ITTO20080698A1 - Filtro per fluidi e procedimento per fabbricarlo - Google Patents
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Description
"FILTRO PER FLUIDI E PROCEDIMENTO PER FABBRICARLO"
Campo dell'invenzione
La presente invenzione riguarda un filtro per fluidi, del tipo cosiddetto "ortogonale". Più in particolare l'invenzione riguarda una costruzione della cartuccia di un filtro ortogonale e un procedimento per produrre tale filtro.
Stato della Tecnica
Un tipo di filtro per aria attualmente noto à ̈ il cosiddetto "filtro ortogonale", così chiamato a causa del percorso seguito dall'aria che viene filtrata. Un esempio di filtro ortogonale à ̈ descritto per esempio nel documento WO 83/01582. Un filtro ortogonale viene ottenuto sovrapponendo fogli corrugati di un opportuno materiale filtrante –per esempio carta- alternati a fogli di materiale filtrante non corrugati, così da comporre una pila, o pacco, sostanzialmente a forma di parallelepipedo o prisma. Tale pacco, che costituisce il cosiddetto "elemento filtrante" di una cartuccia filtro, definisce:
-una faccia di monte 4', predisposta per essere investita dall'aria ancora da filtrare e affacciarsi sull'ambiente dell'aria sporca del sistema filtrante; e
-una faccia di valle 6', predisposta per rilasciare l'aria filtrata e affacciarsi sull'ambiente dell'aria pulita del sistema filtrante (Figura 1).
I fogli di carta liscia e corrugata sono sovrapposti in modo da formare una pluralità di scanalature tra loro affiancate. Ciascuna scanalatura presenta un'estremità aperta e un'estremità chiusa e si estende dalla faccia di monte 4' alla faccia di valle 6'.
In ogni strato, formato da un foglio corrugato e da uno non corrugato, ciascuna scanalatura che si affaccia sulla faccia di monte 4' o di valle 6' con un'estremità chiusa à ̈ adiacente ad almeno una scanalatura che si affaccia sulla stessa faccia di monte o di valle con un'estremità aperta; ciò durante la filtrazione obbliga l'aria, o altro fluido, ad attraversare le pareti laterali dei canali ad attraversare i fogli del materiale filtrante prima di abbandonare il filtro. I filtri ortogonali vengono attualmente usati per filtrare l'aria da immettere in motori a scoppio per mezzi pesanti quali autocarri e trattori, veicoli industriali pesanti e leggeri, autovetture o ancora per filtrare l'aria da immettere in turbine a gas.
I filtri ortogonali possono essere assemblati senza incollare lungo tutta la loro lunghezza le sommità delle creste dei fogli corrugati agli adiacenti fogli non corrugati; da ciò deriva una semplificazione del processo di produzione e una maggiore efficienza del filtro durante il funzionamento.
Pertanto, quando l'elemento filtrante à ̈ realizzato come una pila e non un rotolo di fogli corrugati e non corrugati, à ̈ necessario chiudere i fianchi dell'elemento filtrante in corrispondenza dei bordi dei vari fogli corrugati e non corrugati realizzando un'adeguata tenuta all'aria, per fare in modo che l'aria durante la filtrazione fluisca prevalentemente dalla faccia di monte verso la faccia di valle.
Pertanto, uno scopo della presente invenzione à ̈ fornire una soluzione al problema di chiudere i fianchi dell'elemento filtrante di un filtro ortogonale, formati dai bordi dei vari fogli corrugati e non corrugati, per fare in modo che l'aria durante la filtrazione fluisca principalmente dalla faccia di monte verso la faccia di valle.
Sommario dell'invenzione
Tale scopo viene conseguito, secondo un primo aspetto della presente invenzione, con un filtro per fluidi avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 1.
In un secondo aspetto della presente invenzione, tale scopo viene conseguito con un procedimento per fabbricare un filtro per fluidi avente le caratteristiche secondo la rivendicazione 12.
I vantaggi conseguibili con la presente invenzione risulteranno più evidenti, al tecnico del settore, dalla seguente descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione particolare a carattere non limitativo, dato con riferimento alle seguenti figure schematiche.
