BR112017024538B1 - Elemento de filtro mecânico, aparelho e método - Google Patents

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Abstract

ELEMENTO DE FILTRO MECÂNICO, APARELHO E MÉTODO. A presente divulgação é um elemento de filtro mecânico (2) para formar um pacote de filtro estático (11) para realizar a filtração mecânica de um líquido. O elemento de filtro mecânico (1) tem uma ou mais células de filtro (19). A presente divulgação refere-se também a um aparelho de filtro mecânico (1) que tem uma câmara de filtro (10) contendo uma pluralidade de elementos de filtro mecânicos (2) para formar o pacote de filtro estático (11) para realizar a filtração mecânica de um líquido. O aparelho de filtro mecânico (1) está configurado para gerar um fluxo do líquido através dos elementos de filtro mecânicos (2) durante a filtração para formar o pacote de filtro estático (11). Além disso, a presente divulgação refere-se a um método de filtração mecânica de um líquido. Uma pluralidade de elementos de filtro mecânicos (2) compreendendo cada uma ou mais células de filtro (19) estão dispostas numa câmara de filtro (10). Durante a filtração, o líquido flui através da câmara de filtro (10) para estabelecer um pacote de filtro estático (11) dos referidos elementos de filtro mecânico (2) para filtrar mecanicamente o líquido.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente revelação se relaciona a um elemento de filtro mecânico, a um aparelho de filtro mecânico e a um método(s) de filtração mecânica. Mais particularmente, mas não exclusivamente, a presente revelação se relaciona a elementos de filtro mecânico, aparelho de filtro mecânico e métodos de filtração mecânica para filtragem de água em piscinas para natação, piscinas públicas, piscinas para relaxamento, banheiras aquecidas, spas e parques de lazer.
ANTECEDENTES
[002] A filtração mecânica de um líquido é desempenhada para remover particulados a partir do líquido, por exemplo, seguros em suspensão no líquido. Será entendido que filtração mecânica é distinta de filtração biológica (também conhecida como “biofiltração”).
[003] Um aparelho de filtro mecânico conhecido 101 para filtragem de água em uma piscina para natação é mostrado nas Figuras 1 e 2. A água da piscina para natação é tratada para inibir atividade biológica, por exemplo, adicionando-se cloro ou sal. O aparelho de filtro mecânico 101 é adaptado para desempenhar filtração mecânica da água fisicamente prendendo particulados. Meios de filtro 102 são proporcionados em uma câmara de filtro 110 formada em um alojamento de filtro 106. Os meios de filtro 102 tipicamente consistem em areia, vidro de sílica ou contas de vidro que formam um leito de filtro estático 111 no fundo da câmara de filtro 110. Estreitamentos são formados entre os meios de filtro 102 que constituem o leito de filtro estático 111. Durante filtração, líquido é bombeado através do leito de filtro estático 111 e contaminantes no líquido, tais como particulados, são fisicamente presos entre os meios de filtro 102. O tamanho dos particulados filtrados a partir do líquido depende do tamanho dos meios de filtro 102. O leito de filtro estático 111 pode ser constituído de camadas de diferentes graus de meios de filtro 102 para progressivamente filtrar particulados menores à medida que a água passa através do leito de filtro estático 111.
[004] Conforme mostrado na Figura 1, durante filtração a água é introduzida no interior da câmara de filtro 110 através de um primeiro conduto 107 e sai através d um segundo conduto 108. O primeiro conduto 107 tem uma primeira ranhura 112; e um ou mais segundo conduto 108 tem uma segunda ranhura 113. Uma malha ou grelha é proporcionada acima da segunda ranhura 113 para impedir os meios de filtro 102 de entrar no segundo conduto 108. A água flui através do leito de filtro estático 111 e particulados suspensos são presos no leito de filtro estático 111, desse modo filtrando a água. O leito de filtro estático 111 é periodicamente limpo invertendo-se a direção de fluxo para desalojar os particulados presos. A inversão do fluxo através do leito de filtro estático 111 é referida como retrolavagem. Conforme mostrado na Figura 2, durante retrolavagem a água é introduzida no interior da câmara de filtro 110 através do segundo conduto 108 e sai através do primeiro conduto 107. O primeiro conduto 107 é conectado a um conduto de dreno (não mostrado) durante retrolavagem para remover o material filtrado da câmara de filtro 110. Durante a operação de retrolavagem, o leito de filtro estático 111 permanece substancialmente intacto. Se pressão de fluido excessiva é aplicada durante retrolavagem, o leito de filtro estático 111 pode ser quebrado (o que é conhecido como virar o leito de filtro) fazendo com que os meios de filtro 102 sejam expelidos através do primeiro conduto 107. O leito de filtro estático 111 tem então de ser restaurado para operar eficazmente.
[005] Existem várias limitações conhecidas com o aparelho de filtro mecânico existente 101. Notadamente, a filtração é desempenhada a alta pressão para forçar a água através do leito de filtro estático 111. Uma bomba de inversão de alta pressão, alto fluxo é exigida para bombear água através do leito de filtro estático 111. Além disso, a bomba tem de ter capacidade suficiente para compensar por queda de desempenho antes da retrolavagem devido à obstrução do leito de filtro estático 111. Rastreamento entre as áreas obstruídas dentro do leito de filtro estático 111 pode ocorrer, levando a um aumento associado potencial em problemas bactérias nos devido à falta de uniformidade no processo de filtração. Em particular, bactérias e micróbios podem se desenvolver naquelas regiões do leito de filtro estático 111 onde o fluxo de água não atravessa. Além disso, o leito de filtro estático 111 pode se mostrar difícil de limpar, exigindo altas taxas de fluxo de retrolavagem. Como resultado, os custos de manutenção são altos com uma exigência significativa de água de reposição e a exigência adicional de produtos químicos de reposição, tais como cloro, cálcio, etc. A necessidade de proporcionar uma bomba acima do tamanho para compensar a redução no fluxo antes da limpeza resulta em custos com energia mais altos. Além disso, a filtração atingível é limitada a particulados que têm um tamanho maior que 7 a 10 mícrons. Existe uma necessidade de alta reposição de água durante a limpeza, tipicamente exigindo a adição de produtos químicos para se atingir os níveis apropriados de produto químico na piscina para natação. Também, a limpeza tem de ser desempenhada frequentemente devido a uma capacidade de particulado relativamente baixa do leito de filtro estático 111, levando à rápida perda de fluxo.
[006] Se o aparelho de filtro mecânico 101 usa areia como os meios de filtro 102, a areia pode degradar ao longo do tempo fazendo cada vez mais difícil limpar durante uma operação de retrolavagem. Isso pode adicionalmente reduzir a eficiência do aparelho de filtro mecânico 101. Para abordar esse problema, a areia no aparelho de filtro mecânico 101 deve ser substituída periodicamente, por exemplo, uma vez a cada dois anos. Isso pode ser um processo difícil e sujo com um custo significativo.
[007] É de encontro a esse cenário que a presente invenção foi concebida. Pelo menos em determinadas modalidades, a presente invenção busca superar ou pelo menos melhorar algumas das deficiências associadas ao aparelho de filtro mecânico conhecido.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[008] Aspectos da presente invenção se relacionam a um aparelho de filtro; um aparelho de filtro de piscina para natação; um elemento de filtro mecânico para desempenhar filtração mecânica; e um método de filtrar um líquido.
[009] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um elemento de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático para desempenhar filtração mecânica de um líquido, o elemento de filtro mecânico compreendendo uma célula de filtro ou mais. Em uso, uma pluralidade dos elementos de filtro mecânico forma um pacote de filtros estático através do qual o líquido a ser filtrado é passado. A células de filtro formada dentro do pacote de filtros estático pode criar regiões localizadas de fluxo de líquido reduzido. A energia disponível para suspender particulados dentro do líquido é reduzida nessas regiões. Pelo menos alguns dos particulados no líquido podem cair fora de suspensão dentro das células de filtro. Os particulados no líquido podem se depositar dentro da uma célula de filtro ou mais dos elementos de filtro mecânico formando o pacote de filtros estático e/ou sobre um exterior dos elementos de filtro mecânico formando o pacote de filtros estático. Qualquer particulados contaminados no líquido são presos pelos elementos de filtro mecânico, desse modo mecanicamente filtrando o líquido. A título de exemplo, a remoção de particulados contaminados pode ser usada no tratamento de tratamento comercial de água de piscina para lazer e particular, tipicamente piscinas para natação, piscinas para spa, piscinas para lazer e entretenimento.
[010] Os elementos de filtro mecânico podem formar um pacote de filtros estático. Pelo menos em determinadas modalidades, o pacote de filtros estático pode ter uma maior capacidade de retenção (isto é, uma capacidade aumentada para reter material filtrado) que filtros da técnica anterior. Por exemplo, um pacote de filtros estático dos ditos elementos de filtro mecânico pode ter uma maior capacidade de retenção que um leito de filtro equivalente compreendendo areia como meios de filtro. A frequência com que a limpeza do pacote de filtros estático é desempenhada pode ser reduzida. O consumo de líquido (e quaisquer produtos químicos proporcionados no mesmo, por exemplo, para esterilizar o líquido) pode ser reduzido comparado a meios de filtro da técnica anterior.
[011] A uma célula de filtro ou mais formada em cada elemento de filtro mecânico pode ser maior que os particulados para ser filtrada a partir do líquido. O elemento de filtro mecânico descrito no presente documento é operativo para promover depósito dos particulados. Pelo menos em determinadas modalidades isso pode reduzir a obstrução ou bloqueio das células de filtro. Pelo menos em determinadas modalidades, o pacote de filtros estático pode filtrar particulados diminuir até um tamanho de um mícron. A uma célula de filtro ou mais no elemento de filtro mecânico permitem uma baixa cabeça de pressão no aparelho de filtro. Pelo menos em determinadas modalidades, o elemento de filtro mecânico permite uma pressão operante mais baixa que pode permitir que uma bomba menor seja usada. A cabeça de pressão reduzida pode também permitir um alojamento de filtro tendo uma construção mais leve. Uma redução de na perda de fluxo através do pacote de filtros estático pode também facilitar operação de equipamento relacionado, tal como aquecedores, unidades de dosagem, etc.
[012] Será observado que particulados podem ser fisicamente presos em estreitamentos formados entre os elementos de filtro mecânico. No entanto, acredita-se que deposição é o primeiro mecanismo pelo qual particulados são filtrados a partir do líquido pelos elementos de filtro mecânico. O fluxo de líquido através do pacote de filtros estático pode ser menos afetado pela acumulação de particulados dentro da dita uma célula de filtro ou mais que em filtros da técnica anterior nos quais a filtração é desempenhada predominantemente prendendo-se particulados entre os meios de filtro. Em determinadas modalidades, o fluxo de líquido através do pacote de filtros estático pode ser substancialmente não afetado pela reunião de particulados dentro da dita uma célula de filtro ou mais. O fluxo de líquido através do pacote de filtros estático pode ser substancialmente constante (isto é, estado estável) durante filtração. A pressão operante do líquido exigida para manter a taxa de fluxo através do pacote de filtros estático pode ser mais baixa que filtros da técnica anterior. Reduzindo-se a pressão operante, consumo de energia do aparelho de filtro pode ser reduzido.
[013] O elemento de filtro mecânico pode ser formado por um processo de extrusão, por exemplo, pela extrusão de um polímero através de uma matriz de extrusão. Em determinadas modalidades o elemento de filtro mecânico pode ser na forma de uma extrusão plástica circular. O elemento de filtro mecânico pode ter uma pluralidade de costelas externas e uma seção em corte interior compreendendo uma pluralidade de células de filtro. As células de filtro podem ser na forma de vazios. Os elementos de filtro mecânico são configurados para deter particulados dentro das células de filtro. Os elementos de filtro mecânico proporcionam uma superfície de filtração uniforme através do pacote de filtros estático. O processo de filtração opera permitindo que o líquido flua ao redor dos meios e para o interior das células de filtro. O material particulado (o qual pode também ser referido como a massa particulada) no líquido perde energia dentro das células de filtro e se tornam presos. Devido à uniformidade do pacote de filtros estático existe consistência de filtração através do pacote de filtros estático o que pode ajudar a evitar áreas de estagnação. O alto rendimento, baixa pressão de sistema e alta capacidade de detenção devido à aberta área dos elementos de filtro mecânico, ajudam a reduzir a degradação da eficiência. A limpeza é simples e uma retrolavagem pode ser usada para deslocar os particulados presos. Pelo menos em determinadas modalidades, o elemento de filtro mecânico é inerte para todos os produtos de limpeza de piscina para lazer correntes e pode potencialmente durar a vida útil da unidade de filtro instalada.
[014] Pelo menos em determinadas modalidades, o elemento de filtro mecânico pode proporcionar pelo menos algumas das seguintes vantagens: vida longa; peso leve (o que pode reduzir custos de transporte e manipulação); uma baixa pegada de carbono (custo de produção, custo de transporte, custo de reposição, etc.); consumo reduzido de energia uma vez que bombas menores podem ser usadas devido a exigências de pressão mais baixa; um alto rendimento e/ou alta taxa de fluxo; alta capacidade de carregamento de particulado; remoção de particulados diminuindo até 1 mícron em tamanho; reduzida queda em desempenho entre ciclos de limpeza; uma uniformidade de filtração que pode ajudar a evitar a formação de zonas mortas e/ou obstrução; limpeza fácil que pode não exigir intervenção manual; peso leve; e instalação para toda a vida útil sem a necessidade de reposição.
[015] Os elementos de filtro mecânico descritos no presente documento podem ser instalados de modo retrospectivo em câmaras de filtro existentes, por exemplo, para substituir outros meios de filtro, tais como areia. O elemento de filtro mecânico pode ter uma flutuabilidade negativa para instalação de modo retrospectivo em um aparelho de filtro configurado para estabelecer um fluxo para baixo através dos meios de filtro (por exemplo, compreendendo um filtro de leito de areia). O elemento de filtro mecânico pode ter uma flutuabilidade positiva para instalação de modo retrospectivo em um aparelho de filtro configurado para estabelecer um fluxo para cima através dos meios de filtro. Alternativamente, os elementos de filtro mecânico podem ser usados em um aparelho de filtro exclusivo. O aparelho de filtro pode compreender uma câmara de filtro para receber os elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático. Os elementos de filtro mecânico podem ser introduzidos no interior da câmara de filtro no local antes da instalação. Alternativamente, a câmara de filtro pode ser pré-carregada com os elementos de filtro mecânico, por exemplo, durante fabricação do aparelho de filtro. Desse modo, o aparelho de filtro pode ser embarcado a partir de uma instalação de fabricação com ditos elementos de filtro mecânico dispostos na dita câmara de filtro. Uma plataforma superior e/ou uma plataforma mais baixa pode(m) ser proporcionada(s) na câmara de filtro de modo que o pacote de filtros estático seja formado coincidente com a região da câmara de filtro tendo a maior área de seção transversal. Se a câmara de filtro é esférica, por exemplo, uma câmara de filtro pressurizada, a plataforma superior e/ou uma plataforma mais baixa pode(m) reduzir o volume de elementos de filtro mecânico dispostos na câmara de filtro para formar o pacote de filtros estático.
[016] A uma célula de filtro ou mais tem uma estrutura de célula aberta. Cada célula de filtro é aberta para que o líquido seja filtrado. Desse modo, o líquido flui para o interior de cada célula de filtro. A estrutura aberta facilita limpeza dos elementos de filtro mecânico pelo desalojamento de particulados presos, por exemplo, durante uma operação de retrolavagem ou limpeza. A uma célula de filtro ou mais podem ter pelo menos uma primeira abertura de célula. A célula de filtro pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira abertura de célula pode ser disposta na primeira extremidade da célula de filtro. Uma segunda abertura de célula pode ser disposta na segunda extremidade da célula de filtro. Em arranjos tendo primeira e a segunda abertura de células, a célula de filtro é na forma de um conduto que é aberto em cada extremidade. Em arranjos alternativos, a célula de filtro pode ser aberta somente em uma extremidade.
[017] Conforme descrito no presente documento, uma pluralidade de ditos elementos de filtro mecânico são arranjados para formar um pacote de filtros estático. O arranjo em que cada célula de filtro é na forma de um conduto aberto pode estabelecer uma rede de caminhos de fluido através do pacote de filtros estático. Por formar múltiplos caminhos de fluido, o fluxo de líquido pode ser mantido mesmo quando particulados se acumulam dentro do pacote de filtros estático. Como resultado, a pressão à qual o líquido é bombeado através do pacote de filtros estático pode ser reduzida comparado a filtros da técnica anterior compreendendo um leito de filtro de areia ou vidro. Será observado também que a rede de caminhos de fluido estabelece ade de diferentes parâmetros de fluxo dentro do pacote de filtros estático, por exemplo, diferentes regiões dentro do pacote de filtros estático podem ter diferente taxas de fluxo e/ou direção de fluxos. Os parâmetros de fluxo em diferentes regiões dentro do pacote de filtros estático podem se mostrar particularmente eficazes para iniciar filtração para uma dada taxa de fluxo. Desse modo, a filtração pode ser iniciada em diferentes sítios dentro do pacote de filtros estático, conforme determinado pelos parâmetros de fluxo localizados. Os parâmetros de fluxo dentro do pacote de filtros estático podem mudar à medida que particulados se acumulam em regiões localizadas e isso pode, em virar, promover filtração em outras regiões do pacote de filtros estático. As diferentes orientações dos elementos de filtro mecânico que constituem o pacote de filtros estático podem também afetar as características de fluxo dentro do pacote de filtros estático. A diversidade de parâmetros de fluxo dentro do pacote de filtros estático pode ajudar a alargar a faixa operante eficaz do pacote de filtros estático, por exemplo, por uma faixa mais larga de taxas de fluxo. Quando uma partícula fica presa em/sobre um elemento de filtro mecânico, partículas menores podem se acumular sobre aquela partícula para formar a grupo. Será observado, portanto, que a eficiência do aparelho de filtro pode aperfeiçoar á medida que particulados se acumulam no pacote de filtros estático.
