BR112012005295B1 - Dispositivo filtrante de líquido - Google Patents

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Abstract

dispositivo filtrante de líquido é provido um dispositivo filtrante para filtração de líquido pela passagem deste através de um ou mais meios filtrantes. o dispositivo filtrante compreende um cartucho definindo uma região de tratamento preenchida com os ditos um ou mais meios filtrantes e apresenta uma entrada de líquido e uma saída de líquido. um mecanismo de travamento pode ser localizado no interior do fluxo de líquido através do cartucho e é configurado para travar ou a entrada de líquido ou a saída de líquido quando da expiração do tempo de vida do dito pelo menos um meio filtrante.

Description

DISPOSITIVO FILTRANTE DE LÍQUIDO
CAMPO E ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A manutenção da qualidade desejada de fluidos pela passagem ou circulação do fluido através de um meio filtrante é importante para várias aplicações, por exemplo, aquelas referentes à filtração de água potável. A filtração é geralmente reconhecida como um meio efetivo de remoção de partículas sólidas e/ou matéria dissolvida e/ou agentes biológicos rotineiramente presentes na água. A escolha de qual metodologia de filtração se utilizar de uma grande variedade de tecnologias disponíveis depende das características e/ou do grau de contaminação da água a ser filtrada e/ou dos custos de manufatura e/ou dos custos operacionais da metodologia de filtração.
Várias técnicas para a filtração de líquidos, particularmente aqueles de filtração de água para se obter água potável, foram desenvolvidas. Estas técnicas tipicamente utilizam um meio filtrante através do qual a água passa. Em alguns casos, um processo de filtração envolve estágios múltiplos, com cada estágio desenvolvido para um tipo específico ou grupo de contaminantes.
Exemplos de filtros, técnicas de filtração e meio filtrante são descritos na patente US 7.311.829, documentos WO 08/044230, WO 08/129551, e WO 08/026208, todos da propriedade do depositante do presente pedido.
O meio filtrante utilizado em filtros de fluido apresentam tempo de vida útil limitado após o qual o meio filtrante se torna saturado com as impurezas ou contaminantes filtrados e deixam de ser efetivos na remoção destes do fluido. Meios para indicar quando um filtro alcança o final de sua vida útil são importantes para muitas aplicações. Foram desenvolvidos dispositivos filtrantes que utilizam meios para indicar a um usuário o estado do dispositivo filtrante, permitindo, desta forma, que o usuário identifique se o filtro se tornou não efetivo. Tais dispositivos são descritos, por exemplo, nas patentes US 4.681.677, US 5.997.734 e US 6.491.811, bem como na publicação internacional WO 08/044230 indicada acima.
2/16
DESCRIÇÃO GERAL
É provido, por um aspecto do presente relatório, um dispositivo filtrante de líquido configurado com uma capacidade de ser automaticamente interrompido/bloqueado (sem a necessidade de intervenção por parte do usuário) quando o meio filtrante se tornou não efetivo. É provido por um outro aspecto do presente relatório um dispositivo filtrante de líquido que é configurado para possibilitar a manutenção de um meio filtrante no filtro sob condições ótimas.
A presente invenção provê um novo dispositivo filtrante que, de acordo com um aspecto da invenção, é configurado para manter pelo menos uma parte do meio filtrante em um meio líquido. Isto é importante de tal forma que a porosidade não será perdida, o que pode ocorrer se o meio filtrante secar.
Desta forma, é provido um dispositivo filtrante para a filtração de uma parte líquida pela passagem através de pelo menos um meio filtrante. O dispositivo filtrante compreende pelo menos um cartucho compreendendo uma região de tratamento preenchida com o pelo menos um meio filtrante, uma entrada para o ingresso do líquido na região de tratamento, e uma saída de líquido, o cartucho compreendendo: um primeiro conjunto de paredes dispostas na região de tratamento em uma relação espaçada entre si em uma rota de líquido a partir da entrada na direção da saída, definindo um conjunto de espaços semelhantes a vasos entre as paredes para o fluxo sucessivo do líquido através dos espaços semelhantes a vasos em um vaso tubular na saída de líquido, as dimensões do vaso tubular sendo selecionadas de maneira a criar um efeito de vasos comunicantes no interior dos espaços semelhantes a vasos para, desta forma, manter pelo menos uma parte do pelo menos um meio filtrante no meio líquido.
A disposição das paredes do primeiro conjunto de paredes é tal que define fluxos alternados para cima e para baixo do líquido através de cada dois espaços semelhantes a vasos adjacentes. Em algumas realizações da invenção, cada uma das paredes do primeiro conjunto de paredes apresenta uma geometria em circuito fechado, e as paredes são concentricamente dispostas. O vaso tubular pode ser localizado em um centro da disposição concêntrica. O líquido pode, desta forma, fluir da entrada para a saída em duas direções genéricas de fluxo opostas a partir da periferia na direção do
3/16 centro do cartucho. Em algumas realizações, as paredes do primeiro conjunto de paredes são configuradas como placas espaçadas entre si (planas ou não). O líquido pode fluir da entrada para a saída em uma direção fe fluxo genérica de um lado do cartucho para o outro, onde o vaso tubular está localizado.
