ITTV20080040A1 - Apparecchiatura e procedimento per il lavaggio automatico dei setti filtranti, a camera svuotata, con getti mobili di liquido a pressione, movimentati da pistone idraulico azionato dallo stesso liquido di lavaggio. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

APPARECCHIATURA E PROCEDIMENTO PER IL LAVAGGIO AUTOMATICO DEI SETTI FILTRANTI, A CAMERA DI FILTRAZIONE SVUOTATA, CON GETTI MOBILI DI LIQUIDO A PRESSIONE, MOVIMENTATI DA PISTONE IDRAULICO AZIONATO DALLO STESSO LIQUIDO DI LAVAGGIO.

CAMPO DELL’INVENZIONE

Il trovato si riferisce ad un processo e ad una apparecchiatura per la separazione di solidi e di colloidi in sospensioni nei liquidi. Essa mira al miglioramento dell’efficienza complessiva dei sistemi di separazione facilitando il lavaggio ed il ripristino dei setti filtranti e trova applicazione nel recupero e riciclaggio dell’acqua e dei liquidi di processo e come sistema innovativo di prefiltrazione a servizio degli impianti di micro, ultra e nano filtrazione e di osmosi inversa.

I costi crescenti dello smaltimento dei reflui industriali, indotti da normative nazionali ed europee sempre più severe in termini di limiti quantitativi di inquinanti ammessi allo scarico (sia superficiale che in fognatura), sta lentamente orientando le industrie ad adottare impianti di riciclaggio delle acque industriali. Le tecnologie dei moderni digestori, correttamente applicate, consentono oggi di raggiungere i vincoli normativi previsti per i reflui industriali ma non consentono di raggiungere livelli di purezza tali da consentirne il ricircolo, ancorché parziale; inoltre essi necessitano di grandi volumi per i loro tempi tecnici di decantazione. Da alcuni anni sono invalse le nuove tecnologie di filtrazione (micro-ultra e nanofiltrazione e osmosi inversa) la cui efficienza è andata via via migliorando ed oggi risultano in molti casi economicamente convenienti. Date le dimensioni della porosità delle membrane filtranti utilizzate, i citati sistemi impongono l’adozione di sistemi di trattamento e di prefiltrazione altrettanto efficienti per bloccare le impurità di maggiori dimensioni e soprattutto per separare quelle particelle che potrebbero danneggiare le membrane filtranti intasandone i pori o danneggiandole meccanicamente.

Sul mercato sono oggi disponibili cartucce filtranti realizzate con i più svariati materiali per soddisfare le più disparate condizioni di utilizzo; la maggior parte di esse sono rappresentate da setti filtranti la cui portata decresce con il grado di intasamento e che sono detti appunto ad intasamento. Essi risultano poco adatti ad utilizzi industriali nei quali si richiedano portate costanti per lunghi periodi di tempo, e bassi costi di manutenzione. Per ovviare alle deficienze dei filtri ad intasamento si ricorre ai filtri autopulenti che vengono proposti anch’essi numerosi sul mercato. Funzionano secondo principi differenti raggruppabili a grandi linee come segue: filtri autopulenti meccanicamente, filtri autopulenti in flusso controcorrente e filtri misti. Nell’impiego gravoso i filtri dotati di organi meccanici evidenziano però frequenti rotture (sfaldamento dei setti, rottura degli organi meccanici di pulizia, ecc.) e necessitano di altrettanto frequenti interventi manutentivi straordinari; quelli lavabili in controflusso comportano di solito spreco eccessivo di acqua per il loro lavaggio. Sono disponibili in commercio anche cicloni nei quali però la separazione dei sospesi avviene ad opera della sola forza centrifuga; di norma essi sono privi di setti filtranti e pertanto in essi il grado di separazione solido-liquido risulta incerta. Esperienze applicative nel campo agroindustriale hanno portato ad evidenziare il fatto che alcuni tipologie di depositi intasanti risultano difficilmente asportabili meccanicamente o a mezzo di contro flussi di liquido e per contro facilmente asportabili con getti d'acqua diretti. Da qui l’idea di costruire un filtro autopulente a getto d'acqua diretto, automatizzabile, che consenta una ottima velocità ed efficienza di pulizia con un notevole risparmio d'acqua rispetto a quelli lavati in contro flusso.

Il nuovo sistema è concepito per la filtrazione di liquidi contenenti solidi sospesi e dispersioni colloidali. Può trovare pratica applicazione come sistema a sé stante di filtrazione fino a gradi di filtrazione indicativi di 1 micron o come sistema di prefiltrazione a servizio di impianti di micro, ultra e nanofiltrazione e di osmosi inversa. L’invenzione si pone i seguenti obiettivi principali:

• Garantire l'asportazione dei depositi dai setti filtranti con minimo consumo d'acqua;

• Semplificare ogni meccanismo che comporti usure per attriti e comunque limitare la probabilità di avarie meccaniche;

• Garantire la possibilità di pulizia del setto filtrante con filtro in linea; • Dare la possibilità di asportare ciclicamente i fanghi.

Per meglio soddisfare le esigenze tecnologiche degli utilizzatori, l’apparecchiatura e stata ideata in due versioni:

• Versione dotata di separatore centrifugo; denominata versione “A”, è descritta graficamente nella Tavola 1.

• Versione semplice ; detta versione “B” è descritta graficamente nella Tavola 2.

Per ragioni di chiarezza si descrivono separatamente le due versioni del filtro (versioni A e B) anche se molte descrizioni risulteranno coincidenti.

Versione “A” : Apparecchio con separatore centrifugo

L’apparecchio si compone di tre parti essenziali ciascuna delle quali risponde a specifiche funzioni e ciascuna delle quali è poi composto da diversi sotto componenti:

<•>Pistone di lavaggio (tav. 1 - N° 1A): ha la funzione specifica di asportare periodicamente, a bisogno, dai setti filtranti i depositi che mano mano si formano durante la filtrazione;

• Sezione filtrante (tav. 1 - N° 2A): ha la funzione di fermare le impurità contenute nel liquido che attraversa il setto filtrante la cui trama determina la porosità del setti filtranti e conseguentemente la sua capacità di ritenzione dei solidi sospesi;

• Sezione di prima separazione centrifuga (tav. 1 - N° 3A):qualora la tipologia del liquido la consigli, ha la funzione di far decantare le particelle più grossolane prima che il liquido 'attraversi il setto filtrante.

