ITMO980019A1 - Separatore a ciclone - Google Patents

Description

D E S C RI Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo: SEPARATORE A CICLONE.

Forma oggetto del presente trovato un separatore a ciclone. In modo specifico, ma non esclusivo, il trovato in oggetto trova utile applicazione per separare particelle solide in fluidi di scarico di impianti di aspirazione odontoiatrici.

Come noto, gli impianti di aspirazione odontoiatrici permettono di asportare fluidi dalla bocca del paziente durante un intervento. Questi fluidi comprendono una parte gassosa (generalmente aria), una parte liquida (generalmente acqua, sangue e altri liquidi che vengono utilizzati per l’impianto odontoiatrico), nonché una parte solida in forma di particelle (generalmente comprendente amalgama utilizzata per interventi dentali). I fluidi aspirati contengono varie sostanze inquinanti, quali ad esempio le particelle solide di amalgama. Negli impianti odontoiatrici la produzione di fluidi inquinanti può essere piuttosto abbondante, anche se generalmente discontinua. Tali fluidi, prima di essere scaricati nelle fogne, devono essere liberati dalle sostanze inquinanti. Un possibile impiego del trovato in oggetto è appunto quello di liberare i fluidi aspirati dalle particelle solide inquinanti.

È noto effettuare la separazione delle particelle solide dai suddetti fluidi mediante un separatore a ciclone che sfrutta la forza centrifuga che si sviluppa imprimendo un rapido moto vorticoso alla corrente di fluido nel quale sono disperse le particelle solide.

In particolare il presente trovato si riferisce ad un separatore a ciclone comprendente un recipiente dotato di un ingresso per il fluido e di un’uscita superiore per il fluido privato di particelle solide, in cui il recipiente ha una parete di forma tronco-conica .convergente verso il basso al vertice della quale è presente uno scarico collegabile ad un contenitore nel quale si possono raccogliere le particelle solide.

Un separatore a ciclone del tipo sopra citato è mostrato ad esempio nel brevetto europeo EP 0 557 251, in cui l’efficacia e il rendimento della separazione sono incrementati mediante l’impiego di una pompa centrifuga la cui girante, che è posta all’interno del recipiente al di sopra della parete tronco-conica, può ruotare in modo da accelerare la velocità dell’acqua indipendentemente dalla portata e da svolgere una prima separazione delle particelle per centrifugazione. L’impiego di una pompa centrifuga comporta tuttavia una certa complicazione costruttiva.

Scopo del presente trovato è quello di ovviare al suddetto inconveniente della tecnica nota realizzando un separatore a ciclone che sia costruttivamente semplice ed economico e che nel contempo sia capace di separare una percentuale in peso relativamente elevata delle particelle solide disperse in una corrente fluida, fornendo cioè un alto grado di separazione.

Un vantaggio del dispositivo in oggetto è quello di fornire un grado di separazione molto elevato in un ampio intervallo di granulometria delle particelle, in particolare anche per particelle di piccole dimensioni.

Un altro vantaggio è quello di risultare efficace sia per portate relativamente alte della portata del fluido da scaricare che per portate ridotte.

Un ulteriore vantaggio è quello di consentire in breve tempo lo scarico di elevate quantità di fluido, anche con portate variabili e discontinue.

Altri vantaggi ancora sono quelli di non presentare parti in movimento e di risultare di ingombro relativamente ridotto.

Questi scopi e vantaggi ed altri ancora vengono tutti raggiunti dal trovato in oggetto così come esso risulta caratterizzato dalle rivendicazioni sotto riportate.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma di realizzazione del trovato in oggetto, illustrata a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure.

La figura 1 mostra una schematica sezione, eseguita secondo il piano verticale di traccia 1-1 di figura 2, di un separatore realizzato in accordo con il presente trovato.

La figura 2 mostra una sezione eseguita secondo il piano orizzontale di traccia 11-11 di figura 1.

La figura 3 mostra lo sviluppo in piano di una sezione eseguita secondo il cilindro circolare retto ad asse verticale di traccia 1II-III di figura 1.

Facendo riferimento alle sopra menzionate figure, con 1 si è complessivamente indicato un separatore a ciclone per la separazione di particelle solide disperse in un fluido.

11 separatore 1 può essere utilizzato in particolare per la separazione di particelle solide disperse in fluidi di scarico di un impianto odontoiatrico, noto e non illustrato, nell’ impiego del quale si ha una produzione di fluidi contenenti aria, acqua, sangue, amalgame, prodotti chimici, eccetera, che devono essere scaricati nelle fogne nel rispetto delle leggi antinquinamento che prevedono che sostanze, quali amalgame e simili, non vengano scaricate in fogna. Nel caso particolare in cui, ad esempio, l’impianto odontoiatrico utilizzi una pompa ad anello liquido per aspirare fluidi dalla bocca del paziente, la produzione di fluidi inquinanti è piuttosto abbondante anche se discontinua. Il separatore in oggetto ha il compito di liberare questi fluidi delle particelle inquinanti pesanti prima di essere scaricati nelle fogne.