O dispositivo filtrante pode incluir uma região de pré-tratamento acomodada em uma rota de líquido na direção da entrada de tal forma a ser aplicado um tratamento adicional ao líquido em seu caminho para a região de tratamento. Por exemplo, o cartucho pode incluir uma cobertura, e a região de pré-tratamento é localizada em pelo menos uma parte da região interna da cobertura. O pré-tratamento pode, por exemplo, ser a liberação de uma substância de valor nutricional ou desinfetante. Um exemplo de pré-tratamento é a liberação de iodo a partir de uma matriz contendo iodo incluída na região de pré-tratamento.
Preferivelmente, a região de pré-tratamento é dividida em uma pluralidade de compartimentos dispostos sucessivamente ao longo da rota do líquido, de tal forma que enquanto o líquido flui ao longo do espaço semelhante a vaso passa através de dois ou mais de tais compartimentos. Os compartimentos contêm diferentes meios filtrantes e são acoplados um ao outro de maneira a permitir a passagem de líquido entre eles, enquanto que substancialmente misturando os diferentes meios filtrantes. Por exemplo, na interface entre os compartimentos adjacentes contém um conjunto de perfurações ou membranas de dimensões apropriadas. O meio filtrante adequado a ser utilizado no dispositivo filtrante da invenção inclui, por exemplo, um material carbonáceo, quitosana, trocador de íons, óxido metálico, hidróxido metálico, etc.
De acordo com um outro aspecto da invenção, que pode ou não ser combinado com a técnica descrita acima de manutenção de pelo menos uma parte do meio filtrante (meios) no mqio líquido, a invenção provê um dispositivo filtrante capaz de ser automaticamente interrompido/bloqueado quando o meio filtrante se torna não efetivo. Desta forma, de acordo com este aspecto amplo da invenção, é provido um dispositivo filtrante para a filtração de líquido pela passagem deste através de um ou mais meios filtrantes, o dispositivo filtrante compreendendo um cartucho definindo uma região de tratamento preenchida com um ou mais meios filtrantes; uma entrada de líquido; uma
4/16 saída de líquido; e um mecanismo de travamento localizado no interior de um fluxo de líquido através do cartucho e configurado para travar pelo menos ou a entrada de líquido ou a saída de líquido quando da expiração do tempo de vida de pelo menos um meio filtrante.
O mecanismo de travamento inclui um membro erodível formado por uma composição selecionada para ser (continuamente ou gradualmente) erodida durante sua interação (direta ou não) com o líquido e, desta forma, apresentar um volume variável, e inclui uma montagem mecânica acoplada ao membro erodível e cambiável de sua posição de não travamento para sua posição de travamento, a troca sendo causada por uma redução no volume da composição. De tal forma que o mecanismo quando trocado para sua posição de travamento bloqueia pelo menos a entrada ou a saída de líquido.
As posições de não travamento da montagem mecânica correspondem aos volumes da composição acima de um certo valor limite, e a posição de travamento da montagem mecânica corresponde ao volume substancialmente igual ao valor limite.
Em algumas realizações, o membro erodível é localizado externamente à região de tratamento.
Em algumas realizações, o membro de bloqueio é deslocável de suas posições retraídas sendo desacoplado da saída para sua posição liberada na qual é acoplado com a saída e, desta forma, bloqueia a rota de líquido para fora do cartucho.
Tal montagem mecânica pode compreender um conector que em uma de suas extremidades é fixado ao membro erodível em sua extremidade oposta é acoplado com o membro de bloqueio. A redução no volume da composição arrasta o conector em afastamento do membro de bloqueio até o desacoplamento do membro de bloqueio, liberando assim o membro de bloqueio para sua posição liberada. A montagem mecânica preferivelmente inclui um membro do tipo mola associado com o conector de maneira a controlar seu movimento durante a redução do volume do membro erodível.
Em algumas outras realizações, a montagem mecânica é associada com a entrada de líquido e pode incluir pelo menos duas placas dispostas em uma relação em paralelo uma sobre a outra, cada uma apresentando uma pluralidade de perfurações ou regiões de membrana para a passagem de líquido. A disposição das placas é cambiável
5/16 entre sua posição normalmente de não travamento, na qual as placas estão ou afastadas entre si ou estão posicionadas com alinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana, permitindo desta forma o fluxo de líquido para o cartucho, e sua posição de travamento na qual as placas estão em contato entre si e orientadas com um desalinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana, desta forma, bloqueando o fluxo de líquido para o cartucho.
