ITRE20110017A1 - Gruppo filtrante per fluidi - Google Patents

Description

“GRUPPO FILTRANTE PER FLUIDIâ€

La presente invenzione ha come oggetto un gruppo filtrante per fluidi.

In particolare, il gruppo può essere utilizzato per la filtrazione di fluidi, quali aria o gas, nelle più diverse applicazioni, tra le quali applicazioni nel settore automobilistico.

Nella filtrazione dell’aria comburente, nei motori a c.i., à ̈ pratica comune prevedere un gruppo filtrante comprendente una incarteratura divisa in due da un setto filtrante posto perpendicolarmente alla direzione principale del flusso. In questi sistemi la caduta di pressione che si viene a generare attraverso il setto filtrante à ̈ più o meno costante su tutta la sua superficie, in funzione anche della scelta delle geometrie dell’involucro contenitore.

Nell’utilizzo invece di filtri tangenziali, ossia aventi superficie filtrante posta parallelamente al flusso, il differenziale di pressione lungo la lunghezza dell’elemento filtrante non à ̈ costante. I filtri tangenziali, prevedono che un involucro generalmente cilindrico sia diviso in due da un piattello ortogonale all’asse e posto in prossimità del condotto di uscita, dal quale si deriva almeno un elemento filtrante cilindrico, con l’asse parallelo all’asse dell’involucro, che riceve il flusso tangenzialmente sulla sua superficie esterna, e lo scarica attraverso il piattello dopo che esso ha attraversato la parete dell’elemento filtrante.

Poiché nelle applicazioni automobilistiche il flusso che attraversa il gruppo filtrante à ̈ aspirato attraverso il condotto di uscita dell’involucro, la depressione che si crea all’interno dell’elemento filtrante tende a diminuire lungo l’asse dell’elemento man mano che il flusso attraversa la parete dell’elemento, cioà ̈ verso la estremità prossima al condotto di entrata del flusso.

Ciò comporta che le parti dell’elemento filtrante prossime al condotto di ingresso sono scarsamente utilizzate, in quanto la differenza di pressione che si crea a cavallo di queste zone del setto filtrante à ̈ talvolta insufficiente per permettere all’aria di attraversarle.

In generale ciò comporta che, nei filtri tangenziali noti, solo la parte a valle del setto filtrante à ̈ interessata dalla filtrazione. Più in dettaglio, la figura 1 rappresenta un filtro assiale per fluidi del tipo noto sopra descritto, ove il filtro 10 comprende un involucro 19, di forma sostanzialmente tubolare, l’involucro 19 essendo dotato di un condotto di ingresso 12 del fluido da filtrare e di un condotto di uscita 14 del fluido filtrato ad esso coassiale, l’involucro essendo provvisto, al suo interno, di setti filtranti tubolari 16, 18 posti in parallelo, i quali si sviluppano in una direzione longitudinale dell’involucro 19 e ne dividono il volume interno in due camere 28,29, di cui una prima camera 28 à ̈ in comunicazione con il condotto di ingresso 12 per il fluido da filtrare ed una seconda camera 29 à ̈ in comunicazione con il condotto di uscita 14 per il fluido filtrato.

All’interno dell’involucro 19 à ̈ previsto un piattello 17 forato (in 21,23) sul quale sono posti i setti filtranti tubolari 16,18, il tutto in modo da definire volumi 20,22,24 che consentono il passaggio del fluido attraverso il setto 16, 18.

In questa configurazione nota, i setti filtranti tubolari 16,18 sono scarsamente utilizzati in corrispondenza delle zone prossime al condotto di ingresso 12, mentre la filtrazione avviene prevalentemente nelle zone 34,36 dei setti 16,18 prossime al condotto di uscita 14.

Queste zone sono quindi soggette ad un più rapido intasamento.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un filtro assiale che permetta una ottimale ripartizione delle perdite di carico, incrementando quindi la vita e le prestazioni del filtro.

Altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di conseguire il suddetto risultato in modo pratico ed economico.

Tali scopi sono raggiunti da un gruppo filtrante (40) per fluidi comprendente un involucro esterno (19) a sezione qualunque, atto a ricevere almeno un setto filtrante (16,18) che si sviluppa parallelamente all’asse dell’involucro (19), per dividere il volume interno dell’involucro (19) in due camere (28,29), di cui una prima camera (28) à ̈ in comunicazione con un condotto di ingresso (12) per il fluido da filtrare ed una seconda camera (29) à ̈ in comunicazione con un condotto di uscita (14) del fluido filtrato, caratterizzato dal fatto che in detta prima camera (28) à ̈ accolto almeno un elemento ripartitore di pressione (45,46) per ognuno dei setti filtranti, atto a separare assialmente il volume della prima camera (28) in almeno due parti, detto elemento ripartitore di pressione essendo in materiale permeabile al flusso del fluido da filtrare.