Il pistone di lavaggio a sua volta si compone delle seguenti parti:

� Valvole di alimentazione del liquido detergente (TAV.1 – 1.3.A):è costituita da una valvola di intercettazione a due vie manuale o servocomandata; immette il liquido detergente nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A) alimentando, attraverso lo stelo cavo (TAV.1 – 1.9.A), gli spruzzatori (TAV.1 – 1.14.A) e spingendo contemporaneamente lo stantuffo (TAV.1 – 1.6.A) verso il basso.

<�>Camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A): è costituita dal volume interno al cilindro (TAV.1-1.5.A) delimitato dalla testa del pistone (TAV.1-1.4.A) e dalla superficie superiore dello stantuffo (TAV.1-1.6.A).

� Camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A): è costituita dal volume interno al cilindro del pistone (TAV.1-1.5.A), delimitato dalla superficie inferiore dello stantuffo (TAV.1-1.6.A) e la flangia di collegamento con la sezione filtrante (TAV.1-1.12.A). � Testa del pistone (TAV.1 - 1.4.A): è costituita da una flangia e contro flangia a tenuta idraulica dotata di attacco per la valvola di alimentazione (TAV.1-1.3.A ) del liquido di lavaggio in pressione; essa assicura, con lo stantuffo (TAV.1-1.6.A ), la tenuta idraulica alla camera superiore del pistone (TAV.1-1.1.A ). � Cilindro del pistone (TAV.1 - 1.5.A ) : è costituito appunto da un cilindro rigido, rettificato e lucidato internamente, entro il quale scorre lo stantuffo (TAV.1-1.6.A) sotto la spinta della pressione differenziale dei liquidi presenti nella camera superiore e quella inferiore; ha la funzione di contenimento e di guida dello stantuffo; è delimitato della testa del pistone (TAV.1 - 1.4.A) all'estremità superiore e dalla flangia di collegamento e di guida dell'asta (TAV.1 - 1.12.A) in quella inferiore; in prossimità del suo limite inferiore, sul suo perimetro, in direzione radiale, porta un manicotto (TAV.1 - 1.11.A) per il deflusso o l'alimentazione del fluido che determina la risalita dello stantuffo.

<�>Stantuffo del pistone (TAV.1 - 1.6.A): è costituito da un cilindro di materiale rigido, solidale con l'asta cava del pistone, sul cui perimetro è ricavata la sede dell'anello di tenuta (TAV.1 – 1.7.A) che, lambendo la parete interna del cilindro (TAV.1 - 1.5.A), fa tenuta; sotto la spinta della pressione differenziale esercitata sulle sue due facce opposte imprime un movimento alternato all'asta cava (TAV.1 – 1.8.A): verso il basso quando prevale la pressione interna della camera superiore dello stantuffo (TAV.1-1.1A), verso l'alto quando prevale la pressione della camera inferiore (TAV.1-1.2A).

<�>Asta cava del pistone (TAV.1 - 1.8.A): è costituita da un cilindro tubolare lucidato sulla superficie esterna; ad una estremità essa è solidale con lo stantuffo (TAV.1 – 1.6.A), tramite un sistema a tenuta idraulica, e dall'altra supporta ed alimenta il gruppo di distribuzione ai getti di liquido (TAV.1 – 1.13.A); attraversa in senso assiale la flangia di collegamento (TAV.1 – 1.12.A) tramite un anello di tenuta e di centraggio (TAV.1 – 1.10.A) che assicura una tenuta idraulica alla camera inferiore del cilindro (TAV.1 – 1.2.A).

<�>Flangia di collegamento (TAV.1 – 1.12.A): è costituita da un disco rigido che collega a tenuta idraulica il pistone (TAV.1 – 1.A) e la sezione di filtrazione (TAV.1 – 2.A), tramite una apposita contro flangia e frapposta guarnizione; in posizione coassiale con l'asta del pistone (TAV.1 – 1.8.A) riporta un foro di attraversamento dell'asta del pistone e la sede dell'anello di tenuta e di centraggio della stessa asta (TAV.1 – 1.10.A).

� Gruppo di distribuzione a getto di liquido (TAV.1–1.13.A) : è costituito da un cilindro cavo che delimita una camera di alimento dei singoli spruzzatori a getto deviato (TAV.1 – 1.14.A) fissati sulla sua faccia inferiore; è fissato all'asta del pistone (TAV.1 – 1.8.A), tramite un giunto a tenuta idraulica che lo collega direttamente alla camera superiore del cilindro (TAV.1 – 1.1.A). � Spruzzatori a getto deviato (TAV.1 – 1.14.A): singolarmente sono costituiti da spruzzatori che determinano un getto di liquido laminare orientato verso l'esterno, rispetto all'asse dell'asta, e verso basso; complessivamente il gruppo di spruzzatori è disposto in maniera tale da garantire un getto di liquido orientato e laminare, distribuito uniformemente su 360 gradi rispetto all'asse del pistone; l'inclinazione del getto varia a seconda dell'applicazione.

� Valvola unidirezionale di chiusura dell'asta cava (TAV.1 – 1.15.A): è costituito da un disco, munito di apposita guarnizione, che consente il passaggio del liquido detergente dalla camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A) al gruppo di distribuzione ai getti (TAV.1 – 1.13.A) mentre occlude ogni passaggio di liquido non filtrato in senso contrario; esso è mantenuto in posizione di chiusura da una asta di guida e da una molla di spinta ad essa concentrica; la sua apertura è determinata dalla pressione differenziale positiva della camera superiore del pistone (TAV.1-1.1A) rispetto a quella interna alla sezione filtrante (TAV. 1-2.1A).