Uma das placas é acoplada, por um conector, a um membro erodível, e acionada para movimento(s) em relação à(s) outra(s) placa(s), pela alteração da posição do membro erodível devido à alteração do volume da composição. Desta forma, por exemplo, a placa superior é mantida pelo conector em uma posição, correspondendo à posição normalmente de não travamento das placas, na qual a placa superior é espaçada de pelo menos uma outra placa, e durante a redução de volume contínua ou gradual do membro erodível a placa superior cai na direção de uma posição de contato com pelo menos uma outra placa e é girada, resultando na posição de travamento fechada das placas. O movimento rotativo pode ser obtido pela utilização de uma mola de torção. De acordo com um outro exemplo, as placas em sua posição normalmente aberta de não travamento são dispostas em contato entre si, e pelo menos uma das placas é rotativa em relação a pelo menos uma outra placa (pela mola de torção), a rotação leva as placas da posição normalmente aberta correspondendo ao alinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana, para a posição de travamento fechada na qual suas perfurações ou regiões de membrana estão em desalinhamento.
Em algumas outras realizações da invenção, o membro de bloqueio é forçado para baixo e o conector é forçado para cima pelas respectivas molas. O membro de bloqueio é impedido de deslocamento para baixo, por exemplo, por suportes associados com uma estrutura tubular estacionária incluída no cartucho, onde os suportes são impedidos de movimento lateral por uma haste do conector. A redução no volume do membro erodível provoca um deslocamento para cima do conector pela mola até um ponto em que a haste do conector se move para fora de um espaço entre os suportes permitindo, desta forma, o movimento lateral dos suportes e assim permitindo o movimento para baixo do membro de bloqueio. Preferivelmente, o membro de bloqueio
6/16 contém em sua extremidade distai um diafragma flexível que facilita um acoplamento vedante com um bocal da saída.
O dispositivo filtrante pode incluir um indicador responsivo a uma condição do mecanismo de travamento e que gera dados para serem apresentados ao usuário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
De maneira a entender a invenção e ver como pode ser realizada na prática, realizações serão agora descritas, apenas por meio de exemplo não limitante, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
Fig. 1 - é uma ilustração esquemática de um exemplo de um dispositivo filtrante da presente invenção;
Figs. 2A e 2B - mostram dois exemplos, respectivamente, da disposição das paredes no interior de um cartucho do dispositivo filtrante;
Fig. 3 - mostra um exemplo de um mecanismo de travamento no interior do cartucho;
Figs. 4A e 4B - mostram um outro exemplo da configuração de um mecanismo de travamento no interior do cartucho; e
Figs. 5A a 5D - exemplificam o dispositivo filtrante da presente invenção em suas posições sucessivas antes e durante a operação;
Figs. 6A e 6B - mostram um outro exemplo de um mecanismo de travamento no interior do cartucho.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES
Com referência à Fig. 1, é ilustrado esquematicamente um dispositivo filtrante (10) construído e operado de acordo com os aspectos da invenção para a filtração de um líquido (por exemplo, água) pela passagem do líquido através de um ou mais meios filtrantes. O dispositivo filtrante (10) pode ser apropriadamente desenhado para ser instalado em um recipiente de água potável portátil ou um dispositivo de mesa de filtração de água, bem como para ser montado em uma válvula de suprimento de água. O dispositivo filtrante (10) contém um cartucho (11) definindo uma região de tratamento (12) preenchida com meio(s) filtrante(s), uma entrada de líquido (14) e uma saída de líquido (16).
7/16
Preferivelmente, é provido no cartucho (11) um mecanismo de travamento (40), o propósito e configuração do qual serão descritos mais abaixo.
Conforme mostrado adicionalmente na Fig. 1, o cartucho (11) inclui uma pluralidade de paredes (W) dispostas na região de tratamento (12) em uma relação afastadas entre si substancialmente em paralelo na rota de líquido da entrada (14) na direção da saída (16), e preferivelmente inclui também uma outra disposição de paredes, genericamente como (L), se estendendo substancialmente perpendiculares às paredes (W). As paredes (W) definem rotas de fluxo verticais com espaços entre elas. As paredes (W) e (L) dividem a região de tratamento (12) em compartimentos, o propósito dos quais será descrito mais abaixo. As paredes (C) são formadas com aberturas para fluxo de líquido (perfurações ou regiões de membrana) para permitir o fluxo de líquido entre os compartimentos.
Deve ser entendido que geralmente a entrada (14), bem como a saída (16), podem incluir uma ou mais janelas (aberturas ou regiões de membrana) para a passagem de líquido através delas para e do cartucho (11). Por exemplo, a entrada pode ser distribuída em circunferência em relação ao cartucho. O cartucho é configurado como filtro de alimentação gravitacional, assim, a entrada e a saída estão localizadas nos lados superior e inferior da região de tratamento, respectivamente. Deve ser também entendido que o dispositivo filtrante pode incluir mais de um cartucho dispostos em cascata criando, desta forma, um dispositivo filtrante multi-estágio.
Fazendo-se referência às Figs. 2A e 2B que mostram dois exemplos específicos não limitantes da configuração do cartucho da Fig. 1, a saber sua região de tratamento (12). De maneira a facilitar a compreensão, as mesmas referências numéricas são utilizadas para a identificação de componentes que são comuns para todos os exemplos da invenção.