[018] O elemento de filtro mecânico pode ter flutuabilidade substancialmente neutra ou flutuabilidade negativa no líquido. A densidade do material que forma o elemento de filtro mecânico pode ser maior que ou igual a 1 g/cm3; ou na faixa de 1 g/cm3 a 1,59 g/cm3 inclusive. A densidade do material que forma o elemento de filtro mecânico pode ser maior ou igual a (>) 1,2 g/cm3 (correspondendo a uma gravidade específica que é maior ou igual a (>) 1,2 em relação à água). Um material tendo uma maior densidade, por exemplo, maior ou igual a (>) 1,2 g/cm3, pode ser apropriado para desempenhar filtração mecânica de uma piscina para natação de água salgada. O elemento de filtro mecânico pode ser moldado a partir de um material plástico. Mais particularmente, o elemento de filtro mecânico pode ser moldado a partir de um polímero, tal como polietileno de alta densidade. Um preenchedor pode ser introduzido no interior do polímero para atingir a densidade desejada. Um preenchedor adequado pode compreender ou consistir em talco (silicato de folha de magnésio hidratada tendo a fórmula química Mg3Si4Ow(OH)2). Uma composição adequada para o elemento de filtro mecânico compreende, por volume, aproximadamente 70% de polietileno de alta densidade e aproximadamente 30% de talco.
[019] Alternativamente, o elemento de filtro mecânico pode ter flutuabilidade substancialmente neutra ou flutuabilidade positiva no líquido. A densidade do material que forma o elemento de filtro mecânico pode ser menor ou igual a 1 g/cm3; ou na faixa 0,5 g/cm3 a 1 g/cm3 inclusive. A densidade do material que forma o elemento de filtro mecânico pode ser menor ou igual a (>) 0,8 g/cm3 (correspondendo a uma gravidade específica que é maior ou igual a (>) 0,8 em relação à água).
[020] O elemento de filtro mecânico pode ter uma massa por unidade de volume de menor ou igual a 1.000 kg/m3, 500 kg/m3, 300 kg/m3, 250 kg/m3 ou 200kg/m3. A massa por unidade de volume poderia ser tão a quanto as 100 kg/m3. O elemento de filtro mecânico pode ter uma massa por unidade de volume na faixa de 150 kg/m3 a 200 kg/m3. Em determinadas modalidades, o elemento de filtro mecânico pode ter uma massa por unidade de volume de aproximadamente 180 kg/m3. A massa do elemento de filtro mecânico é significativamente menos que aquela de meios de filtro convencionais, tal como areia ou vidro. A massa reduzida dos elementos de filtro mecânico é significativa em que ela pode permitir que um aparelho de filtro seja pré-carregado com ditos elementos de filtro mecânico, por exemplo, durante a fabricação ou montagem do aparelho de filtro. O aparelho de filtro pode ser fornecido pré-carregado com elementos de filtro mecânico. Isso difere de arranjos da técnica anterior em que os meios de filtro podem ser introduzidos no interior do aparelho de filtro por um fornecedor final ou no local, por exemplo, usando meios de filtro originados localmente. Fornecendo-se o aparelho de filtro pré-carregado, a operação do aparelho de filtro não depende da qualidade ou composição dos meios de filtro introduzidos por terceiros. Em determinadas modalidades, o aparelho de filtro pode ter uma câmara de filtro vedada contendo ditos elementos de filtro mecânico.
[021] O elemento de filtro mecânico pode ter um volume fechado (sólido) (isto é, o volume do material que forma o elemento de filtro mecânico); e um volume aberto (compreendendo ou consistindo no volume da uma célula de filtro ou mais). O elemento de filtro mecânico pode ter um volume fechado de aproximadamente 18%; e um volume aberto de aproximadamente 82%.
[022] O elemento de filtro mecânico pode ter uma seção em corte (definido em um plano de referência perpendicular a um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico) que é poligonal, retangular, elíptico ou circular. O elemento de filtro mecânico pode ter uma dimensão transversal em uma das seguintes faixas inclusivas: 5 mm a 20 mm; 5 mm a 17 mm; 6 mm a 15 mm; 9 mm a 13 mm; e 10 mm a 12 mm. Em determinadas modalidades, a dimensão transversal pode estar na faixa inclusiva de 10 mm a 11,5 mm. Será entendido que a dimensão transversal é medida ao longo de um eixo geométrico transversal que se estende perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico. Em arranjos em que o elemento de filtro mecânico tem uma seção em corte circular, a dimensão transversal é um diâmetro do elemento de filtro mecânico.
[023] A uma célula de filtro ou mais podem ter um comprimento maior ou igual a 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm ou 8 mm. A uma célula de filtro ou mais podem ter um comprimento que é menor ou igual a 8 mm, 10 mm, 12 mm, 14 mm ou 16 mm. O comprimento da uma célula de filtro ou mais pode ser aproximadamente 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm ou 12 mm. A uma célula de filtro ou mais podem ter um comprimento na faixa de 3 mm a 12,6 mm, inclusive. Em determinadas modalidades, a uma célula de filtro ou mais podem ter um comprimento de 8,95 mm e um diâmetro na faixa de 10 mm a 11,5 mm. O comprimento da uma célula de filtro ou mais pode corresponder a um comprimento do elemento de filtro mecânico ao longo de seu eixo geométrico longitudinal.
[024] A razão do comprimento do elemento de filtro mecânico para a dimensão transversal do elemento de filtro mecânico é definida como uma razão de aspecto. A razão de aspecto do elemento de filtro mecânico pode afetar a eficiência com que a turbidez de um líquido pode ser reduzida (por exemplo, conforme medido como Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU)). O elemento de filtro mecânico pode ter uma razão de aspecto em uma das seguintes faixas inclusivas: 0,25 a 1,25; 0,4 a 1,1; e 0,6 a 1. O elemento de filtro mecânico pode ter uma razão de aspecto de aproximadamente 0,9. Se o elemento de filtro mecânico compreende uma aleta externa ou mais, a dimensão transversal usada para determinar a razão de aspecto pode incluir dita uma aleta externa ou mais.
[025] A uma célula de filtro ou mais podem cada ter uma área de seção transversal menor ou igual a 10 mm2, 8 mm2, 5 mm2, ou 3 mm2. A área de seção transversal de dita uma célula de filtro ou mais é medida em um plano de referência disposto perpendicular a um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico. A uma célula de filtro ou mais podem ter uma área de seção transversal maior ou igual a 1 mm2, 3 mm2 ou 5 mm2. A uma célula de filtro ou mais podem ter pelo menos substancialmente a mesma área de seção transversal. A uma célula de filtro ou mais podem ter uma área de seção transversal na faixa de 2,8 mm2 a 2,9 mm2.
[026] Os elementos de filtro mecânico podem controlar dinâmica de fluido dentro do pacote de filtros estático para promover deposição de particulados a partir do líquido. Esse mecanismo de filtração pode permitir que particulados menores que a uma célula de filtro ou mais sejam filtrados a partir do líquido. Em determinadas modalidades, os elementos de filtro mecânico podem filtrar particulados tendo uma área de seção transversal que é menor que a área de seção transversal da uma célula de filtro ou mais por um fator de pelo menos 1x104, 1x105 ou 1x106.
[027] A uma célula de filtro ou mais podem ter um volume interno maior que 20 mm3. A uma célula de filtro ou mais podem ter um volume interno de menos que 30 mm3.
[028] A uma célula de filtro ou mais podem compreender uma área de filtro tendo uma área de seção transversal maior ou igual a 9 mm2 e menor ou igual a 225 mm2.
[029] O elemento de filtro mecânico pode compreender pelo menos uma primeira célula de filtro e pelo menos uma segunda célula de filtro; em que a pelo menos uma primeira célula de filtro é configurada para filtrar mecanicamente particulados tendo um tamanho menor que os particulados mecanicamente filtrados por dita pelo menos uma segunda célula de filtro. A pelo menos uma primeira célula de filtro pode ter uma área de seção transversal menor que a segunda célula de filtro.
[030] A configuração das células de filtro pode promover a captura de material particulado por floculação e reter vários tamanhos de particulado na mesma. Isso pode ser uma função de um ou mais parâmetros, incluindo área de superfície vazia, formato e comprimento de vazio. Desse modo, o elemento de filtro mecânico pode ser configurado para mirar em uma faixa de particulados em particular, por exemplo, para servir a uma aplicação ou indústria em particular. As células de filtro criam uma zona de retenção ‘silenciosa’ dentro dos meios. O fluxo reduzido pode ajudar a reter material particulado preso dentro da uma ou mais células de filtro.
[031] O elemento de filtro mecânico pode compreender um agente antibacteriano e/ou um agente antimicrobiano. Isso iria impedir um acúmulo de um biofilme sobre o elemento de filtro mecânico e iria ajudar a criar um ambiente estéril apropriado para filtração puramente mecânica. Isso poderia impedir ou reduzir um acúmulo de organismos patogênicos, tais como Cryptosporidium que é um conhecido problema em filtros para piscina. Agentes adequados incluem óxido de titânio, óxido de titânio (IV), íons de prata e óxido de prata.
[032] O elemento de filtro mecânico pode ser formado a partir de um material compreendendo dito agente antibacteriano e/ou dito agente antimicrobiano. Alternativamente, o agente antibacteriano e/ou o dito agente antimicrobiano pode(m) ser aplicado(s) no elemento de filtro mecânico, por exemplo, como um revestimento.
[033] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um elemento de filtro mecânico para filtrar água mecanicamente o elemento de filtro mecânico compreendendo um agente antibacteriano e/ou um agente antimicrobiano. O elemento de filtro mecânico pode ser formado a partir de um material compreendendo dito agente antibacteriano e/ou dito agente antimicrobiano. Alternativamente, o agente antibacteriano e/ou dito agente antimicrobiano pode(m) ser aplicado(s) no elemento de filtro mecânico, por exemplo, como um revestimento.
[034] O elemento de filtro mecânico pode compreender uma aleta externa ou mais. O elemento de filtro mecânico pode compreender uma pluralidade de ditas aletas externas.
[035] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um elemento de filtro mecânico para filtrar água mecanicamente o elemento de filtro mecânico compreendendo uma aleta externa ou mais. O elemento de filtro mecânico pode compreender uma pluralidade de ditas aletas externas. Cada aleta externa pode se estender radialmente para fora. O elemento de filtro mecânico pode compreender uma pluralidade de ditas aletas externas. O elemento de filtro mecânico pode opcionalmente incluir uma célula de filtro ou mais do tipo descrito no presente documento. Alternativamente, o elemento de filtro mecânico pode ser formado sem quaisquer células de filtro. As aletas externas podem se projetar para fora a partir de um elemento central. Por exemplo, as aletas externas podem se projetar radialmente para fora a partir de um núcleo sólido.
[036] Uma série de vazios pode ser formada entre ditas aletas externas. Em uso, particulados no líquido podem se depositar nos vazios entre ditas aletas externas. As aletas externas facilitam o fluxo de líquido através do pacote de filtros estático pela manutenção de espaços entre as peças individuais dos meios. Uma perda de eficiência entre ciclos de limpeza pode desse modo ser reduzida. As aletas externas podem também reduzir a energia dos particulados contidos na água contaminada à medida que a mesma passa através dos meios. As aletas externas sobre os elementos de filtro mecânico ajudam a promover perda de energia dos particulados através de colisões e interação com as aletas, desse modo reduzindo a energia cinética dos particulados contaminados. Os particulados podem se depositar dentro dos vazios formados entre ditas aletas externas e/ou sobre um exterior dos elementos de filtro mecânico. Como a energia dos particulados se reduz, desse modo eles começar a coagular (floculação) em partículas maiores que são então capturadas dentro dos vazios formados entre as aletas externas dos meios. As aletas permitem fluxo livre ao redor dos espaços vazios e isso pode ajudar a eliminar qualquer tendência a tirar por lavagem material durante filtração.
[037] As aletas externas podem ajudar a manter um espaço entre elementos de filtro mecânico dentro do pacote de filtros estático. As aletas externas podem ser uniformemente espaçadas ao redor da periferia do elemento de filtro mecânico. O elemento de filtro mecânico pode compreender entre nove (9) e trinta e seis (36) de ditas aletas externas. O elemento de filtro mecânico pode compreender entre doze (12) e vinte e quatro (24) de ditas aletas externas. O elemento de filtro mecânico pode compreender dezoito (18) de ditas aletas externas. Em uma modalidade, o elemento de filtro mecânico pode compreender dezoito (18) aletas tendo igual comprimento e igual espaçamento ao redor da periferia. Em determinadas modalidades o elemento de filtro mecânico pode compreender aletas externas tendo diferentes comprimentos. Por exemplo, o elemento de filtro mecânico pode compreender primeira e segunda aletas externas tendo primeira e segunda alturas diferentes. A primeira e a segunda aletas externas podem alternar ao redor da periferia do elemento de filtro mecânico.
[038] Em determinadas modalidades o elemento de filtro mecânico pode compreender aletas internas, por exemplo, que se estendem para dentro a partir de um membro cilíndrico.
[039] A altura radial de cada aleta externa pode ser definida em relação à dimensão transversal do elemento de filtro mecânico. A razão de uma altura radial de cada aleta para uma dimensão transversal do elemento de filtro mecânico pode ser na faixa 0,02 a 0,1; ou 0,04 a 0,08. A razão de uma altura radial de cada aleta para uma dimensão transversal do elemento de filtro mecânico pode ser aproximadamente 0,06. A dimensão de aleta pode, por exemplo, ser 0,7 mm de altura e 0,3 mm de espessura. As aletas podem correr pelo comprimento completo do elemento de filtro mecânico. As aletas podem criar espaço entre meios adjacentes no pacote de filtros estático e podem proporcionar uma superfície para dissipação de energia e coagulação/floculação de particulado.
[040] Com base em dados experimentais, acredita-se que pode também haver uma relação entre a área de aletas exposta para ser atravessada por fluxo (devido à densidade dos elementos de filtro mecânico) e a eficiência com que a turbidez é reduzida (por exemplo, conforme medido as Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU)). Isso pode estabelecer uma relação entre a razão de aspecto de cada elemento de filtro mecânico (isto é, a razão de comprimento do elemento de filtro mecânico para o diâmetro do lado de fora do elemento de filtro mecânico, inclusive da altura de dita uma aleta externa ou mais) e a altura da(s) aleta(s) externa(s). A combinação de área de aleta exposta criada por comprimentos diferenciados e densidade de pacote pode afetar a eficiência de redução das NTU. A razão da razão de aspecto de cada elemento de filtro mecânico para a altura da uma aleta externa ou mais pode ser dentro de uma das seguintes faixas: 0,04 a 0,2; 0,08 a 0,16; e 0,1 a 0,13. Em determinadas modalidades essa razão pode ser aproximadamente 0,11.
[041] A retenção de particulados sobre a superfície do elemento de filtro mecânico pode afetar a filtração de líquido. Quando um particulado se deposita em uma célula de filtro ou sobre uma superfície do elemento de filtro mecânico, particulados adicionais podem então se tornar presos no particulado original. Isso pode resultar na formação de grupos de particulados sobre o elemento de filtro mecânico e pode ser referido como “aglomeração”. A reunião de particulados sobre o elemento de filtro mecânico pode adiantar a deposição de particulados adicionais, o que pode resultar em eficiência de filtro aperfeiçoada. Além disso, pelo menos em determinadas modalidades, esse processo pode permitir o elemento de filtro mecânico para particulados de filtro de um tamanho menor. Os particulados que se depositam inicialmente na uma célula de filtro ou mais ou sobre o elemento de filtro mecânico podem ser relativamente grandes. No entanto, particulados menores podem se depositar sobre esses particulados ao longo de um período de tempo. O elemento de filtro mecânico pode ter um acabamento de superfície suave. No entanto, isso pode reduzir a retenção de particulados sobre a superfície do elemento de filtro mecânico. O elemento de filtro mecânico pode ser fabricado de modo a ter uma superfície áspera ou texturizada. Diferentes técnicas de fabricação podem ser empregadas para proporcionar o acabamento de superfície exigido. Por exemplo, se o elemento de filtro mecânico é moldado, por exemplo, empregando-se moldagem por extrusão, um gás pode ser introduzido no interior do polímero durante extrusão para criar um acabamento de superfície texturizado. O gás pode, por exemplo, compreender nitrogênio, dióxido de carbono ou oxigênio. Alternativamente, ou além disso, um preenchedor pode ser adicionado ao polímero para criar um acabamento de superfície texturizado. Um preenchedor adequado é talco.