Un vantaggio di questa realizzazione dell’invenzione à ̈ che essa consente di ripartire il passaggio del fluido da filtrare in modo da interessare uniformemente tutta la superficie dell’elemento filtrante.

Più in particolare essa consente di ripartire il differenziale di pressione in modo omogeneo lungo la superficie del setto filtrante tubolare.

Secondo una preferita modalità di esecuzione dell’invenzione, con un unico setto filtrante, l’elemento ripartitore di pressione ha forma anulare ed à ̈ collocato in modo da avvolgere una parte del setto filtrante,chiudendo in modo completo, o quasi completo, lo spazio tra la superficie esterna del setto e l’involucro esterno.

Questa realizzazione ha il vantaggio di fornire un semplice montaggio del ripartitore di pressione sulla superficie del setto filtrante. Nel caso in cui si abbiano ameno due setti filtranti, ognuno di essi sarà dotato di almeno un ripartitore di pressione avente un foro per accogliere il setto filtrante ed una sagoma esterna complementare a quella degli altri ripartitori e dell’involucro.

Secondo un preferito aspetto dell’invenzione, la superficie esterna dell’elemento ripartitore di pressione à ̈ distanziata dalla superficie interna dell’involucro tubolare in modo da definire passaggi per il fluido.

Questa realizzazione ha il vantaggio di fornire un rallentamento del passaggio del flusso di fluido da filtrare, pur permettendo il passaggio diretto di una quantità di fluido alla parte inferiore del setto filtrante, al fine di graduare la ripartizione del differenziale di pressione su tutta la superficie del setto filtrante.

Secondo un altro aspetto della presente invenzione, l’elemento ripartitore di pressione à ̈ piano ed à ̈ disposto perpendicolarmente rispetto allo sviluppo longitudinale dell’involucro.

Un vantaggio di questa realizzazione à ̈ che l’elemento ripartitore svolge la sua azione con maggiore efficacia, trovandosi disposto perpendicolarmente alla direzione del flusso di fluido da filtrare a monte del setto filtrante.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, il ripartitore di pressione à ̈ costituito da un elemento poroso avente permeabilità maggiore della permeabilità del setto filtrante.

Un vantaggio di questa realizzazione à ̈ che la permeabilità dell’elemento poroso può essere scelta per ottenere un’ottimale ripartizione del flusso di fluido da filtrare in parte sulla superficie a monte del setto filtrante ed in parte su quella a valle, in funzione della geometria dell’involucro e del setto filtrante.

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 figura 1 Ã ̈ una vista in sezione di un filtro assiale secondo la tecnica nota;

- la figura 2 à ̈ una vista in sezione di un filtro assiale secondo una prima realizzazione dell’invenzione;

- la figura 3 à ̈ una vista in sezione di un filtro assiale secondo un’altra realizzazione dell’invenzione; e

- la figura 4 Ã ̈ la sezione IV-IV di figura 3.

In figura 2 à ̈ visibile un filtro assiale 40 per fluidi, il filtro 40 comprendendo un involucro 19, di forma sostanzialmente tubolare, l’involucro 19 essendo dotato di un condotto di ingresso 12 del fluido da filtrare e di un condotto di uscita 14 del fluido filtrato. All’interno dell’involucro 19 à ̈ previsto un piattello 17 forato (in 21,23) sul quale sono posti setti filtranti tubolari 16,18, i quali si sviluppano parallelamente all’asse dell’involucro 19 e ne dividono il volume interno in due camere 28,29, di cui una prima camera 28 à ̈ in comunicazione con il condotto di ingresso 12 per il fluido da filtrare ed una seconda camera 29 à ̈ in comunicazione con il condotto di uscita 14 per il fluido filtrato.

Il fluido da filtrare passa quindi nei volumi 20,22,24 della prima camera 28 che consentono il passaggio del fluido attraverso i setti filtranti.

Secondo una realizzazione della presente invenzione, il filtro assiale 40 prevede ripartitori di pressione 45,46 collocati all’interno della camera 28.

Più in particolare, attorno ad ognuno dei setti filtranti tubolari 16,18 à ̈ collocato un ripartitore di pressione 45,46, che intercetta il flusso di fluido da filtrare e che à ̈ posto in posizione intermedia sul rispettivo setto onde favorire un omogeneo passaggio di fluido attraverso l’intero setto filtrante.

I ripartitori di pressione 45,46 sono preferibilmente in forma di semicerchi per circondare il rispettivo setto filtrante 16,18 su una parte della sua superficie longitudinale esterna, e porsi a contatto sia con l’altro ripartitore sia con l’involucro. Ogni ripartitore di pressione 45,46 à ̈ preferibilmente disposto perpendicolarmente rispetto allo sviluppo longitudinale dell’involucro e quindi perpendicolarmente al flusso di fluido.

Inoltre, ognuno dei ripartitori 45,46 Ã ̈ preferibilmente collocato in una posizione intermedia definita rispetto alla lunghezza del filtro, in modo tale da chiudere completamente il canale di passaggio del fluido (fig. 2).

