IT201800005347A1 - Dispositivo filtrante a percolazione - Google Patents

Description

DISPOSITIVO FILTRANTE A PERCOLAZIONE

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo filtrante a percolazione del tipo includente un involucro esterno con un elemento partitore ad imbuto alloggiabile nello stesso per la raccolta dell’acqua da filtrare, una prima cartuccia filtrante alloggiata in una sede dell’elemento partitore, ed una seconda cartuccia filtrante che riceve l’acqua in uscita dalla prima.

Sono noti dispositivi filtranti a percolazione che utilizzano due stadi di filtrazione distinti allo scopo di trattare l’acqua su due livelli differenti: un primo livello nel quale vengono eliminati i metalli pesanti dall’acqua e migliorato in generale il suo sapore ed un secondo nel quale ha luogo una filtrazione batterica.

Una possibile soluzione nota è rappresentata dall’utilizzo di una prima cartuccia contenente strati di carbone attivo, resine a scambio ionico e materiali simili e di una seconda cartuccia a filtrazione batterica, collocate in serie rispetto alla prima, contenente ad esempio una membrana a fibre cave. L’utilizzo di due distinte cartucce filtranti l’una in serie all’altra presenta una problematica legata al possibile intrappolamento dell’aria nello strato filtrante che determina inevitabilmente un rallentamento nel passaggio dell’acqua attraverso il filtro ed un conseguente allungamento del tempo necessario per la filtrazione.

Una seconda problematica, è dovuto al fatto che le aree di strato filtrante che intrappolano aria non partecipano alla filtrazione con un conseguente sfruttamento disomogeneo del materiale che forma il letto filtrante.

Alla scopo di migliorare l’efflusso dell’acqua, la domanda di brevetto internazionale WO 2012/168896, a nome della medesima richiedente, suggerisce l’utilizzo di mezzi di ventilazione per sfiatare gas raccolti in una camera definita tra le due cartucce concorrentemente con il flusso di liquido da filtrare.

Seppur tale soluzione si riveli efficace nell’evitare che masse d’aria restino intrappolate all’interno del materiale filtrante e quindi migliorare la capacità di efflusso dell’acqua, può verificarsi che, soprattutto nel caso di utilizzo di cartucce filtranti di bassa qualità o di uso non corretto delle stesse, la particelle di materiale filtrante in uscita dalla prima cartuccia tendano ad ostruire la canalizzazione che forma i mezzi di ventilazione.

Pertanto, il problema alla base della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo filtrante strutturalmente e funzionalmente concepito per ovviare ad uno o più degli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.

Ulteriore scopo è quello di fornire un dispositivo filtrante nel quale sia ridotto il rischio di accumulo di materiale filtrante o di impurità in corrispondenza dell’accesso al canale di sfiato.

È anche scopo della presente invenzione quello di evitare la presenza di filtri a maglia o simili disposti in corrispondenza dell’uscita della prima cartuccia o interposti tra le due cartuccie.

Questo problema è risolto dall’invenzione mediante un dispositivo filtrante realizzato in accordo con la rivendicazione 1.

Sarà infatti apprezzato che, il collocamento dell’uscita della prima cartuccia filtrante secondo quanto previsto dall’invenzione consente di far uscire l’acqua dalla prima cartuccia a monte non solo rispetto all’apertura di ventilazione ma anche alla sede stessa dove la cartuccia è alloggiata.

In questo modo il rischio di accumulo di impurità è praticamente azzerato, grazie anche al fatto che la seconda cartuccia è connessa tramite una porzione tubolare alla sede suddetta. Infatti, tale porzione sarà rimossa assieme alla seconda cartuccia consentendo di eliminare in modo estremamente efficace tutte le impurità che eventualmente si possono raccogliere in corrispondenza delle zone di collegamento tra cartucce e sede relativa.

Secondo un’ulteriore aspetto dell’invenzione, l’uscita della prima cartuccia è definita in corrispondenza di una base piatta, contribuendo ulteriormente a realizzare una soluzione nella quale la presenza di possibili zone di accumulo di impurità e sporcizia è minimizzato.

