ITTO20060445A1 - "filtro separatore d'acqua" - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Filtro separatore d'acqua"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un gruppo filtro per combustibili per motori a combustione interna, atto ad effettuare la separazione d'acqua, del tipo comprendente :

- un elemento di testa munito di un'entrata per il combustibile da filtrare, di un'uscita del combustibile filtrato, e di un'apertura di scarico per l'acqua separata;

una cartuccia intercambiabile associata all'elemento di testa munita di un elemento filtrante e di una camera di raccolta dell'acqua separata;

detto filtro comprendendo mezzi di controllo del livello d'acqua presente all'interno della camera di raccolta e mezzi per lo scarico di detta acqua.

Un filtro di questo tipo è ad esempio mostrato nella domanda di brevetto EP 1163944. In questo documento i mezzi di controllo del livello d'acqua e i mezzi per lo scarico dell'acqua sono rispettivamente costituiti da un sensore di livello e da una tubazione di scarico, integrati in un gruppo di testa. Tale gruppo di testa per funzionare è necessariamente associato ad una pompa di scarico dell'acqua, non costituente parte della suddetta domanda, la quale è atta a svuotare la camera di raccolta del filtro quando i sensori di livello d'acqua presenti all'interno della camera di raccolta, segnalano il raggiungimento di un livello predeterminato. Tale pompa di scarico, deve essere anche necessariamente collegata ad una circuiteria di comando e controllo, atta a comandare le fasi operative della pompa.

Il sistema di gestione dell'acqua associato al filtro, va ad occupare quindi ulteriori spazi del veicolo, oltre all'ingombro dello stesso filtro separatore. Inoltre la gestione e la manutenzione di un apparato filtro, con sistema di gestione dell'acqua associato di questo tipo, riguardano elementi fisicamente separati ( da una parte il filtro separatore e dall'altra la pompa e la relativa circuiteria di comando}, e sono perciò più complesse e più onerose a livello di tempo e di costi.

Quando la cartuccia ha completato il suo periodo di vita utile essa viene smontata dal gruppo di testa e sostituita con una cartuccia nuova dello stesso tipo. Il sensore del livello d'acqua è un elemento che durante l'utilizzo del filtro, può deteriorarsi venendo a contatto con elementi contaminanti presenti nell'acqua separata dal gasolio combustibile. Il deterioramento può causare un cattivo funzionamento del sensore di livello, e questo può causare un complessivo malfunzionamento del filtro. Infatti gli elementi sensori di livello sono solitamente elettrodi, i quali sono facilmente soggetti a corrosione e hanno quindi, una durata operativa limitata. La sostituzione dei sensori di livello del filtro della domanda di brevetto europea sopra citata, può avvenire soltanto una volta che la cartuccia è stata smontata ed il gruppo testa diventa raggiungibile dall'operatore.

La presente invenzione si propone di risolvere i problemi e gli svantaggi della tecnica nota e in particolare la presente invenzione riguarda un filtro del tipo descritto nel preambolo della rivendicazione 1 e caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo del livello d'acqua e detti mezzi per lo scarico di detta acqua comprendono elementi integrati nell'elemento di testa ed elementi integrati nella cartuccia, quest'ultimi essendo sostituiti insieme alla cartuccia quando la cartuccia ha completato il suo periodo di vita utile.

In particolare secondo l'invenzione, i mezzi di controllo e i mezzi per lo scarico, integrati nell'elemento di testa, comprendono rispettivamente una pompa di scarico dell'acqua, una scheda elettronica di controllo e comando e una circuiteria di collegamento elettrico. I mezzi di controllo e i mezzi per lo scarico integrati nella cartuccia comprendono rispettivamente una tubazione di scarico e sensori di misurazione del livello d'acqua.

Il filtro secondo la presente invenzione è un filtro che comprende un sistema di gestione dell'acqua totalmente integrato. Il sistema di gestione dell'acqua secondo la presente invenzione ha una configurazione estremamente compatta; un primo importante vantaggio diventa quindi la riduzione degli ingombri.

Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che la manutenzione del sistema di gestione dell'acqua è direttamente correlata alla gestione del filtro. Infatti una volta che la cartuccia ha completato il suo periodo di vita utile ed è sostituita, con essa vengono sostituiti sia la tubazione di scarico, sia il sensore di misurazione del livello d'acqua.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi saranno resi evidenti con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica esplosa del filtro secondo l'invenzione;

- la figura 2 è una vista in sezione schematica del filtro separatore di figura 1 secondo un primo piano assiale;

- la figura 3 è una vista in sezione schematica del filtro separatore di figura 1 secondo un secondo piano assiale.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, con 10 è indicato un filtro per combustibili per motori a combustione interna, formato da un elemento'di testa 1 e da una cartuccia intercambiabile 2, montabile sull'elemento di testa 1, entrambi dotati di rispettive porzioni di ancoraggio la, 2a, per il fissaggio del filtro in apposite sedi di alloggiamento di un veicolo.

