ITRE20100041A1 - Gruppo filtrante perfezionato per motori endotermici - Google Patents

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Description

“GRUPPO FILTRANTE PERFEZIONATO PER MOTORI ENDOTERMICIâ€
Il presente trovato si riferisce ad un gruppo filtrante per carburante destinato ad essere associato a motori endotermici.
Nel campo della filtrazione di carburante, in particolare gasolio, à ̈ noto l’utilizzo di una cartuccia di filtrazione comprendente due setti filtranti configurati in modo tale da essere attraversati in serie dal carburante da filtrare; detti setti hanno sia la funzione di prefiltro e filtro che la funzione di elementi coalescenti e/o da barriere idrofobiche delle gocce d’acqua presenti nel gasolio.
Il brevetto anteriore EP0593434 descrive un filtro gasolio comprendente una cartuccia di filtrazione del tipo sopradescritto, composto da un setto a monte e da un setto a valle posizionato al di sotto di detto setto a monte, in modo coassiale a quest’ultimo; il setto a monte funge sia da pre-filtro, ossia da separatore delle particelle di inquinante solido, sia da elemento coalescente delle gocce d’acqua presenti nel gasolio; il setto a valle funge sia da barriera idrofobica sia da filtro per le particelle di piccole dimensioni non trattenute dal filtro a monte.
Sia il setto a monte che quello a valle sono di tipo piano pieghettato con forma stellare; questa configurazione permette una bassa perdita di carico ed un modesto intasamento grazie alla elevata superficie filtrante.
Tuttavia a causa delle paraffine che si formano nel gasolio alle basse temperature, per evitare l’intasamento del setto a monte, esso deve avere una porosità elevata e quindi presenta difetti riguardanti l’eccessivo accumulo del particolato solido nel filtro a valle, il che si traduce in una minor vita della cartuccia di filtrazione.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare i problemi della tecnica nota nell’ambito di una soluzione razionale e dal costo contenuto.
Tale scopo à ̈ raggiunto mediante una cartuccia di filtrazione in accordo con la rivendicazione 1.
Secondo l’invenzione il setto filtrante a monte à ̈ del tipo detto di profondità, cioà ̈ costituito da una massa di materiale fibroso poroso, che viene attraversata dal liquido da filtrare.
Nei filtri di profondità il valore della porosità ha un valore medio, ed essi presentano la caratteristica di trattenere particelle le cui dimensioni non sono strettamente legate al valore medio della porosità.
Si verifica così che un filtro avente una pososità media di un certo valore, trattiene statisticamente anche una parte di particelle molto più piccole.
E’ questa la ragione per cui al filtro di profondità non viene mai attribuita la funzione di prefiltro, in quanto esso in sostanza garantisce un’alta efficienza con una media porosità.
Conformemente al trovato, si rende disponibile una cartuccia di filtrazione per carburante comprendente un primo setto filtrante ed un secondo setto filtrante di tipo pieghettato, posto a valle del primo setto filtrante con riferimento alla direzione del carburante, detti setti filtranti essendo configurati in modo tale da essere attraversati in serie dal carburante.
In particolare detto primo setto filtrante à ̈ del tipo di profondità ed ha un valore di porosità tale da trattenere, senza intasarsi, non solo paraffine coagulate di maggiori dimensioni, ma anche buona parte del particolato avente particelle di dimensioni molto più piccole.
In tal modo, esso consente il passaggio di una parte delle paraffine con dimensioni più basse, depurando nel contempo il fluido di parte del particolato avente dimensioni inferiori a quelle delle paraffine.
Il filtro di profondità consente quindi il passaggio delle paraffine coagulate nelle dimensioni maggiori, assieme a parte del particolato anche di dimensioni inferiori alla porosità media.
Secondo il trovato la porosità del setto filtrante di profondità à ̈ compresa tra 5 e 100 цm, e preferibilmente compresa tra 10 e 40 цm.
Secondo il trovato i valori di porosità del setto filtrante di pieghettato sono compresi tra 0,5 e 10 цm, e preferibilmente tra 1 e 5 цm.
La cartuccia secondo il trovato, prevedendo un primo setto filtrante del tipo a profondità con porosità media mediamente elevata ed un secondo setto filtrante, posto a valle del primo, del tipo pieghettato (o stellare) con porosità comparativamente più bassa, ha il vantaggio di presentare delle basse perdite di carico.
Infatti, il setto di profondità ha un valore di porosità tale da consentire un elevato accumulo del particolato solido e contemporaneamente da trattenere solo una parte delle paraffine che si formano alle basse temperature del gasolio.