Ulteriori caratteristiche preferite sono definite dalle rivendicazioni dipendenti. Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

la figura 1 è una vista in sezione laterale di un dispositivo filtrante secondo l’invenzione;

la figura 2 è una vista in esploso dell’elemento partitore con la prima e la seconda cartuccia filtrante, particolari del dispositivo filtrante di figura 1; le figure 3 è una vista laterale dell’elemento partitore senza le cartucce filtranti;

la figura 4 è una vista dall'alto dell'elemento partitore di figura 2;

la figura 5 è una vista secondo la sezione C-C dell’elemento partitore di figura 4;

la figura 6 è una vista in sezione laterale di un dispositivo filtrante secondo una forma di realizzazione alternativa dell’invenzione; e

le figure da 7A a 7D sono viste schematiche in sezione laterale che illustrano diverse soluzioni per la realizzazione dell’elemento di connessione con la seconda cartuccia filtrante.

Con riferimento inizialmente alla figura 1, un dispositivo filtrante a percolazione è indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 1. Il dispositivo filtrante 1 comprende un involucro esterno 2, ad esempio conformato a caraffa, nel quale è alloggiato, preferibilmente appeso mediante un supporto flangiato 3, un elemento partitore ad imbuto 4.

Sarà comunque apprezzato che l’invenzione è altresì applicabile a sistemi diversi quali, ad esempio, bollitori, caffettiere, filtri in linea e simili e più in generale a tutti i dispositivi filtranti a percolazione portatili. Si noti anche che nel contesto della presente invenzione il termine portatile indica un dispositivo che può essere facilmente trasportato a mano da una persona. L’elemento partitore ad imbuto 4 è destinato alla raccolta dell’acqua da filtrare e, una volta alloggiato nell’involucro esterno 2 definisce un bacino 6 ad esso sottostante per la raccolta dell’acqua filtrata.

Nell’elemento partitore 4 è individuato un percorso di flusso 7 dell’acqua da filtrare che si estende da monte a valle dell’elemento partitore 4 attraverso una prima ed una seconda cartuccia filtrante 10, 11.

Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende inoltre un coperchio, non illustrato in figura, che copre l’involucro esterno 2 e, conseguentemente, l’elemento partitore 4. Secondo una forma di realizzazione preferita, sul coperchio è definita un’apertura per il passaggio dell’acqua verso l’interno dell’involucro 2 e, specificatamente, verso l’elemento partitore 4. Preferibilmente sono inoltre presenti mezzi per la determinazione dei cicli di filtrazione effettuati e/o per l’indicazione del livello di esaurimento della capacità filtrante della prima e/o seconda cartuccia filtrante 10,11, di tipo in sé noto.

In una forma di realizzazione, la prima cartuccia filtrante 10 comprende un involucro 13 che contiene un mezzo filtrante, non visibile in figura, e che presenta un bordo perimetrale 14 sporgente radialmente verso l’esterno e costituente guarnizione con cui la prima cartuccia filtrante 10 è accoppiata a tenuta in una imboccatura 16 di una sede 17 ricavata alla base dell’elemento partitore 4. Nella parte superiore dell’involucro della cartuccia è definito un ingresso 12 dell’acqua da filtrare nel percorso di flusso, ad esempio realizzata tramite fori. Il mezzo filtrante può essere composto in modo di per sé noto da una miscela di materiali scelti tra carboni attivi, sali, resine a scambio ionico e simili.

Nell’involucro 13 è altresì definita un’uscita 15, preferibilmente disposta in corrispondenza di un’estremità 15’ dell’involucro 13 opposta all’ingresso 12. Preferibilmente, l’uscita 15’ della prima cartuccia 10 è definita in corrispondenza di una base piatta dell’involucro 13.

La base piatta che definisce l’uscita 15’ ha vantaggiosamente un’estensione comparabile con quella che la cartuccia presenta in corrispondenza del bordo perimetrale 14, In altre parole, la cartuccia non si restringe eccessivamente in corrispondenza della base piatta che ne definisce l’uscita. In questo modo può essere garantita una superficie sufficiente per garantire un’uscita dell’acqua filtrata sufficientemente regolare dalla prima cartuccia. Più in generale questo può essere ottenuto adottando una base piatta con perimetro di estensione pari ad almeno il 50% di quello definito dal bordo perimetrale 14.