Elenco delle Figure
Figura 1 mostra una sezione trasversale di un filtro ortogonale, in se noto;
Figura 2 mostra una vista prospettica di una cartuccia filtro secondo una forma di realizzazione particolare della presente invenzione;
Le Figure 3, 4, 5, 7 mostrano in successione diverse fasi del procedimento per produrre la cartuccia di Figura 2;
Figura 6 mostra un dettaglio, parzialmente in sezione, della cartuccia filtro di Figura 2, secondo il piano di sezione B-B, parallelo alle facce di monte e di valle della cartuccia filtro;
Figura 8 mostra in vista prospettica un postazione di lavoro per versare colla sulle piastre laterali della cartuccia filtro di Figura 2.
Descrizione dettagliata
Le Figure 2-8 sono relative a una forma di realizzazione particolare di una cartuccia filtro secondo l'invenzione.
Tale cartuccia, indicata con il riferimento complessivo 1, comprende un elemento filtrante 3 sostanzialmente a forma di parallelepipedo e definente una faccia di monte 4, predisposta per ricevere l'aria –o altro fluido- da filtrare, e una faccia di valle 6, predisposta per rilasciare l'aria –o altro fluido- filtrato.
L'elemento filtrante 3 à ̈ ottenuto impilando una pluralità di fogli di carta filtrante corrugati alternati a una pluralità di fogli di carta filtrante piana, o comunque non corrugata. I fogli di carta corrugata possono essere ottenuti con una opportuna macchina piegatrice, di tipo in se noto.
Figura 3 mostra una possibile sequenza di operazioni a valle della piegatrice: un nastro continuo di carta non corrugata 5 viene sovrapposto al nastro continuo di carta corrugata 7, accoppiandolo tramite strisce di colla di tenuta 8 e di imbastitura 9, applicate per esempio a caldo. Con il termine "colla" nella presente descrizione si intende una qualsiasi sostanza adesiva in grado di fissare assieme due oggetti. Tale sostanza adesiva può essere per esempio una semplice resina polimerica, termoplastica o termoindurente, applicata allo stato fluido sulle parti da collegare e poi fatta reticolare, o comunque indurire. Una "colla" secondo la presente descrizione può reticolare o comunque indurire senza rilasciare solventi, anche per il solo effetto della temperatura.
Preferibilmente ma non necessariamente, come colla di tenuta 8 e di imbastitura 9 si può usare una colla poliammidica da applicare a caldo ("hot melt").
Tornando alla Figura 3, il nastro composito risultante dall'accoppiamento dei nastri 5 e 7 viene successivamente tagliato in spezzoni rettangolari 11 tramite per esempio la taglierina 13. Tali spezzoni, formati da un foglio corrugato accoppiato a un foglio non corrugato, verranno indicati nella presente descrizione come "spezzoni semilavorati 11".
La striscia o cordone di colla di tenuta 8, indicato anche, nella presente descrizione, come "primo cordone di tenuta 8", viene deposta lungo un bordo dei nastri 5 e 7 in modo da incollarli assieme e chiudere un'estremità delle scanalature sulla faccia superiore del nastro corrugato 7.
Le strisce di colla di imbastitura 9 sono disposte longitudinalmente ai due nastri 5 e 7 e a una opportuna distanza dai loro bordi, e hanno la sola funzione di tenere assieme i fogli di carta corrugata e non corrugata evitando che gli spezzoni 11 si aprano a libro durante la lavorazione, e quindi rendendoli più facilmente manipolabili. Le strisce di colla 9 non hanno invece la funzione di incollare le sommità dei corrugamenti lungo tutta la loro lunghezza al foglio non corrugato; pertanto l'aria che attraversa il filtro 1 può passare da un canale in un canale adiacente scavalcando le creste dei fogli corrugati.
Di conseguenza, quando l'elemento filtrante 3 viene composto impilando più spezzoni 11, à ̈ necessario chiuderne i fianchi impedendo che l'aria che attraversa il filtro si diffonda in tutte le direzioni, facendo invece in modo che fluisca prevalentemente dalla faccia di monte 4 verso la faccia di valle 6.