� Valvola unidirezionale di ritorno del pistone (TAV.1 – 1.16.A): è costituito da una valvola di tipo commerciale che collega il sistema di ritorno del pistone (risalita), ottenuto con polmoni elastici o con altri fluidi servo comandato, e la camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A); esso garantisce un flusso di liquido unidirezionalmente verso l'interno della camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A) senza limitazioni di portata per velocizzare al massimo la risalita del pistone.

� Valvola di discesa del pistone (TAV.1 – 1.17.A): è costituito da una valvola di tipo commerciale che collega la camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A) col sistema di ritorno del pistone (risalita) (TAV.1 – 4.A); ha la funzione di regolare il flusso di liquido in uscita dalla camera inferiore del pistone regolando con questo la velocità di discesa dello stantuffo.

La sezione filtrante (tav. 1 - N° 2A) si compone come segue:

� Cilindro della sezione filtrante (TAV.1 – 2.4A): è costituito da un cilindro tubolare rigido destinato a contenere il filtro (TAV.1 – 2.5.A); alla sua estremità superiore è delimitato dalla flangia di collegamento (TAV.1 – 1.12.A) che condivide col pistone (TAV.1 – 1.A); sul suo perimetro, disposta su un piano perpendicolare all'asse del cilindro, e saldata una flangia anulare (TAV.1 – 3.1.A) che lo collega al cilindro del separatore centrifugo (TAV.1 – 3.2.A); in prossimità del suo limite superiore il cilindro, in direzione radiale, porta l'attacco per il collettore di uscita del filtrato (TAV.1 – 2.3.A).

<�>Unità filtrante (TAV.1 – 2.5.A): è costituita da un cilindro il cui sviluppo circolare laterale rappresenta la superficie filtrante il cui attraversamento avviene dall'interno verso l'esterno; alle due estremità circolari il cilindro (TAV.1 – 2.5.A) è saldato a due anelli rigidi (TAV.1 – 2.6.A) sul cui perimetro esterno sono ricavate le sedi degli anelli di tenuta che si appoggiano sulla parete interna del cilindro della sezione filtrante (TAV.1 – 2.4.A).

<�>Camera interna della sezione filtrante (TAV.1 – 2.1.A): è costituita dal volume interno della sezione filtrante; in essa il liquido transita per attraversare il setto filtrante.

� Camera esterna della sezione filtrante (TAV.1 – 2.2.A): è delimitata dal setti filtrante (TAV.1 – 2.5.A) e dal cilindro della sezione filtrante (TAV.1 – 2.4.A).

La sezione di prima separazione centrifuga (tav. 1 - N° 3A) si compone come segue:

<�>Cilindro della sezione di separazione centrifuga (TAV.1 – 3.2A): è costituito da un cilindro rigido coassiale con il cilindro del filtro al quale è collegato tramite una flangia e controflangia anulare (TAV.1 – 3.1.A); nella parte superiore in esso si innesta tangenzialmente l'attacco del collettore di alimentazione (TAV.1 – 3.4.A); il suo bordo circolare inferiore è saldato al bordo della sezione maggiore del cono di spurgo (TAV.1 – 3.5.A).

� Cono di spurgo (TAV.1 – 3.5.A): è costituito da un cono rigido che collega il cilindro del separatore con l'attacco del collettore di spurgo.

<�>Attacco del collettore di spurgo (TAV.1 – 3.6.A ): è costituito da un tubo adattabile ad ogni tipologia di collegamento rapido con la valvola ed il collettore di spurgo.

<�>Valvola di spurgo (TAV.1 – 3.10.A ): è costituito da una valvola di tipo commerciale (TAV.1 – 3.10.A), manuale od automatica, che collega il cono di spurgo (TAV.1 – 3.5.A ) col collettore di scarico .

Funzionamento dell'apparecchiatura e del processo di filtrazione L'acqua, o altro liquido da filtrare, pompata nella camera di decantazione (TAV.1 – 3.3.A), delimitata dal cilindro di decantazione (TAV.1 – 3.2.A) all'esterno e da quello della sezione filtrante all'interno (TAV.1 – 2.4.A), per effetto della forza centrifuga, generata dalla sua velocità angolare di rotazione all'interno della camera stessa, si separa dai solidi sospesi di maggiore massa e maggiore densità relativa che vengono sospinti verso la parete esterna del cilindro (TAV.1 – 3.2.A) e da questa verso il cono di spurgo (TAV.1 – 3.5.A). L'acqua parzialmente depurata, scesa vorticosamente nella camera di decantazione (TAV.1 – 3.3.A), in prossimità del limite inferiore del cilindro della sezione filtrante (TAV.1 – 2.4.A), inverte repentinamente il suo movimento verticale risalendo verso l'alto all'interno della camera interna della sezione filtrante (TAV.1 – 2.1.A) dalla quale, sempre sotto l'effetto della pressione impressa dalla stazione pompante esterna, attraversando il setto filtrante (TAV.1 – 2.5.A), sul quale deposita tutte le impurità di dimensioni maggiori della porosità del filtro, entra nella camera esterna (TAV.1 – 2.2.A) e da questa si immette nel circuito di uscita dell'acqua filtrata attraverso l'apposito attacco (TAV.1 – 2.3.A). Il deposito continuo di impurità sulla parete del setto filtrante incrementa in maniera esponenziale la resistenza al passaggio del liquido fino a raggiungere il completo intasamento. Per ripristinare le condizioni di portata ottimali del setto filtrante necessita pertanto, ciclicamente, asportare tutte le impurità depositatesi; questa è appunto la funzione del pistone di lavaggio (TAV.1 – 1.A ) che rappresenta la peculiarità di maggiore interesse di questo filtro autopulente. Nella pratica quotidiana del trattamento delle acque si è osservato che alcuni tipi di depositi (argille, mucillagini in genere ad esempio) sono difficilmente asportabili dai filtri ricorrendo a flussi di liquido in controcorrente cosi come difficilmente risultano asportabili con raschiatori di tipo meccanico che spesso, impastandosi, peggiorano la situazione. Per contro si è anche osservato che un getto di liquido concentrato sullo strato di deposito lo asporta con relativa facilità. Da qui l'idea di realizzare un sistema di lavaggio a getto orientato: il pistone di lavaggio appunto.