Como mostrado em ambos os exemplos das Figs. 2A e 2B, o cartucho (11) inclui uma pluralidade de paredes (W) disposta na região de tratamento em uma relação espaçadas entre si na rota de líquido da entrada (14) na direção da saída (16). Esta disposição define um conjunto de espaços semelhantes a vasos (A, B, C, D) entre as paredes (W). O líquido flui sucessivamente através destes espaços semelhantes a vasos
8/16 para um vaso tubular (18) na saída de líquido. As dimensões do vaso tubular (18) (sua altura) são selecionadas de maneira a criar um efeito de vasos comunicantes na disposição dos vasos (A, B, C, D) e (18) de tal forma que pelo menos uma parte do(s) meio(s) filtrante(s) é sempre mantida no meio líquido. Mais especificamente, considerando-se a alimentação gradativa do líquido para o dispositivo filtrante, certa quantidade de líquido filtrado permanecerá nos vaso até que uma parte seguinte seja alimentada na região de tratamento. Também, o diâmetro do vaso tubular (18) define a taxa de fluxo através do dispositivo filtrante. Por exemplo, a taxa de fluxo do líquido através do dispositivo filtrante pode ser selecionada para ser de cerca de 6 minutos/litro.
Também, como mostrado em ambos os exemplos, as paredes (W) são dispostas de forma a definirem fluxos alternados para cima e para baixo do líquido através de cada dois espaços semelhantes a vasos adjacentes interconectados na forma de U. Isto resulta em um fluxo turbulento do líquido sendo filtrado, aumentando, assim, a interação entre o líquido e as partículas do(s) meio(s) filtrante(s), e aumentando a qualidade do líquido filtrado.
Como mostrado no exemplo da Fig. 2A, a configuração é tal que o líquido flui através dos espaços entre as paredes semelhantes a placas (W) em uma direção de fluxo genérica (d) da entrada de líquido (14) para a saída de líquido (16). Esta última é feita em um vaso tubular (18).
No exemplo da Fig. 2B, cada parede (W) apresenta uma geometria em circuito fechado (por exemplo, circular ou poligonal), e as paredes (W) sendo dispostas de maneira concêntrica. O vaso tubular (18) é localizado no vaso central (D). O líquido flui nas direções de fluxo genéricas opostas (dl) e (d2) de uma periferia (vasos (A)) para um centro (vaso (D)) da região de tratamento (12).
Como adicionalmente mostrado no exemplo da Fig. 2B, o dispositivo filtrante (10) pode definir uma região de pré-tratamento (22) dentro de uma rota de líquido na direção da entrada (16) da região de tratamento (12). Por exemplo, o cartucho pode conter uma cobertura (24) e uma região de pré-tratamento (22) é localizada dentro de uma região interna (pelo menos uma parte desta) da cobertura (24).
9/16
Faz-se referência à Fig. 3 que mostra um exemplo da configuração de um mecanismo de travamento localizado no interior do fluxo de líquido através do cartucho (11). O mecanismo de travamento, genericamente como (40), é configurado para ser associado com a entrada de líquido ou a saída de líquido ou ambas quando da expiração do tempo de vida do(s) meio(s) filtrante(s). No presente exemplo da Fig. 3, o mecanismo de travamento é associado com a saída de líquido (16).
O mecanismo de travamento (40) inclui um membro erodível (42) formado por uma certa composição de um tipo que é continuamente/gradualmente erodida durante sua interação com o líquido. O volume desta composição, desta forma, varia durante a operação do dispositivo filtrante de um valor máximo no início da operação, após a instalação do membro erodível (42) no cartucho, até seu valor mínimo como resultado da interação com o líquido. Este valor mínimo representa um valor limite para a quantidade do membro erodível correspondendo a uma condição do(s) meio(s) filtrante(s) na região de tratamento que não permite sua utilização para filtração adicional. Deve ser entendido que o(s) material(ais) na dita composição compreendendo o membro erodível e o volume máximo são selecionados de acordo com as exigências da filtração (por exemplo, meio(s) filtrante(s), líquido a ser filtrado, volume do cartucho, etc.). É provida adicionalmente no mecanismo de travamento (40) uma montagem mecânica (44) acoplada ao membro erodível (42) de forma a ser cambiável, por uma redução no volume do membro erodível (42), de posições de não travamento da montagem mecânica para uma posição de travamento. A configuração é tal que a montagem mecânica (44) quando trocada para a posição de travamento bloqueia a saída de líquido (16). Desta forma, as posições de não travamento da montagem mecânica (44) correspondem ao valor do volume do membro erodível (42) acima de certo valor limite, e a posição de travamento da montagem mecânica (44) corresponde ao volume substancialmente igual ao valor limite.