A tale scopo la cartuccia filtro secondo l'invenzione à ̈ provvista di almeno una piastra laterale 15 che chiude a tenuta i fianchi dell'elemento filtrante 3 almeno in corrispondenza dei bordi dei fogli corrugati e non corrugati. Come mostrato in Figura 2, le piastre laterali 15 di una cartuccia filtro secondo l'invenzione possono essere anche due.
Per realizzare tale tenuta, le piastre 15 sono sostanzialmente impermeabili all'aria –o comunque al fluido che deve essere filtrato- sono prodotte a parte e in un secondo tempo incollate sull'elemento filtrante 3 tramite opportune colle, o più in generale saldate interponendo tra ciascuna piastra 15 e l'elemento filtrante una opportuna sostanza adesiva allo stato fluido che viene poi fatta polimerizzare o comunque indurire.
Le piastre 15 contribuiscono inoltre a tenere assieme e rendere adeguatamente compatto e coeso il pacco formato dai vari fogli corrugati e non corrugati in modo da renderlo più facilmente manipolabile durante la produzione del filtro.
Sempre secondo l'invenzione le piastre 15 sono provviste di bordi perimetrali 150 che si ripiegano su e attorno ad almeno due spigoli dell'elemento filtrante in modo da ricoprire le facce 300, 304 dei suoi fianchi, adiacenti alle facce 302, 306 formate dai bordi dei fogli corrugati e non corrugati (Figure 2, 5, 6).
Vantaggiosamente i bordi perimetrali ripiegati 150 si estendono sostanzialmente lungo l'intero perimetro delle piastre stesse (Figura 5).
I bordi ripiegati 150 assolvono a varie funzioni. Una prima funzione à ̈ quella di conferire all'elemento filtrante 3 una forma a parallelepipedo più precisa, in particolare mantenendo in forma gli spigoli del pacco di fogli corrugati e non corrugati, e riducendo le tolleranze dimensionali del parallelepipedo stesso. La riduzione delle tolleranze geometriche e di forma dell'elemento filtrante à ̈ vantaggiosa per esempio perché:
-consente di ridurre gli ingombri esterni della scatola filtro (non mostrata) in cui la cartuccia 1 Ã ̈ inserita durante l'uso;
-facilita l'inserimento della cartuccia 1 nella suddetta scatola filtro;
-facilita in generale l'automazione del processo produttivo della cartuccia stessa e dell'assieme cartuccia scatola filtro.
Una seconda funzione à ̈ quella di agevolare e migliorare l'operazione di fissaggio delle piastre stesse all'elemento filtrante 3; infatti tale fissaggio può essere realizzato nel modo seguente.
Una pluralità di spezzoni semilavorati 11 viene impilata così da formare un pacco di forma sostanzialmente di parallelepipedo. Mano a mano che vengono sovrapposti, con i rispettivi primi cordoni di tenuta 8 rivolti verso il basso, gli spezzoni semilavorati 11 vengono incollati con dei secondi cordoni di colla di tenuta 8' deposti lungo i bordi degli spezzoni 11 opposti a quelli in cui si trovano i primi cordoni di colla di tenuta 8 (Figura 4). In questo modo si ottiene in ogni strato la successione di canali aperti alternatamente sulla faccia di monte e sulla faccia di valle, che obbliga l'aria a seguire il percorso schematizzato in Figura 1.
Contemporaneamente, in un'altra postazione di lavoro un operatore o una macchina a controllo numerico –per esempio come quella mostrata in Figura 8- versa della colla di tenuta C su una prima piastra laterale 15, disposta con il suo bordo ripiegato 150 rivolto verso l'alto. La colla si espande su tutta la superficie della piastra 15 ma non deborda, essendo trattenuta dai bordi ripiegati 150 (Figura 5).