In questo modo si preserva anche l’intasamento del setto filtrante pieghettato, il quale à ̈ preposto alla filtrazione solo di particelle di particolato di dimensioni inferiori al valore di porosità del setto filtrante di profondità.
Un ulteriore vantaggio di questa forma di attuazione del trovato risiede nel fatto di permettere una elevata separazione dell’acqua, in quanto il setto di profondità può essere dimensionato per un’azione coalescente, eventualmente la separazione può essere completata con una rete idrofobica posta a monte del setto filtrante pieghettato ed a valle del setto filtrante di profondità.
Secondo una preferita forma di realizzazione dell’invenzione, il primo ed il secondo setto filtrante hanno entrambi una forma tubolare, ovvero toroidale, e sono coassialmente sovrapposti l’uno all’altro, in modo da realizzare una cartuccia filtrante piuttosto compatta.
Preferibilmente, il secondo setto filtrante (pieghettato) ha inoltre una forma troncoconica che si restringe in direzione opposta rispetto al primo setto filtrante.
Tale forma troncoconica facilita il deflusso verso il basso delle gocce d’acqua che si separano per coalescenza in corrispondenza del primo setto filtrante.
Una forma di attuazione dell’invenzione rende disponibile un gruppo filtrante per carburante comprendente un involucro esterno configurato per accogliere una cartuccia di filtrazione realizzata in accordo alla prima forma di attuazione del trovato, detta cartuccia dividendo il volume interno dell’involucro in tre distinte camere, di cui una prima ed una terza camera poste rispettivamente in comunicazione con un condotto d’ingresso ed un condotto di uscita del carburante ed una seconda camera posta tra i due setti filtranti.
Una forma particolarmente vantaggiosa del gruppo filtrante per carburante secondo il trovato prevede che tra la prima e la seconda camera sia presente una valvola di by-pass la cui apertura à ̈ funzione del valore di pressione del carburante nella prima camera.
Le ulteriori rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione preferite e particolarmente vantaggiose del filtro secondo l'invenzione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l'ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate, in cui:
la Fig.1 mostra una vista in sezione ricavata in corrispondenza di un piano verticale assiale di una prima forma di attuazione del gruppo filtrante, in accordo con la presente invenzione;
la Fig.2 mostra una vista in sezione ricavata in corrispondenza di un piano verticale assiale di una seconda forma di attuazione del gruppo filtrante, in accordo con la presente invenzione;
la Fig.3 mostra una vista in sezione ricavata in corrispondenza di un piano verticale assiale di una terza forma di attuazione del gruppo filtrante, in accordo con la presente invenzione.
Nelle citate figure si fa riferimento ad una forma di attuazione dell’invenzione relativa ad un gruppo filtrante 1 per gasolio, tuttavia altre forme di attuazione del trovato possono riguardare gruppi filtranti atti ad essere associati alla filtrazione di diverse tipologie di carburante.
Dalla Fig.1 si rileva il gruppo filtrante 1, il quale comprende un involucro esterno 2, conformato a bicchiere e superiormente chiuso da un coperchio 3 sul quale sono posti un condotto di ingresso 4, e un condotto di uscita 5 del carburante.
All’interno dell’involucro 2 à ̈ accolta una unità di filtrazione 6 comprendente due setti filtranti 7 e 8, toroidali, coassiali e sovrapposti. In particolare la unità di filtrazione comprende un piattello superiore 9, un piattello intermedio 10, ed un piattello inferiore 11. Il piattello superiore 9 ed il piattello intermedio 10 presentano un rispettivo foro centrale (90,100) assiale per ricevere un condotto cavo 12, noto nel settore come candela, che conferisce rigidità strutturale alla cartuccia 6.
Il condotto cavo 12 presenta, a sua volta un bordo anulare 120 che definisce un foro 121 in cui à ̈ accolta una porzione del condotto di ingresso 5 con l’interposizione di una guarnizione di tenuta 122.
Tra il piattello superiore 9 ed il piattello intermedio 10 à ̈ posto il primo setto filtrante 7, del tipo di profondità, mentre tra il piattello intermedio 10 ed il piattello inferiore 11 à ̈ posizionato il secondo setto filtrante, 8, di tipo pieghettato (o stellare).
Il piattello superiore 9 della cartuccia 6 presenta un bordo anulare 13 atto ad essere ricevuto in una coniugata gola 14 ricavata in corrispondenza del bordo superiore 20 dell’involucro 2, con l’interposizione di una guarnizione di tenuta 15. Inferiormente, invece, la cartuccia 6 à ̈ appoggiata su tre alette 16, due delle quali sono visibili in Fig.1, angolarmente equidistanziate tra loro e che si derivano da una parete di fondo 21 dell’involucro 2.