Sarà anche apprezzato che la base piatta consente di evitare la presenza di irregolarità, come ad esempio cavità in corrispondenza dell’uscita, che potrebbero raccogliere impurità o piccole quantità di materiale filtrante in uscita dalla cartuccia, che ne potrebbero ostacolare il corretto funzionamento.

In una forma di realizzazione, l’involucro 13 ha forma essenzialmente allungata e l’ingresso e l’uscita si trovano ad estremità assialmente opposte. Preferibilmente, l’involucro 13 è formato da una struttura assialsimmetrica, ovverosia generata tramite un solido di rotazione. Secondo una forma di realizzazione preferita, il bordo perimetrale 14 definisce anch’esso un perimetro circolare.

In una forma di realizzazione, l’accoppiamento a tenuta tra la cartuccia 10 e la sede 17 ha luogo in corrispondenza di una porzione di accoppiamento di quest’ultima, preferibilmente definita da un regione anulare di una camicia che forma la parete perimetrale della sede 17, sulla quale riscontro il bordo perimetrale 14.

Quando la cartuccia 10 è inserita nella sede 17 dell’elemento partitore 4, rimane definita una intercapedine 21 tra la sede 17 e l’involucro della cartuccia.

In una forma di realizzazione, l’intercapedine 21 presenta forma ad anello, sviluppandosi attorno all’involucro 13 della cartuccia.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, e come si può osservare dall’esempio di figura 2, la sede 17 presenta dimensioni tali per cui l’estremità 15’ dell’involucro 13 della prima cartuccia 10 è sporgente rispetto ad un’apertura di estremità 30 della sede 17.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la sede 17 termina con un bordo 31 e la prima cartuccia 10, quando inserita nella sede, è sporgente verso il bacino di raccolta 6 rispetto al bordo 31. In altre parole, l’uscita 15 è collocata più in basso rispetto all’apertura di estremità 30 ed al relativo bordo 31. Preferibilmente, l’uscita 15 è sporgente di almeno 1 cm rispetto al bordo 31, distanza per la quale la Richiedente ha verificato si ottengano risultati soddisfacenti nel contrastare il fenomeno di accumulo identificato in precedenza.

La sede 17 è inoltre preposta all’alloggiamento rimovibile del secondo elemento filtrante 11.

A tale scopo, l'apertura di efflusso comprende un elemento di connessione 32 con il secondo elemento filtrante 11. A titolo esemplificativo, tale elemento di connessione può essere in forma di un sistema a baionetta, come illustrato nell’esempio di figura 3, Secondo ulteriori varianti realizzative, l’elemento di connessione può essere formato da una filettatura, come illustrato in figura 7A, oppure da un attacco a scatto, come in figura 7B, oppure ancora da un accoppiamento per interferenza, secondo la variante di figura 7C.

Sarà anche apprezzato che l’elemento di connessione 32 potrà essere formato sia in corrispondenza di una parete esterna della sede 17, sia in corrispondenza di una sua parete interna, come illustrato nell’esempio di figura 7D. È evidente che seppure tale esempio rappresenti una connessione ad interferenza anche altri tipi elementi di connessione 32 potranno essere previsti in corrispondenza della parete interna.

Preferibilmente, il dispositivo filtrante comprende anche un elemento di tenuta, ad esempio un O-ring, interposto tra la sede 17 e la seconda cartuccia filtrante 11. In una forma di realizzazione, l’elemento di tenuta è disposto in corrispondenza dell’elemento di connessione 32.

La struttura sopra descritta permette di far fluire per gravità l’acqua filtrata dalla prima cartuccia filtrante 10 verso la seconda cartuccia filtrante 11.

In una forma di realizzazione, l’elemento di connessione 32 è formato in corrispondenza dell’estremità della sede 17 rivolta verso il bacino 6, al di sopra del bordo 31.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la seconda cartuccia filtrante 11 comprende una camera di alloggiamento 20 all’interno della quale è collocato un secondo mezzo filtrante.

La seconda cartuccia filtrante 11 è preferibilmente del tipo a filtrazione batterica, con il secondo mezzo filtrante selezionato a tale scopo.

Un primo esempio di tale cartuccia è rappresentato da un filtro a fibre cave, quale quello descritto in CA2350292, che consente un micro-filtraggio dell’acqua trattata, ad esempio per osmosi inversa.