Quando un congegno meccanico, elettromeccanico, pneumatico od elettronico o semplicemente la volontà dell'operatore determinino la opportunità di un lavaggio dei filtri, l'apertura della valvola di alimentazione (servocomandata automaticamente o manualmente) (TAV.1 – 1.3.A) convoglia il liquido detergente, somministrato in quantità e pressione sufficiente allo scopo, nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A) e da questo, attraverso l'interno dell'asta (TAV.1 – 1.9.A), al sistema di distribuzione ai getti (TAV.1 – 1.13.A). La resistenza opposta dagli spruzzatori al passaggio del liquido si trasmette inevitabilmente sulla faccia superiore dello stantuffo che perciò è sollecitato da una forza, la cui direzione coincide col suo asse di movimentazione, che lo muove verso il basso; si assiste quindi al contemporaneo movimento verticale dell'asta del pistone (TAV.1 – 1.8.A) e alla spruzzatura di liquido detergente attraverso gli ugelli del sistema di lavaggio a getti di liquido orientati (TAV.1 – 1.13.A) che, scendendo verso il basso, lungo tutta la lunghezza del setto filtrante cilindrico (TAV.1 – 2.5.A) lo detergono dai depositi di impurità. La camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A) comunica direttamente con un sistema elastico di espansione chiuso (TAV.1 – 4.A) (vaso di espansione ad aria od altro sistema) che , mano a mano che lo stantuffo scende, incrementa proporzionalmente la sua pressione interna rallentando (relativamente) progressivamente la discesa del pistone stesso. Al raggiungimento del fine corsa inferiore del pistone gli spruzzatori avranno irrorato e lavato completamente la superficie interna del filtro ripulendolo dalla impurità depositatesi. La chiusura della valvola di alimentazione (TAV.1 – 1.3.A) del liquido detergente determina la repentina caduta di pressione nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A) in quanto il liquido contenutovi continua e defluire liberamente attraverso gli spruzzatori (TAV.1 – 1.14.A) o attraverso apposita valvola; a questo punto la pressione relativa della camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A), accumulata dal sistema elastico (TAV.1 – 4.A), prevale su quella presente nella camera superiore (TAV.1 – 1.1.A) e lo stantuffo (TAV.1 – 1.6.A) risale verso l'alto fino al raggiungimento della posizione iniziale di partenza. La velocità di risalita è ammortizzata dalla resistenza opposta dagli spruzzatori (TAV.1 – 1.14.A) alla fuoriuscita del liquido contenuto nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A). Per evitare che , nella evenienza che la pressione interna della sezione filtrante superi quella della camera superiore del pistone ed , infiltrandovisi il liquido, muova lo stantuffo verso il basso, inibendo il corretto lavaggio della superficie filtrante, è applicata una valvola unidirezionale (TAV.1 – 1.15.A) sulla estremità inferiore dell'asta dello stantuffo con chiusura a molla tarata.

Ovviamente la risalita dello stantuffo potrà ottenersi anche con l'immissione diretta, tramite apposita valvola, di liquido o aria in pressione, nelle camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A). Va precisato che per massimizzare l'effetto detergente degli spruzzatori è necessario che la camera interna del filtro (TAV.1 – 2.1.A), attraverso lo scarico di fondo (TAV.1 – 3.6.A), sia svuotata del liquido contenuto prima dell'inizio del ciclo di lavaggio; ciò allo scopo di evitare che l'energia cinetica dei getti liquidi sia smorzata dalla presenza di altro liquido nella camera.

L'efficacia del lavaggio dipende essenzialmente dalla pressione dei getti liquidi e dalla loro velocità di discesa nel filtro. La regolazione della pressione dei getti si ottiene ovviamente con la variazione della pressione del liquido detergente, od in alternativa variando la resistenza degli ugelli (variazione delle dimensioni degli orifizi, mentre la variazione della velocità dello stantuffo è determinata dal differenziale di pressione fra la camera superiore (TAV.1 – 1.1.A) e quella inferiore (TAV.1 – 1.2.A) del pistone che si ottiene variando la pressione di precarica del sistema elastico chiuso (TAV.1 – 4.A) o regolando la resistenza di deflusso del liquido dalla camera inferiore (TAV.1 – 1.2.A) del pistone, attraverso il manicotto apposito (TAV.1 – 1.11.A) , nel caso si opti per un ritorno del pistone a comando stabilito.

Versione “B” : Apparecchio in versione semplice

L’apparecchio si compone di tre parti essenziali ciascuna delle quali risponde a specifiche funzioni e ciascuna delle quali è poi composta da diversi sotto componenti:

<•>Pistone di lavaggio (tav. 2 - N° 1B): ha la funzione specifica di asportare periodicamente, a bisogno, dai setti filtranti i depositi che mano mano si formano durante la filtrazione;

• Camera di alimentazione del filtro (tav. 2 - N° 2.B): ha l'unica funzione di convogliare il liquido immesso nel filtro verso la sezione filtrante.

<•>Sezione filtrante (tav. 2 - N° 3.B): ha la funzione di fermare le impurità contenute nel liquido che attraversa il setto filtrante la cui trama determina la porosità del setti filtrante e conseguentemente la sua capacità di ritenzione dei solidi sospesi;

Il pistone di lavaggio a sua volta si compone delle seguenti parti:

� Valvole di alimentazione del liquido detergente (TAV.2 – 1.3.B):è costituita da una valvola di intercettazione a due vie, manuale o servocomandata; immette il liquidi detergente nella camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B) alimentando, attraverso lo stelo cavo (TAV.2 – 1.9.B), gli spruzzatori (TAV.2 – 1.14.B) e spingendo contemporaneamente lo stantuffo (TAV.2 – 1.6.B) verso il basso.

� Camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B): è costituita dal volume interno al cilindro (TAV.2-1.5.B) delimitato dalla testa del pistone (TAV.2-1.4.B) e dalla superficie superiore dello stantuffo (TAV.2-1.6.B).

� Camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B): è costituita dal volume interno al cilindro del pistone (TAV.2-1.5.B), delimitato dalla superficie inferiore dello stantuffo (TAV.2-1.6.B) e la flangia di collegamento con la sezione filtrante (TAV.2-1.12.B). � Testa del pistone (TAV.2 - 1.4.B): è costituita da una flangia e contro flangia a tenuta idraulica dotata di attacco per la valvola di alimentazione (TAV.2-1.3.B ) del liquido di lavaggio in pressione; essa assicura, con lo stantuffo (TAV.2-1.6.B), la tenuta idraulica alla camera superiore del pistone (TAV.2-1.1.B).

� Cilindro del pistone (TAV.2 - 1.5.B ) : è costituito appunto da un cilindro rigido, rettificato internamente, entro il quale scorre lo stantuffo (TAV.2-1.6.B ) sotto la spinta della pressione del liquido di lavaggio; ha la funzione di contenimento e di guida dello stantuffo; è delimitato della testa del pistone (TAV.2 -1.4.B) all'estremità superiore e dalla flangia di collegamento e di guida dell'asta (TAV.2 - 1.12.B) in quella inferiore; in prossimità del suo limite inferiore, sul suo perimetro, in direzione radiale, porta un manicotto (TAV.2 - 1.11.B) per il deflusso o l'alimentazione del fluido che determina la risalita (ritorno) dello stantuffo.

� Stantuffo del pistone (TAV.2 - 1.6.B): è costituito da un cilindro di materiale rigido, solidale con l'asta cava del pistone, sul cui perimetro è ricavata la sede dell'anello di tenuta (TAV.2 – 1.7.B), che lambendo la parete interna del cilindro (TAV.2 - 1.5.B) fa tenuta; sotto la spinta della pressione differenziale esercitata sulle sue due facce opposte imprime un movimento alternato all'asta cava (TAV.2 – 1.8.B): verso il basso quando prevale la pressione interna della camera superiore dello stantuffo (TAV.2 – 1.1.B), verso l'alto quando prevale la pressione della camera inferiore (TAV.2 – 1.2.B).

<�>Asta cava del pistone (TAV.2 - 1.8.B): è costituita da un cilindro tubolare lucidato sulla superficie esterna; ad una estremità essa è solidale con lo stantuffo (TAV.2 – 1.6.B), tramite un sistema a tenuta idraulica, e dall'altra supporta ed alimenta il gruppo di distribuzione a getto di liquido (TAV.2 – 1.13.B); attraversa in senso assiale la flangia di collegamento (TAV.2 – 1.12.B) tramite un anello di tenuta e di centraggio (TAV.2 – 1.10.B) che garantisce una tenuta idraulica alla camera inferiore del cilindro (TAV.2– 1.2.B).

<�>Flangia di collegamento (TAV.2 – 1.12.B): è costituita da un disco rigido che garantisce il collegamento stabile fra il pistone (TAV.2 – 1.B) e la sezione di filtrazione (TAV.2 – 2.B); in posizione coassiale con l'asta del pistone (TAV.2 – 1.8.B) riporta un foro con la sede dell'anello di tenuta e di centraggio della stessa asta (TAV.2 – 1.10.B).

<�>Gruppo di distribuzione a getto di liquido (TAV.2–1.13.B) : è costituito da un cilindro cavo che delimita una camera di alimento dei singoli spruzzatori a getto deviato (TAV.2 - 1.14B) avvitati sulla sua base inferiore; è fissato all'asta del pistone (TAV.2 – 1.8.B), tramite un giunto a tenuta idraulica che lo collega idraulicamente direttamente alla camera superiore del cilindro (TAV.2 – 1.1.B).

<�>Spruzzatori a getto deviato (TAV.2 – 1.14.B) : singolarmente sono costituiti da spruzzatori che determinano un getto di liquido laminare orientato verso l'esterno, rispetto all'asse dell'asta, e verso basso; complessivamente il gruppo di spruzzatori è disposto in maniera tale da garantire un getto di liquido orientato e laminare, distribuito uniformemente su 360 gradi rispetto all'asse del pistone.

<�>Valvola unidirezionale di chiusura dell'asta cava (TAV.2 – 1.15.B): è costituito da un disco, munito di apposita guarnizione, che consente il passaggio del liquido di lavaggio dalla camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B) al gruppo di distribuzione ai getti (TAV.2 – 1.13.B) mentre occlude ogni passaggio di liquido in senso contrario; esso è mantenuto in posizione di chiusura da una asta di guida e da una molla di spinta ad essa concentrica; la sua apertura è determinata dalla pressione differenziale positiva della camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B) rispetto a quella interna alla sezione filtrante (TAV.2 – 3.1.B).

� Valvola unidirezionale di ritorno del pistone (TAV.2 – 1.16.B ) : è costituito da una valvola di tipo commerciale che collega il sistema di ritorno del pistone (risalita), ottenuto con polmoni elastici o con altri fluido e relativo servo comandato, e la camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B ); esso garantisce un flusso di liquido unidirezionalmente verso la camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B ) senza limitazioni di portata per velocizzare al massimo la risalita del pistone.

� Valvola di discesa del pistone (TAV.2 – 1.17.B ): è costituito da una valvola di tipo commerciale che collega la camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B ) col sistema di ritorno del pistone (risalita) (TAV.2 – 4.B ); ha la funzione di regolare il flusso di liquido in uscita dalla camera inferiore del pistone regolando con questo la velocità di discesa dello stantuffo.