L'elemento di testa 1 presenta una porzione a piastra 3, la quale internamente presenta un condotto 4 per 1'ingresso del gasolio da filtrare ed un condotto 5 per l'uscita del gasolio filtrato (figura 2). Il condotto 4 e il condotto 5 sfociano rispettivamente in elementi tubolari 6, 7, sporgenti lateralmente rispetto alla porzione a piastra 3, in versi diametralmente opposti l'uno rispetto all'altro. L'elemento tubolare 6 rappresenta un'entrata per il gasolio da filtrare e l'elemento tubolare 7 rappresenta una uscita per il gasolio filtrato.

La cartuccia 2 del filtro separatore 10 comprende un contenitore 8 a forma sostanzialmente cilindrica, chiuso superiormente da un coperchio 9. Il coperchio 9 comprende una prima bocca di collegamento 11, disposta sostanzialmente centrale sul coperchio 9 ed avente il proprio asse coincidente a quello del corpo cilindrico del contenitore 8. Una seconda bocca di collegamento 12 è disposta sostanzialmente sullo stesso piano della bocca 11, in posizione laterale rispetto ad essa. Le bocche di collegamento 11, 12 sono associate rispettivamente alle estremità 4b, 5b dei condotti 4, 5 dell'elemento di testa 1, le quali si trovano rispettivamente a valle e a monte degli elementi tubolari 6, 7, con riferimento al flusso di gasolio all'interno dell'elemento di testa 1.

Il contenitore 8 comprende al suo interno un elemento filtrante 13 includente una parte tubolare 13a e una parete di fondo 13b, la quale chiude inferiormente la parte tubolare 13a.

L'elemento filtrante 13 è montato coassiale al corpo cilindrico del contenitore 8, in modo tale che la sua estremità superiore aperta si trovi in corrispondenza della bocca di collegamento 11.

Quando la cartuccia 2 è montata sull'elemento di testa 1, nell'interfaccia del collegamento tra le bocche 11, 12 della cartuccia 2 con le estremità 4b, 5b associate, dei condotti 4, 5 dell'elemento di testa 1, sono presenti elementi di guarnizione 14, come ad esempio O-ring.

Il flusso di gasolio entra nel filtro attraverso 1'entrata 6, percorre il condotto 4 dell'elemento di testa 1, e attraverso la bocca di collegamento 11 si porta all'interno della cartuccia 2, in corrispondenza dello spazio compreso dall'elemento filtrante 13.

L'elemento filtrante 13 secondo la presente forma di realizzazione è formato da un setto filtrante poroso. Le particelle d'acqua contenute all'interno del gasolio da filtrare sono più pesanti delle particelle di gasolio, e sono quindi dotate di una velocità inferiore. Di conseguenza quando il flusso di gasolio attraversa le pareti dell'elemento filtrante 13, le particelle d'acqua vengono bloccate all'interno della rete del setto, e andando a contatto le une con le altre si uniscono per coalescenza in goccioline, e per gravità scendono all'interno delle pareti della parte tubolare 13a, depositandosi nella parte inferiore del contenitore 8, che costituisce una camera di raccolta 15 dell'acqua.

Il gasolio cosi filtrato attraversa la bocca di collegamento 12 della cartuccia 2, percorre il condotto 5 dell'elemento di testa 1 ed esce dal filtro 10 attraverso l'uscita 7.

Una seconda forma di realizzazione prevede che l'elemento filtrante 13 sia un setto filtrante a separazione diretta, cioè un setto formato da una rete caratterizzata da maglie di dimensioni troppo piccole per il passaggio delle particelle d'acqua. In questo caso il flusso del gasolio è invertito, ed in particolare il gasolio entra nel filtro attraverso il condotto 7, e si porta all'interno della cartuccia 2 attraversando la bocca 12. Il flusso attraversa l'elemento filtrante 13 dall'esterno verso l'interno, e le particelle di acqua vengono separate poiché, essendo più grandi delle particelle di gasolio, non riescono a passare attraverso i fori della maglia del setto formante l'elemento filtrante 13. Il gasolio filtrato ritorna nell'elemento di testa 1 attraversando la bocca 11, ed infine esce dal filtro 10 tramite l'uscita 6.