Il separatore 1 comprende un recipiente 2 collegato ad un ingresso A per ricevere il fluido nel quale sono disperse le particelle solide da separare e di un’uscita B superiore per scaricare il fluido privato di particelle solide. Il recipiente 2, che può essere realizzato ad esempio in materiale plastico, è dotato di una parete 3 di forma tronco-conica convergente verso il basso al vertice della quale è presente uno scarico 4. Quest’ultimo è comunicante con un contenitore di raccolta 7 inferiore nel quale si possono accumulare le particelle solide separate. Sullo scarico 4 possono essere predisposti dei mezzi, di tipo noto, per smorzare quasi completamente le turbolenze del fluido che entra nel contenitore 7 e per evitare che eventuali particelle solide possano essere trascinate da tali turbolenze verso l’alto e quindi ritornare nel recipiente 2.

Il recipiente 2 è chiuso superiormente da un coperchio 5, realizzato ad esempio in materiale plastico, che può essere accoppiato in modo amovibile al recipiente 2, ad esempio mediante viti di fissaggio, e al quale sono associate, in questo caso particolare, sia l’ingresso A che l’uscita B.

Il coperchio 5 presenta lateralmente una prima imboccatura 8 che reca l’ingresso A previsto per ricevere il fluido di scarico proveniente dall’impianto odontoiatrico nella direzione indicata da una freccia F. La prima imboccatura 8 è costituita nella fattispecie da un tubo cilindrico ad asse orizzontale solidale al coperchio 5. Un’estremità del tubo, comprendente l’ingresso A e sporgente lateralmente dal coperchio 5, è prevista per la connessione con mezzi di alimentazione del fluido di scarico che contiene le particelle solide da separare; l’estremità opposta del tubo è annegata nel materiale del coperchio 5 e comunica, attraverso un condotto 9 ad asse verticale ricavato nel coperchio 5, con una sottostante camera anulare 10 isolata dall’ esterno, anch’essa ricavata nel coperchio 5. Tale camera 10 è separata dalla cavità interna del recipiente 2 mediante una parete 11 inferiore del coperchio 5 che delimita superiormente detta cavità. La parete 11 inferiore del coperchio 5 è posta in prossimità della base maggiore della parete tronco-conica 3 del recipiente.

La camera 10 ricavata nel coperchio comunica con T interno del recipiente, in particolare con la zona tronco-conica, attraverso una pluralità di stretti passaggi realizzati mediante una pluralità di fori 12 praticati nello spessore della parete inferiore 11 del coperchio 5. I fori 12 sono per semplicità rettilinei e presentano un asse obliquo e diretto almeno in parte tangenzialmente rispetto all’asse verticale della parete tronco-conica 3. 1 fori 12 sono preferibilmente da tre a cinque, uguali tra loro e disposti circonferenzialmente attorno all’asse della parete tronco-conica 3, alla medesima altezza ed angolarmente equidistanziati; il numero dei fori è variabile e dipende dalle dimensioni del separatore.

L’uscita inferiore dei fori 12 è posta molto vicina alla parete tronco-conica 3. L’uscita di ciascun foro definisce una piccola bocca 13 attraverso la quale il recipiente 2 può ricevere il fluido proveniente dall’ingresso A. Il recipiente 2 può ricevere il fluido soltanto attraverso le suddette piccole bocche 13. In sostanza la particolare struttura del coperchio 5 sopra descritta ha lo scopo di frazionare la portata totale di fluido che giunge all’ingresso principale A in una pluralità di getti minori che vengono iniettati tangenzialmente nella zona tronco-conica del recipiente 2. In altre parole il recipiente 2 ove avviene il fenomeno di separazione è alimentato con il fluido attraverso una pluralità di bocche 13 distinte ciascuna delle quali è attraversata da una frazione della portata totale del fluido che entra nel recipiente 2.