[042] O elemento de filtro mecânico pode ser pré-condicionado para modificar suas propriedades hidrodinâmicas. Dentro de um pacote de filtros estático, alguns dos ou todos os elementos de filtro mecânico podem ser pré- condicionados. Por exemplo, um revestimento pode ser aplicado a um exterior do elemento de filtro mecânico para promover adesão de particulados para sua superfície. O revestimento pode, efetivamente, criar um acabamento “pegajoso” sobre o exterior do elemento de filtro mecânico. O revestimento poderia, por exemplo, ser aplicado na forma de um gel. Os elementos de filtro mecânico pré- condicionados podem ajudar a iniciar deposição de particulados.
[043] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é fornecido um pacote de filtros estático compreendendo uma pluralidade dos elementos de filtro mecânico descritos no presente documento. Em uso, líquido não filtrado é bombeado através do pacote de filtros estático. Conforme descrito no presente documento, particulados no líquido se depositam dentro das células de filtro e/ou sobre uma superfície exterior dos elementos de filtro mecânico. Como os particulados depositam dentro do pacote de filtros estático, eles mesmos podem promover deposição de material adicional. Acredita-se que, como o material se deposita nas células de filtro, fluxo localizado pode ser adicionalmente prejudicado, desse modo promovendo depósito de particulados adicionais.
[044] O aparelho de filtro mecânico pode compreender uma pluralidade dos elementos de filtro mecânico descritos no presente documento.
[045] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é fornecido um aparelho de filtro mecânico para remover particulados a partir de um líquido, o aparelho de filtro mecânico compreendendo:
[046] a câmara de filtro contendo uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático para filtrar mecanicamente o líquido;
[047] os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais. Os elementos de filtro mecânico podem ser do tipo descrito no presente documento.
[048] O aparelho de filtro mecânico pode ser conectado a uma bomba para fornecimento de água não filtrada para ser câmara de filtro. A bomba pode compreender uma bomba de velocidade fixa, ou pode compreender uma bomba de velocidade variável. O aparelho de filtro mecânico pode compreender um controlador para controlar a operação da bomba. O controlador pode compreender um processador eletrônico ou mais.
[049] A uma célula de filtro ou mais tem uma estrutura de célula aberta. A uma célula de filtro ou mais pode ter pelo menos uma primeira abertura de célula. A célula de filtro pode ter uma primeira extremidade e uma segunda extremidade. A primeira abertura de célula pode ser disposta na primeira extremidade da célula de filtro. Uma segunda abertura de célula pode ser disposta na segunda extremidade da célula de filtro. Em arranjos tendo primeira e segunda aberturas de célula, a célula de filtro é na forma de um conduto que é aberta em cada extremidade. Em arranjos alternativos, a célula de filtro pode ser aberta somente em uma extremidade.
[050] O aparelho de filtro mecânico pode ser operável para gerar um fluxo do líquido através da câmara de filtro para estabelecer o pacote de filtros estático e para filtrar mecanicamente o líquido.
[051] Os elementos de filtro mecânico podem ter flutuabilidade substancialmente neutra ou flutuabilidade negativa no líquido. Durante filtração, o aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para gerar um fluxo para baixo do líquido através dos elementos de filtro mecânico.
[052] Os elementos de filtro mecânico podem ter flutuabilidade substancialmente neutra ou flutuabilidade positiva no líquido. Durante filtração, o aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para gerar um fluxo para cima de água através dos elementos de filtro mecânico.
[053] Durante filtração, o aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para gerar um fluxo de água lateral ou vertical através dos elementos de filtro mecânico. Por exemplo, um fluxo lateral ou vertical pode ser estabelecido através de uma câmara de filtro contendo os elementos de filtro mecânico. Alternativamente, um fluxo de líquido circulante pode ser estabelecido dentro da câmara de filtro. O líquido pode, por exemplo, seguir uma trajetória circular, espiral ou helicoidal dentro da câmara de filtro.
[054] A câmara de filtro pode conter uma pluralidade de elementos de filtro mecânico semelhantes para formar o pacote de filtros estático. Alternativamente, a câmara de filtro pode compreender dois ou mais diferentes elementos de filtro mecânico, por exemplo, para filtrar diferentes tamanhos de particulados. A câmara de filtro poderia conter elementos de filtro mecânico tendo diferentes tamanhos de células de filtro. A título de exemplo, a câmara de filtro poderia compreender primeiro e segundo elementos de filtro mecânico. O primeiro elemento de filtro mecânico poderia compreender uma primeira célula de filtro ou mais tendo uma primeira área de seção transversal; e o segundo elemento de filtro mecânico poderia compreender uma ou mais segunda célula de filtro tendo uma segunda área de seção transversal; em que as áreas em seção em corte da primeira e da segundas células de filtro são diferentes uma da outra. A área de seção transversal de cada célula de filtro é definida em um plano de referência perpendicular a um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico. Alternativamente, ou além disso, o comprimento da primeira e da segunda células de filtro (medido ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico) poderia ser diferente um do outro. O primeiro elemento de filtro mecânico poderia compreender uma primeira célula de filtro ou mais tendo um primeiro comprimento; e o segundo elemento de filtro mecânico poderia compreender uma ou mais segunda célula de filtro tendo um segundo comprimento; em que os comprimentos da primeira e da segundas células de filtro são diferentes um do outro.
[055] Alternativamente, ou além disso, uma dimensão transversal do primeiro e segundo elementos de filtro mecânico (medida ao longo de um eixo geométrico transversal que se estende perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico) poderia ser diferente uma da outra. O primeiro elemento de filtro mecânico poderia ter uma primeira dimensão transversal; e o segundo elemento de filtro mecânico poderia ter uma segunda dimensão transversal; em que a primeira e a segunda dimensões transversais são diferentes uma da outra. A dimensão transversal pode ser um diâmetro do primeiro e segundo elementos de filtro mecânico.
[056] Alternativamente, ou além disso, o primeiro e segundo elementos de filtro mecânico podem ter primeira e segunda densidades, a primeira e a segunda densidades sendo diferentes uma da outra. O primeiro e segundo elementos de filtro mecânico podem ser pré-dispostos para formar primeira e segunda camadas dentro do pacote de filtros estático. As dimensões das células de filtro no primeiro e segundo elementos de filtro mecânico podem ser diferentes uma da outra.
[057] O aparelho de filtro mecânico pode ser configurado periodicamente para limpar os elementos de filtro mecânico. O aparelho de filtro mecânico pode compreender meio de válvula para inverter a direção de fluxo do líquido através da câmara de filtro para desempenhar uma operação de retrolavagem. Alternativamente, ou além disso, o aparelho de filtro mecânico pode compreender meio para modificar uma taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro para limpar os elementos de filtro mecânico. Por exemplo, o aparelho de filtro mecânico pode compreender uma bomba de velocidade variável e um controlador. O controlador pode ser configurado para controlar a bomba de velocidade variável periodicamente para aumentar a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro para limpar os elementos de filtro mecânico. Foi determinado que aumentar periodicamente a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro (em relação à taxa de fluxo durante filtração), por exemplo, por pelo menos 25%, 50%, 100%, é eficaz para desalojar o material filtrado dos elementos de filtro mecânico. A água na câmara de filtro pode ser purgada do resíduo durante a operação de limpeza. O controlador pode ser configurado para controlar meio de válvula, por exemplo, uma válvula solenoide, para conectar uma saída a partir da câmara de filtro para resíduo.
[058] O controlador pode ser configurado para desempenhar a operação de limpeza de acordo com um cronograma de tempo predeterminado, por exemplo, quando o aparelho de filtro mecânico foi operante para um período de tempo predeterminado. Alternativamente, o controlador pode ser configurado para desempenhar a operação de limpeza quando um volume de líquido predeterminado foi filtrado.
[059] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um aparelho de filtro mecânico compreendendo:
[060] uma câmara de filtro compreendendo uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático para desempenhar filtração mecânica de um líquido;
[061] o aparelho de filtro mecânico é configurado para gerar um fluxo do líquido através dos elementos de filtro mecânico durante filtração para formar o pacote de filtros estático. Os elementos de filtro mecânico podem ser do tipo descrito no presente documento.
[062] Os elementos de filtro mecânico podem ter flutuabilidade substancialmente neutra, flutuabilidade positiva ou flutuabilidade negativa no líquido.
[063] A câmara de filtro pode compreender uma primeira ranhura para introduzir líquido durante a filtração; e uma segunda ranhura para expelir líquido durante a filtração; em que a primeira e a segunda ranhuras são desalinhadas uma da outra. A primeira e a segunda ranhuras podem ser desalinhadas uma da outra verticalmente e/ou horizontalmente.
[064] Os elementos de filtro mecânico podem compreender elementos de filtro mecânico tendo uma célula de filtro ou mais. A uma célula de filtro ou mais podem ter pelo menos uma primeira abertura de célula.
[065] A câmara de filtro pode ser pelo menos substancialmente vedada. A câmara de filtro pode ser formada em um vaso de pressão. O aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para desempenhar filtração a uma pressão maior que a atmosférica.
[066] O aparelho de filtro mecânico pode compreender meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem. O meio de introdução de ar pode compreender um conduto de fornecimento de ar para fornecimento de ar para uma ou mais saídas na câmara de filtro. A uma ou mais saídas pode(m) ser disposta(s) na base da câmara de filtro ou próximo da mesma. A câmara de filtro pode ser pelo menos substancialmente vedada e o meio de introdução de ar pode ser configurado para puxar ar para o interior do conduto de fornecimento de ar à medida que a água é drenada a partir da câmara de filtro. O aparelho de filtro mecânico pode compreender uma válvula para controlar fluxo de fluido através do conduto de fornecimento de ar.
[067] A taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático é expressa em unidades de m3/m2/h (isto é, o volume de água (m3) para uma área de superfície do filtro (m2) por hora (h)). Pelo menos em determinadas modalidades, o aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para proporcionar uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático na faixa de 20 m3/m2/h a 60 m3/m2/h; ou 25 m3/m2/h a 55 m3/m2/h; ou 30 m3/m2/h a 50 m3/m2/h. O aparelho de filtro mecânico pode ser configurado para proporcionar uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático de aproximadamente 30 m3/m2/h para uma baixa taxa de fluxo, e aproximadamente 50 m3/m2/h para uma alta taxa de fluxo. A título de exemplo, se a câmara de filtro é formada em um vaso cilíndrico (ou esférico) tendo um diâmetro de 0,6 m, a baixa taxa de fluxo pode corresponder a aproximadamente 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h); e a alta taxa de fluxo pode corresponder a aproximadamente 14.000 litros cúbicos por hora (l3/h).
[068] Pelo menos em determinadas modalidades os elementos de filtro mecânico descritos no presente documento podem proporcionar filtração eficaz de um líquido quando formado em um pacote de filtros estático relativamente raso. Por exemplo, a profundidade do pacote de filtros estático pode ser na faixa 10 cm a 50 cm; 10 cm a 40 cm; 15 cm a 40 cm; 15 cm a 30 cm; ou 15 cm a 25 cm. Em determinadas modalidades o pacote de filtros estático pode ter uma profundidade de aproximadamente 20 cm.
[069] O aparelho de filtro mecânico pode ser configurado periodicamente para limpar os elementos de filtro mecânico. O aparelho de filtro mecânico pode compreender meio de válvula para inverter a direção de fluxo do líquido através da câmara de filtro para desempenhar uma operação de retrolavagem. Alternativamente, ou além disso, o aparelho de filtro mecânico pode compreender meio para modificar a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro para limpar os elementos de filtro mecânico. Por exemplo, o aparelho de filtro mecânico pode compreender uma bomba de velocidade variável e um controlador. O controlador pode ser configurado para controlar a bomba de velocidade variável periodicamente para aumentar a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro para limpar os elementos de filtro mecânico. Foi determinado que aumentar periodicamente a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro (em relação à taxa de fluxo durante filtração), por exemplo, por pelo menos 25%, 50%, 100%, é eficaz para desalojar o material filtrado dos elementos de filtro mecânico. Com referência às taxas de fluxo fornecidas acima para uma câmara de filtro tendo um diâmetro de 0,6 m a título de exemplo, a filtração pode ser desempenhada a uma baixa taxa de fluxo, por exemplo, aproximadamente 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h); e a operação de limpeza pode ser desempenhada por comutação para uma alta taxa de fluxo, por exemplo, aproximadamente 14.000 litros cúbicos por hora (l3/h). A água na câmara de filtro pode ser purgada do resíduo durante a operação de limpeza. O controlador pode ser configurado para controlar meio de válvula, por exemplo, uma válvula solenoide, para conectar uma saída a partir da câmara de filtro para resíduo. O meio de válvula pode compreender uma peça em Y operável seletivamente para conectar a câmara de filtro ou para uma linha de retorno (para fornecimento da água filtrada) ou para um conduto de resíduo (para purgar a câmara de filtro).
[070] O controlador pode ser configurado para desempenhar a operação de limpeza de acordo com um cronograma de tempo predeterminado, por exemplo, quando o aparelho de filtro mecânico foi operante por um período de tempo predeterminado. Alternativamente, o controlador pode ser configurado para desempenhar a operação de limpeza quando um volume de líquido predeterminado foi filtrado.
[071] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionada a sistema de filtração de piscina para natação compreendendo um aparelho de filtro mecânico conforme descrito no presente documento.
[072] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é fornecido um método de filtrar um líquido mecanicamente, o método compreendendo:
[073] dispor uma pluralidade de elementos de filtro mecânico em uma câmara de filtro, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais; e
[074] durante a filtração, passar o líquido através da câmara de filtro para estabelecer um pacote de filtros estático de ditos elementos de filtro mecânico para filtrar mecanicamente o líquido.
[075] Os elementos de filtro mecânico podem ser do tipo descrito no presente documento. Os elementos de filtro mecânico podem compreender elementos de filtro mecânico tendo uma célula de filtro ou mais. A uma célula de filtro ou mais podem ter pelo menos uma primeira abertura de célula.
[076] Os elementos de filtro mecânico podem ter flutuabilidade substancialmente neutra, ou flutuabilidade positiva. O método pode compreender gerar um fluxo do líquido para cima através do pacote de filtros estático durante filtração.
[077] Os elementos de filtro mecânico podem ter flutuabilidade substancialmente neutra, ou flutuabilidade negativa. O método pode compreender gerar um fluxo para baixo do líquido através do pacote de filtros estático durante filtração.
[078] O método pode compreender limpar periodicamente os elementos de filtro mecânico na câmara de filtro. O processo de limpeza pode ser desempenhado de acordo com um cronograma de tempo predeterminado, por exemplo, depois da filtração foi desempenhado por um período de tempo predeterminado. Alternativamente, o processo de limpeza pode ser desempenhado quando um volume de líquido predeterminado foi filtrado.
[079] O método pode compreender periodicamente quebrar o pacote de filtros estático agitando-se os elementos de filtro mecânico para desalojar particulados filtrados a partir de ditas células de filtro. O método de quebrar o pacote de filtros estático pode compreender inverter a direção de fluxo do líquido na câmara de filtro para agitar os elementos de filtro mecânico. Alternativamente, ou além disso, o método pode compreender introduzir um gás, tal como ar, para o interior da câmara de filtro para agitar os elementos de filtro mecânico. O ar pode ser puxado para o interior da câmara de filtro através de um conduto de fornecimento de ar. A câmara de filtro pode ser pelo menos substancialmente vedada e o ar pode ser puxado para o interior do conduto de fornecimento de ar à medida que água drena a partir da câmara de filtro. O método pode compreender abrir uma válvula para controlar fluxo de fluido através do conduto de fornecimento de ar. Alternativamente, ou além disso, o método pode compreender operar um agitador mecânico para agitar os elementos de filtro mecânico. Alternativamente, ou além disso, a câmara de filtro pode ser agitada, por exemplo, girando-se ou vibrando um alojamento de filtro.
[080] O método pode compreender aumentar periodicamente a taxa de fluxo de líquido através do pacote de filtros para limpar o pacote de filtros estático. Pelo menos em determinadas modalidades, o pacote de filtros pode ser limpo sem inverter a direção de fluxo e/ou mudar a trajetória de fluxo do líquido através da câmara de filtro. Ao contrário, a taxa de fluxo do líquido pode ser aumentada para purgar particulados filtrados a partir do pacote de filtros estático. O método pode compreender aumentar a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro (em relação à taxa de fluxo durante filtração) por pelo menos 25%, 50%, 75% ou 100%. Durante a operação de limpeza, o método pode compreender desviar o líquido a partir da câmara de filtro para resíduo. Alternativamente, o método pode compreender abrir uma saída de câmara de filtro separada durante a operação de limpeza.
[081] Ainda de acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um método de usar um elemento de filtro de célula aberta para desempenhar filtração mecânica de um líquido, o método compreendendo:
[082] formar um pacote de filtros compreendendo uma pluralidade de ditos elementos de filtro de célula aberta e passar o líquido para ser filtrado através do pacote de filtros para desempenhar filtração mecânica.