Successivamente la pila di spezzoni semilavorati 11 viene appoggiata sulla piastra 15, in modo che la colla di tenuta C chiuda i passaggi tra i vari fogli corrugati e non corrugati presenti sui fianchi dell'elemento filtrante 3 (Figura 6); come mostrato in tale Figura i bordi dei fogli corrugati e non corrugati vengono annegati nella colla di tenuta C. Vantaggiosamente tale colla viene fatta reticolare, o comunque indurire, lasciando l'elemento filtrante 3 appoggiato sulla prima piastra laterale 15. Quando la colla C Ã ̈ sufficientemente indurita, l'elemento filtrante viene capovolto e un'altra piastra laterale 15 viene incollata sul fianco dell'elemento filtrante 3 contrapposto alla piastra 15 precedentemente incollata (Figura 7). Vantaggiosamente la colla C viene lasciata reticolare, o comunque indurire, lasciando l'elemento filtrante 3 appoggiato sulla seconda piastra laterale 15.
La colla di tenuta, potendo essere versata in abbondanza ed essendo libera di espandersi sull'intera superficie delle piastre 15 grazie ai bordi ripiegati 150, riesce a chiudere con una adeguata tenuta i fianchi dell'elemento filtrante 3 su cui le piastre 15 vengono incollate. Successivamente la cartuccia filtro 1 viene completata formando la guarnizione di tenuta perimetrale 17, in gomma poliuretanica espansa (Figura 1).
Per mantenere efficacemente in forma l'elemento filtrante, le piastre laterali 15 sono realizzate preferibilmente in materia plastica. Preferibilmente tale materia plastica non à ̈ espansa (ovverosia non schiumata). Tali materiali possono essere per esempio poliammide, polipropilene, acrilonitrilebutadiene-stirene (ABS). Preferibilmente, per essere sufficientemente robuste, le piastre laterali hanno uno spessore minimo di parete S sostanzialmente pari o maggiore di 0,5 mm (Figura 6); più preferibilmente tale spessore minimo S à ̈ pari o maggiore a 1 mm. Nell'esempio di realizzazione delle Figure allegate, tale spessore minimo S à ̈ di circa 2,5 mm.
Per contenere adeguatamente la colla fluida che viene versata sulle piastre laterali, preferibilmente i bordi ripiegati 150 di queste hanno un'altezza H sostanzialmente non inferiore all'altezza media HS delle scanalature dei fogli corrugati (Figura 6). Tale altezza media HS delle scanalature à ̈ calcolata con una media sull'intero elemento filtrante. Più preferibilmente l'altezza H dei bordi ripiegati à ̈ sostanzialmente non inferiore a 1,5 volte l'altezza media HS delle scanalature dei fogli di materiale filtrante. Ancor più preferibilmente l'altezza H dei bordi ripiegati à ̈ sostanzialmente non inferiore a due volte l'altezza media HS delle suddette scanalature. Alcuni valori preferiti dell'altezza H dei bordi ripiegati 150, che danno generalmente un buon contenimento della colla fluida sono H pari o superiore a circa 3 mm, oppure a circa 5 mm.
Figura 8 mostra un esempio di una postazione di lavoro per versare la colla fluida sulle piastre laterali.
La postazione di lavoro comprende una tavola girevole 100, predisposta per ruotare attorno a un asse verticale e sulla quale à ̈ montata una pluralità di piastre portapezzo 102. Ciascuna piastra portapezzo definisce delle sedi di posizionamento, predisposte per accogliere e posizionare le piastre laterali 15 in posizione sostanzialmente orizzontale, con i bordi ripiegati 150 rivolti verso l'alto.
A fianco della tavola girevole 100 à ̈ disposta una macchina dosatrice 104, a sua volta provvista di un braccio a sbalzo 106 che può traslare nelle tre direzioni dello spazio. Sull'estremità libera del braccio a sbalzo 106 à ̈ montata una testa dosatrice 108, predisposta per versare, tramite un ugello dosatore non mostrato, una quantità opportuna di colla C sulle piastre laterali 15 deposte sulla tavola girevole 100. Durante il funzionamento l'ugello dosatore si muove orizzontalmente e automaticamente guidato a un controllo numerico, in modo da ricoprire completamente le piastre laterali 15 con uno strato di colla C il più uniforme possibile e senza lacune.
