ITMI941491A1 - Dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni - Google Patents

Description

Descrizione di brevetto per invenzione industriale dal titolo "Dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resi scambiatrici di ioni"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni.

Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo, applicabile specialmente a elettrodomestici, il cui letto di resine che realizza la decalcificazione dell'acqua è rigenerabile in controcorrente, mediante sequenze automatiche e programmabili.

Come è noto, tutte le acque naturali contengono sostanze disciolte, presenti in quantità diverse a seconda delle sorgenti che le alimentano e dei terreni che attraversano. Le acque potabili, distribuite dalle reti idriche e utilizzate a livello domestico, devono talvolta essere trattate per ridurne la durezza, dovuta soprattutto al contenuto di sali solubili di calcio e magnesio; un'acqua a elevata durezza, infatti, può causare gravi inconvenienti agli elettrodomestici del tipo lavatrici, lavastoviglie, macchine per il caffè, distributori di bevande in genere, dato che i bicarbonati in essa presenti si scindono sotto l'effetto del riscaldamento e incrostano progressivamente i condotti di alimentazione, scarico, gli ugelli e le resistenze.

Per ovviare a questo inconveniente vengono a volte installati, in corrispondenza del punto di collegamento alla rete idrica, specifici apparecchi decalcificatori; questi apparecchi, peraltro, richiedono interventi sistematici di manutenzione, pena la loro inefficacia. Tali operazioni risultano sovente laboriose e danno conseguentemente luogo a costi rilevanti.

Sono altresì noti dispositivi di questo genere, che vengono direttamente applicati agli apparecchi domestici, ad esempio lavastoviglie e macchine per il caffè. Anche in questi casi, tuttavia, si riscontrano inconvenienti di rilievo, connessi soprattutto al complicato funzionamento di tali dispositivi; infatti essi prevedono, per l'attivazione, l’impiego di elettrovalvole, che possono sporcarsi e quindi incepparsi o peggio bruciare, rendendo conseguentemente indispensabili interventi costosi e laboriosi di ripristino.

Scopo della invenzione è di ovviare agli inconvenienti lamentati in precedenza.

Più in particolare, lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni, applicabile specialmente ad elettrodomestici, che non richieda l'impiego di complicati e deteriorabili sistemi di azionamento.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo come sopra definito, attivabile in base a sequenze programmate in funzione della durezza dell'acqua.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di mettere a disposizione degli utilizzatori un apparecchio atto a garantire un elevato livello di resistenza ed affidabilità nel tempo, tale inoltre da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.

Questi ed altri scopi ancora vengono raggiunti dal dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni oggetto dell'invenzione, che si caratterizza per il fatto di presentare un corpo valvolare nel quale sono ottenute due sedi di scorrimento per altrettanti pistoni la cui estremità inferiore è alternativamente riscontrata da un albero e da una camma.

Le caratteristiche costruttive e funzionali del dispositivo automatico oggetto dell'invenzione risulteranno meglio evidenziate nel corso della descrizione che segue di una sua forma di esecuzione preferita e non limitativa, fatta con riferimento alle allegate tavole di disegni in cui:

a figura 1 si rappresenta schematicamente, in vista parzialmente sezionata, il dispositivo oggetto dell'invenzione in condizioni di operatività;

a figura 2 si rappresenta una vista schematica del dispositivo secondo la fase di figura 1, ad evidenziare la posizione delle camme che movimentano i pistoni distributori;

a figura 3 si rappresenta una vista schematica del dispositivo in fase di rigenerazione delle resine, ad evidenziare la posizione delle camme;

a figura 4 si rappresenta una vista schematica del dispositivo durante la fase di lavaggio successiva alla rigenerazione, ad evidenziare la posizione delle stesse camme;

alle figure 5,6 e 7 si rappresentano schematicamente altrettante viste, secondo le citate tre fasi, del dispositivo che prevede in alternativa l'adozione di un eiettore Venturi.