La sezione filtrante (TAV. 2 - N° 2 B) si compone come segue:<�>Cilindro della camera di alimentazione del filtro (TAV.2 – 2.1B): ha la funzione di convogliare l'acqua pompata nel filtro verso la sezione filtrante; è delimitata dalla flangia di collegamento (TAV.2 – 1.12.B ) che l'unisce solidalmente col pistone e la flangia di collegamento (TAV.2 – 2.2.B ), o altra tipologia di raccordo, che la collega alla sezione filtrante.

<�>Flangia di collegamento (TAV.2 – 2.2B): è rappresentata da una flangia , o altra tipologia di raccordo, che collega a tenuta idraulica la camera di alimentazione del filtro (TAV.2 – 2.B ) con la sua sezione filtrante (TAV.2 – 3.B ).

� Manicotto di attacco del collettore di alimentazione (TAV.2 – 2.3B): è costituito da un attacco per alimentare il filtro col liquido da filtrare; può essere costituito da raccordi di diverso tipo e dimensione.

La sezione filtrante (tav. 2- N° 3B) si compone come segue:

� Cilindro della sezione filtrante (TAV.2 – 3.1. B): è costituito da un cilindro tubolare rigido destinato a contenere il filtro (TAV.2 – 3.3.B); alla sua estremità superiore è delimitato dalla flangia di collegamento (TAV.2 – 2.2.B) che condivide con la camera di alimentazione del filtro (TAV.2 – 2.B ) ; in prossimità del suo limite superiore il cilindro, in direzione radiale, porta l'attacco per il collettore di mandata (TAV.2 – 2.2.B ).

� Unità filtrante (TAV.2 – 3.3.B ): è costituita da un cilindro il cui sviluppo circolare laterale rappresenta la superficie filtrante che è costituita da elemento multistrato rigido di varia conformazione in rapporto alle caratteristiche del liquido da trattare; alle due estremità circolari il cilindro (TAV.2 – 3.6.B ) è saldato a due anelli rigidi (TAV.2 – 3.5.B ) sul cui perimetro esterno sono ricavate le sedi degli anelli di tenuta che appoggiano sulla parete interna del cilindro della sezione filtrante.

� Camera interna della sezione filtrante (TAV.2 – 3.1.B ): è costituita dal volume interno della sezione filtrante; in essa il liquido transita per attraversare il setto filtrante.

<�>Camera esterna della sezione filtrante (TAV.2 – 3.2.B ): è delimitata dal setti filtrante (TAV.2 – 3.6.B ) e dal cilindro della sezione filtrante (TAV.2 – 3.3.B ).

� Cono di spurgo (TAV.2 – 3.8.B ): è costituito da un cono rigido che collega il cilindro della sezione filtrante (TAV.2 – 3.3.B ) con l'attacco del collettore di spurgo (TAV.2 – 3.9.B ).

� Attacco del collettore di spurgo (TAV.2 – 3.9.B ): è costituito da un tubo con attacco adattabile ad ogni tipologia di collegamento rapido con la valvola ed il collettore di spurgo.

<�>Valvola di spurgo (TAV.2 – 3.10.B ): è costituito da una valvola di tipo commerciale che collega il cono di spurgo (TAV.2 – 3.8.B ) col collettore di scarico .

Funzionamento dell'apparecchiatura e del processo di filtrazione L'acqua, o altro liquido da filtrare, pompata nella camera di alimentazione (TAV.2 – 2.B ), viene convogliata forzatamente verso la camera interna della sezione filtrante (TAV.2 – 3.1.B) dalla quale, sempre sotto l'effetto della pressione impressa dalla stazione pompante esterna, attraversando il setto filtrante (TAV.2 – 3.6.B), sul quale deposita tutte le impurità di dimensioni maggiori della porosità del filtro, entra nella camera esterna della stessa sezione (TAV.2 – 3.2.B) prima di essere immesso nel circuito di mandata dell'acqua filtrata attraverso l'apposito attacco (TAV.2 – 3.7.B). Il deposito continuo di impurità sulla parete del setto filtrante (TAV.2 – 3.6.B) incrementa in maniera esponenziale la resistenza al passaggio del liquido fino a raggiungere il completo intasamento. Per il completo ripristino delle sue condizioni di portata ottimali necessita pertanto che il filtro sia ripulito ciclicamente di tutte le impurità via via depositatesi; questa è appunto la funzione del pistone di lavaggio (TAV.2 – 1.B) che rappresenta la peculiarità di maggiore interesse di questo filtro autopulente. Nella pratica quotidiana del trattamento delle acque si è osservato che alcuni tipi di depositi (argille, mucillagini in genere ad esempio) sono difficilmente asportabili dai setti filtranti ricorrendo a flussi di liquido in controcorrente cosi come difficilmente risultano asportabili con raschiatori di tipo meccanico che spesso, impastandosi, peggiorano la situazione. Per contro si è anche osservato che un getto di liquido concentrato sullo strato di deposito lo asporta con relativa facilità; da qui l'idea di realizzare un sistema di lavaggio a getto orientato: il pistone di lavaggio appunto.