[083] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um elemento de filtro mecânico para filtrar mecanicamente particulados a partir de um líquido, o elemento de filtro mecânico compreendendo:
[084] uma primeira célula de filtro ou mais tendo um comprimento maior ou igual a 5 mm e uma primeira área de seção transversal; e
[085] uma segunda célula de filtro ou mais tendo um comprimento maior ou igual a 5 mm e uma segunda área de seção transversal;
[086] dita primeira e segunda áreas em seção em corte sendo menores ou iguais a 10 mm2;
[087] em que a uma primeira célula de filtro ou mais é configurada para filtrar mecanicamente particulados tendo um tamanho menor que os particulados mecanicamente filtrados por dita uma ou mais segunda célula de filtro.
[088] A primeira e segunda células de filtro podem ser dimensionadas para deter particulados tão pequenos quanto de 1 mícron a 10 mícrons. As segundas células de filtro podem ser maiores que as primeiras células de filtro. As segundas células de filtro podem ser configuradas para mirar em particulados maiores, por exemplo, na faixa de 4 mícrons e acima; e a primeira célula de filtro pode ser configurada para mirar em particulados menores, por exemplo, na faixa de 1 a 4 mícrons.
[089] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um elemento de filtro mecânico para filtrar mecanicamente particulados a partir de um líquido, o elemento de filtro mecânico compreendendo
[090] uma ou mais primeira célula de filtro tendo um primeiro comprimento; e
[091] uma segunda célula de filtro ou mais tendo um segundo comprimento;
[092] em que o primeiro comprimento é maior que o segundo comprimento.
[093] O primeiro e o segundo comprimentos (medidos ao longo de um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtro mecânico) são diferentes. Essa configuração pode influenciar o fluxo dentro da primeira e segunda células de filtro e afetar suas respectivas propriedades de filtração. Por exemplo, a primeira célula de filtro, que é mais longa que a segunda célula de filtro, pode se mostrar mais eficaz para filtrar particulados pequenos (por exemplo, na faixa de 1 a 4 mícrons) devido a uma velocidade de fluxo reduzida. Os diferentes comprimentos da primeira e segunda células de filtro podem deixar o elemento de filtro mecânico mais adequado para operar em aparelho de filtro tendo diferentes taxas de fluxo atravessante.
[094] Ainda de acordo com um aspecto adicional da presente invenção se proporciona um kit de conversão para converter um aparelho de filtro de piscina, o kit de conversão compreendendo:
[095] uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático em uma câmara de filtro para desempenhar filtração mecânica, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais; e
[096] meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem. Os elementos de filtro mecânico podem ser do tipo descrito no presente documento. Os elementos de filtro mecânico podem cada um compreender uma célula de filtro ou mais. A uma célula de filtro ou mais podem ter uma estrutura de célula aberta.
[097] O meio de introdução de ar pode ser configurado para puxar ar para o interior do conduto de fornecimento de ar à medida que água é drenada a partir da câmara de filtro. O meio de introdução de ar pode compreender um conduto de fornecimento de ar e uma válvula para controlar fluxo através do conduto de fornecimento de ar. O kit de conversão pode compreender a válvula de drenagem para controlar drenagem a partir da câmara de filtro.
[098] Ainda de acordo com um aspecto adicional da presente invenção é fornecido um método de converter um aparelho de filtro de piscina, o aparelho de filtro de piscina compreendendo uma válvula de controle, uma câmara de filtro, um orifício de drenagem, um primeiro conduto para introduzir água da piscina para natação para a câmara de filtro, e um segundo conduto para retorno água para a piscina, o método compreendendo:
[099] introduzir uma pluralidade de elementos de filtro mecânico no interior da câmara de filtro para formar um pacote de filtros estático para desempenhar filtração mecânica, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais; e
[0100] conectar meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem.
[0101] O método pode compreender conectar o meio de introdução de ar ao segundo conduto de modo que, em uso, ar seja introduzido no interior da câmara de filtro através do dito segundo conduto para agitar os elementos de filtro mecânico. O método pode compreender modificar ou substituir a válvula de controle para habilitar o segundo conduto a ser seletivamente conectado ao meio de introdução de ar.
[0102] O método pode compreender conectar uma válvula de drenagem ao orifício de drenagem do aparelho de filtro de piscina.
[0103] O termo fluxo para cima é usado no presente documento para descrever um fluxo que é predominantemente em uma direção para cima. Ao contrário, o termo fluxo para baixo é usado para descrever um fluxo que é predominantemente em uma direção para baixo.
[0104] Dentro do escopo desse pedido se pretende expressamente que os vários aspectos, modalidades, exemplos e alternativas descritos nos parágrafos precedentes, nas reivindicações e/ou na descrição e desenhos a seguir, e em particular os recursos individuais dos mesmos, podem ser tomados independentemente ou em qualquer combinação. Isto é, todas as modalidades e/ou recursos de qualquer modalidade podem ser combinados em qualquer maneira e/ou combinação, a menos que tais recursos sejam incompatíveis. O Requerente se reserva o direito a mudar qualquer reivindicação depositada originalmente ou depositar qualquer nova reivindicação consequentemente, incluindo o direito de emendar qualquer reivindicação depositada originalmente para depender de e/ou incorporar qualquer recurso de qualquer outra reivindicação embora não originalmente reivindicado daquela maneira.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0105] Uma ou mais modalidades da presente invenção serão descritas agora, a título de exemplo somente, com referência às Figuras anexas, em que:
[0106] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de um conhecido aparelho de filtro de piscina para natação compreendendo um filtro de areia;
[0107] A Figura 2 mostra uma representação esquemática do filtro de piscina para natação mostrado na Figura 1 durante uma operação de retrolavagem;
[0108] A Figura 3 mostra uma representação esquemática de um sistema de filtro de piscina para natação incorporando um aparelho de filtro de piscina para natação de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0109] A Figura 4 mostra uma representação esquemática do aparelho de filtro de piscina para natação de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0110] A Figura 5 mostra uma representação esquemática do filtro de piscina para natação mostrado na Figura 7 durante uma operação de retrolavagem;
[0111] A Figura 6 mostra a vista em perspectiva de um elemento de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0112] A Figura 7 mostra uma elevação de extremidade do elemento de filtro mecânico mostrado na Figura 6;
[0113] A Figura 8A é uma elevação de extremidade do elemento de filtro mecânico incluindo dimensões;
[0114] A Figura 8B é uma elevação de lado do elemento de filtro mecânico incluindo dimensões;
[0115] A Figura 9 ilustra o mecanismo pelo qual o elemento de filtro mecânico mostrado na Figura 6 filtra mecanicamente particulados a partir da água;
[0116] As Figuras 10 e 11 são imagens mostrando a deposição de particulados sobre os elementos de filtro mecânico e dentro das células de filtro;
[0117] A Figura 12 é um primeiro gráfico representando as Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU) de uma amostra de água filtrada usando o aparelho de filtro de piscina de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0118] A Figura 13 é um segundo gráfico representando a eficiência de redução de turbidez de uma amostra de água filtrada usando o aparelho de filtro de piscina de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0119] A Figura 14 é um terceiro gráfico representando as Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU) de uma amostra de água filtrada através de diferentes profundidades de pacotes de filtros estáticos formados a partir de elementos de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0120] A Figura 15 é um quarto gráfico representando a eficiência de redução de turbidez de uma amostra de água filtrada através de diferentes profundidades de pacotes de filtros estáticos formados a partir de elementos de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0121] A Figura 16 é um quinto gráfico mostrando a turbidez medida e a eficiência de redução de turbidez calculada durante um procedimento teste para o aparelho de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0122] A Figura 17 é um sexto gráfico mostrando a diferencial de pressão medida durante um procedimento teste para o aparelho de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0123] A Figura 18 é um sétimo gráfico mostrando a eficiência de filtração de tamanho de partícula para o aparelho de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0124] A Figura 19 é um oitavo gráfico mostrando uma comparação da pressão na câmara de filtro do aparelho de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção comparado a um aparelho de filtro mecânico conhecido;
[0125] A Figura 20 é um nono gráfico mostrando uma comparação do consumo de potência de uma bomba para o aparelho de filtro mecânico de acordo com uma modalidade da presente invenção comparado a um aparelho de filtro mecânico conhecido;
[0126] A Figura 21 mostra uma representação esquemática de um aparelho de filtro de piscina de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
[0127] A Figura 22 mostra uma representação esquemática do filtro de piscina mostrado na Figura 21 durante uma operação de retrolavagem;
[0128] A Figura 23 mostra uma representação esquemática de um aparelho de filtro de piscina de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção;
[0129] A Figura 24 mostra uma representação esquemática de um aparelho de filtro de piscina de acordo com a modalidade adicional da presente invenção;
[0130] A Figura 25 mostra uma representação esquemática do filtro de piscina mostrado na Figura 24 durante uma operação de retrolavagem;
[0131] As Figuras 26A-Q são vistas em seção em corte de elementos de filtro mecânico de acordo com modalidades adicionais da presente invenção; e
[0132] As Figuras 27A-F são vistas em seção em corte de elementos de filtro mecânico de acordo com modalidades adicionais da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0133] Um aparelho de filtro mecânico 1 e elementos de filtro mecânico 2 de acordo com aspectos da presente invenção serão descritos agora com referência às Figuras 3 a 11. O aparelho de filtro mecânico 1 é operável em um modo de filtração e um modo de retrolavagem. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando no dito modo de filtração, os elementos de filtro mecânico 2 filtram mecanicamente o líquido prendendo particulados suspensos nos mesmos. Os particulados presos podem subsequentemente ser desalojados para limpar os elementos de filtro mecânico 2 quando o aparelho de filtro mecânico 1 opera no dito modo de retrolavagem. Os particulados filtrados podem ser eliminados a partir do aparelho de filtro mecânico 1 durante o modo de retrolavagem ou durante um ciclo de resíduo (purga) separado.
[0134] Conforme mostrado na Figura 3, o aparelho de filtro mecânico 1 na presente modalidade é configurado para filtrar mecanicamente a água na piscina para natação 3. A água na piscina para natação 3 é tratada para suprimir atividade biológica, por exemplo, adicionando-se sal, cloro ou gás ozônio, e o aparelho de filtro mecânico 1 e os elementos de filtro mecânico 2 são configurados exclusivamente para desempenhar filtração mecânica. Desse modo, o aparelho de filtro mecânico 1 e os elementos de filtro mecânico 2 não desempenham filtração biológica. O aparelho de filtro mecânico 1 é incorporado no interior de um sistema de filtração de piscina para natação 4 incorporando uma bomba 5. Conforme descrito no presente documento, os elementos de filtro mecânico 2 têm uma configuração de célula aberta para filtrar mecanicamente a água para remover particulados. Pelo menos em determinadas modalidades, os elementos de filtro mecânico 2 podem filtrar particulados tão pequenos quanto 1 a 4 mícrons.
[0135] Com referência à Figura 4, o aparelho de filtro mecânico 1 compreende um alojamento de filtro 6, um primeiro conduto 7, um segundo conduto 8 e uma válvula de controle 9. A válvula de controle 9 pode, por exemplo, compreender uma válvula com múltiplos orifícios operável para abrir e fechar o primeiro conduto 7 e/ou o segundo conduto 8. O alojamento de filtro 6 define uma câmara de filtro 10 contendo uma pluralidade de ditos elementos de filtro mecânico 2 que formam um pacote de filtros estático (denotado de modo geral pela referência numérica 11). Durante a filtração, os elementos de filtro mecânico 2 no pacote de filtros estático 11 permanecem pelo menos substancialmente estáticos para habilitar a água a ser mecanicamente filtrada. Os elementos de filtro mecânico 2 na presente modalidade têm uma gravidade específica que é aproximadamente um (equivalente a uma densidade de aproximadamente 1 g/cm3). Desse modo, os elementos de filtro mecânico 2 têm flutuabilidade substancialmente neutra na água. A localização do pacote de filtros estático 11 dentro da câmara de filtro 10 é determinada pela direção de fluxo através da câmara de filtro 10. O primeiro conduto 7 compreende uma primeira ranhura 12 disposta em uma porção superior da câmara de filtro 10; e o segundo conduto 8 compreende uma segunda ranhura 13 disposta em uma porção mais baixa da câmara de filtro 10. A malha ou grelha é fornecida na primeira e na segunda ranhuras 12, 13 para impedir os elementos de filtro mecânico 2 de entrar no primeiro e no segundo condutos 7, 8 respectivamente. A bomba 5 bombeia água a partir da piscina para natação 3 para o aparelho de filtro mecânico 1. Na presente modalidade, o alojamento de filtro 6 é um vaso de pressão e a câmara de filtro 10 é vedada. A câmara de filtro 10 tem uma seção em corte transversal que é circular. Na presente modalidade a câmara de filtro 10 tem um diâmetro de aproximadamente 0,6 m (tendo uma área de seção transversal máxima de aproximadamente 0,28 m2). Será entendido que os elementos de filtro mecânico 2 descritos no presente documento podem ser usados em uma faixa de aparelho de filtro e não são limitados a um tamanho de câmara de filtro 10 em particular. A câmara de filtro 10 é vedada para habilitar filtração a ser desempenhada a pressões maiores que a pressão atmosférica. O aparelho de filtro mecânico 1 pode operar independente da altura da câmara de filtro 10 em relação à água na piscina para natação 3.
[0136] O aparelho de filtro mecânico 1 é conectado à piscina para natação 3 por um conduto de fornecimento 14 e um conduto de retorno 15. O conduto de fornecimento 14 é configurado para fornecer água não filtrada a partir da piscina para natação 3; e o conduto de retorno 15 é configurado para retornar água filtrada para a piscina para natação 3. A bomba 5 é disposta no conduto de fornecimento 14 para bombear água a partir da piscina para natação 3 para a câmara de filtro 10. Em arranjos alternativos, a bomba 5 poderia ser localizada no conduto de retorno 15. A água contém particulados que são seguros em suspensão. Os elementos de filtro mecânico 2 descritos no presente documento são configurados para filtrar mecanicamente particulados, por exemplo, particulados de 1 a 10 mícrons. O conduto de fornecimento 14 e o conduto de retorno 15 são conectados à válvula de controle 9. Um conduto de resíduo de dreno 16 é também conectado à válvula de controle 9 para habilitar a câmara de filtro 10 a ser purgada durante retrolavagem. A válvula de controle 9 é operável para mudar as conexões entre o primeiro conduto 7, o segundo conduto 8, o conduto de fornecimento 14, o conduto de retorno 15 e o conduto de resíduo de dreno 16. A válvula de controle 9 pode desse modo controlar o modo operante do aparelho de filtro mecânico 1.
[0137] A direção de fluxo através do primeiro e do segundo condutos 7, 8 (e, portanto, através da câmara de filtro 10) é reversível dependendo do modo operante do aparelho de filtro mecânico 1. O aparelho de filtro mecânico 1 é configurado de modo que, quando operando no dito modo de filtração, a válvula de controle 9 conecta o conduto de fornecimento 14 ao primeiro conduto 7; e o conduto de retorno 15 ao segundo conduto 8. Conforme ilustrado na Figura 4, um fluxo para baixo de água é estabelecido através da câmara de filtro 10 durante filtração. O fluxo para baixo desloca os elementos de filtro mecânico 2 para baixo de modo que o pacote de filtros estático 11 seja formado no fundo da câmara de filtro 10. O aparelho de filtro mecânico 1 é configurado de modo que, quando operando no dito modo de retrolavagem, a válvula de controle 9 conecta o conduto de fornecimento 14 ao segundo conduto 8; e conecta o primeiro conduto 7 ao conduto de resíduo de dreno 16. Conforme ilustrado na Figura 5, um fluxo para cima de água é estabelecido através da câmara de filtro 10 durante a retrolavagem. O fluxo para cima desfaz o pacote de filtros estático 11 e desaloja particulados presos dos elementos de filtro mecânico 2. A fim de permitir movimento adequado dos elementos de filtro mecânico 2, a câmara de filtro 10 é tipicamente 50 a 70%, ou 30 a 60% preenchida por volume com ditos elementos de filtro mecânico 2. No entanto, a câmara de filtro 10 pode compreender uma percentagem mais alta ou mais baixa por volume dos elementos de filtro mecânico 2.
[0138] Os elementos de filtro mecânico 2 serão descritos agora com referência às Figuras 6, 7 e 8. Os elementos de filtro mecânico 2 na presente modalidade são moldados por extrusão a partir de um polímero. Será entendido que os elementos de filtro mecânico 2 podem ser fabricados usando-se outras técnicas, tais como moldagem por injeção ou formação por prensagem. Conforme mostrado na Figura 6, os elementos de filtro mecânico 2 têm uma seção em corte substancialmente constante ao longo do comprimento dos mesmos. Na presente modalidade, os elementos de filtro mecânico 2 têm uma densidade de aproximadamente 1 g/cm3 e são substancialmente flutuantes em modo neutro na água. Em arranjos alternativos, os elementos de filtro mecânico 2 podem ter flutuabilidade positiva na água (isto é, uma densidade <1 g/cm3) ou flutuabilidade negativa na água (isto é, uma densidade >1 g/cm3). O polímero usado para formar os elementos de filtro mecânico 2 pode ser selecionado dependendo do nível de flutuabilidade exigido. Por exemplo, polietileno de alta densidade pode ser usado para formar elementos positivamente flutuantes de filtro mecânico 2; e acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) pode ser usado para formar elementos negativamente flutuantes de filtro mecânico 2. Será observado que preenchedores e outros materiais podem ser adicionados ao polímero para alterar a densidade dos elementos de filtro mecânico 2. Por exemplo, um preenchedor compreendendo talco pode ser adicionado a polietileno de alta densidade para formar um elemento de filtro mecânico 2 tendo flutuabilidade negativa. Os elementos de filtro mecânico 2 no aparelho de filtro mecânico 1 têm substancialmente a mesma configuração na presente modalidade. A composição de um de ditos elementos de filtro mecânico 2 será descrita agora a título de exemplo.