Con riferimento iniziale alla figura 1, il dispositivo automatico oggetto dell'invenzione, indicato nel complesso con 10, è basilarmente costituito da un corpo valvolare 12, di qualsiasi forma e dimensione, che definisce al proprio interno due appaiate sedi 14, 16, comunicanti tramite una porzione comune 15, di scorrimento per altrettanti pistoni 18, 20, da un corpo contenitore 22 e da un gruppo di movimentazione per detti pistoni, formato da una coppia di camme 24, 26, calettate su un alberino motorizzato 28; il corpo valvolare 12, preferibilmente ottenuto in materiale plastico, è provvisto di una serie di aperture, formate lungo le parti che definiscono le sedi 14, 16 e prolungate esternamente in altrettante codoli, su due dei quali, rispettivamente ottenuti nella parte superiore della sede 14 e nella parte centrale della sede 16, sono calzati o inseriti condotti tubolari, indicati in tratteggio con 22, formanti un circuito che si collega ad un corpo 22’ contenente sale sodico, tipicamente cloruro di sodio. In particolare, la semiparte del corpo 12 che accoglie il pistone 18 è provvista di tre sovrapposte aperture 30, 32, 34, preferibilmente allineate tra loro e prolungate nei rispettivi codoli 30‘, 32', 34'. Lungo l'adiacente semiparte del corpo 12, nel quale è scorrevolmente alloggiato il pistone 20, sono ottenute due analoghe aperture, indicate con 36, 38 e parimenti prolungate verso l'esterno in codoli 36', 38'.

Dette aperture sono alternativamente intercettate dai pistoni 18, 20, sui quali è calzata una pluralità di anelli torici di tenuta 40, nel corso del loro scorrimento entro le sedi 14, 16, realizzato dalla movimentazione dell'albero 28 che pone in rotazione le camme 24, 26. Alla parte inferiore del corpo 12 è solidale un supporto 42, che reca detto albero, a sua volta collegato a un gruppo di movimentazione 44. Detto supporto 42 presenta superiormente due prolungamenti forati 42' che si innestano nella parte inferiore di ciascuna sede 14, 16; sull'estremità inferiore dei cilindri 18, 20, che fuoriescono attraverso le aperture dei prolungamenti 42', è calzata una molla 46.Il corpo 12 è ulteriormente provvisto di aperture 50, 52, rispettivamente ottenute nella parte superiore delle sedi 14, 16 e collegate, tramite generici condotti flessibili o rigidi, ad un serbatoio contenente resine scambiatrici di ioni. Nella porzione superiore della sede 14, provvista di apertura 30 attraverso la quale è immesso il fluido di rete nel corpo 12, è disposto un generico filtro 54; lo stesso fluido, dopo aver seguito il percorso obbligato in funzione della disposizione dei pistoni 18, 20, come più avanti precisato in dettaglio, fuoriesce dal corpo 12 attraverso l'apertura 36, formata all'estremità superiore della camera 16.

Il fluido che entra nel corpo 12, tipicamente acqua potabile distribuita dalle reti idriche attraversa, prima dell'utilizzo che avviene dopo l'uscita dall'apertura 36, un serbatoio contenente resine scambiatrici di ioni, per eliminare la presenza di salì solubili che ne determinano la durezza; detto contenitore è schematizzato con 58 alle figure da 2 a 7, alle quali si fa ora riferimento per descrivere il funzionamento del dispositivo oggetto dell'invenzione.

La figura 2 illustra schematicamente detto dispositivo nella condizione di operatività o servizio, che prevede, come indicato dalle frecce, l'ingresso del fluido grezzo, il suo attraversamento del letto di resine e la successiva erogazione per l'utilizzo. In questa condizione, entrambi i pistoni 18, 20 sono abbassati rispetto all'estremità superiore delle sedi 14, 16 posto che le porzioni a raggio maggiore delle camme 24, 26, calettate sull'albero 28 o su due analoghi alberi tra loro accoppiati, non intervengono sui pistoni stessi; le molle 46, di conseguenza, non sono sottoposte a compressione e l'estremità inferiore dei citati pistoni riscontra l'albero o gli alberi 28. A seguito del passaggio di un determinato quantitativo di acqua grezza, le resine presenti nel contenitore 58 si saturano di ioni Ca <++ >e Mg <++ >; si rende quindi necessaria la rigenerazione delle resine stesse, che viene effettuata secondo noti sistemi con una soluzione di sali di sodio, tipicamente NaCl per ottenere la sostituzione degli ioni di calcio e magnesio, che passano in soluzione, con Na <+ >.