I due setti filtranti 7 e 8 della di filtrazione 6 sono configurati per essere attraversati in serie dal carburante, e separano il volume interno dell’involucro 2 in tre distinte camere 17, 18 e 19. In particolare la camera intermedia 18 à ̈ posta tra i due setti filtranti 7 e 8, ossia a valle del primo setto filtrante 7 e a monte del secondo setto filtrante 8, mentre la camera 17, o prima camera, à ̈ posta in comunicazione con il condotto di ingresso 4 del carburante, mentre la camera 19, o terza camera, à ̈ posta in comunicazione con il condotto di uscita 5 del carburante. Il setto filtrante 7 à ̈ del tipo a profondità e presenta una porosità tale da trattenere il particolato ma da lasciar almeno una parte delle paraffine che si formano alle basse temperature. Grazie a questa caratteristica il setto filtrante 7 svolge una funzione di pre-filtro, presentando un’elevata azione di trattenimento del particolato ma contemporaneamente consente l’avviamento del motore, su cui à ̈ installato il filtro anche alle basse temperature. Il valore di porosità del setto filtrante 7 à ̈ tale da svolgere anche un’azione di coalescenza sulle gocce di acqua che si separano dal gasolio per essere raccolte in corrispondenza del fondo 21 dell’involucro 2, che funge da vasca di raccolta.
Secondo il trovato la porosità del setto filtrante 7 di profondità à ̈ compresa tra 5 e 100 цm, e preferibilmente tra 10 e 40 цm.
Il secondo setto filtrante 8, di tipo pieghettato o stellare, svolge l’azione di filtrazione sulle particelle di particolato di dimensioni minore che attraversano il primo setto filtrante 7.
Secondo il trovato la porosità del setto filtrante 8 à ̈ compresa tra 0,5 e 10 цm, e preferibilmente tra 1 e 5 цm. La figura 2 illustra una seconda forma di attuazione del gruppo di filtrazione secondo il trovato. Si precisa che nel descrivere la seconda forma di attuazione si utilizzeranno gli stessi riferimenti numerici per descrivere i componenti identici e già descritti nella prima forma di attuazione del trovato.
Dalla figura 2 si rileva il gruppo filtrante 30, il quale comprende l’involucro esterno 2, conformato a bicchiere e superiormente chiuso dal coperchio 3 sul quale sono posti un condotto di ingresso 31, assiale, e un condotto di uscita 32 del carburante.
All’interno dell’involucro 2 à ̈ accolta una unità di filtrazione 33 comprendente due setti filtranti 7 e 8, toroidali, coassiali e sovrapposti. Questa forma di realizzazione del trovato differisce da quella precedentemente descritta per il fatto che il setto filtrante 8, di tipo pieghettato à ̈ posto tra il piattello superiore 9 ed il piattello intermedio 10, ed il setto filtrante 7, di profondità, à ̈ invece posto tra il piattello intermedio 10 ed un piattello inferiore 34. Il piattello inferiore 34 presenta un foro centrale 35 atto a ricevere una valvola di by-pass 36 comprendente un corpo valvola 37 ed un otturatore 37’, conformato a fungo. La valvola di bypass ha la funzione di consentire al carburante di bypassare il setto di profondità 7 quando questo si intasa a causa della saturazione di particolato o delle particelle di paraffine di grosse dimensioni. Inoltre in questa seconda forma di attuazione del trovato à ̈ presente una rete idrofobica 38, realizzata in PTFE (politetrafluororitilene) o in polimeri trattati con sostanze idrofobiche, di forma cilindrica e posta tra il piattello superiore 9 ed il piattello intermedio 10 esternamente al setto filtrante 8. La figura 3 illustra una terza e preferita forma di attuazione del gruppo di filtrazione 1 secondo il trovato. Si precisa che, anche in questo caso, nel descrivere la terza forma di attuazione si utilizzeranno gli stessi riferimenti numerici per descrivere i componenti identici e già descritti nella prima forma di attuazione del trovato. Dalla figura 3 si rileva dunque il gruppo filtrante 1, il quale comprende l’involucro esterno 2, conformato a bicchiere e superiormente chiuso dal coperchio 3 sul quale sono posti il condotto di ingresso 4, e il un condotto di uscita 5 del carburante.
All’interno dell’involucro 2 à ̈ accolta l’unità di filtrazione 6 comprendente i due setti filtranti 7 e 8, toroidali, coassiali e sovrapposti, in cui il setto superiore 7 à ̈ il setto di profondità atto ad eseguire la prefiltrazione, ed il setto inferiore 8 à ̈ il setto pieghettato o stellare che svolge l’azione di filtrazione sulle particelle di particolato di dimensioni minore che attraversano il primo setto filtrante 7.