Deve ser observado que os materiais erodíveis adequados para serem utilizados no membro erodível (42) podem ser de qualquer tipo conhecido, por exemplo, para a filtração de água a composição erodível pode incluir materiais poliméricos ou não poliméricos. Tipicamente, estes podem incluir materiais que se dissolvem lentamente no
10/16 meio filtrante sem serem degradados, materiais que se degradam em fragmentos solúveis ou materiais que se desintegram gradualmente em pequenas partículas ou fragmentos insolúveis. Estes materiais são ou aprisionados pelo filtro antes de alcançar o líquido filtrado ou são seguros para consumo humano e não adicionam sabor ou odor indesejado. Vários exemplos de materiais adequados são descritos, por exemplo, no documento WO 08/044230 depositado pelo mesmo depositante do presente pedido.
Geralmente, a seleção da composição erodível é definida pelo líquido específico a ser filtrado, bem como pelas condições da filtração, tais como temperatura, pressão, presença de aditivos, etc. A composição erodível é erodível pelo líquido ou por um elemento no líquido. A extensão da exposição do membro erodível ao líquido está correlacionada com a extensão da erosão da dita composição.
O membro erodível (42) pode ser de qualquer formato e tamanho adequados. O membro erodível (42) pode ser um corpo sólido substancialmente rígido, ou um corpo sólido flexível ou um membro oco; pode ser feito de um ou vários materiais, por exemplo, uma estrutura em camadas múltiplas. Diferentes materiais podem apresentar diferentes taxas de erosão, provendo, desta forma, uma alteração gradual no volume da composição, enquanto os materiais são erodidos camada a camada.
Voltando para a Fig. 3, a montagem mecânica (44) compreende um membro de bloqueio (46) alinhado com o vaso tubular (18) e deslocável em relação ao vaso tubular (18) de posições retraídas do membro de bloqueio (46) para uma posição de liberação deste. A configuração é tal que o membro de bloqueio (46), quando ou em uma das posições de não travamento (retraídas), é desacoplado da saída (16) (é localizado acima da saída como mostrado na figura), e quando na posição de travamento (liberada), se acopla à saída (16) (se desloca para baixo ao longo do vaso tubular (18)).
O deslocamento do membro de bloqueio (46) das posições retraídas para a posição liberada é acionado pela alteração do volume do membro erodível. Isto é implementado pelo acoplamento da montagem mecânica (44), a saber, seu membro de bloqueio (46), ao membro erodível (42) por meio de um conector (48). Como mostrado, o conector (48) em uma de suas extremidades (48A) é acoplado ao membro erodível (42) e em sua extremidade oposta (48B) é acoplado com o membro de bloqueio (46). A
11/16 redução contínua do volume do membro erodível “arrasta” o conector (48) em uma direção (d3) em afastamento do membro de bloqueio (46) até uma posição de desacoplamento entre o conector e o membro de bloqueio (46), desta forma liberando o membro de bloqueio (46) para sua posição liberada. No presente exemplo específico, mas não limitante, o acoplamento entre o conector (48) e o membro de bloqueio (46) é obtido pelo provimento de um membro na forma de gancho (49) e acoplamento da extremidade superior do membro de bloqueio (46) a este (por exemplo, o membro em forma de gancho (49) pode ser integral com o membro de bloqueio (46)). O conector (48) , por sua extremidade (48B), é montado no interior do membro em forma de gancho (49) com a capacidade de deslizar para dentro deste. A alteração do volume do membro erodível (42) de seu valor máximo inicial até o valor mínimo (correspondendo ao valor limite) resulta em um movimento de deslizamento do conector (48) na direção (d3) até se tornar liberado da montagem em forma de gancho (49) e, desta forma, desacoplando do membro de bloqueio (46) fazendo com que este último “caia” dentro do vaso tubular (18) bloqueando a saída de líquido (16).
Preferivelmente, a montagem mecânica (44) inclui um membro em mola (52) interconectado entre o conector (48) e o membro erodível (42). O movimento do conector (48) na direção (d3) (durante a redução de volume do membro erodível) é, desta forma, controlado pela tensão da mola (52).
Como adicionalmente mostrado na Fig. 3, no presente exemplo, o bloqueio da saída de líquido é obtido pelo acoplamento entre o membro de bloqueio (46) e o vaso tubular (18). Mais especificamente, pelo membro de bloqueio (46) em sua extremidade distai, pela qual é capaz de ser inserido no vaso tubular (18). Também, a montagem mecânica (44) inclui um mecanismo de restrição (54) que limita o movimento do membro de bloqueio (46) em relação ao vaso tubular (18). O mecanismo de restrição (54) é formado por dois elementos de suporte (54A) e (54B) que suportam o membro de bloqueio (46) em dois locais afastados entre si. No presente exemplo, estes são elementos em forma de anel (54A) e (54B) montados no membro de bloqueio (54A) de tal forma que o elemento (54A) é fixado no membro de bloqueio (46) e o elemento (54B) é fixado no cartucho (às paredes do espaço semelhante a vaso (D) no qual o vaso
12/16 tubular (46) está localizado ou ao vaso tubular). Desta forma, o movimento deslizante do membro de bloqueio (46) na direção do vaso tubular (18) é limitado por uma distância entre os elementos em forma de anel (54A) e (54B).