[0139] Com referência às Figuras 6 e 7, o elemento de filtro mecânico 2 compreende uma parede cilíndrica 17 que é aberta em cada extremidade. A parede cilíndrica 17 tem um eixo geométrico longitudinal central X e um perfil substancialmente circular. A parede cilíndrica 17 define uma área de filtro 18 (representada por uma linha circular tracejada na Figura 6) compreendendo uma pluralidade de células de filtro 19. As células de filtro 19 são células abertas para prender particulados para desempenhar filtração. As células de filtro 19 são alongadas e na presente modalidade formam condutos que se estendem ao longo do comprimento do elemento de filtro mecânico 2. Conforme mostrado na Figura 6, cada uma das células de filtro 19 têm uma primeira extremidade 20 e uma segunda extremidade 21. Uma primeira abertura de célula de filtro 22 é formada na dita primeira extremidade 20 e uma segunda abertura de célula de filtro 23 é formada na dita segunda extremidade 21. Desse modo, a primeira e a segunda extremidades da célula de filtro 19 são ambas abertas. Em uma variante, as células de filtro 19 poderiam ser abertas na primeira extremidade 20 e fechadas na segunda extremidade 21. Em uma variante adicional, a primeira e a segunda extremidades 20, 21 do conduto poderiam ser ambas abertas, mas uma parede de fechamento intermediária poderia ser disposta entre a primeira e a segunda extremidades 20, 21 para formar duas células de filtro separadas. O termo “elemento de filtro de célula aberta” é usado no presente documento para definir o elemento de filtro mecânico 2. Na presente modalidade, a área de filtro 18 compreende células de filtro interiores 19IN e células de filtro exteriores 19OUT. As células de filtro exteriores 19OUT são dispostas radialmente do lado de fora das células de filtro interiores 19IN.
[0140] Uma armação interna 24 é formada do lado de dentro da dita parede cilíndrica 17 para subdividir a área de filtro 18 para formar ditas células de filtro 19. A armação interna 24 é formada de modo integrado com a parede cilíndrica 17 durante a moldagem do elemento de filtro mecânico 2. A armação interna 24 forma uma parede de separação entre as células de filtro 19. A parede cilíndrica 17 e a armação interna 24 são não porosas. Será observado, portanto, que os lados das células de filtro 19 são impermeáveis, desse modo inibindo fluxo de fluido entre células de filtro adjacentes 19. A armação interna é configurada para aumentar a rigidez do elemento de filtro mecânico 2 para reduzir deformação sob carga.
[0141] Na presente modalidade, a armação interna 24 compreende primeira e segunda paredes diametrais 25-1, 25-2; uma armação retangular 26; e uma pluralidade de membros radiais 27. A primeira e a segunda paredes diametrais 25-1, 25-2 são arranjadas perpendiculares uma à outra e dividem a área de filtro 18 em quatro (4) quadrantes Q1-4. A armação retangular 26 compreende quatro paredes de lado 28 dispostas perpendiculares uma à outra e tendo comprimento igual de modo a formar um quadrado. A armação retangular 26 é centrada sobre o dito eixo geométrico longitudinal central X de modo que a primeira e a segunda paredes diametrais 25-1, 25-2 dividam em duas partes as paredes de lado 28. A primeira e a segunda paredes diametrais 25-1, 25-2 e a armação retangular 26 formam ditas células de filtro interiores 19IN. Na presente modalidade, existem quatro (4) de ditas células de filtro interiores 19IN cada uma tendo um perfil de seção em corte substancialmente quadrado. A armação interna 24 compreende quatro paredes radiais 29 que se estendem radialmente para fora a partir dos cantos da armação retangular 26 para a parede cilíndrica 17. As células de filtro exteriores 19OUT são formadas pela parede cilíndrica 17, pelas paredes radiais 29 e pelas paredes de lado 28. Na presente modalidade, existem oito (8) células de filtro exteriores 19OUT cada uma tendo substancialmente o mesmo perfil de seção em corte. Conforme mostrado na Figura 7, as paredes de lado 28 e as paredes radiais 29 partem cada quadrante Q1-4 em três células de filtro 19. Desse modo, o elemento de filtro mecânico 2 na presente modalidade consiste em doze (12) células de filtro 19. O elemento de filtro mecânico 2 também compreende uma pluralidade de aletas 30 projetando-se radialmente para fora a partir de uma superfície externa da parede cilíndrica 17. Na presente modalidade, o elemento de filtro mecânico 2 compreende dezoito de ditas aletas 30 uniformemente distribuídas ao redor da circunferência do elemento de filtro mecânico 2. O espaçamento entre as aletas 30 é maior que a largura de cada aleta 30 para reduzir a probabilidade dos elementos de filtro mecânico 2 entrelaçarem-se uns aos outros.
[0142] As dimensões (citadas em milímetros) do elemento de filtro mecânico 2 de acordo com a presente modalidade são mostradas nas Figuras 8A e 8B. As áreas em seção em corte das células de filtro 19 são definidas em um plano de referência disposto perpendicular ao eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O elemento de filtro mecânico 2 tem um comprimento de aproximadamente 7 mm ao longo do eixo geométrico longitudinal X. A parede cilíndrica 17 tem um diâmetro interno de aproximadamente 7,88 mm. Sendo assim, a área de filtro 18 é de aproximadamente 47,54 mm2. Cada uma das paredes que constituem a armação interna 24 tem uma grossura de 0,4 mm. As células de filtro interiores 19IN têm dimensões internas de 1,7 mm x 1,7 mm. Uma área de seção transversal de cada célula de filtro interior 19IN é aproximadamente 2,89 mm2 e o volume interno é aproximadamente 20,23 mm3. As células de filtro exteriores 19OUT têm dimensões internas de 2,28 mm por 1,59 mm. Uma área de seção transversal de cada uma das células de filtro exteriores 19OUT é aproximadamente 2,85 mm2 e o volume interno é aproximadamente 19,95 mm3. As aletas 30 têm um comprimento radial de aproximadamente 0,72mm e uma grossura de 0,3 mm na presente modalidade. As aletas 30 se estendem ao longo do comprimento do elemento de filtro mecânico 2. O diâmetro do elemento de filtro mecânico 2 medido a partir das pontas de aletas diametralmente opostas 30 é de 10 mm. Os elementos de filtro mecânico 2 têm uma razão de massa para volume na faixa de 150 a 200 kg/m3 na presente modalidade. A configuração dos elementos de filtro mecânico 2 é de modo que eles constituam aproximadamente 15% do pacote de filtros estático 11 por volume e os 85% aproximadamente restantes são água.
[0143] A operação do aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com a presente modalidade será descrita agora com referência às Figuras 4 e 5. Os elementos de filtro mecânico 2 são adaptados para desempenhar filtração mecânica para remover particulados da água fornecida a partir da piscina para natação 3. Os elementos de filtro mecânico 2 são dispostos na câmara de filtro 10 e formam coletivamente o pacote de filtros estático 11. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando no dito modo de filtração, a válvula de controle 9 é configurada para conectar o conduto de fornecimento 14 ao primeiro conduto 7; e para conectar o segundo conduto 8 ao conduto de retorno 15. A água é introduzida no interior da câmara de filtro 10 através da primeira ranhura 12 disposta na parte superior da câmara de filtro 10 e para sair através da segunda ranhura 13 disposta no fundo da câmara de filtro 10. O desalinhamento vertical entre a primeira e a segunda ranhuras 12, 13 estabelece um fluxo para baixo de água através da câmara de filtro 10, conforme ilustrado pelas setas na Figura 4. Como os elementos de filtro mecânico 2 têm flutuabilidade neutra, eles são transportados pelo fluxo para baixo na direção do fundo da câmara de filtro 10 onde o pacote de filtros estático 11 se forma. Os elementos de filtro mecânico 2 são substancialmente estacionários dentro do pacote de filtros estático 11 durante a filtração devido ao fluxo de água contínuo através da câmara de filtro 10. Uma vez formado, o pacote de filtros estático 11 é operativo para filtrar mecanicamente a água prendendo-se particulados. Especificamente, a água flui entre os elementos de filtro mecânico 2 no pacote de filtros estático 11 e flui para o interior das células de filtro 19 através da primeira e da segunda aberturas de célula de filtro 22, 23. A energia dos particulados suspensos na água é dissipada à medida que os mesmos se deslocam através do pacote de filtros estático 11, por exemplo, à medida que eles entram em contato com os elementos de filtro mecânico 2 e as aletas 30. A água dentro das células de filtro 19 tende a ter uma velocidade mais baixa que as trajetórias de fluxo entre os elementos de filtro mecânico 2, o que pode adicionalmente reduzir a energia disponível para suspender particulados na água. Na verdade, a água pode estar estagnada dentro das pelo menos algumas das células de filtro 19. Os particulados coagulam (floculação) e são puxados (ou empurrados) para o interior dos vazios formados nas células de filtro 19. O mecanismo pelo qual os particulados são presos nas células de filtro 19 é ilustrado na Figura 9. A configuração dos elementos de filtro mecânico 2, incluindo a relação entre a área de seção transversal e o comprimento das células de filtro 19, criar uma zona de água parada resistente a fluxo através do corpo do pacote de filtros estático 11 para impedir perda do referido material particulado retido. Os particulados são mecanicamente presos pelos elementos de filtro mecânico 2 que constituem o pacote de filtros estático 11. A água é desse modo mecanicamente filtrada pelos elementos de filtro mecânico 2 no pacote de filtros estático 11 e a água filtrada é retornada para a piscina para natação 3 por meio do segundo conduto 8 e do conduto de retorno 15.
[0144] Uma zona de retenção “silenciosa” é desse modo formada nas células de filtro 19 quando os elementos de filtro mecânicos 2 são formados no interior do dito pacote de filtros estático 11. Os particulados suspensos no líquido podem depositar nas células de filtro 19 e/ou sobre um exterior dos elementos de filtro mecânicos 2. Durante filtração, existe fluxo insuficiente através das células de filtro 19 para perturbar a matéria particulada presa. Uma variedade de fatores influencia a dinâmica de fluido dentro das células de filtro 19, por exemplo, uma ou mais das seguintes: área de superfície das células de filtro 19, formato em seção em corte das células de filtro 19, e comprimento das células de filtro 19. Modificando-se um ou mais desses fatores, os elementos de filtro mecânico 2 podem ser configurados em particulados de filtro tendo diferentes tamanhos.
[0145] As Figuras 10 e 11 são primeira e segunda imagens 31, 32 mostrando a deposição de material particulado no pacote de filtros estático 11. A primeira e segunda imagens 31, 32 são fotografias tiradas em um aparelho de teste compreendendo um alojamento transparente. A primeira e a segunda imagens 31, 32 são tomadas durante os estágios iniciais de um teste de capacidade de retenção para o pacote de filtros estático 11. Conforme mostrado na Figura 10, o material particulado é depositado sobre uma superfície exterior dos elementos de filtro mecânico 2 entre as aletas 30; e também dentro das células de filtro 19. Uma vista aumentada dos elementos de filtro mecânico 2 é mostrada na Figura 11.
[0146] O desempenho do aparelho de filtro mecânico 1 para filtrar mecanicamente particulados a partir de uma amostra de água será descrito agora com referência às Figuras 12 e 13. Um primeiro gráfico 200 é mostrado na Figura 12 representando as Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU) medidas em seguida à introdução de um contaminante em uma amostra de água para uma série de operações de filtração e limpeza. O teste foi desempenhado para uma primeira taxa de fluxo de 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático de aproximadamente 30m3/m2/h); e uma segunda taxa de fluxo de 14.000 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático para o pacote de filtros estático 11 de aproximadamente 50m3/m2/h). Uma primeira representação gráfica 205 mostra uma medição de NTU mínima na primeira taxa de fluxo; e uma segunda representação gráfica 210 mostra uma medição de NTU média na primeira taxa de fluxo. Uma terceira representação gráfica 215 mostra uma medição de NTU mínima na segunda taxa de fluxo; e uma quarta representação gráfica 220 mostra uma medição de NTU média na segunda taxa de fluxo.
[0147] Um segundo gráfico 300 é mostrado na Figura 13 representando a eficiência de redução de turbidez (TRU) (%) em seguida à introdução de um contaminante no interior de uma amostra de água para uma série de operações de filtração e de limpeza. O teste foi desempenhado para uma primeira taxa de fluxo de 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático para o pacote de filtros estático 11 de aproximadamente 30m3/m2/h); e uma segunda taxa de fluxo de 14.000 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático para o pacote de filtros estático 11 de aproximadamente 50m3/m2/h). Uma primeira representação gráfica 305 mostra uma TRU mínima na primeira taxa de fluxo; e uma segunda representação gráfica 310 mostra uma TRU média na primeira taxa de fluxo. Uma terceira representação gráfica 315 mostra uma TRU mínima na segunda taxa de fluxo; e uma quarta representação gráfica 320 mostra uma medição de TRU média na segunda taxa de fluxo. Uma exigência de TRU mínima de 50% é representada por uma quinta representação gráfica 325 na Figura 13.
[0148] Acredita-se que a profundidade do pacote de filtros estático 11 (referida no presente documento como a profundidade de pacote) pode afetar operação do aparelho de filtro mecânico 1. Será entendido que o termo “profundidade” nesse contexto se refere à dimensão do pacote de filtros estático 11 na direção de fluxo de líquido através do pacote de filtros estático 11. Um terceiro gráfico 400 é mostrado na Figura 14 representando as Unidades de Turbidez Nefelométricas (NTU) medidas para diferentes profundidade de pacotes. O teste foi desempenhado para uma taxa de fluxo de 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático para o pacote de filtros estático 11 de aproximadamente 30m3/m2/h). Uma primeira representação gráfica 405 mostra a medição de NTU para uma profundidade de pacote de 100 mm; uma segunda representação gráfica 410 mostra uma medição de NTU para uma profundidade de pacote de 150 mm; uma terceira representação gráfica 415 mostra uma medição de NTU para uma profundidade de pacote de 200 mm; e uma quarta representação gráfica 420 mostra uma medição de NTU para uma profundidade de pacote de 400 mm. Um quarto gráfico 500 é mostrado na Figura 15 representando a eficiência de redução de turbidez (TRU) (%) em seguida à introdução de um contaminante para o interior de uma amostra de água para a série de operações de filtração e de limpeza. O teste foi desempenhado para uma taxa de fluxo de 8.400 litros cúbicos por hora (l3/h) (proporcionando uma taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático para o pacote de filtros estático 11 de aproximadamente 30m3/m2/h). Uma primeira representação gráfica 505 mostra uma TRU para uma profundidade de pacote de 100 mm; uma segunda representação gráfica 510 mostra uma TRU para uma profundidade de pacote de 150 mm; uma terceira representação gráfica 515 mostra uma TRU para uma profundidade de pacote de 200 mm; e uma quarta representação gráfica 520 mostra uma TRU para uma profundidade de pacote de 400 mm.
[0149] A Figura 16 é um quinto gráfico 600 mostrando a turbidez medida (NTU) e eficiência (%) durante uma filtração teste para o aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O teste compreende passar um líquido de teste através do pacote de filtros estático 11 vinte (20) vezes e medir a turbidez do líquido de teste no fim de cada segundo ciclo. Durante o teste, a taxa de fluxo do líquido de teste através do aparelho de filtro mecânico 1 permaneceu substancialmente constante a aproximadamente 6 litros por minuto. A redução em turbidez foi então calculada com base na turbidez medida. Uma primeira representação gráfica 605 mostra a turbidez durante o teste; e uma segunda representação gráfica 610 mostra a calculada.
[0150] A Figura 17 é um sexto gráfico 700 o diferencial de pressão (nPa) durante um teste de capacidade de retenção para o aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O teste envolveu introduzir detritos de teste no interior de um líquido de teste no início de cada ciclo. Esperava-se que a repetida introdução de detritos de teste no interior do líquido de teste fizesse com que o diferencial de pressão subisse uma vez que o pacote de filtros estático 11 está bloqueado. No entanto, conforme mostrado por uma primeira representação gráfica 705, durante esse teste o diferencial de pressão permaneceu substancialmente inalterado enquanto detritos de teste eram introduzidos no interior do líquido de teste. Acredita-se que pressão diferencial substancialmente inalterada é um resultado da capacidade de retenção dos elementos de filtro mecânico 2 não ser conseguida durante o teste.
[0151] A Figura 18 é um sétimo gráfico 800 mostrando a eficiência de filtração de tamanho de partícula durante um teste de eficiência e capacidade de retenção para um aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Durante o teste, um contaminante foi introduzido constantemente em um líquido de teste. Um primeiro gráfico 805 representa a eficiência de filtração média do aparelho de filtro mecânico 1 para remover partículas de um dado tamanho (μm).