Ogni bocca 13 è posta al termine di un relativo condotto (un foro 12), ricavato nel coperchio 5, che da una parte sfocia nella camera 10 anulare, comune a tutti i condotti, e che dalla parte opposta sfocia nel recipiente 2 secondo un asse la cui direzione presenta almeno una componente tangenziale rispetto all’asse della parete tronco-conica 3. In tal modo i vari getti sono tangenziali così da favorire la creazione di un vortice ciclonico. La forma dei vari condotti (o fori 12) di iniezione del fluido è rappresentata chiaramente in figura 3, ove risulta evidente che l’asse dei condotti possiede una certa componente tangenziale. La figura 2 mostra inoltre con chiarezza che le varie bocche 13 di ingresso nel recipiente 2 sono disposte circonferenzialmente attorno ad un asse verticale, che coincide con l’asse della parete tronco-conica 3, e che sono angolarmente equidistanziate.

Nel caso particolare la portata di fluido in ingresso è suddivisa tra cinque bocche 13, uguali tra loro. Si è riscontrato comunque che l’efficacia di separazione del ciclone risulta ottimale frazionando la portata totale in almeno tre parti, preferibilmente ma non necessariamente uguali tra loro.

In questo caso le bocche 13 sono situate su di una parete 11 che chiude superiormente il recipiente 2. È comunque possibile prevedere che le bocche siano disposte lateralmente, anche se, per il buon rendimento della separazione, devono comunque essere collocate nella parte alta della zona tronco-conica del recipiente.

Ogni bocca 13 presenta una sezione di passaggio le cui dimensioni sono superiori alle dimensioni della particella più grande da separare. In questo modo sono ridotti i rischi di intasamento del separatore 1. È preferibile inoltre che la sezione di passaggio dell’ imboccatura 8 principale dell’ingresso A, attraverso la quale può essere alimentata la portata totale del fluido, sia non inferiore, e preferibilmente superiore, alla somma delle sezioni di passaggio delle singole bocche 13.

II coperchio 5 comprende nella fattispecie, ricavate in un sol pezzo: una prima parte 51 superiore cilindrica, una seconda parte 52 intermedia flangiata recante dei mezzi, noti e non illustrati, per l’accoppiamento amovibile con una corrispondente parte flangiata del sottostante recipiente 2, una terza parte 53 cilindrica posta sotto alla seconda parte 52 flangiata e prevista per l’inserimento (e l’eventuale disinserimento) in una corrispondente cavità delimitata lateralmente da una parete cilindrica del recipiente 2 posta immediatamente al di sopra della parete tronco-conica 3. Tra la terza parte 53 cilindrica del coperchio e la parete cilindrica del recipiente 2 sono interposti dei mezzi di tenuta comprendenti nella fattispecie una guarnizione anulare 6. Il coperchio 5 presenta inoltre un corpo tubolare 54, ad asse verticale, che sporge inferiormente e la cui cavità interna, che è coassiale alla parete tronco-conica 3 del recipiente, viene attraversata in senso ascensionale dal fluido che, privato delle particelle più pesanti, esce dal recipiente.

L’uscita B superiore del recipiente, che viene attraversata dal fluido privato di particelle solide pesanti ed inquinanti nella direzione indicata da una freccia G, è destinata in genere al collegamento con la rete fognaria. Nella fattispecie l’uscita B superiore è realizzata mediante una seconda imboccatura 14 comunicante con l’interno del recipiente 2 attraverso un tubo di scarico parzialmente annegato nel materiale del coperchio 5. 11 tubo di scarico è collegato con una cavità 15 cilindrica ad asse verticale interna al coperchio 5, posta al centro del coperchio e. coassiale con il corpo tubolare 54 che sporge verso il basso all’ interno del recipiente 2. La cavità nel corpo tubolare 54 e la suddetta cavità 15 cilindrica sono l’una il proseguimento dell’altra e formano insieme un unico condotto di uscita interno al coperchio 5, coassiale e situato al di sopra rispetto alla parete tronco-conica 3, solidale con il coperchio 5 e sporgente al’inteno del recipiente 2; tale condotto di scarico presenta un’estremità, inferiore, disposta assialmente rispetto alla zona tronco-conica e situata in prossimità della base maggiore della stessa e un’estremità opposta collegata con l’uscita B superiore.

Il separatore 1 può comprendere un vaso separatore, di tipo noto e non illustrato, predisposto a monte dell’ingresso A del recipiente. Il vaso separatore è previsto per ricevere i fluidi prodotti dall’ impianto odontoiatrico. Nel vaso, la parte gassosa del fluido di scarico dell’impianto viene separata dalla restante parte del fluido ed esce verso l’alto; la parte restante del fluido si raccoglie nel vaso e viene inviata all’ingresso A del recipiente 2. La funzione del vaso separatore è principalmente quella di creare un battente di acqua e di controllarne il livello. Il vaso separatore può essere un elemento distaccato dal recipiente 2, oppure può formare un corpo unico con il recipiente 2 o con le restanti parti del separatore 1.

