figure da 5 a 7 sono stati usati gli stessi numeri di riferimento delle precedenti figure da 1 a 4, per parti simili o equivalenti.

A differenza della precedente soluzione, in questo secondo caso l’elemento anulare 21 di supporto dei magneti 18, à ̈ configurato come un anello chiuso, in grado di essere infilato e sfilato assialmente, dal basso verso l’alto e viceversa, come indicato dalla doppia freccia W2 in figura 6, mantenendo invariata la posizione dei magneti 18 rispetto alla camera di quiete 15 nella parte di corpo inferiore 10B del separatore 10.

Anche in questo caso la parte di corpo inferiore 10B e l’elemento anulare 21 di supporto dei magneti 18, saranno configurati con reciproci mezzi di aggancio, rilasciabili, ad esempio con un sistema di aggancio del tipo a baionetta, o con un anello in filo di acciaio, o con qualsiasi altro mezzo di aggancio che impedisca un disimpegno accidentale e la caduta dell’anello 21.

Ad esempio, nel caso delle figure da 5 a 7 à ̈ stato illustrato un sistema di aggancio a baionetta comprendente una coppia di alette 26, diametralmente opposte al bordo inferiore della parete cilindrica della parte di corpo 10B; le alette 26 sono configurate per passare attraverso l’elemento anulare 21 e attraverso aperture 27 in posizioni diametralmente opposte di una flangia radile 28 interna allo stesso elemento anulare 21. Pertanto, infilando o sfilando assialmente l’elemento anulare 21 nel senso della doppia freccia W2, nonché ruotandolo in un senso o in senso opposto come indicato dalla doppia freccia W3, si rende possibile agganciare a baionetta, rispettivamente disimpegnare l’elemento anulare 21 dal corpo del separatore.

Da quanto detto e mostrato, risulta dunque evidente che si à ̈ fornito un separatore magnetico di particelle ferrose e non ferrose da un fluido termico circolante in un impianto di riscaldamento, in cui il separatore di particelle comprende:

un corpo cavo configurato con una camera di separazione superiore avente una entrata ed una uscita per il fluido;

una camera di quiete sottostante e in comunicazione con la camera di separazione sovrastante;

mezzi per causare una riduzione della velocità del fluido e una separazione per gravità delle particelle trascinate dal fluido nella camera di separazione superiore; nonché

uno o più magneti permanenti essendo disposti esternamente alla camera di quiete, in cui il magnete o i magneti permanenti sono alloggiati in rispettive sedi formate internamente ad un elemento anulare di supporto, variamente configurato, ed in cui l’elemento di supporto dei magneti e il corpo cavo del separatore sono provvisti di mezzi di aggancio, rilasciabile, configurati per consentire l’inserimento e la rimozione dello stesso elemento di supporto dei magneti, mediante una semplice operazione manuale, agendo radialmente o assialmente, come descritto.

Pertanto, nell’ambito delle soluzioni precedentemente descritte, sono possibili altre modifiche e/o varianti sia al corpo del separatore, sia all’elemento di supporto dei magneti, o loro parti, senza con ciò allontanarsi dalle rivendicazioni.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un separatore magnetico di particelle (10), adatto per separare particelle ferrose e non ferrose trascinate da un fluido termico in un impianto di riscaldamento, comprendente: un corpo cavo (10A, 10B) configurato con una prima camera (11) di separazione delle particelle, avente un’entrata (12) ed un’uscita (13) per il fluido; una seconda camera di quiete (15), sottostante la camera di separazione (11), detta camera di quiete (15) essendo configurata con una uscita (16) sul fondo per lo spurgo delle particelle; e uno o più magneti permanenti (18) di ritegno delle particelle ferrose separate dal fluido, caratterizzato da fatto che i magneti (18) di ritegno delle particelle ferrose, sono alloggiati in un elemento di supporto (21), esternamente al corpo cavo (10A, 10B), in cui detto elemento anulare (21) di supporto dei magneti (18) si estende circonferenzialmente attorno almeno parte di una parete periferica della camera di quiete (14).
2. 2. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’elemento (21) di supporto dei magneti (18) e il corpo cavo del separatore sono provvisti di mezzi di aggancio, rilasciabili.
3. 3. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’elemento (21) di supporto dei magneti (18) consiste in un elemento anulare di forma circolare aperta, elasticamente deformabile, impegnabile e disimpegnabile radialmente con il corpo cavo del separatore.
4. 4. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’elemento (21) di supporto dei magneti (18) consiste in un elemento anulare di forma circolare chiusa, inseribile e disinseribile assialmente.
5. 5. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i magneti permanenti (18) si estendono assialmente lungo almeno parte di una parete periferica della camera di quiete (15).
6. 6. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la camera di separazione (11) comprende un mezzo (14) di riduzione della velocità del fluido, configurato per consentire una separazione per gravità delle particelle, disposto tra l’entrata (12) e l’uscita (13) del fluido e la camera di quiete (15) sottostante.
7. 7. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il mezzo di riduzione della velocità del fluido e di separazione delle particelle, à ̈ costituito da una cartuccia filtrante.
8. 8. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i mezzi di aggancio rilasciabili, comprendono mezzi di aggancio a baionetta.
9. 9. Il separatore magnetico di particelle secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’uscita (16) di spurgo delle particelle à ̈ provvista di una valvola (17) azionabile manualmente.