[0152] Testes adicionais foram conduzidos para proporcionar uma comparação direta da eficácia e eficiência do aparelho de filtro mecânico 1 incorporando um pacote de filtros estático 11 consistindo em a pluralidade de ditos elementos de filtro mecânico 2 de acordo com uma modalidade da presente invenção; e um aparelho de filtro mecânico conhecido equivalente 101 incorporando um leito de filtro estático 111 consistindo em areia como os meios de filtro 102 do tipo ilustrado nas Figuras 1 e 2. Para os propósitos desses testes bombas de velocidade variável 5 foram usadas para bombear água através do respectivo aparelho de filtro mecânico 1, 101.
[0153] A Figura 19 é um oitavo gráfico 900 mostrando pressão medida (bar) na câmara de filtros 10, 110 do aparelho de filtro mecânico conhecido 101 e do aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A primeira representação gráfica 905 mostra a pressão na câmara de filtro 110 do aparelho de filtro mecânico conhecido 101; e uma segunda representação gráfica 910 mostra a pressão na câmara de filtro 10 do aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O aumento na pressão na câmara de filtro 110 do aparelho de filtro mecânico conhecido 101 é representativa de uma carga de detritos pesada que faz com que a areia formando o leito de filtro estático 111 bloqueie.
[0154] A Figura 20 é um nono gráfico 1000 mostrando consumo de potência (Watts) medido de uma bomba 5 operante para bombear água respectivamente através do aparelho de filtro mecânico conhecido 101 e do aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. Uma primeira representação gráfica 1005 mostra o consumo de potência do aparelho de filtro mecânico conhecido 101; e uma segunda representação gráfica 1010 mostra o consumo de potência do aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O aumento em consumo de potência pelo aparelho de filtro conhecido 101 pode ser atribuído ao aumento gradual na velocidade operante da bomba exigida para manter uma taxa de fluxo constante através do leito de filtro estático 111 enquanto detritos estão presos dentro da areia.
[0155] Pelo menos determinadas modalidades dos elementos de filtro mecânico 2 descritas no presente documento têm uma capacidade de retenção mais alta que meios de filtro conhecidos, tais como areia. Essa capacidade de retenção mais alta permite que o aparelho de filtro mecânico 1 continue a desempenhar filtração por um período de tempo mais longo antes que a limpeza seja exigida, por exemplo, desempenhando-se retrolavagem. Conforme mostrado na Figura 19, os elementos de filtro mecânico 2 continuam a filtrar com a mudança menor na pressão operante na câmara de filtro 10. Similarmente, a taxa de fluxo através da câmara de filtro 10 é menos sujeita a mudar à medida que os detritos são filtrados. Pelo menos em determinadas modalidades, o aparelho de filtro mecânico 1 incorporando os elementos de filtro mecânico 2 pode usar menos potência que o aparelho de filtro mecânico conhecido 101 usando areia para formar o leito de filtro estático 111.
[0156] O aparelho de filtro mecânico 1 na presente modalidade é periodicamente operado em um modo de retrolavagem para limpar o pacote de filtros estático 11. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando no dito modo de retrolavagem, a válvula de controle 9 conecta o conduto de fornecimento 14 ao segundo conduto 8, e conecta o primeiro conduto 7 ao conduto de resíduo de dreno 16. Nessa configuração, água é fornecida da piscina para natação 3 para o segundo conduto 8 e um fluxo para cima de líquido é gerado através da câmara de filtro 10. Conforme mostrado na Figura 5, o fluxo para cima desloca os elementos de filtro mecânico 2 e quebra o pacote de filtros estático 11. Como os elementos de filtro mecânico 2 têm flutuabilidade substancialmente neutra, eles podem ser deslocados para cima dentro da câmara de filtro 10 para desfazer e quebrar o pacote de filtros estático 11. O movimento continuado dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10 pode ajudar a desalojar particulados presos nas células de filtro 19 durante a filtração. Os particulados são expelidos da câmara de filtro 10 purgando-se a água através do conduto de resíduo de dreno 16. O aparelho de filtro mecânico 1 pode desse modo ser limpo. Será observado que o modo de retrolavagem pode ser implantado periodicamente para limpar os elementos de filtro mecânico 2.
[0157] Os elementos de filtro mecânico 2 são usados para formar um pacote de filtros estático 11 (também referido como um leito de filtro estático) dentro do sistema de filtração de piscina para natação 4. Em uso, o pacote de filtros estático 11 remove sólidos particulados por retenção do lado de dentro das células de filtro 19. O pacote de filtros estático 11 não é meios de filtro biológicos e não está utilizando tecnologia de biofilme. Ao contrário, os elementos de filtro mecânico 2 são uma reposição direta para qualquer meio de filtro de leito estático (tal como areia, esferas de vidro ou vidro de sílica). A configuração dos elementos de filtro mecânico 2 é de modo que o pacote de filtros estático 11 possa remover e reter particulado sólido tendo tamanhos tão pequenos quanto 1 mícron.
[0158] Uma variante do aparelho de filtro mecânico 1 será descrita agora com referência às Figuras 21 e 22. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes na descrição desse arranjo. O aparelho de filtro mecânico 1 compreende um alojamento de filtro 6, um primeiro conduto 7, um segundo conduto 8 e uma válvula de controle 9. O primeiro conduto 7 e o segundo conduto 8 são arranjados de modo que a primeira ranhura 12 seja disposta em uma porção superior da câmara de filtro 10 e a segunda ranhura 13 seja disposta em uma porção mais baixa da câmara de filtro 10. No entanto, a válvula de controle 9 é modificada de modo que durante a filtração o primeiro conduto 7 seja conectado ao conduto de retorno 15; e o segundo conduto 8 seja conectado ao conduto de fornecimento 14. Desse modo, a direção de fluxo através da câmara de filtro 10 quando operando no modo de filtração é invertida comparado à modalidade descrita acima. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando em um modo de filtração, a água da piscina para natação 3 é introduzida no interior da câmara de filtro 10 através da segunda ranhura 13 e sai através da primeira ranhura 12. Um fluxo para cima de água é desse modo estabelecido através da câmara de filtro 10 durante filtração, conforme ilustrado pelas setas na Figura 21. O fluxo para cima desloca o elemento de filtro mecânico 2 para cima de modo que o pacote de filtros estático 11 seja formado na parte superior da câmara de filtro 10. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando no dito modo de retrolavagem, a água da piscina para natação 3 é introduzida através da primeira ranhura 12 e sai através da segunda ranhura 13. Um fluxo para baixo de água é desse modo estabelecido através da câmara de filtro 10, conforme ilustrado pelas setas na Figura 22. O fluxo para baixo desfaz o pacote de filtros estático 11 e desaloja particulados presos durante a filtração. A água na câmara de filtro 10 é expelida através do conduto de resíduo de dreno 16 para retrolavagem do aparelho de filtro mecânico 1. Será observado, portanto, que a operação dessa variante do aparelho de filtro mecânico 1 corresponde muito proximamente à modalidade descrita acima. No entanto, nessa variante, o pacote de filtros estático 11 é estabelecido na parte superior da câmara de filtro 10 durante filtração e não no fundo da câmara de filtro 10.
[0159] O aparelho de filtro mecânico 1 foi descrito no presente documento com referência a elementos de filtro mecânico 2 tendo flutuabilidade substancialmente neutra na água. Em uma implantação alternativa, os elementos de filtro mecânico 2 têm uma gravidade específica que é menos que um (equivalente à densidade que é menos que 1 g/cm3) e são positivamente flutuantes. Nessa implantação, a flutuabilidade positiva dos elementos de filtro mecânico 2 inclina os mesmos na direção da superfície da água na câmara de filtro 10. O pacote de filtros estático 11 é desse modo formado na parte superior da câmara de filtro 10. Os elementos positivamente flutuantes de filtro mecânico 2 têm particular aplicação em um aparelho de filtro em que um fluxo para cima de água é gerado através da câmara de filtro 10 durante filtração. Por exemplo, os elementos positivamente flutuantes de filtro mecânico 2 podem ser incorporados no interior do aparelho de filtro mecânico 1 mostrado nas Figuras 10 e 11. O fluxo para cima ajuda a formar o pacote de filtros estático 11 dentro da câmara de filtro 10 para filtração. Ao contrário, durante o modo de retrolavagem, a flutuabilidade positiva dos elementos de filtro mecânico 2 pode promover movimento dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10. Os elementos de filtro mecânico 2 tendem a flutuar e o fluxo para baixo de água durante o modo de retrolavagem pode ajudar a estabelecer ou promover circulação dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10, em vez de fazer com que eles se agrupem ao redor da segunda ranhura 13. O movimento continuado dos elementos de filtro mecânico 2 pode ajudar a desalojar os particulados presos, desse modo promovendo retrolavagem.
[0160] Em uma alternativa adicional, os elementos de filtro mecânico 2 têm uma gravidade específica que é maior que um (equivalente a uma densidade que é maior que 1 g/cm3) e são negativamente flutuantes. Nessa implantação, o pacote de filtros estático 11 se forma no fundo da câmara de filtro 10. Os elementos negativamente flutuantes de filtro mecânico 2 têm aplicação particular em aparelho de filtro em que um fluxo para baixo de água é gerado através da câmara de filtro 10 durante filtração. Por exemplo, os elementos negativamente flutuantes de filtro mecânico 2 podem ser incorporados para o interior do aparelho de filtro mecânico 1 mostrado nas Figuras 4 e 5. O fluxo para baixo ajuda a formar o pacote de filtros estático 11 dentro da câmara de filtro 10 para filtração. Ao contrário, durante o modo de retrolavagem, a flutuabilidade negativa dos elementos de filtro mecânico 2 podem promover movimento dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10. Os elementos de filtro mecânico 2 vão tender a afundar até o fundo do líquido na câmara de filtro 10. O fluxo para cima de água durante o modo de retrolavagem pode ajudar a estabelecer ou promover circulação dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10, em vez de fazer com que os mesmos se agrupem ao redor da segunda ranhura 13. O movimento continuado dos elementos de filtro mecânico 2 pode ajudar a desalojar os particulados presos, desse modo promovendo retrolavagem.
[0161] Uma modalidade adicional do aparelho de filtro mecânico 1 será descrita agora com referência à Figura 23. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes na descrição desse arranjo. O aparelho de filtro mecânico 1 compreende um alojamento de filtro 6, um primeiro conduto 7 e um segundo conduto 8. O alojamento de filtro 6 forma uma câmara de filtro 10. Uma pluralidade de elementos de filtro mecânico 2 é fornecida na câmara de filtro 10 para formar um pacote de filtros estático 11. Os elementos de filtro mecânico 2 são do tipo descrito no presente documento de acordo com outros aspectos da presente invenção. Foi determinado que os elementos de filtro mecânico 2 são eficazes mesmo para um pacote de filtros estático 11 tendo uma profundidade relativamente rasa. Por exemplo, a profundidade do pacote de filtros estático 11 pode ser na faixa de 10 cm a 40 cm; 15 cm a 40 cm; 15 cm a 30cm; ou 15 cm a 25cm. Na presente modalidade o pacote de filtros estático 11 tem uma profundidade de aproximadamente 20 cm. Será entendido que diferentes profundidades do pacote de filtros estático 11 podem ser apropriadas para diferentes aplicações, por exemplo, para filtrar particulados de diferentes tamanhos.
[0162] A profundidade do alojamento de filtro 6 é reduzida comparado às outras modalidades descritas no presente documento, desse modo reduzindo o volume da câmara de filtro 10. O alojamento de filtro 6 na presente modalidade é um cilindro tendo uma seção em corte transversal circular. Na presente modalidade, o alojamento de filtro 6 tem um diâmetro de aproximadamente 0,6 m. A seção em corte transversal se estende perpendicular a um eixo geométrico longitudinal do alojamento de filtro 6 (o eixo geométrico longitudinal que se estende verticalmente no plano da folha da Figura 23). Embora o aparelho de filtro mecânico 1 possa operar a pressões maiores que a pressão atmosférica, as pressões operantes são mais baixas que filtros da técnica anterior. Desse modo, o alojamento de filtro 6 pode ter outras seções em corte transversais não circulares. Por exemplo, o alojamento de filtro 6 pode ter uma seção em corte poligonal.
[0163] Na presente modalidade uma plataforma de suporte 33 é disposta no alojamento de filtro 6 para sustentar os elementos de filtro mecânico 2 acima de uma base da câmara de filtro 10. A plataforma de suporte 33 pode ser na forma de uma malha ou grelha que sustenta os elementos de filtro mecânico 2 sem restringir o fluxo de líquido através da câmara de filtro 10. A plataforma de suporte 33 é posicionada de modo que o pacote de filtros estático 11 seja formado coincidente com a região da câmara de filtro 10 tendo a maior área de seção transversal. A plataforma de suporte 33 pode reduzir a taxa de fluxo por unidade de área de superfície do pacote de filtros estático no o pacote de filtros estático 11. Será observado que uma plataforma de suporte 33 pode ser instalada no alojamento de filtro 6 de acordo com as outras modalidades da presente invenção.
[0164] O primeiro conduto 7 e o segundo conduto 8 são arranjados de modo que s primeira ranhura 12 é disposta em uma porção superior da câmara de filtro 10 e a segunda ranhura 13 é disposta em uma porção mais baixa da câmara de filtro 10. O primeiro conduto 7 é conectado a um conduto de fornecimento (não mostrado); e o segundo conduto 8 é conectado a um conduto de retorno (não mostrado). Um membro guia de fluxo 34 é disposto em uma porção superior da câmara de filtro 10 alinhado com uma primeira ranhura 12. O membro guia de fluxo 34 é operativo para defletir o líquido que entra na câmara de filtro 10 radialmente para fora, desse modo promovendo fluxo de líquido mais uniforme através do pacote de filtros estático 11. Quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando em um modo de filtração, a água a partir da piscina para natação 3 é introduzida no interior da câmara de filtro 10 através da primeira ranhura 12 e sai através da segunda ranhura 13. Um fluxo para baixo de água é desse modo estabelecido através da câmara de filtro 10 durante filtração, conforme ilustrado pelas setas na Figura 23. O fluxo para baixo desloca os elementos de filtro mecânico 2 para baixo contra a plataforma de suporte 33. A filtração da água pelos elementos de filtro mecânico 2 é inalterada a partir do mecanismo descrito no presente documento com relação às modalidades mais antigas.
[0165] A limpeza dos elementos de filtro mecânico 2 pode ser desempenhada invertendo-se a direção de fluxo dentro da câmara de filtro 10. Conforme descrito no presente documento, a água a partir da câmara de filtro 10 pode ser purgada para um conduto de dreno (não mostrado).
[0166] O aparelho de filtro mecânico 1 e o método descritos com referência às Figuras 4 e 5; Figuras 21 e 22; Figura 23 invertem a direção de fluxo através da câmara de filtro 10 para desalojar material filtrado a partir dos elementos de filtro mecânico 2. No entanto, foi reconhecido que pelo menos uma parte do material filtrado pode ser purgada a partir da câmara de filtro 10 sem substancialmente mudar a direção de fluxo e/ou trajetória de fluxo através do pacote de filtros estático 11. Ao contrário, a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro 10 pode ser mudada para alterar o modo operante do aparelho de filtro mecânico 1. Em particular, a operação de limpeza pode ser desempenhada aumentando-se a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro 10. A taxa de fluxo do líquido pode, por exemplo, ser aumentada por pelo menos 25%, 50%, 75% ou 100% para desempenhar limpeza. A taxa de fluxo aumentada pode desalojar material filtrado do pacote de filtros estático 11. Uma bomba de taxa variável pode ser conectada ao aparelho de filtro mecânico 1 para ajustar a taxa de fluxo do líquido através da câmara de filtro 10. O material filtrado pode desse modo ser expelido de modo controlável a partir da câmara de filtro 10 sem desempenhar retrolavagem. Um controlador, por exemplo, compreendendo um processador eletrônico ou mais, pode ser fornecido para controlar operação da bomba. Uma operação de limpeza pode ser desempenhada periodicamente, por exemplo, uma vez a cada uma (1), duas (2), três (3) ou quatro (4) semanas, conforme apropriado, para remover particulados filtrados a partir da câmara de filtro 10. Será observado que o líquido a partir da câmara de filtro 10 pode ser redirecionada, por exemplo, para resíduo, durante a operação de limpeza. O aparelho de filtro mecânico 1 pode compreender meio de válvula, tal como uma as a válvula de três vias, para redirecionar o fluxo de líquido. O meio de válvula pode ser operado manualmente ou automaticamente, por exemplo, por um atuador eletromecânico. Alternativamente, uma saída separada na câmara de filtro 10 pode ser aberta durante a operação de limpeza. Uma válvula manual ou automática pode ser fornecida para controlar abertura e fechamento da saída. Nesse arranjo, o pacote de filtros estático 11 iria permanecer substancialmente intacto durante a operação de limpeza. O volume da câmara de filtro 10 preenchida com elementos de filtro mecânico 2 pode opcionalmente ser aumentado nesse arranjo. A câmara de filtro 10 pode ser preenchida com 70% ou mais (>) por volume de ditos elementos de filtro mecânico 2, por exemplo, na faixa de 70 a 90%.