Sarà comunque apprezzato che in alternativa alle fibre cave potranno essere anche utilizzate tecnologie di filtrazione diverse, quali un sistema a membrana, una cartuccia ad elementi battericidi chimici (ad esempio iodio, bromina) o altre soluzioni del tipo a nanomembrane o soluzioni con carica elettrica che interviene come biocida.

Normalmente la durata del secondo mezzo filtrante è sostanzialmente maggiore della durata utile del primo mezzo filtrante e, con la struttura sopra indicata, è possibile la sostituzione individuale di ciascuna cartuccia.

Secondo un’ulteriore aspetto dell’invenzione, la seconda cartuccia filtrante 11 comprende inoltre una porzione tubolare 19 sporgente rispetto ad un ingresso 20A della camera di alloggiamento 20 in corrispondenza dalla quale ha luogo il collocamento della seconda cartuccia 11 all’elemento di connessione 32.

Sarà apprezzato che la porzione tubolare 19 potrà essere formata da un componente distinto unito, in modo reversibile o irreversibile, alla camera di alloggiamento 20, oppure potrà essere realizzata come corpo unico con la camera di alloggiamento 20 stessa, secondo l’esempio di figura 5.

La porzione tubolare 19 è configurata in maniera tale, quando la cartuccia 11 è connessa alla sede 17, resti definita una cavità 23 tra l’uscita 15’ della prima cartuccia filtrante 10 e l’ingresso 20A della seconda cartuccia filtrante 11. In altre parole, la porzione tubolare permette di distanziare l’ingresso 20A della cartuccia 11 rispetto all’apertura 30 formando la cavità 23 suddetta in corrispondenza di tale zona. Si noti anche che in una forma di realizzazione preferita l’uscita 15’ della prima cartuccia filtrante 10 e l’ingresso 20A della seconda cartuccia filtrante 11 sono affacciati senza toccarsi.

La cavità 23 è inoltre preferibilmente in comunicazione con l’intercapedine 21.

In una forma di realizzazione, la porzione tubolare è assialsimmetria e, preferibilmente, ha forma di cannotto cilindrico. In questo modo viene semplificato l’innesto in corrispondenza dell’elemento di connessione 32. Secondo una forma di realizzazione preferita, il dispositivo 1 comprende un’apertura di ventilazione 22 che mette in comunicazione l’intercapedine 21, o più in generale la sede 17, con l’esterno dell’involucro esterno 2, per sfiatare l’aria od i gas intrappolati nell’intercapedine 21 e migliorare così il flusso dell’acqua attraverso il mezzo filtrante della cartuccia 10.

L’apertura di ventilazione 22 si apre nella sede 17 a valle lungo detto percorso di efflusso rispetto alla porzione di accoppiamento 18.

In altre parole, l’apertura di ventilazione 22 è realizzata adiacente alla porzione di accoppiamento 18, in maniera tale che sia sottostante al bordo perimetrale 14 quando la cartuccia filtrante 10 è alloggiato nella sede 17. Preferibilmente, l'apertura di ventilazione 22 è realizzata in posizione tale da essere disposta immediatamente sottostante al bordo perimetrale 14, in modo tale che il livello dell'acqua tendenzialmente non raggiunga l'apertura 22 stessa.

In una forma di realizzazione, l’apertura di ventilazione è connessa ad un condotto di ventilazione 24, preferibilmente realizzato tramite un intercapedine 23 che si sviluppa in direzione verticale lungo l’elemento partitore ad imbuto 4. Ancora più preferibilmente, il condotto di ventilazione 24 si sviluppa in direzione verticale lungo l’intero bacino definito dall’elemento partitore 4.

Si apprezzerà che un dispositivo filtrante così realizzato si presta non solo ad equipaggiare cartucce filtranti sostituibili, quali quelli descritte, ma anche dispositivi in cui il secondo elemento filtrante è di tipo non rimovibile, e/o non è presenti.

In questo modo è possibile produrre dispositivi filtranti e cartucce standardizzate che possano essere utilizzati sia come dispositivi filtranti con filtri multipli come sopra descritto sia come dispositivi tradizionali in cui sia previsto un unico elemento filtrante, costituito dalla cartuccia 10.