Os elementos (54A) e (54B) podem ser elementos magnéticos fixáveis um ao outro por forças magnéticas.
Agora é feita referência às Figs. 4A e 4B que ilustram um outro exemplo da configuração do mecanismo de travamento (40). Neste exemplo, o mecanismo de travamento é associado com a entrada de líquido (14). Em similaridade ao exemplo descrito acima, o mecanismo de travamento (40) inclui um membro erodível (42) e uma montagem mecânica (44) acoplada ao membro erodível (42) e acionada pelo dito membro (42) (isto é, alteração no volume do membro erodível) da posição normalmente aberta de não travamento da entrada de líquido para uma posição fechada travada deste. A montagem mecânica (44) inclui uma disposição (56) de placas (pelo menos duas placas (56A) e (56B) dispostas em uma relação em paralelo uma em cima da outra). Estas placas (56A) e (56B) podem ser associadas com uma cobertura ((24) na Fig. 2B) do cartucho. Cada placa apresenta uma pluralidade de perfurações ou regiões de membrana, genericamente em (58), para a passagem de líquido pela placa. Quando estas perfurações nas duas placas estão pelo menos parcialmente alinhadas, o fluxo de água é possibilitado; e quando não há alinhamento, o fluxo de água é bloqueado. Uma das placas (56) é acoplada ao membro erodível (42), o movimento mediado pela erosão do qual provoca o deslocamento relativo das placas, uma em relação à outra, de suas posições correspondendo às posições normalmente abertas do mecanismo de travamento para a da posição fechada de travamento.
Geralmente, as posições normalmente abertas do mecanismo de travamento podem corresponder às disposições das placas quando estas estão distanciadas entre si, desta forma, permitindo o fluxo de líquido para o cartucho. Alternativamente (ou adicionalmente), as posições normalmente abertas podem corresponder às placas estando em contato entre si e orientadas uma em relação à outra com um alinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana, desta forma, permitindo o fluxo de líquido para o cartucho. A posição de travamento fechada corresponde à posição das placas quando
13/16 estas estão em contato entre si e orientadas com um desalinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana, desta forma, bloqueando o fluxo de líquido para o cartucho.
No exemplo das Figs. 4A e 4B, as placas (56A) e (56B) estão também em contato entre si, e uma das placas, por exemplo, a placa superior (56A), pode ser girada em relação à outra placa (56B). As placas (56A) e (56B) são mantidas na posição de alinhamento entre suas perfurações/membranas (58) e orientadas (por meio da rotação da placa (56A)) para a posição de desalinhamento pelo membro erodível (42). Mais especificamente, o membro erodível (42) é acoplado a um membro de bloqueio (46) e é acoplado, por meio de um conector (48) (observado na Fig. 4B), à placa (56A). O conector (48) pode ser associado com a mola de torção (não mostrada). O membro de bloqueio (46) é capaz de ser conectado à outra placa (56B). Isto é implementado pela instalação do membro de bloqueio (46) em uma fenda (62) formada em um suporte (60) rigidamente conectado à placa (56A) (não especificamente mostrado na figura) com a capacidade de movimento deslizante do membro de bloqueio (46) ao longo da fenda. Uma mola (52) é provida para controlar o movimento para cima do membro de bloqueio (46). Nas posições abertas do mecanismo de travamento, o membro de bloqueio (46) é acoplado com o suporte (60) (é localizado no interior da fenda (62)), mantendo assim a conexão entre as placas (56A) e (56B) (por meio do suporte (60) e do conector (48)). Uma redução no volume do membro erodível resulta em uma alteração na posição vertical do membro de bloqueio (46) o empurrando para cima até seu desacoplamento da fenda (62). Isto resulta na desconexão entre o suporte (60) (placa (56B)) e o conector (48) (placa (56A)), desta forma, provocando a rotação da placa (56A) em relação à placa (56B) na direção da posição de desalinhamento entre as perfurações/membranas, bloqueando a entrada de líquido para a região de tratamento.
O dispositivo filtrante da invenção provê assim a prevenção automática do uso adicional do dispositivo, isto é, bloqueia automaticamente a entrada de líquido e/ou a saída de líquido quando da expiração do tempo de vida do meio filtrante. Esta técnica não requer a intervenção do usuário, isto é, não requer qualquer atitude do usuário para
14/16 bloquear o dispositivo filtrante. O dispositivo filtrante, no entanto, pode incluir um indicador para alertar o usuário a cerca do estado não operativo do dispositivo filtrante.