[0167] Uma modalidade adicional do aparelho de filtro mecânico 1 será descrita agora com referência às Figuras 24 e 25. Essa modalidade do aparelho de filtro mecânico 1 é um desenvolvimento da modalidade descrita com referência às Figuras 21 e 22. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes na descrição desse arranjo.
[0168] Conforme mostrado na Figura 24, o aparelho de filtro mecânico 1 compreende um alojamento de filtro 6, um primeiro conduto 7, um segundo conduto 8 e uma válvula de controle 9. O alojamento de filtro 6 define uma câmara de filtro 10 contendo uma pluralidade de ditos elementos de filtro mecânico 2 que formam o pacote de filtros estático 11. Na presente modalidade, a câmara de filtro 10 é pelo menos substancialmente vedada. O aparelho de filtro mecânico 1 é configurado de modo que água não filtrada a partir da piscina para natação 3 seja bombeada para o interior da câmara de filtro 10 através do segundo conduto 8 e saia através do primeiro conduto 7. O fluxo de água em geral para cima através da câmara de filtro 10 é ilustrado na Figura 24 por uma série de setas. Os elementos de filtro mecânico 2 na presente modalidade têm flutuabilidade substancialmente neutra ou flutuabilidade positiva na água.
[0169] Conforme descrito no presente documento, o aparelho de filtro mecânico 1 pode compreender meio de agitação para agitar os elementos de filtro mecânico 2. O aparelho de filtro mecânico 1 de acordo com a presente modalidade compreende meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro 10 para quebrar ou desfazer os elementos de filtro mecânico 2 que formam o pacote de filtros estático 11. O meio de introdução de ar (denotado de modo geral pela referência numérica 37) compreende um conduto de fornecimento de ar 38, a coletor de fornecimento 39 e uma válvula de via única 40. O conduto de fornecimento de ar 38 tem um ingresso através do qual ar pode ser puxado para o interior da câmara de filtro 10. A válvula de via única 40 é disposta no conduto de fornecimento de ar 38 proximal à entrada. O coletor de fornecimento 39 compreende uma câmara central 41 e uma pluralidade de condutos de distribuição 42. A câmara central 41 está em comunicação fluida com o conduto de fornecimento de ar 38 por meio do segundo conduto 8. Os condutos de distribuição 42 se estendem radialmente para fora a partir da câmara central 41 e são dispostos na base da câmara de filtro ou próximo da mesma 10. Os condutos de distribuição 42 têm cada um uma pluralidade de ranhuras de entrada de ar 43 para introduzir ar no interior da câmara de filtro 10. O conduto de fornecimento de ar 38 na presente modalidade é conectado ao segundo conduto 8 por meio da válvula de controle 9. A válvula de via única 40 é configurada para permitir que o ar entre no conduto de fornecimento de ar 38 e para impedir que água saia através do conduto de fornecimento de ar 38. A válvula de via única 40 pode, por exemplo, compreender um membro de fechamento inclinado por mola. Em uma modalidade alternativa, a válvula de via única 40 pode ser substituída com uma válvula de duas vias que pode ser seletivamente aberta e fechada.
[0170] A válvula de controle 9 é configurada de modo que, durante a filtração, o primeiro conduto 7 seja conectado a um conduto de retorno 15; e o segundo conduto 8 seja conectado a um conduto de fornecimento 14. O segundo conduto 8 é operativo para fornecer água não filtrada a partir da piscina; e o primeiro conduto 7 retorna água filtrada para a piscina. Além disso, a válvula de controle 9 é configurada de modo que, durante retrolavagem, o primeiro conduto 7 seja fechado; e o segundo conduto 8 seja conectado ao conduto de fornecimento de ar 38. O alojamento 6 compreende um orifício de drenagem 44 disposto na base da câmara de filtro 10. Na presente modalidade, o orifício de drenagem 44 é conectado ao conduto de resíduo de dreno 16 e é aberto durante a retrolavagem. A válvula de controle 9 pode ser configurada para controlar a abertura e o fechamento do orifício de drenagem 44. No entanto, na presente modalidade, uma válvula de drenagem separada 45 é fornecida para abrir e fechar o orifício de drenagem 44. A válvula de drenagem 45 é operada manualmente na presente modalidade. Em modalidades alternativas, a válvula de drenagem 45 poderia compreender um atuador, tal como uma solenoide, para proporcionar retrolavagem automática ou parcialmente automática. Uma malha 46 é fornecida acima do orifício de drenagem 44 para impedir os elementos de filtro mecânico 2 de entrar no conduto de resíduo de dreno 16 quando a válvula de drenagem 45 é aberta. A malha 46 pode ser configurada para controlar o fluxo de água a partir da câmara de filtro 10 durante retrolavagem, por exemplo, dependendo do tamanho e/ou número de furos na malha 46.
[0171] Conforme mostrado na Figura 24, quando o aparelho de filtro mecânico 1 está desempenhando filtração, a água é bombeada a partir da piscina para natação 3 pela bomba 5 para o interior do alojamento de filtro 6. A água bombeada é introduzida no interior da câmara de filtro 10 através do segundo conduto 8. A água não filtrada entra no alojamento de filtro 6 através dos condutos de distribuição 42 do coletor de fornecimento 39.A água flui para cima através da câmara de filtro 10 e sai através do primeiro conduto 7. Será entendido que um fluxo para cima de água é estabelecido através da câmara de filtro 10 durante filtração. O movimento da água para cima desloca os elementos de filtro mecânico 2 para cima de modo que o pacote de filtros estático 11 seja formado na parte superior da câmara de filtro 10.
[0172] Conforme mostrado na Figura 25, quando o aparelho de filtro mecânico 1 está desempenhando retrolavagem, a bomba 5 é parada para inibir o fornecimento de água a partir da piscina para natação 3 para o alojamento de filtro 6. A válvula de controle 9 é operada para fechar o primeiro conduto 7 e para conectar o segundo conduto 8 ao conduto de fornecimento de ar 38. A válvula de drenagem 45 é então aberta para permitir que a água no alojamento de filtro 6 flua através do orifício de drenagem 44 para o interior do conduto de resíduo de dreno 16. Uma vez que o alojamento de filtro 6 é vedado, o fluxo de água para fora da câmara de filtro 10 reduz a pressão dentro do alojamento de filtro 6 fazendo com que a válvula de via única 40 abra permitindo que ar para ser puxado para o interior do conduto de fornecimento de ar 38. Drenando-se água a partir da câmara de filtro vedada 10, a pressão operante cai abaixo da pressão atmosférica, desse modo puxando ar para o interior da câmara de filtro 10 através do conduto de fornecimento de ar 38. O ar entra na câmara central 41 e é puxado para o interior dos condutos de distribuição 42. O ar é então introduzido no interior da câmara de filtro 10 através das ranhuras de entrada de ar 43 formadas nos condutos de distribuição 42. As bolhas de ar resultantes se deslocam para cima através da água na câmara de filtro 10 e desfazem os elementos de filtro mecânico suspensos 2. Os elementos de filtro mecânico 2 são agitados pelas bolhas de ar e o pacote de filtros estático 11 é quebrado. Será observado que a água na câmara de filtro 10 continua a drenar através do orifício de drenagem 44, de modo que o nível da água continua a cair causando agitação adicional dos elementos de filtro mecânico 2 dentro da câmara de filtro 10. Será entendido que, agitando-se os elementos de filtro mecânico 2, material e detritos filtrados pelos elementos de filtro mecânico 2 são desalojados e retornados para a água dentro da câmara de filtro 10. A agitação dos elementos de filtro mecânico 2 continua até que o nível de água na câmara de filtro 10 caia abaixo da posição das ranhuras de entrada de ar 43 formadas no conduto de distribuição 16. A introdução de ar para o interior da câmara de filtro 10 continua simultaneamente com drenagem da água a partir da câmara de filtro 10. Drenando-se a água através do conduto de resíduo de dreno 16, o material e detritos são expelidos a partir da câmara de filtro 10. Os elementos de filtro mecânico 2 podem desse modo ser limpos e deixados prontos para desempenhar filtração adicional. A pressão na câmara de filtro 10 retorna para a pressão atmosférica e a válvula de via única 40 fecha.
[0173] Quando a câmara de filtro 10 está vazia, a válvula de controle 9 é operada para abrir o segundo conduto 8 e a bomba 5 reiniciada. A válvula de controle 9 pode ser operada para abrir o primeiro conduto 7. A válvula de drenagem 45 é operada para fechar o orifício de drenagem 44 parcialmente ou completamente para reencher a câmara de filtro 10 com água a partir da piscina para natação 3. A válvula de drenagem 45 pode ser fechada depois de abrir o segundo conduto 8 para desempenhar lavagem adicional dos elementos de filtro mecânico 2 e opcionalmente para lavar o segundo conduto 8. Em arranjos alternativos, a válvula de drenagem 45 pode ser fechada antes ou junto com a abertura do segundo conduto 8. The retrolavagem pode opcionalmente ser desempenhada mais que uma vez. Por exemplo, a câmara de filtro 10 pode ser parcialmente ou completamente reenchida, o segundo conduto 8 fechado e a válvula de drenagem 45 reaberta. Será entendido que a válvula de drenagem 45 pode ser incorporada ao interior da válvula de controle 9.
[0174] Quando a retrolavagem está completa, a válvula de controle 9 é operada para abrir o primeiro e o segundo condutos 7, 8. A bomba 5 é recomeçada para bombear água a partir da piscina para natação 3 para o alojamento de filtro 6. The válvula de drenagem 45 é operada para fechar o orifício de drenagem 44 e a câmara de filtro 10 é novamente preenchida com água a partir da piscina para natação 3. Os elementos de filtro mecânico 2 reformam o pacote de filtros estático 11 e são operativos para desempenhar filtração mecânica da água.
[0175] O meio de introdução de ar 37 descrito com referência à presente modalidade é um sistema passivo na medida em que ele se baseia na drenagem de água a partir da câmara de filtro 10 para puxar ar através do conduto de fornecimento de ar 38. Alternativamente, ou além disso, uma bomba de ar pode ser fornecida ativamente para bombear ar através do conduto de fornecimento de ar 38.
[0176] O aparelho de filtro mecânico 1 mostrado na Figura 24 pode ser implantado modificando-se um aparelho de filtro de piscina convencional, tal como um filtro de leito de areia. De acordo com aspectos adicionais da presente invenção, é fornecido um kit de conversão para converter um aparelho de filtro de piscina existente; e um método de converter um aparelho de filtro de piscina existente.
[0177] A conversão do aparelho de filtro conhecido 101 mostrado nas Figuras 1 e 2 será descrita agora. O aparelho de filtro 101 é modificado substituindo-se o leito de filtro estático 111 com uma pluralidade dos elementos de filtro mecânico 2 descritos no presente documento para formar um pacote de filtros estático 11. Um meio de introdução de ar 37 compreendendo um conduto de fornecimento de ar 38 é fornecido para introduzir ar no interior da câmara de filtro 110. Em particular, o meio de introdução de ar 37 é fluidamente conectado às segundas ranhuras 113. Desse modo, as segundas ranhuras 113 podem ser reconfiguradas como ranhuras de entrada de ar 43 para introduzir ar no interior da câmara de filtro 10. A válvula de controle pode ser modificada para habilitar o segundo conduto 108 seletivamente para ser conectado ao conduto de fornecimento de ar 38 para desempenhar retrolavagem. A modificação pode, por exemplo, ser implantada usando um orifício existente na válvula de controle. Alternativamente, a válvula de controle pode ser substituída para proporcionar uma conexão para o conduto de fornecimento de ar 38. A modificação também compreende proporcionar uma válvula de drenagem 45 para controlar drenagem da câmara de filtro 10 através de uma saída de dreno. A válvula de drenagem 45 pode ser manualmente operada ou pode compreender um atuador eletromecânico para proporcionar operação automática ou semiautomática. Conforme descrito no presente documento, o aparelho de filtro conhecido 101 compreende uma malha ou grelha fornecida acima das ranhuras de saída 113 para impedir os meios de filtro 102 de escapar. A modificação do aparelho de filtro 101 pode compreender substituir a malha existente com uma malha 46 tendo maior ranhuras para proporcionar fluxo aumentado para o conduto de resíduo de dreno 16 enquanto retém os elementos de filtro mecânico 2 na câmara de filtro 10. O kit de conversão pode compreender meio de introdução de ar 37 do tipo descrito no presente documento em combinação com a válvula de drenagem 45 para controlar drenagem da câmara de filtro 10. O kit de conversão pode opcionalmente também compreender uma válvula de controle modificada 9. A válvula de controle 9 pode, por exemplo, compreender uma válvula com múltiplos orifícios operável para abrir e fechar o primeiro conduto 7 e/ou o segundo conduto 8 e/ou a válvula de drenagem 45.
[0178] A adição de meio de introdução de ar 37 foi descrita com referência ao aparelho de filtro mecânico 1 configurado para estabelecer um fluxo para cima de água através do pacote de filtros estático 11 durante filtração. Será observado que o meio de introdução de ar 37 pode também ser implantado em um aparelho de filtro mecânico 1 em que um fluxo para baixo de água é estabelecido através do pacote de filtros estático 11, por exemplo, conforme descrito no presente documento com referência às Figuras 4 e 5. O conduto de fornecimento de ar 38 é novamente conectado ao segundo conduto 8 de modo que ar é introduzido no fundo da câmara de filtro 10. A válvula de controle 9 pode ser modificada para proporcionar as conexões exigidas. O coletor de fornecimento 39 do meio de introdução de ar 37 pode ser conectado ao segundo conduto 8 para controlar a introdução de ar para o interior da câmara de filtro 10.
[0179] Pelo menos algumas das ranhuras de entrada de ar 43 podem ser dimensionadas para formar bolhas de ar que podem entrar nas células de filtro 19 formadas dentro dos elementos de filtro mecânico 2 para desalojar material preso. Algumas das ranhuras de entrada de ar 43 podem ser maiores para formar bolhas maiores para agitar os elementos de filtro mecânico 2, por exemplo, para quebrar o pacote de filtros estático 11. Em determinadas modalidades, o ranhuras de entrada de ar 43 podem ser de diferentes tamanhos para promover formação de bolhas tendo diferentes tamanhos.
[0180] Será observado que várias mudanças e modificações podem ser feitas no aparelho descrito no presente documento sem que haja um afastamento do escopo do presente pedido. Por exemplo, os elementos de filtro mecânico 2 poderiam ter propriedades antibacterianas e/ou antimicrobianas para inibir atividade biológica. Por exemplo, um agente antibacteriano poderia ser incorporado no interior dos elementos de filtro mecânico 2 ou poderia ser aplicado como um revestimento. Agentes antibacterianos adequados podem, por exemplo, incluir íon de prata; íon de prata com óxido de titânio; íon de prata com zinco, íon de prata com óxido de titânio (IV), ou biocida. Nomes de marca para aditivos antibacterianos incluem Mircroban, Biomaster, Bactiglass.
[0181] As células de filtro interiores e exteriores 19IN, 19OUT foram descritas como tendo substancialmente as mesmas áreas em seção em corte. Em um arranjo modificado, as células de filtro interiores e exteriores 19IN, 19OUT podem ter diferentes áreas em seção em corte. As células de filtro interiores 19IN podem ter áreas de seção em corte menores que as células de filtro exteriores 19OUT. Alternativamente, as células de filtro interiores 19IN podem ter áreas em seção em corte maiores que as células de filtro exteriores 19OUT. A área de seção transversal menor pode promover filtração de particulados menores, por exemplo, devido a uma velocidade mais baixa da água contida na mesma promovendo deposição.
[0182] Em modalidade alternativas, diferentes tipos de elementos de filtro mecânico 2 poderiam ser fornecidos na câmara de filtro 10, por exemplo, para filtrar diferentes tamanhos de particulados. Por exemplo, a câmara de filtro 10 poderia conter dois ou mais tipos de elementos de filtro mecânico 2 tendo diferentes tamanhos de células de filtro 19. A título de exemplo, um primeiro elemento de filtro mecânico 2 poderia compreender uma célula de filtro ou mais 19 tendo uma primeira área de seção transversal; e um segundo elemento de filtro mecânico 2 poderia compreender uma célula de filtro ou mais 19 tendo uma segunda área de seção transversal; em que as áreas em seção em corte da primeira e da segunda células de filtro 19 são diferentes. As proporções dos elementos de filtro mecânico 2 poderiam ser variadas para alterar as características de filtração do aparelho de filtro mecânico 1. Por exemplo, a proporção dos elementos de filtro mecânico 2 tendo um tamanho menor de células de filtro 19 poderia ser aumentada para aumentar a filtração de particulados pequenos.