Con questa disposizione si mantiene un maggior differenziale di pressione sulle parti a monte degli elementi filtranti 16,18, altrimenti poco sfruttate.

In alternativa (fig.3), i ripartitori di pressione 45,46 possono chiudere solo parzialmente i volumi 20,22,24, lasciando passaggi 52,54,56 per il trafilamento del fluido da filtrare.

Ciò può essere realizzato, ad esempio, con una superficie esterna di ogni ripartitore di pressione 45,46 distanziata dalla superficie interna dell’involucro 19.

Preferibilmente, i ripartitori di pressione 45,46 sono costituiti da elementi porosi 45,46 aventi una permeabilità nettamente maggiore di quella dei setti filtranti 16,18. Ciò non impedisce comunque il passaggio attraverso di essi di una quantità di fluido da filtrare, in modo tale da continuare a sfruttare la superficie filtrante dei setti 16,18 a valle dei ripartitori 45,46.

Una misura di permeabilità largamente utilizzata nel settore à ̈ l’indice di permeabilità di Frazier, permeabilità presa alla pressione differenziale di 0.5 pollici di acqua, ove detta permeabilità à ̈ misurata in termini di flusso di aria in piedi cubi per minuto per piede quadrato di area del campione.

Con riferimento quindi ad una realizzazione della presente invenzione, una possibile permeabilità di Frazier dei ripartitori di pressione 45,46 à ̈ di 50 ft<3>/min*ft<2>per 0.5 pollici di acqua di pressione differenziale, rispetto una permeabilità di Frazier del setto filtrante di 10 ft<3>/min*ft<2>per 0.5 pollici di acqua di pressione differenziale.

La porosità dei ripartitori di pressione 45,46 può essere scelta in modo tale che questi ultimi possano svolgere inoltre anche un ruolo di prefiltro, in modo quindi che siano in grado di fermare la componente più grossolana presente nella popolazione del particolato. Nel caso in cui il filtro assiale preveda un solo setto filtrante il diametro interno del ripartitore di pressione à ̈ pari al diametro esterno del setto filtrante a cui à ̈ applicato, mentre il diametro esterno à ̈ pari al diametro interno dell’involucro del gruppo filtrante.

In alternativa, il diametro esterno del ripartitore di pressione può essere leggermente più piccolo del diametro interno dell’involucro tubolare per lasciare un passaggio anulare libero per il fluido.

Ovviamente, all’invenzione sopra descritta un tecnico del settore potrà apportare numerose modifiche di natura tecnico applicativa, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come sotto rivendicata.

In particolare nel caso di setti filtranti tubolari di rilevanti dimensioni assiali, può essere previsto pi di un ripartitore di pressione per ogni singolo setto filtrante. I ripartitori di pressione su ogni setto possono convenientemente essere equidistanziati.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo filtrante (40) per fluidi comprendente un involucro esterno (19) a sezione qualunque, atto a ricevere almeno un setto filtrante (16,18) che si sviluppa parallelamente all’asse dell’involucro (19), per dividere il volume interno dell’involucro (19) in due camere (28,29), di cui una prima camera (28) à ̈ in comunicazione con un condotto di ingresso (12) per il fluido da filtrare ed una seconda camera (29) à ̈ in comunicazione con un condotto di uscita (14) del fluido filtrato, caratterizzato dal fatto che in detta prima camera (28) à ̈ accolto almeno un elemento ripartitore di pressione (45,46) per ognuno dei setti filtranti, atto a separare assialmente il volume della prima camera (28) in almeno due parti, detto elemento ripartitore di pressione essendo in materiale permeabile al flusso del fluido da filtrare.
2. 2. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’elemento ripartitore di pressione (45,46) ha forma piana e comprende un foro che accoglie a misura il setto filtrante (16,18)ed ha una sagoma esterna complementare alla sagoma esterna degli altri elementi ripartitori ed alla sagoma interna dell’involucro.
3. 3. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la superficie esterna dell’elemento ripartitore di pressione (45,46) à ̈ distanziata dalla superficie interna dell’involucro tubolare (19) in modo da definire passaggi (52,54,56) per il fluido.
4. 4. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’elemento ripartitore di pressione (45,46) à ̈ disposto perpendicolarmente rispetto allo sviluppo longitudinale dell’involucro.
5. 5. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’elemento ripartitore di pressione (45,46) à ̈ costituito da un elemento poroso avente permeabilità maggiore della permeabilità del setto filtrante (16,18).
6. 6. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la porosità dell’elemento ripartitore di pressione (45,46) à ̈ scelta in modo tale che esso sia in grado di filtrare la componente più grossolana di particolato presente nel fluido.
7. 7. Gruppo filtrante (40) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere, all’interno dell’involucro tubolare (19), una pluralità di setti filtranti tubolari (16,18), ad ognuno dei quali à ̈ associato almeno un elemento ripartitore di pressione (45,46).