Questa fase di rigenerazione, schematizzata a figura 3, prevede l'attivazione dell'albero o alberi 28 che, ruotando in senso orario o antiorario, conducono le porzioni a raggio maggiore delle camme 24, 26 ad agire sull'estremità inferiore dei pistoni 18, 20; detta rotazione, esemplificativamente pari ad un quarto di giro, conduce i pistoni stessi a scorrere verso l'alto nelle rispettive sedi 14,16 comprimendo le molle 46, sino a riscontrare in battuta il punto di fine corsa superiore formato nelle sedi medesime. L'acqua grezza come schematizzato dalle frecce, entra nel contenitore del sale solido 22 e, per contatto, lo scioglie in soluzione esemplificativamente compresa tra il 10 ed il 153⁄4; quindi attraversa, in controcorrente, le resine presenti nel contenitore 58, provvedendo alla loro rigenerazione. Dopo tale percorso, l'acqua defluisce attraverso lo scarico 32, aperto a seguito del sollevamento del pistone 18.

L'ultima fase operativa, schematizzata a figura 4, prevede il lavaggio delle resine, con l'eliminazione dell'eccesso di sale in esse presente. L'albero 28 recante la camma 24 è posto in rotazione, oraria o antioraria, al fine di consentire la discesa nella sede 14 del pistone 18 per l'intera corsa disponibile. La porzione a raggio maggiore della citata camma si sposta progressivamente dall'estremità inferiore del pistone 18 sino al punto in cui l'estremità stessa riscontra l'albero 28. Lo scorrimento verso il basso del pistone 18 è realizzato dalla molla 46 che, compressa durante la fase precedente, si rilascia.

In queste condizioni si realizza il lavaggio delle resine in equicorrente, secondo il percorso indicato dalle frecce, a partire dall'ingresso del fluido che, in arrivo dall'apertura 30, attraversa inizialmente il contenitore 58 e defluisce quindi dallo scarico 32. L'ulteriore rotazione dell'albero 28 recante la camma 26, che determina l'abbassamento del pistone 20 con modalità identiche a quelle definite in precedenza per la discesa del pistone 18, ripristina la condizione di operatività o servizio del dispositivo, dopo la rigenerazione delle resine.

Le figure 5, 6 e 7 illustrano schematicamente le stesse fasi di servizio, rigenerazione e lavaggio delle resine in un dispositivo automatico che prevede l'impiego di una valvola o iniettore Venturi per l'aspirazione di una soluzione salina disposta in apposito contenitore. Detto ultimo è indicato con 23 ed è collegato, tramite un condotto 25, all'eiettore Venturi 19, disposto lungo il settore 15 che rende comunicanti le sedi 14,16 dei pistoni 18, 20. Nella fase schematizzata a figura 5, l'acqua grezza entra nel corpo 12 attraverso l'ingresso 30, attraversa il serbatoio 58 contenente le resine scambiatrici di ioni e defluisce attraverso l'uscita 36; in questa fase, entrambi ì pistoni 18, 20 sono completamente abbassati.

Nella figura 6, che illustra la fase di rigenerazione delle resine, entrambi detti pistoni sono sollevati; l'acqua grezza entra nell'eiettore 19 e aspira dal contenitore 23 la soluzione salina. Il sale, in soluzione esemplificativamente compresa fra il 10 e il 15%, attraversa in controcorrente le resine del contenitore 58 rigenerandole, quindi defluisce dallo scarico 32.

La figura 7 illustra la fase di lavaggio finale, con pistone 18 abbassato e il pistone 20 ancora sollevato; le resine vengono lavate in equicorrente dall'acqua che giunge attraverso l'ingresso 30 e defluisce in seguito dall'uscita 32. In questa fase, il passaggio dell'acqua consente di ripristinare automaticamente, se necessario, il livello nel contenitore 23, comunicante con il settore 15.