Quando un congegno meccanico, elettromeccanico od elettronico o semplicemente la volontà dell'operatore determinino la opportunità di un lavaggio dei filtri, l'apertura della valvola di alimentazione (servocomandata automaticamente o manuale) (TAV.2 – 1.3.B) convoglia il liquido detergente, derivato dalla rete o da serbatoio di stoccaggio dell'acqua filtrata, somministrato in quantità e pressione sufficiente allo scopo, nella camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B) e da questo, attraverso l'interno dell'asta (TAV.2 – 1.9.B), al sistema di distribuzione ai getti (TAV.2 – 1.13.B). La resistenza opposta dagli spruzzatori al passaggio del liquido si trasmette inevitabilmente sulla faccia superiore dello stantuffo che perciò è sollecitato da una forza, la cui direzione coincide col suo asse dell'asta, che lo muove verso il basso; si assiste quindi ad contemporaneo movimento verticale dell'asta del pistone (TAV.2 – 1.8.B) e alla spruzzatura di liquido attraverso gli ugelli del sistema di lavaggio a getti di liquido orientati (TAV.2 – 1.13.B) che, scendendo verso il basso, asportano i depositi di impurità su tutta la superficie cilindrica dei setti filtranti (TAV.2 – 3.6.B). La camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B) comunica direttamente con un sistema elastico di espansione chiuso (TAV.2 – 4.B) (vaso di espansione ad aria od altro sistema) che , mano a mano che lo stantuffo scende, incrementa proporzionalmente la sua pressione interna rallentando (relativamente) progressivamente la discesa del pistone stesso. Al raggiungimento del fine corsa inferiore del pistone gli spruzzatori avranno irrorato e lavato completamente la superficie interna del filtro ripulendolo dalla impurità depositatesi. La chiusura della valvola di alimentazione del liquido (TAV.2 – 1.3.B) di lavaggio determina la repentina caduta di pressione nella camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B) in quanto il liquido contenutovi continua e defluire liberamente attraverso gli spruzzatori (TAV.2 – 1.14.B); a questo punto la pressione relativa della camera inferiore del pistone (TAV.2 – 1.2.B), accumulata dal sistema elastico (TAV.2 – 4.B), prevale su quella presente nella camera superiore (TAV.2 – 1.1.B) e lo stantuffo (TAV.2 – 1.6.B) risale verso l'alto fino al raggiungimento della posizione iniziale di partenza. La velocità di risalita dello stantuffo è ammortizzata dalla resistenza opposta dagli spruzzatori (TAV.2 – 1.14.B) alla fuoriuscita del liquido contenuto nella camera superiore del pistone (TAV.2 – 1.1.B). Per evitare che, nella evenienza che la pressione interna della sezione filtrante superi quella della camera superiore del pistone ed , infiltrandovisi il liquido, muova lo stantuffo verso il basso inibendone il corretto funzionamento, è applicata una valvola unidirezionale (TAV.2 – 1.15.A) sulla estremità inferiore dell'asta dello stantuffo con chiusura a molla tarata.

Ovviamente la risalita dello stantuffo potrà ottenersi anche con l'immissione diretta, tramite apposita valvola, di liquido o aria in pressione nelle camera inferiore del pistone (TAV.2– 1.2.B). Va precisato che per massimizzare l'effetto detergente degli spruzzatori e necessario che la camera interna del filtro (TAV.2 – 3.10.B) sia svuotata del liquido contenuto prima dell'inizio del ciclo di lavaggio; ciò allo scopo di evitare che l'energia cinetica dei getti liquidi sia smorzata dalla presenza di altro liquido nella camera.