Faz-se referência agora às Figs. 5A e 5B que exemplificam quatro posições seqüenciais do dispositivo filtrante, a saber, de seu mecanismo de travamento e indicados. Neste exemplo, o mecanismo de travamento é configurado de maneira similar ao do exemplo descrito acima com referência às Figs. 4A-4B. O dispositivo filtrante (10) contém um cartucho formado com uma cobertura (24), incorporando um mecanismo de travamento (não especificamente mostrado), e é equipado com uma unidade indicadora (70). Esta última é montada na cobertura (24) e está em comunicação ou com o membro erodível ((42) nas Figs. 4A-4B) ou com o mecanismo de travamento (40) ou ambos, e é configurada para responder a uma redução no volume do membro erodível e/ou nas posições do mecanismo de travamento para prover uma indicação quanto ao estado do filtro, e particularmente quando o filtro atinge o final de sua vida útil. Por exemplo, a unidade indicadora (70) contém uma régua ou escala (74) e um cursor (72) montado para se deslocar ao longo da régua; o cursor (74) está em comunicação com o membro de bloqueio e é calibrado de tal forma que o movimento do membro de bloqueio é correlacionado com o movimento do cursor (72).
Como ainda mostrado nas figuras, o dispositivo filtrante (10) pode incluir também um mecanismo de travamento externo (76) que é montado de forma removível no cartucho de maneira a ser mantido em sua posição de travamento prevenindo a exposição indesejada do membro erodível no interior do cartucho ao meio líquido. A Fig. 5A mostra o dispositivo filtrante antes de ser colocado em operação: o mecanismo de travamento (76) está na posição de operação sendo fixado a uma abertura correspondente (78) na cobertura (24) para resguardar o membro erodível da circunvizinhança do dispositivo filtrante. De maneira a colocar o dispositivo filtrante em operação, o mecanismo de travamento (76) é removido da cobertura (Fig. 5B). Nesta posição inicial de operação do dispositivo filtrante, as placas (56A) e (56B) estão orientadas com alinhamento vertical entre suas perfurações/membranas (58), e o cursor (72) do indicador (70) está em sua posição mais baixa correspondendo ao volume máximo do membro erodível. Durante a operação do dispositivo, o membro erodível
15/16 interage com o líquido sendo filtrado resultando na redução no volume do membro erodível e um movimento para cima correspondente do cursor (72) (Fig. 5C), até sua posição mais acima correspondendo ao valor limite mínimo do volume do membro erodível e, desta forma, à posição fechada bloqueada da entrada de líquido, isto é, a posição inoperante do dispositivo filtrante (Fig. 5D).
Conforme indicado acima, o cartucho é preferivelmente configurado para possibilitar a filtração do líquido com vários meios filtrantes diferentes (em geral pelo menos dois). Isto pode ser implementado dividindo-se a região de tratamento em um conjunto de compartimentos. Isto é melhor observado nas Figs. 4A e 4B. Como também mencionado acima, os compartimentos adjacentes (C) estão em comunicação líquida entre si de maneira que substancialmente previne a mistura entre os diferentes meios filtrantes nos ditos compartimentos, respectivamente. Isto pode ser obtido pelo provimento de perfurações/membranas na parede (L) entre os compartimentos (C) com uma dimensão que permite a passagem de líquido e previne a passagem de partículas do respectivo meio filtrante.
Com referência agora às Figs. 6A e 6B, é mostrada uma outra realização de um dispositivo filtrante (10). Os elementos com as mesmas funções daqueles descritos acima estão indicados pelas mesmas referências numéricas e o leitor deve se referir à descrição acima para uma explicação da função. Nesta realização, o mecanismo de travamento (40) está associado com o membro tubular (18) da saida de líquido (16).
O mecanismo de travamento (40) desta realização inclui uma montagem mecânica (44) com um membro de bloqueio (46) e um conector (48), o primeiro sendo forçado para baixo e o último forçado para cima pelas respectivas molas (52A) e (52B). O membro (46) é bloqueado para deslocamento para baixo pelos suportes (80) que são mantidos no recesso anelar (82) formado na face interna da estrutura tubular (84) que é incluída de forma estacionária no cartucho (11), por exemplo, integral com sua cobertura (24). Os suportes (80) são bloqueados para deslocamento lateral pela haste (86) do conector (48).
Com a erosão do membro erodível (isto é, redução de volume), o conector (48) é deslocado para cima pela mola (52B) até o ponto em que a haste (86) é movida para
16/16
Ί fora do espaço entre os suportes (80) e, conseqüentemente, o suporte (80) pode se deslocar lateralmente permitindo assim o deslocamento para baixo do membro de bloqueio (46) como mostrado na Fig. 6B. O membro de bloqueio (46) apresenta em sua extremidade distai um diafragma flexível (por exemplo, feito de borracha) (88) que, no estado mostrado na Fig. 6B, provê um acoplamento vedante com o bocal de saída (90).

Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo filtrante (10) para a filtração de líquido por sua passagem através de um ou mais meios filtrantes, caracterizado pelo fato de compreender um
    5 cartucho (11) definindo uma região de tratamento (12) preenchida com o dito um ou mais meios filtrantes; uma entrada de líquido (14); uma saída de líquido (16); e um mecanismo de travamento (40) localizado no interior do fluxo de líquido através do cartucho (11) e configurado para travar no mínimo uma da entrada de líquido (14) e da saída de líquido (16) após expiração do tempo de vida do dito pelo menos um meio
    10 filtrante, onde o dito mecanismo de travamento (40) compreende um membro erodível (42) formado a partir de uma composição selecionada para ser erodita em resposta à exposição ao líquido e, desta forma, reduzir seu volume; e uma montagem mecânica (44) compreendendo um membro de bloqueio (46) e um conector (48), a montagem mecânica (44) apresentando uma posição de não
    15 travamento e uma posição de travamento e sendo cambiável entre as duas posições;
    o conector sendo acoplado em uma de suas extremidades (48A) ao dito membro erodível (42) e em sua extremidade oposta (48B) sendo acoplado com o membro de bloqueio (46), de tal forma que uma redução de volume do dito membro erodível (42) arrasta o dito conector em afastamento do dito membro de bloqueio (46) até o
    20 desacoplamento do membro de bloqueio (46), desta forma liberando o membro de bloqueio (46) e bloqueando o fluxo do líquido através do cartucho (11) .
  2. 2. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da dita posição de não travamento corresponder ao volume da composição acima de um valor de limiar, e a dita posição de travamento corresponder a um volume
    25 substancialmente igual ao dito valor de limiar.
  3. 3. Dispositivo filtrante (10) de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato do dito membro de bloqueio (46) ser deslocável de sua posição de não travamento na qual está desacoplado da saída para sua posição de travamento na qual é acoplado à saída e, desta forma, bloqueia a rota de líquido através do cartucho
    30 (11).
    Petição 870190009156, de 28/01/2019, pág. 8/10
    2/3
  4. 4. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato da dita montagem mecânica (44) compreender um membro em mola (52) associado com o dito conector de tal forma a propender o mesmo a se deslocar durante a redução de volume do membro erodível.
  5. 5 5. Dispositivo filtrante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da montagem mecânica (44) estar associada com a entrada de líquido (14) e compreender pelo menos duas placas (56) dispostas em uma relação em paralelo uma sobre a outra, cada uma apresentando uma pluralidade de perfurações ou regiões de membrana (58) para a passagem de líquido, uma disposição das ditas placas
    10 (56) sendo cambiáveis entre sua posição normalmente aberta de não travamento, na qual estão posicionadas entre si de maneira a permitir que o líquido flua para o cartucho (11) e sua posição de travamento na qual estão posicionadas para bloquear o fluxo de líquido para o cartucho (11) .
  6. 6. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado
    15 pelo fato de quando na posição aberta, as placas (56) serem espaçadas entre si permitindo que o líquido flua através do dito espaço entre as placas (56), e quando na posição fechada, as placas (56) estarem em contato entre si e orientadas com um desalinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana (58).
  7. 7. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado
    20 pelo fato de uma primeira das placas (56) ser mantida pelo conector em uma posição correspondendo à dita posição normalmente aberta das placas (56), na qual a placa fica espaçada da segunda placa, o dito conector sendo acoplado ao dito membro erodível, de tal forma que durante a redução de volume da dita composição a dita primeira placa se desloca na direção de uma posição de contato com a dita segunda placa resultando na
    25 posição fechada de travamento das placas (56).
  8. 8. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de quando na posição aberta, as placas (56) ficarem em contato entre si e posicionadas com alinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana (58), e quando na posição fechada as placas (56) ficarem em contato entre si e orientadas com
    30 um desalinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana (58).
    Petição 870190009156, de 28/01/2019, pág. 9/10
    3/3
  9. 9. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do dito conector ser associado com um membro em mola (52).
  10. 10. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato das placas (56) serem dispostas em contato entre si, e pelo menos uma das
    5 placas (56) ser rotativa em relação a pelo menos uma outra placa, a rotação da dita pelo menos uma placa levando as placas (56) da posição normalmente aberta correspondendo ao alinhamento entre suas perfurações ou regiões de membrana (58), para a posição fechada de travamento na qual suas perfurações ou regiões de membrana (58) estão em desalinhamento, pelo menos uma das placas (56) sendo acoplada ao dito membro
    10 erodível (42) de tal forma que a dita rotação é provocada pela redução de volume da dita composição.
  11. 11. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da montagem mecânica (44) compreender um membro molejado (52) associado com o dito conector para controlar seu deslocamento durante a redução de
    15 volume da composição erodível.
  12. 12. Dispositivo filtrante (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato do membro de bloqueio (46) conter em sua extremidade distal um diafragma flexível que permite um acoplamento vedante com um bocal da dita saída.
  13. 13. Dispositivo filtrante (10) de acordo com qualquer uma das reivindicações
    20 1 a 12, caracterizado pelo fato de compreender um indicador (70) responsivo a uma condição do mecanismo de travamento (40) e que gera dados de saída para apresentação a um usuário.
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