[0183] O comprimento da célula de filtro 19 (medido ao longo do eixo geométrico longitudinal X) influencia o fluxo na mesma, o que pode afetar a filtração. Por exemplo, mudar o comprimento efetivo da célula de filtro 19 pode variar o tamanho dos particulados presos na mesma. O elemento de filtro mecânico 2 poderia ser configurado para ter células de filtro 19 tendo diferentes comprimentos. Por exemplo, uma primeira célula de filtro 19 pode ter um primeiro comprimento e uma segunda célula de filtro 19 pode ter um segundo comprimento, em que o primeiro comprimento é maior que o segundo comprimento. O elemento de filtro mecânico 2 poderia ser moldado por injeção; ou poderia ser uma seção extrudada que é cortada a um ângulo diferente com relação ao eixo geométrico longitudinal X em cada extremidade. Essa configuração poderia operar acima de uma faixa mais larga de taxas de fluxo através da câmara de filtro 10. Alternativamente, ou além disso, a câmara de filtro 10 poderia conter dois ou mais tipos de elementos de filtro mecânico 2 tendo diferentes comprimentos de células de filtro 19. A título de exemplo, um primeiro elemento de filtro mecânico 2 poderia compreender uma célula de filtro ou mais 19 tendo um primeiro comprimento; e um segundo elemento de filtro mecânico 2 poderia compreender uma célula de filtro ou mais 19 tendo um segundo comprimento; em que os comprimentos da primeira e segunda células de filtro 19 são diferentes.
[0184] Em determinadas modalidades, os elementos de filtro mecânico 2 podem ter cada um uma única célula de filtro 19. Nesse arranjo, os elementos de filtro mecânico 2 podem ser tubulares. Os elementos tubulares de filtro mecânico 2 poderiam ser lineares ou curvos ao longo do comprimento dos mesmos.
[0185] Os métodos/aparelho descritos no presente documento podem se basear na flutuabilidade relativa dos elementos de filtro mecânico 2 (em combinação com a direção de fluxo) para ajudar a formar o pacote de filtros estático 11. Por exemplo, elementos de filtro mecânico 2 para uso em um aparelho de filtro mecânico 1 configurado para estabelecer um fluxo para baixo de líquido através do pacote de filtros estático 11 pode ter uma flutuabilidade negativa. Ao contrário, elementos de filtro mecânico 2 para uso em um aparelho de filtro mecânico 1 configurado para estabelecer um fluxo para cima de líquido através do pacote de filtros estático 11 podem ter uma flutuabilidade positiva. Será observado, no entanto, que o fluxo de líquido através da câmara de filtro 10 pode ser suficiente para formar o pacote de filtros estático 11 independente da flutuabilidade relativa dos elementos de filtro mecânico e/ou da direção de fluxo. Em arranjos alternativos, os elementos de filtro mecânico 2 podem ser fisicamente restringidos para formar o pacote de filtros estático 11 durante operação em um modo de filtro. Os elementos de filtro mecânico 2 poderiam, por exemplo, ser constritos deslocando-se um membro de constrição na câmara de filtro 10 durante filtração. Os elementos de filtro mecânico 2 podem ser liberados durante retrolavagem. Restringindo-se os elementos de filtro mecânico 2, o aparelho de filtro mecânico 1 poderia ser configurado de modo que o fluxo através dos elementos de filtro mecânico 2 seja em uma direção horizontal.
[0186] O aparelho de filtro mecânico 1 foi descrito como estabelecendo um fluxo para cima ou um fluxo para baixo de água na câmara de filtro 10 durante filtração para formar o pacote de filtros estático 11. No entanto, isso não é essencial para a operação da invenção. Um fluxo lateral de água poderia ser usado para estabelecer o pacote de filtros estático 11. O fluxo lateral poderia ser usado para deslocar os elementos de filtro mecânico 2 na direção de um conduto de saída durante filtração de modo a formar o pacote de filtros estático 11. Nesse arranjo, a primeira e segunda ranhuras 12, 13 podem ser desalinhadas uma da outra em uma direção horizontal. Certamente, a primeira e a segunda ranhuras 12, 13 podem ser desalinhadas uma da outra tanto horizontalmente quanto verticalmente.
[0187] Em um arranjo adicional, o aparelho de filtro mecânico 1 poderia compreender um primeiro vaso disposto dentro de um segundo vaso. O primeiro e o segundo vasos poderiam, por exemplo, ser arranjados concentricamente. Os elementos de filtro mecânico 2 poderiam ser dispostos no dito primeiro vaso e um fluxo direcionado radialmente para dentro estabelecido através do primeiro vaso durante filtração. Alternativamente, os elementos de filtro mecânico 2 poderiam ser dispostos no dito segundo vaso e um fluxo direcionado radialmente para fora estabelecido através do primeiro vaso durante filtração.
[0188] A fim de promover agitação dos elementos de filtro mecânico 2 durante retrolavagem, o aparelho de filtro mecânico 1 pode compreender meio de agitação. O meio de agitação pode ser configurado para quebrar ou desfazer os elementos de filtro mecânico 2 formando o pacote de filtros estático 11. Por exemplo, um membro de agitação mecânico, tal como um braço rotativo ou de movimento alternado, poderia ser disposto na câmara de filtro 10. O meio de agitação poderia ser configurado para agitar os elementos de filtros deslocando- se a câmara de filtro 10, por exemplo, girando-se ou vibrando o alojamento de filtro 6. Alternativamente, um fornecimento de fluido pressurizado, seja um líquido ou um gás, pode ser introduzido no interior da câmara de filtro 10 para agitar os elementos de filtro mecânico 2. O aparelho de filtro mecânico 1 pode, por exemplo, compreender uma bomba de ar para introduzir ar no interior da câmara de filtro 10 para agitar os elementos de filtro mecânico 2 durante retrolavagem.
[0189] Em um arranjo adicional, a câmara de filtro 10 pode ser afunilada para promover formação do pacote de filtros estático 11. A área de seção transversal da câmara de filtro 10 pode diminuir na direção de uma saída quando o aparelho de filtro mecânico 1 está operando no modo de filtração. O fluxo através da câmara de filtro 10 pode promover formação do pacote de filtros estático 11 durante filtração enquanto facilita desfazer o pacote de filtros estático 11 durante retrolavagem. O afunilamento pode, por exemplo, se estender acima de pelo menos 30%, 50% ou 70% d o comprimento da câmara de filtro 10.
[0190] O aparelho de filtro mecânico 1 foi descrito com particular referência ao desempenho de filtração de água de uma piscina para natação 3. No entanto, o aparelho de filtro mecânico 1 poderia ser usado em outras aplicações para desempenhar filtração mecânica de água que foi tratada para suprimir atividade biológica, por exemplo, adicionando-se sal, cloro, gás ozônio ou outros produtos químicos. O aparelho de filtro mecânico 1 poderia, por exemplo, ser usado para desempenhar filtração mecânica de piscinas públicas, piscinas para relaxamento, banheiras aquecidas, piscinas para spa e parques de lazer.
[0191] Além disso, será observado que o aparelho de filtro mecânico 1 pode ser usado para desempenhar filtração mecânica de líquidos outros que não água. A densidade dos elementos de filtro mecânico 2 pode ser modificada para proporcionar a flutuabilidade positiva, negativa ou neutra exigida nesses líquidos. As gravidades específicas definidas no presente documento podem ser aplicadas com referência à densidade do líquido a ser filtrado.
[0192] Modalidades adicionais do elemento de filtro mecânico 2 serão descritas agora com referência às Figuras 26A-Q. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes. Os elementos de filtro mecânico 2 são formados por moldagem por extrusão de um polímero que pode opcionalmente incluir um preenchedor. Modalidades adicionais do elemento de filtro mecânico 2 serão descritas agora com referência às Figuras 26A-Q. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes. Os elementos de filtro mecânico 2 são formados por moldagem por extrusão de um polímero que pode opcionalmente incluir um preenchedor.
[0193] A principal diferença para o elemento de filtro mecânico 2 em cada uma dessas modalidades é que as células de filtro 19 são omitidas. Ao invés disso, cada um dos elementos de filtro mecânico 2 compreende uma pluralidade de ditas aletas externas 30 que formam vazios para promover deposição de particulados sobre uma superfície exterior dos elementos de filtro mecânico 2. The uso das modalidades adicionais dos elementos de filtro mecânico 2 para desempenhar filtração mecânica de um líquido é substancialmente inalterado em relação às outras modalidades descritas no presente documento.
[0194] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26A compreende quatro (4) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O espaçamento angular é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, as aletas externas 30 são arranjadas substancialmente entre si.
[0195] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26B compreende oito (8) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O ângulo interno é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, existe um espaçamento angular de 45° entre as aletas externas 30.
[0196] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26C compreende seis (6) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2.O elemento de filtro mecânico 2 é configurado de modo que primeiro e segundo ângulos internos são formados entre as aletas externas 30. O primeiro e o segundo ângulos internos são diferentes para proporcionar diferente dinâmica de fluido ao redor d o elemento de filtro mecânico 2 dentro de um pacote de filtros estático 11. Na presente modalidade, o primeiro espaçamento angular é 36° e o segundo espaçamento angular é 72°. Outro espaçamento angular entre as aletas externas 30 pode ser útil.
[0197] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26D compreende dez (10) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2.O ângulo interno é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, existe um espaçamento angular de 36° entre as aletas externas 30.
[0198] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26E compreende vinte (20) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O ângulo interno é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, existe um espaçamento angular de 18° entre as aletas externas 30.
[0199] O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26F compreende quarenta (40) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O ângulo interno é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, existe um espaçamento angular de 9° entre as aletas externas 30. O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26F compreende quarenta (40) aletas externas 30. As aletas externas 30 se estendem radialmente para fora a partir de um eixo geométrico longitudinal X do elemento de filtro mecânico 2. O ângulo interno é substancialmente o mesmo entre cada uma das aletas externas 30. Na presente modalidade, existe um espaçamento angular de 9° entre as aletas externas 30.
[0200] Os elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 26G- L correspondem aos elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 26A- F respectivamente. No entanto, nesses arranjos, um elemento de suporte 35 é formado em a seção de centro dos elementos de filtro mecânico 2. O elemento de suporte 35 se estende ao longo do eixo geométrico longitudinal X e as aletas externas 30 se estendem radialmente para fora. Em uso, o elemento de suporte 35 define uma superfície externa na qual particulados podem se depositar. O elemento de suporte 35 em cada um dos arranjos ilustrados nas Figuras 26G-L tem uma seção em corte circular. Será entendido que o elemento de suporte 35 pode ter diferentes configurações. O elemento de suporte 35 pode ter uma seção em corte poligonal, por exemplo. Alternativamente ou, além disso, o elemento de suporte 35 pode definir superfícies côncavas ou convexas entre as aletas externas 30. O elemento de filtro mecânico 2 ilustrado na Figura 26M compreende um elemento de suporte 35 tendo uma seção em corte hexagonal. Cada um dos elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 26N-Q compreende um elemento de suporte 35 tendo uma seção em corte octogonal. Além disso, os elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 26O-Q compreendem uma ou mais aletas externas que se ramificam 30.
[0201] Os elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 26A- Q compreendem aletas externas 30 que se estendem radialmente para fora. No entanto, outras configurações das aletas externas 30 são úteis. Por exemplo, pelo menos algumas das aletas externas 30 podem se estender paralelas entre si. A título de exemplo, elementos de filtro mecânico 2 de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção são ilustrados nas Figuras 26A-F. Referências numéricas semelhantes são usadas para componentes semelhantes.
[0202] Com referência à Figura 27A, o elemento de filtro mecânico 2 compreende um elemento de suporte 35 que é alongado ao longo de um eixo geométrico transversal. As aletas externas 30 se estendem para fora a partir do elemento de suporte 35 e são arranjadas substancialmente paralelas entre si. Nessa modalidade, as aletas externas 30 são arranjadas substancialmente perpendiculares ao elemento de suporte 35. Um arranjo modificado é ilustrado na Figura 27B em que as aletas externas 30 formam um ângulo agudo com o elemento de suporte 35. Em Nos arranjos ilustrados nas Figuras 27A e 27B, as aletas externas 30 todas têm o mesmo comprimento. No entanto, é entendido que o elemento de filtro mecânico 2 pode compreender aletas externas 30 tendo diferentes comprimentos. A título de exemplo, arranjos alternativos do elemento de filtro mecânico 2 são ilustrados nas Figuras 27C e 27D tendo aletas externas 30 tendo diferentes comprimentos.
[0203] Os elementos de filtro mecânico 2 ilustrados nas Figuras 27A- D tem um centro de massa que é substancialmente coincidente com o eixo geométrico longitudinal X. No entanto, acredita-se que arranjos em que o centro de massa é desalinhado do eixo geométrico longitudinal X dos elementos de filtro mecânico 2 também são úteis. Desalinhando-se o centro de massa, os elementos de filtro mecânico 2 podem ser pré-dispostos para adotar uma particular orientação no líquido. A título de exemplo, arranjos alternativos do elemento de filtro mecânico 2 são ilustrados nas Figuras 27E e 27F compreendendo um corpo 36. Dependendo da gravidade específica do material, o elemento de filtro mecânico 2 pode ser pré-disposta para adotar uma orientação em que as aletas externas 30 são dispostas ou acima ou abaixo do corpo 36. Acredita-se que outras configurações dos elementos de filtro mecânico 2 são também são úteis.
[0204] Será observado que adicional mudanças e modificações podem ser feitas nos elementos de filtro mecânico 2 sem que haja um afastamento do escopo do presente pedido.
[0205] Será entendido que outros tipos de filtração, tais como filtração biológica, podem ser desempenhados além da filtração mecânica. É previsto que qualquer filtração biológica como essa fosse desempenhada como um estágio de filtração separado, por exemplo, em uma câmara biológica de filtração separada. O aparelho de filtro mecânico 1 pode ser usado em combinação com um filtro ultravioleta (UV) para clarificar a água.

Claims (14)

1. Elemento de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático para desempenhar filtração mecânica de um líquido, sendo o elemento de filtro mecânico CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma célula de filtro ou mais tendo uma área de seção transversal menor ou igual a 8mm2 e um comprimento maior ou igual a 6mm.
2. Elemento de filtro mecânico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada célula de filtro tem um comprimento o qual é maior ou igual a 8mm.
3. Elemento de filtro mecânico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que cada célula de filtro tem uma área de seção transversal menor ou igual a 5 mm2, ou menor ou igual a 3 mm2.
4. Elemento de filtro mecânico, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que cada célula de filtro tem uma área de seção transversal na faixa de 2,8 mm2 a 2,9 mm2.
5. Elemento de filtro mecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que cada célula de filtro tem um volume interno menos que 30 mm3.
6. Aparelho de filtro mecânico para remover particulados de um líquido, sendo o aparelho de filtro mecânico CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma câmara de filtro contendo uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático para filtrar mecanicamente o líquido; os elementos de filtro mecânico compreendem cada um uma célula de filtro ou mais que tem uma área de seção transversal menor ou igual a 8mm2 e um comprimento maior ou igual a 6mm.
7. Aparelho de filtro mecânico, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem, o meio de introdução de ar compreendendo um conduto de fornecimento de ar para fornecimento de ar para uma ou mais saídas dispostas na base da câmara de filtro, em que a câmara de filtro é pelo menos substancialmente vedada e o meio de introdução de ar é configurado para puxar ar para o interior do conduto de fornecimento de ar à medida que água é drenada a partir da câmara de filtro.
8. Sistema de filtração de piscina, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um aparelho de filtro mecânico conforme definido na reivindicação 6 ou 7.
9. Método de filtrar um líquido mecanicamente, sendo o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: dispor uma pluralidade de elementos de filtro mecânico em uma câmara de filtro, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais tendo uma área de seção transversal menor ou igual a 8mm2 e um comprimento maior ou igual a 6mm; e durante filtração, passar o líquido através da câmara de filtro para estabelecer um pacote de filtros estático de ditos elementos de filtro mecânico para filtrar mecanicamente o líquido.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende periodicamente quebrar o pacote de filtros estático agitando-se os elementos de filtro mecânico para desalojar particulados filtrados a partir das ditas células de filtro, em que quebrar o pacote de filtros estático compreende introduzir um gás para o interior da câmara de filtro para agitar os elementos de filtro mecânico, em que a câmara de filtro é pelo menos substancialmente vedada e o ar é puxado para o interior da câmara de filtro através de um conduto de fornecimento de ar a medida que água é drenada a partir da câmara de filtro.
11. Kit de conversão para converter um aparelho de filtro de piscina, sendo o kit de conversão CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para formar um pacote de filtros estático em uma câmara de filtro para desempenhar filtração mecânica, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais tendo uma área de seção transversal menor ou igual a 8mm2 e um comprimento maior ou igual a 6mm; e meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem.
12. Kit de conversão, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o meio de introdução de ar é configurado para puxar ar para o interior do conduto de fornecimento de ar à medida que água é drenada a partir da câmara de filtro.
13. Método de converter um aparelho de filtro de piscina, sendo o aparelho de filtro de piscina CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma válvula de controle, uma câmara de filtro, um orifício de drenagem, um primeiro conduto para introduzir água a partir da piscina na câmara de filtro, e um segundo conduto para retornar água para a piscina, o método compreendendo: introduzir uma pluralidade de elementos de filtro mecânico para o interior da câmara de filtro para formar um pacote de filtros estático para desempenhar filtração mecânica, os elementos de filtro mecânico compreendendo cada um uma célula de filtro ou mais tendo uma área de seção transversal menor ou igual a 8mm2 e um comprimento maior ou igual a 6mm; e conectar meio para introduzir ar no interior da câmara de filtro para quebrar ou desfazer o pacote de filtros estático durante retrolavagem.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende conectar o meio de introdução de ar ao segundo conduto de modo que, em uso, ar seja introduzido no interior da câmara de filtro através do dito segundo conduto para agitar os elementos de filtro mecânico.
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