Gli esempi di realizzazione precedentemente descritti sono suscettibili di diverse modifiche e variazioni pur senza fuoriuscire dall’ambito di protezione della presente invenzione. Per esempio con la presente invenzione si possono realizzare non solo filtri ortogonali per aria, ma anche per altri gas o liquidi. La colla o altra sostanza per chiudere alternatamente le estremità dei vari canali dell'elemento filtrante può essere applicata non solo deponendo un cordone, ma per esempio anche per iniezione. Le piastre laterali possono essere fissate all'elemento filtrante non solo incollandolo con una sostanza adesiva che viene aggiunta al materiale del'elemento filtrante e delle piastre, ma anche saldandole all'elemento filtrante usando come sostanza adesiva il materiale stesso delle piastre laterali o dei fogli corrugati e/o non corrugati; per esempio à ̈ possibile fondere localmente saldare a ultrasuoni il materiale plastico delle piastre laterali e/o dei fogli corrugati e non corrugati dell'elemento filtrante.
Per fissare le piastre laterali 15 sull'elemento filtrante si può utilizzare la stessa gomma poliuretanica espansa utilizzata per realizzare la guarnizione 17; in tal caso la gomma poliuretanica, o altra sostanza polimerica espansa, può essere rovesciata fluida su due piastre laterali 15 disposte come precedentemente descritto, e quindi fatta reticolare dopo aver accostato l'elemento filtrante 3 alle piastre. L'elemento filtrante può anche non avere forma a parallelepipedo, ma avere per esempio forma a prisma, piramide o tronco di piramide. Le piastre laterali possono avere non soltanto forma sostanzialmente piana, come mostrato nelle Figure 2, 5-7 bensì anche forme non piane, per esempio concave, convesse o variamente ondulate.
Gli esempi ed elenchi di possibili varianti della presente domanda sono da intendersi come elenchi non esaustivi.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Filtro per fluidi, comprendente una cartuccia filtro (1) a sua volta comprendente un elemento filtrante (3) ottenuto impilando una pluralità di fogli di materiale filtrante corrugato e una pluralità di fogli di materiale filtrante non corrugati, dove: -l'elemento filtrante (3) definisce una faccia di monte (4), una faccia di valle (6) e dei fianchi (300, 302, 304, 306) che si estendono tra la faccia di monte e la faccia di valle; -ciascun foglio di materiale filtrante corrugato si alterna a un foglio di materiale non corrugato; -i corrugamenti di ciascun foglio di materiale filtrante corrugato forma una pluralità di scanalature tra loro affiancate ed estendentisi dalla faccia di monte (4) alla faccia di valle (6); -sostanzialmente per ciascun foglio corrugato le estremità delle scanalature presenti su una faccia predeterminata di ciascun foglio corrugato sono chiuse in corrispondenza della faccia di monte (4) e aperte in corrispondenza della faccia di valle (6), mentre le estremità delle scanalature presenti sulla faccia opposta alla faccia predeterminata dello stesso foglio corrugato sono chiuse in corrispondenza della faccia di valle (6) e aperte in corrispondenza della faccia di monte (4), in modo da obbligare il fluido da filtrare che fluisce dalla faccia di monte verso la faccia di valle ad attraversare il materiale filtrante prima di lasciare il filtro; -la cartuccia filtro (1) comprende almeno una piastra laterale (15) fissata sui fianchi (302, 306) dell'elemento filtrante, in modo da chiudere sostanzialmente a tenuta tali fianchi almeno in corrispondenza dei bordi dei fogli corrugati e non corrugati; -ciascuna piastra laterale (15) à ̈ provvista di bordi ripiegati (150) che ricoprono almeno parzialmente le facce (300, 304) dei fianchi dell'elemento filtrante adiacenti alle facce (302, 306) formate dai bordi dei fogli corrugati e non corrugati.
- 2. Filtro secondo la rivendicazione 1, comprendente almeno due piastre laterali (15).
- 3. Filtro secondo la rivendicazione 1 o 2, dove i fianchi dell'elemento filtrante formano una pluralità di facce (300, 302, 304, 306) sostanzialmente piane e ciascuna piastra laterale (15) ha forma sostanzialmente piana.
- 4. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove i bordi ripiegati (150) di ciascuna piastra laterale (15) si estendono lungo l'intero perimetro della piastra stessa.
- 5. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove ciascuna piastra laterale (15) à ̈ incollata e/o saldata all'elemento filtrante (3).