Verrà ora descritto il sistema di gestione dell'acqua, integrato nel filtro 10. L'elemento di testa 1 presenta un condotto 16 per il passaggio di acqua. Tale condotto 16 è collegato in corrispondenza di una sua estremità 16a ad un'ulteriore bocca 17 del coperchio 9, la quale si affaccia all'interno della cartuccia 2. Ulteriori elementi di guarnizione 14 sono disposti nell'interfaccia del collegamento tra la bocca 17 e l'estremità 16a del condotto 16. Un tubetto di scarico 18 è montato in corrispondenza della bocca 17 e si proietta all'interno della contenitore 8 fino al fondo della camera di raccolta 15. Superiormente alla porzione a piastra 3 dell'elemento di testa 1 si sviluppa un vano 19, il quale è atto ad accogliere una pompa di scarico 20; il condotto 16 si affaccia sul vano 19 dalla parte inferiore, in corrispondenza di una sua estremità 16b opposta all'estremità 16a.

Internamente alla porzione a piastra 3 è presente un ulteriore vano 21, nel quale è accolta una scheda elettronica di controllo e comando 22 del sistema di gestione dell'acqua.

All'interno della camera di raccolta dell'acqua 15 sono presenti sensori di misurazione del livello d'acqua 24. In tale forma di realizzazione questi sensori 24 sono costituiti da due elettrodi disposti diametralmente opposti rispetto all'elemento filtrante 13, e vincolati in corrispondenza di rispettive aperture 24b ricavate sul coperchio 9. L'elemento di testa 1 comprende connettori 25 che attraversano rispettive aperture 25b, ricavate sull'elemento di testa 1, e tali connettori 25 sporgono inferiormente oltre la porzione a piastra 3 dell'elemento di testa 1. Quando la cartuccia 2 è montata sull'elemento di testa 1, i connettori 25 si affacciano all'interno delle aperture 24b entro le quali sono vincolati gli elettrodi 24, per collegarsi ad essi elettricamente. I connettori 25 possono essere vincolati alla porzione a piastra 3 dell'elemento di testa 1 tramite elementi elastici, in modo tale da essere traslabili assialmente, per poter più facilmente adattarsi alle diverse posizioni in cui si trovano gli elettrodi 24 di diverse cartucce associabili all'elemento di testa 1. Alternativamente i connettori 25 possono avere uno sviluppo elicoidale in modo tale da comportarsi loro stessi, come un elemento elastico.

All'interno del corpo a piastra 3 dell'elemento di testa 1 sono compresi interspazi 26, attraversati da circuiterie di collegamento 28, le quali sono atte a collegare rispettivamente i connettori 25 e la pompa di scarico 20 con la scheda di controllo 22. La scheda elettronica 22 è collegata elettricamente ad una connessione elettrica 27 a più pin, interiacciabili con connessioni di forme diverse a seconda delle diverse installazioni. Secondo la presente invenzione, i sensori di livello 24 controllano il livello d'acqua presente all'interno della camera di raccolta 15. Raggiunto un livello predeterminato, gli elettrodi 24 bagnati dall'acqua, chiudono attraverso l'acqua un circuito elettrico, mandando un segnale alla scheda di controllo 21. La scheda di controllo 22 comanda quindi la pompa di scarico 20, la quale aspira l'acqua raccolta nella camera 15; l'acqua attraversa il tubetto di scarico 18 ed il condotto 16, e viene scaricata dalla parte superiore del filtro 10, il quale è collegato ad apposite tubazioni di scarico di un circuito di scarico dell'acqua (non mostrati) tramite la bocca 20a, la quale si trova nella parte della mandata della pompa.

Per quanto riguarda il tipo di pompa 20 integrata nell'elemento di testa, essa può essere una pompa elettrica a membrana, eccitata tramite solenoide o tramite motore elettrico a corrente continua. Inoltre la pompa 20 può essere azionata in modo manuale tramite pulsante oppure tramite un sistema wireless. Secondo una forma preferita di attuazione, il sistema di gestione dell'acqua separata può essere impostato in modo tale che la pompa 20 sia azionata in modo automatico durante l'avviamento del veicolo. Inoltre può essere previsto il caso in cui la pompa è esclusa elettricamente e viene azionata a mano tramite un apposito pomello di emergenza.

Come risulta dalla descrizione di sopra, durante le fasi di manutenzione del filtro, e in particolare quando l'elemento filtrante è ormai per la maggior parte otturato, la cartuccia 2 viene sostituita e contemporaneamente vengono, quindi, sostituiti l'elemento di filtraggio 13, il tubetto di scarico 18 e gli elettrodi per la misurazione del livello 24. In questo modo la gestione della manutenzione del filtro secondo 1'invenzione è altamente semplificata. Secondo una forma preferita di realizzazione le bocche di collegamento della cartuccia 11, 12, 17 con l'elemento di testa possono essere formate da connessioni di tipo fast-on con tenuta radiale ad o-ring. Tale tipo di connessione rende la sostituzione della cartuccia estremamente facile e veloce.