Non da ultimi i suddetti vantaggi sono ottenuti senza modifiche radicali dell’architettura dei dispositivi filtranti tradizionali e/o dei filtri a cartuccia sostituibile, a tutto vantaggio dell’economia di produzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo filtrante a percolazione (1) comprendente: un involucro esterno (2); un elemento partitore ad imbuto (4) per la raccolta dell’acqua da filtrare alloggiato o alloggiabile in detto involucro esterno (2) e che definisce un bacino (6) ad esso sottostante per la raccolta dell'acqua filtrata, detto elemento partitore ad imbuto (4) essendo atto a definire un percorso di flusso (7) dell’acqua da filtrare; una prima cartuccia filtrante (10) che comprende un involucro (13) contente un mezzo filtrante e nel quale sono definiti un ingresso (12) per l’acqua da filtrare ed un’uscita (15) per l’acqua filtrata; una sede (17), ricavata in detto elemento partitore ad imbuto (4) in corrispondenza di detto percorso di flusso (7), per l’alloggiamento rimovibile della prima cartuccia filtrante (10), detta sede terminando con un’apertura di estremità (30) rivolta verso il bacino (6); una intercapedine (21) definita tra la sede (17) e l’involucro (13) della prima cartuccia filtrante (10); una seconda cartuccia filtrante (11) comprendente una camera di alloggiamento (20) all’interno della quale è collocato un secondo mezzo filtrante; un elemento di connessione (32) formato in corrispondenza di un’estremità della sede (17) per la connessione rimovibile della seconda cartuccia filtrante (11); un'apertura di ventilazione (22) che mette in comunicazione detta intercapedine (21) con l'esterno di detto involucro esterno (1); caratterizzato dal fatto che l’involucro (13) della prima cartuccia filtrante (10) è passante attraverso detta apertura di estremità (30) in maniera tale che l’uscita (15A) della prima cartuccia filtrante sia sporgente da detta apertura di collegamento (30) verso detto bacino (6), e dal fatto che la seconda cartuccia filtrante (11) comprende una porzione tubolare (19) sporgente rispetto ad un ingresso (20A) della camera di alloggiamento (20) collegabile a detto elemento di connessione (32) in maniera tale che resti definita una cavità (23) tra l’uscita della prima cartuccia filtrante (10) e l’ingresso della seconda cartuccia filtrante (11), detta cavità (23) essendo in comunicazione con detta intercapedine (21).
2. 2. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta uscita (15’) della prima cartuccia (10) è definita in corrispondenza di una base piatta dell’involucro (13).
3. 3. Dispositivo filtrante (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detto involucro (13) presenta un bordo perimetrale (14) sporgente radialmente verso l’esterno e costituente guarnizione con cui la prima cartuccia filtrante (10) è accoppiato a tenuta in detta sede (17), detta base piatta presentando perimetro di estensione pari ad almeno il 50% di quello definito dal bordo perimetrale (14).
4. 4. Dispositivo filtrante (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta sede (17) termina con un bordo (31), l’uscita (15) essendo sporgente di almeno 1 cm rispetto a detto bordo (31).
5. 5. Dispositivo filtrante (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta seconda cartuccia filtrante (11) comprende un filtro a fibre cave.
6. 6. Dispositivo filtrante secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento partitore ad imbuto (4) definisce un'ulteriore bacino (5) destinato alla raccolta di acqua da filtrare, detto ulteriore bacino (5) essendo interamente sovrapposto a detta sede (17).
7. 7. Dispositivo filtrante secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta apertura di ventilazione (22) è connessa ad un condotto di ventilazione (24) che si sviluppa in direzione verticale lungo detto elemento partitore ad imbuto (4).
8. 8. Dispositivo filtrante secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’uscita (15’) della prima cartuccia filtrante (10) e l’ingresso (20A) della seconda cartuccia filtrante 11 sono affacciati senza toccarsi.
9. 9. Dispositivo filtrante secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta la porzione tubolare (19) è assialsimmetria.
10. 10. Dispositivo filtrante secondo la rivendicazione 9, in cui detto involucro (13) è formato da una struttura assialsimmetrica coassiale con detta porzione tubolare (19).