Questa forma di realizzazione del trovato differisce dalla prima che à ̈ stata descritta, per il fatto che il setto filtrante pieghettato 8 a valle possiede una forma troncoconica, con la base maggiore posta adiacente al setto di profondità 7, e la base minore posta più in basso.
In pratica, il setto filtrante pieghettato 8 ha una forma troncoconica che si restringe verso il basso, ossia verso il fondo 21 che funge da vasca di raccolta per le gocce di acqua che si separano dal gasolio in corrispondenza del setto filtrante 7, grazie alla già menzionata azione di coalescenza.
Questa forma del setto filtrante 8 ha il vantaggio di lasciare, all’interno dell’involucro 2, una maggiore sezione di passaggio per le gocce d’acqua in prossimità della vasca di raccolta 21, favorendo così il flusso di dette gocce verso il basso.
Inoltre, questa forma fa sì che la direzione del flusso del carburante che attraversa il setto filtrante 8 risulti inclinata rispetto la direzione (sostanzialmente verticale) di scorrimento delle gocce.
Ciò comporta che il flusso di carburante che attraversa il setto filtrante 8 esercita sulle gocce di acqua una pressione verso l’interno del setto filtrante 8 che à ̈ inferiore rispetto a quella che esso esercita nella forma di realizzazione di figura 1.
In questo modo, si riduce vantaggiosamente il rischio che una certa quantità di gocce d’acqua possano attraversare il setto filtrante 8.
Più nel dettaglio, le pareti laterali del setto filtrante 8 sono inclinate in modo da formare con l’asse centrale A del setto filtrante stesso, un angolo compreso tra 1° e 30°, preferibilmente tra 4° a 6°.
Anche in questa terza forma di attuazione del trovato à ̈ possibile prevedere una rete idrofobica, realizzata in PTFE (politetrafluororitilene) o in polimeri trattati con sostanze idrofobiche, che rivesta esternamente il setto filtrante 8.
Tale rete idrofobia avrà naturalmente la stessa forma troncoconica del setto filtrante 8, con la medesima inclinazione delle pareti laterali.
Si intende che l’invenzione non à ̈ limitata agli esempi sopra descritti e che varianti e perfezionamenti potranno esservi apportati senza uscire dall’ambito delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Cartuccia di filtrazione (6) per carburante comprendente un primo setto filtrante (7) ed un secondo setto filtrante (8) pieghettato, posto a valle del primo setto filtrante con riferimento alla direzione del carburante, detti setti filtranti essendo configurati in modo tale da essere attraversati in serie dal carburante, caratterizzato dal fatto che detto primo setto filtrante (7) à ̈ del tipo di profondità e ha un valore di porosità media tale da trattenere le paraffine di grosse dimensioni ed parte del particolato anche di dimensioni minori, consentendo comunque il passaggio delle paraffine di piccole dimensioni.
  2. 2. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori della porosità media del setto filtrante di profondità sono compresi tra 5 e 100 цm.
  3. 3. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori della porosità media del setto filtrante di profondità sono compresi tra 10 e 40 Цm
  4. 4. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori della porosità del setto filtrante pieghettato sono compresi tra 0,5 e 10 цm.
  5. 5. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i valori della porosità del setto filtrante pieghettato sono compresi tra 1 e 5 цm.
  6. 6. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere una rete idrofobica a monte del setto pieghettato.
  7. 7. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primo (7) e secondo setto filtrante (8) hanno entrambi una forma tubolare, e sono coassialmente sovrapposti l’uno all’altro.
  8. 8. Cartuccia di filtrazione per carburante secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il secondo setto filtrante (8) ha una forma troncoconica che si restringe in direzione opposta rispetto al primo setto filtrante (7).
  9. 9. Gruppo filtrante per carburante comprendente un involucro esterno (2) configurato per accogliere una cartuccia di filtrazione secondo la rivendicazione 1, detta cartuccia dividendo il volume interno dell’involucro 2 in tre distinte camere, di cui una prima ed una terza camera poste rispettivamente in comunicazione con un condotto d’ingresso (4) ed un condotto di uscita (5) del carburante ed una seconda camera posta tra i due setti filtranti.
  10. 10. Gruppo filtrante per carburante per carburante secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che tra la prima e la seconda camera à ̈ presente una valvola di by-pass la cui apertura à ̈ funzione del valore di pressione del carburante nella prima camera.
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