Il filtro secondo 1'invenzione rappresenta un sistema altamente integrato, formato sostanzialmente da un singolo gruppo fisico, il quale è atto ad operare sia la funzione di separazione d'acqua, sia la funzione di gestione dell'acqua separata. I vantaggi del filtro secondo l'invenzione rispetto ai filtri separatori d'acqua della tecnica nota, riguardano la semplificazione dei processi e la riduzione dei costi, con riferimento sia alla produzione che alla installazione del filtro separatore. In particolare, il filtro secondo l'invenzione fornisce un sistema molto semplice e compatto, con ingombri limitati, il quale rappresenta un sistema autocontenuto e perciò di facile adattabilità e di facile installazione in veicoli di diverso tipo.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filtro per combustibili per motori a combustione interna, atto ad effettuare la separazione d'acqua, comprendente: - un elemento di testa (1) munito di un'entrata (6) per il combustibile da filtrare, di un'uscita (7) del combustibile filtrato, e di un'apertura di scarico (20a) per l'acqua separata; - una cartuccia intercambiabile (2) associata all'elemento di testa (1) e munita di un elemento filtrante (13) e di una camera di raccolta dell'acqua separata (15); detto filtro (10) comprendendo mezzi di controllo del livello d'acqua (22, 24, 28) presente all'interno della camera di raccolta e mezzi per lo scarico di detta acqua (18, 20), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo del livello d'acqua (22, 24, 28) e detti mezzi per lo scarico di detta acqua (18, 20) comprendono elementi integrati (22, 20, 28) nell'elemento di testa (1) ed elementi integrati (18, 24) nella cartuccia (2), quest'ultimi essendo sostituiti insieme alla cartuccia quando la cartuccia ha completato il suo periodo di vita utile.
2. 2. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi integrati nell'elemento di testa comprendono una pompa di scarico (20), una scheda elettronica di controllo e comando (22) e connessioni elettriche (28).
3. 3. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti elementi integrati nella cartuccia comprendono un tubetto di scarico (18) dell'acqua e sensori di misurazione del livello d'acqua (24 ) .
4. 4. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che dette connessioni elettriche (28) collegano detta scheda di controllo (22) con detta pompa di scarico (20) e detti sensori di misurazione (24 ) .
5. 5. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette connessioni elettriche (28) comprendono connettori (25) atti ad interfacciarsi con detti sensori di misurazione (24).
6. 6. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento di testa (1) presenta una porzione a piastra (3).
7. 7. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione a piastra dell'elemento di testa presenta un vano (21) entro cui è alloggiato detta scheda elettronica (22).
8. 8. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione a piastra dell'elemento di testa presenta un vano (19) entro cui è alloggiata detta pompa di scarico (20).
9. 9. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione a piastra dell'elemento di testa presenta interspazi (26) attraversati da dette connessioni elettriche (28).
10. 10. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti connettori (25) sporgono inferiormente dal corpo a piastra dell'elemento di testa.
11. 11. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti connettori (25) sono vincolati all'elemento di testa tramite elementi elastici in modo da essere traslabile rispetto alla direzione di montaggio della cartuccia sull'elemento di testa .
12. 12. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti connettori hanno uno sviluppo elicoidale in modo tale da comportarsi come un elemento elastico.
13. 13. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pompa (20) è una pompa elettrica a membrana eccitata tramite solenoide o tramite motore elettrico a corrente continua.
14. 14. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pompa (20)è azionata in modo manuale tramite pulsante.
15. 15. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pompa (20) è azionata tramite un sistema wireless.
16. 16. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pompa (20) è azionata in modo automatico durante l'avviamento del veicolo.
17. 17. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta porzione a piastra presenta un condotto (16} attraversato dall'<'>acqua aspirata dalla pompa.
18. 18. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che detta porzione a piastra presenta due condotti (4, 5) rispettivamente attraversati dal gasolio da filtrare e dal gasolio filtrato .
19. 19. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti condotti (4, 5, 16) di detta porzione a piastra dell'elemento di testa 1 sono collegati con l'interno della cartuccia 2, tramite connessioni di tipo fast-on con tenuta radiale ad oring (11, 12, 17).
20. 20. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento filtrante (13) è formato da un setto filtrante poroso.
21. 21. Filtro per combustibili per motori a combustione interna secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento filtrante (13) è formato da un setto filtrante a separazione diretta.