La movimentazione dell'albero o alberi 28 recanti le camme 24, 26 può essere ottenuta mediante sistemi di qualsiasi tipo, e costituiti, ad esempio, da motori elettrici, magnetici, idraulici, non escludendosi, inoltre, la possibilità di attivazione manuale. Preferibilmente, nel caso di adozione di gruppi motorizzati, detta movimentazione è programmata, mediante dispositivi elettrici, elettronici e/o volumetrici, per effettuare automaticamente la rigenerazione delle resine dopo un determinato periodo di tempo. Come si può rilevare da quanto precede sono evidenti i vantaggi che l'invenzione consegue.

Il dispositivo oggetto della presente invenzione consente di effettuare in continuo, eventualmente in sequenza automatiche e programmabili, la rigenerazione in controcorrente delle resine in esso presenti; particolarmente vantaggiosa risulta l'adozione di un corpo valvolare in cui, alternativamente o simultaneamente, scorrono due pistoni che intercettano o aprono condotti di immissione o scarico del fluido.

La presenza di sistemi meccanici diretti in forma di camme, che intervengono su detti pistoni, esclude il pericolo di inceppamentio bloccaggi nella movimentazione che dà luogo al realizzarsi di flussi alternativi di scorrimento del fluido.

L'invenzione, così come sopra descritta e più avanti rivendicata, è stata tuttavia proposta a puro titolo esemplificativo, intendendosi che la stessa potrà essere suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte peraltro rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Ad esempio, il corpo 12 potrà essere costituito da due distinte e separate colonne nelle quali scorrono i pistoni 18, 20, mentre le camme 24, 26 potranno presentare configurazione diversa rispetto a quanto esemplificativamente rappresentato negli allegati disegni. Si intendono possibili, da ultimo, eventuali inversioni strutturali o dislocazioni alternative dei componenti che complessivamente formano il dispositivo oggetto dell'invenzione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni, caratterizzato dal fatto di presentare un corpo valvolare (12) nel quale sono ottenute due sedi di scorrimento (14), (16), per altrettanti pistoni (18), (20) la cui estremità inferiore è alternativamente riscontrata da un albero (28) e da una camma (24) o (26).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che alla parte inferiore del corpo (12) è solidale un supporto (42) recante l'albero o alberi (28) e collegato ad un gruppo di movimentazione (44), detto supporto presentando superiormente due prolungamenti forati (42), innestati nella parte inferiore di ciascuna sede (14), (16), dai quali rispettivamente fuoriescono i pistoni (18), (20).
3. 3. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il corpo (12) presenta, lungo la parte che accoglie il pistone (18), tre sovrapposte aperture (30), (32), (34) prolungate verso l'esterno in codoli (30'), (32'), (34') e l'adiacente parte che accoglie il pistone (20) è provvista di analoghe aperture (36), (38), parimenti prolungate verso l'esterno in un codolo (36'), (38'), dette aperture essendo alternativamente intercettate dai citati pistoni per definire altrettanti percorsi di scorrimento del fluido.
4. 4. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sui pistoni (18), (20) è calzata una pluralità di anelli torici (40) per la tenuta in corrispondenza di ciascuna di dette aperture.
5. 5. Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le sedi (14), (16) comunicano tra loro attraverso una porzione comune (15) e sono collegate ad un serbatoio (58) contenente un letto di resine scambiatrici di ioni e ad un contenitore di sale solido (22').
6. 6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che su ciascuno dei pistoni (18), (20), nella parte inferiore che fuoriesce dal supporto (42), è calzata una molla (16).
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le sedi (14), (16) sono collegate ad un contenitore (23) di soluzione salina comunicante, attraverso un condotto (25), a un eiettore Venturi (19) disposto lungo la porzione (15) che collega le sedi stesse.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il gruppo di movimentazione (44) dell'albero/i (28) è costituito da un motore elettrico, magnetico o idraulico collegato a dispositivi elettrici, elettronici e/o volumetrici per la sua attivazione automatica e programmabile.
9. 9. Dispositivo automatico per la rigenerazione di un letto di resine scambiatrici di ioni così come descritto con particolare riguardo alla riserva espressa nell’ultimo periodo della parte descrittiva, esemplificativamente illustrato e per gli scopi specificati.