- 6. Filtro secondo la rivendicazione 5, dove ciascuna piastra laterale (15) Ã ̈ incollata all'elemento filtrante (3) interponendo una sostanza adesiva (C) tra la piastra laterale (15) stessa e l'elemento filtrante (3).
- 7. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove ciascuna piastra laterale (15) à ̈ realizzata in materiale plastico.
- 8. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove ciascuna piastra laterale (15) à ̈ realizzata in materiale sostanzialmente non espanso.
- 9. Filtro secondo la rivendicazione 7 e/o 8, dove ciascuna piastra laterale (15) ha uno spessore minimo di parete (S) sostanzialmente pari o maggiore di 0,5 mm.
- 10. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove i bordi ripiegati (150) di ciascuna piastra laterale (15) hanno un'altezza minima (H) sostanzialmente pari o maggiore all'altezza media (HS) delle scanalature dei fogli corrugati.
- 11. Filtro secondo una o più rivendicazioni precedenti, dove i bordi ripiegati (15) di ciascuna piastra laterale (15) hanno un'altezza minima (H) sostanzialmente pari o maggiore di circa 3 mm.
- 12. Procedimento per fabbricare un filtro per fluidi avente le caratteristiche secondo una o più rivendicazioni precedenti, comprendente le seguenti operazioni: a) predisporre un elemento filtrante (3) ottenuto impilando una pluralità di fogli di materiale filtrante corrugato e una pluralità di fogli di materiale filtrante non corrugati, dove: a.1) l'elemento filtrante (3) definisce una faccia di monte (4), una faccia di valle (6) e dei fianchi (300, 302, 304, 306) che si estendono tra la faccia di monte (4) e la faccia di valle (6); a.2) ciascun foglio di materiale filtrante corrugato si alterna a un foglio di materiale filtrante non corrugato; a.3) i corrugamenti di ciascun foglio di materiale filtrante corrugato formano una pluralità di scanalature tra loro affiancate ed estendentisi dalla faccia di monte (4) alla faccia di valle (6); a.4) sostanzialmente per ciascun foglio corrugato le estremità delle scanalature formate da una faccia predeterminata di ciascun foglio corrugato sono chiuse in corrispondenza della faccia di monte (4) e aperte in corrispondenza della faccia di valle (6), mentre le estremità delle scanalature formate dalla faccia opposta alla faccia predeterminata dello stesso foglio corrugato sono chiuse in corrispondenza della faccia di valle (6) e aperte in corrispondenza della faccia di monte (4), in modo da obbligare il fluido da filtrare che fluisce dalla faccia di monte verso la faccia di valle ad attraversare il materiale filtrante prima di lasciare il filtro; b) predisporre almeno una piastra laterale (15) provvista di bordi ripiegati (150); c) fissare la almeno una piastra laterale (15) sui fianchi (302, 306) dell'elemento filtrante, in modo da chiudere sostanzialmente a tenuta i fianchi (302, 306) dell'elemento filtrante almeno in corrispondenza dei bordi dei fogli corrugati e non corrugati, e in modo che i bordi ripiegati (150) della almeno una piastra laterale (15) ricoprano almeno parzialmente le facce (300, 304) dei fianchi dell'elemento filtrante adiacenti alle facce (302, 306) formate dai bordi dei fogli corrugati o non corrugati.
- 13. Procedimento secondo la rivendicazione 12, comprendente l'operazione di fissare la almeno una piastra laterale (15) sui fianchi (302, 306) dell'elemento filtrante tramite incollaggio e/o saldatura.
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 13, comprendente le operazioni di: -orientare la almeno una piastra laterale (15) rivolgendo i bordi ripiegati (150) verso l'alto; -versare della sostanza adesiva fluida (C) sulla almeno una piastra laterale (15); -fissare la almeno una piastra laterale (15) su un fianco (302, 306) dell'elemento filtrante tramite la sostanza adesiva (C) versata sulla almeno una piastra laterale (15).
- 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, comprendente l'operazione di lasciar indurire la sostanza adesiva (C) lasciando l'elemento filtrante (3) appoggiato sulla almeno una piastra laterale (15).
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