L’ingresso A del recipiente è collegato con il vaso separatore e può ricevere liberamente il fluido dal vaso separatore. Il passaggio di fluido dal vaso al recipiente è però preferibilmente di tipo forzato, ottenuto attraverso mezzi di pompaggio non illustrati.

Il funzionamento del separatore 1 avviene così come sotto descritto.

Il fluido, costituito da aria, liquidi e particelle solide, proveniente dall'impianto odontoiatrico entra nel vaso separatore; l’aria, e in genere tutte le parti gassose, vengono separate ed escono dall’alto del vaso mentre la parte liquida con le particelle solide in sospensione scende verso la parte inferiore del vaso e passa liberamente nell’ ingresso A principale del recipiente 2. La portata totale di fluido che passa attraverso l’ingresso A principale viene suddivisa in più getti che fuoriescono tangenzialmente dalle varie bocche 13 poste al di sopra della zona tronco-conica del recipiente 2. Tali getti creano un vortice ciclonico che provoca la separazione delle particelle solide, che vengono spinte verso le pareti interne del recipiente 2 e, scendendo lungo queste ultime, vengono convogliate nel contenitore 7 di raccolta. Il fluido, liberato dalle particelle solide pesanti, esce dallalto del recipiente 2 passando per l’uscita B, a causa della creazione di un moto ascendente nella zona centrale del ciclone. Una volta che il contenitore di raccolta 7 contenga una quantità di particelle solide predeterminata, è previsto che sia possibile staccare il contenitore 7 ed effettuare il suo svuotamento.

Il separatore realizzato in accordo con il trovato richiede scarsa manutenzione, è in grado di scaricare quantità variabili di fluido in tempi relativamente brevi e fornisce un grado di separazione molto elevato, anche per particelle di piccole dimensioni, in un intervallo molto ampio della portata del fluido da scaricare. Inoltre il separatore è vantaggiosamente di semplice ed economica costruzione e non presenta parti in movimento.

Al trovato potranno essere applicate numerose modifiche di natura pratico applicativa dei dettagli costruttivi senza che per questo si esca dall'ambito di tutela dell'idea inventiva sotto rivendicata.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Separatore a ciclone per la separazione di particelle solide disperse in un fluido, comprendente un recipiente (2) dotato di un ingresso per il fluido e di un’uscita (B) superiore per il fluido privato di particelle solide, il recipiente (2) essendo dotato inoltre di una parete (3) di forma tronco-conica convergente verso il basso al vertice della quale è presente uno scarico (4) collegabile ad un contenitore (7) nel quale si possono raccogliere le particelle solide; caratterizzato per il fatto che detto ingresso comprende una pluralità di bocche (13) distinte attraverso ciascuna delle quali può entrare, con una direzione d’ingresso avente almeno una componente tangenziale rispetto all’asse della parete tronco-conica (3), una frazione della portata totale del fluido che entra nel recipiente (2).
2. 2. Separatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette bocche (13) sono almeno in numero di tre.
3. 3. Separatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che dette bocche (13) sono disposte circonferenzialmente attorno all’asse della parete tronco-conica (3) e sono, di preferenza, angolarmente equidistanziate.
4. 4. Separatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette bocche (13) sono situate su di una parete (11) che chiude superiormente il recipiente (2)·
5. 5. Separatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette bocche (13) presenta una sezione di passaggio le cui dimensioni sono superiori alle dimensioni della particella più grande da separare.
6. 6. Separatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette bocche (13) sono collegate con un’imboccatura d’ingresso (8) principale attraverso la quale può essere alimentata la portata totale del fluido, la sezione di passaggio di detta imboccatura (8) principale essendo non inferiore, e preferibilmente superiore, alla somma delle sezioni di passaggio delle singole bocche (13).
7. 7. Separatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette bocche (13) è posta ad un’estremità di un relativo condotto (12) che aH’estremità opposta sfocia in una camera (10), preferibilmente di forma anulare, comune a tutti i condotti (12) e collegata con detta imboccatura (8) d’ingresso principale.
8. 8. Separatore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti condotti (12) e detta camera (10) sono ricavati all’interno di un coperchio (5) associato amovibilmente al recipiente (2), l’imboccatura d’ingresso (8) principale essendo preferibilmente solidale a detto coperchio (5), essendo previsto inoltre un condotto (15) di uscita coassiale con la parete tronco-conica (3), solidale con il coperchio (5) e sporgente verso il basso dal coperchio stesso all’ interno del recipiente (2).
9. 9. Separatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che viene utilizzato per la separazione di particelle solide disperse in fluidi di scarico di impianti odontoiatrici.
10. 10. Separatore secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure dei disegni allegati e per gli scopi sopra citati.