L'efficacia del lavaggio dipende essenzialmente dalla pressione dei getti liquidi e dalla loro velocità di discesa nel filtro (velocità di discesa dello stantuffo). La regolazione della pressione dei getti si ottiene ovviamente con la variazione della pressione del liquido detergente mentre la variazione della velocità dello stantuffo è determinata dal differenziale di pressione fra la camera superiore (TAV.2 – 1.1.B) e quella inferiore (TAV.2 – 1.2.B) del pistone che si ottiene variando la pressione di precarica del sistema elastico chiuso (TAV.2 – 4.B) o regolando la resistenza di deflusso del liquido dalla camera inferiore (TAV.2– 1.2.B) del pistone, attraverso il manicotto apposito (TAV.2 – 1.11.B) , nel caso si opti per un ritorno del pistone a comando stabilito.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo per la separazione meccanica di solidi sospesi nei liquidi, per la pulizia automatica intermittente dei setti filtranti a mezzo di getti di liquido, a filtro svuotato, movimentati verticalmente dalla stessa pressione del liquido di lavaggio, per il mantenimento di elevate portate per liquidi molto sporchi in entrata, per il contenimento dei consumi di liquido in fase di lavaggio, ed infine per rendere il liquido trattato idoneo al riciclo nei processi produttivi o ad un successivo trattamento di filtrazione spinta (micro, nano, ultrafiltrazione ed osmosi inversa).
2. 2) Metodo che prevede la seguente sequenza di pulizia dei setti filtranti con getti di liquido orientati per ripristinarne periodicamente le portate di liquido: <−>Interruzione momentanea del flusso di liquido in filtrazione; − svuotamento delle camere interne dei filtri: quelle di decantazione centrifuga (TAV.1 – 3.3.A) e quella interna della sezione filtrante (TAV.1 – 2.1.A) nella versione “A”; quelle di alimentazione (TAV.1 – 2.1.B) e quelle interna (TAV.1 – 3.1.B) ed esterna (TAV.1 – 3.2.B) della sezione filtrante nella versione “B”; − Immissione del liquido detergente in pressione nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A; TAV.2 – 1.1.B) con conseguente discesa dello stantuffo verso il basso e contemporanea spruzzatura della parete interna del setto filtrante, con camera interna della sezione filtrante (TAV.1 – 2.1.A; TAV.2 – 3.1.B) rigorosamente vuota, con asportazione delle incrostazioni; <−>Scarico del liquido di lavaggio e delle impurità asportate dai setti filtranti; <−>Riavvio della normale attività di filtrazione previo riempimento delle camere dei filtri.
3. 3) Metodo, secondo la rivendicazione N° 1 e 2, che prevede la possibilità di ripulire il setto filtrante a mezzo di getti di liquido a pressione, orientati e concentrati direttamente sulla superficie sporca del setto filtrante; 4) Metodo, secondo la rivendicazione N° 3, in cui il lavaggio dei setti filtranti è effettuato, tramite un gruppo di ugelli spruzzatori di liquido (TAV.1 – 1.13.A; TAV.2 – 1.13.B), con camere interna (TAV.1 – 2.1.A; TAV.2 – 3.1.B) della sezione filtrante (TAV.1 – 2.A; TAV.2 – 3.B) vuota (assenza temporanea del liquido in filtrazione); 5) Metodo, secondo la rivendicazione N° 1, che prevede una prima fase di centrifugazione del liquido, per la sola versione “A”, per la separazione delle masse sospese più grossolane, in una camera separata (TAV.1 – 3.3.A) da quella di filtrazione (TAV.1 – 2.1.A); 6) Metodo, secondo la rivendicazione N° 3, in cui il lavaggio dei setti filtranti è ottenuto con un gruppo di getti di liquido (TAV.1 – 1.13.A; TAV.2 – 1.13.B) mossi in senso verticale da un pistone (TAV.1 – 1.A; TAV.2 – 1.B); 7) Metodo, secondo la rivendicazione N° 6, che prevede sia la pressione dello stesso liquido di lavaggio ad imprimere allo stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B) del pistone (TAV.1 – 1.A;TAV.2 – 1.B) il movimento verticale dall'alto al basso; 8) Metodo, secondo la rivendicazione N° 6, che prevede il passaggio del liquido di lavaggio dalla camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A;TAV.2 – 1.1.B) alla camera del gruppo di distribuzione dei getti (TAV.1 – 1.13.A;TAV.2 – 1.13.B) attraverso la cavità interna dell'asta del pistone (TAV.1 – 1.9.A;TAV.2 – 1.9.B) che così funge anche da collettore; 9) Metodo, secondo la rivendicazione N° 8, in cui la resistenza degli ugelli (TAV.1 – 1.14.A;TAV.2 – 1.14.B), istallati sul gruppo di distribuzione (TAV.1 – 1.13.A;TAV.2 – 1.13.B), determina la pressione del liquido di lavaggio corrispondente a quella presente nella camera superiore del pistone (TAV.1 – 1.1.A;TAV.2 – 1.1.B); 10) Metodo, secondo la rivendicazione N° 9, in cui la pressione differenziale fra quella esercitata nella camera superiore (TAV.1 – 1.1.A;TAV.2 – 1.1.B) e in quella inferiore (TAV.1 – 1.2.A;TAV.2 – 1.2.B) del pistone determina la direzione e la velocità di discesa o di risalita dello stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B); 11) Metodo, secondo la rivendicazione N° 10, in cui anche la resistenza creata nel deflusso del liquido dalla camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.2.A;TAV.2 – 1.2.B), determina la velocità di discesa dello stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B); 12) Metodo, secondo la rivendicazione N°10, in cui la risalita (ritorno) dello stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B) è determinata dalla pressione accumulata da un sistema elastico (polmone di aria precompressa) (TAV.1 – 4.A;TAV.2 – 4.B) durante la fase di discesa dello stantuffo; 13) Metodo, secondo la rivendicazione N°10, in cui la risalita (ritorno) dello stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B) può essere ottenuta anche con sistemi pneumatici od idraulici controllati autonomamente secondo sequenze predeterminate; 14) Apparato secondo la rivendicazione N° 3 che prevede l'applicazione, su apposito supporto cilindrico (TAV.1 – 1.13.A;TAV.2 – 1.13.B), di getti a flusso deviato (TAV.1 – 1.14.A;TAV.2 – 1.14.B) disposti in modo tale da garantire una distribuzione uniforme del liquido di lavaggio su 360 gradi , garantendo con ciò l'irrorazione dell'intera superficie interna (cilindrica) del setto filtrante(TAV.1 – 2.5.A;TAV.2 – 3.6.B). 15) Apparato secondo la rivendicazione N° 14, che prevede l’applicazione di un pistone (TAV.1 – 1.A;TAV.2 – 1.B) per la movimentazione alternativa del gruppo di lavaggio (TAV.1 – 1.13.A;TAV.2 – 1.13.B) dall'alto in basso e viceversa. 16) Apparato secondo la rivendicazione N° 15, che prevede di dotare il pistone (TAV.1 – 1.A;TAV.2 – 1.B), di una asta TAV.1 – 1.8.A;TAV.2 – 1.8.B) cava (TAV.1 – 1.9.A;TAV.2 – 1.9.B) che collega lo stantuffo (TAV.1 – 1.6.A;TAV.2 – 1.6.B) al gruppo di ugelli (TAV.1 – 1.13.A;TAV.2 – 1.13.B) consentendo il flusso del liquido detergente. 17) Apparato secondo la rivendicazione N° 11, che prevede l'applicazione di una valvola unidirezionale, con flusso dal vaso di espansione (TAV.1 – 4.A;TAV.2 – 4.B) alla camera inferiore del pistone (TAV.1 – 1.15.A;TAV.2 – 1.15.B), per consentire, alla chiusura della valvola di alimentazione (TAV.1 – 1.3.A;TAV.2 – 1.3.B), un rapido deflusso del liquido accumulatosi nel vaso di espansione durante la fase di discesa del pistone; 18) Apparato secondo la rivendicazione N° 17, che prevede l'applicazione di un circuito di by pass del flusso della valvola unidirezionale (TAV.1 – 1.15.A;TAV.2 – 1.15.B) per consentire tramite apposita valvola di regolazione, alla apertura della valvola di alimentazione (TAV.1 – 1.3.A;TAV.2 – 1.3.B), di dosare a piacere il deflusso del liquido dalla camera inferiore del pistone e con essa la velocità di discesa del pistone; 19) Apparato secondo la rivendicazione N° 18, che prevede l'applicazione di un polmone elastico (TAV.1 – 4.A;TAV.2 – 4.B) per accumulare l'energia, sotto forma di incremento di pressione nel vaso di espansione, per la risalita dello stantuffo alla chiusura della valvola di alimentazione (TAV.1 – 1.3.A;TAV.2 – 1.3.B); 20) Apparato secondo la rivendicazione N° 19, che prevede l'applicazione in alternativa di altri sistemi pneumatici o idraulici per fornire autonomamente, secondo sequenze predeterminate, l'energia per la risalita dello stantuffo. 21) Apparato i cui materiali utilizzati nella realizzazione dei suoi singoli componenti variano a seconda della loro compatibilità fisico-chimica con la natura del fluido da trattare e la gravosità dei ritmi di lavoro.