BR112021005123A2

BR112021005123A2 - meio filtrante, e, método para filtrar água

Info

Publication number: BR112021005123A2
Application number: BR112021005123-6A
Authority: BR
Inventors: Tamir Itai; Lorne Belford
Original assignee: Netafim Ltd.
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2021-06-15
Also published as: US20210214240A1; MX2021003140A; US11827530B2; IL281704A; CN112739442B; CN112739442A; WO2020065431A1

Abstract

MEIO FILTRANTE, E, MÉTODO PARA FILTRAR ÁGUA. Um meio filtrante inclui uma entrada e um difusor localizado axialmente abaixo da entrada para distribuir o líquido que entra no filtro por meio da entrada sobre o meio no filtro. O difusor inclui um ou mais membros que se estendem em geral ortogonais ao eixo geométrico do filtro.

Description

1 / 10 MEIO FILTRANTE, E, MÉTODO PARA FILTRAR ÁGUA

CAMPO TÉCNICO

[001] As modalidades da invenção referem-se a um sistema de filtração de líquido, em particular um sistema de filtração de meio.

FUNDAMENTOS

[002] Os sistemas de filtração de água usados em aplicações agrícolas podem incluir um tanque de metal ou de plástico com uma entrada e uma saída e um leito de meio (como areia, turfa ou semelhantes) localizado entre eles. As partículas dentro do líquido podem ser fisicamente removidas pelo meio à medida que o líquido flui através do mesmo.

[003] O documento US4458059, por exemplo, descreve um sistema de filtração de líquido que inclui um tanque, um tubo de entrada de líquido e tubo de saída de líquido espaçados. Um filtro poroso é colocado no tanque entre a entrada de líquido e a saída de líquido que tem uma pluralidade de módulos, cada um compreendendo um corpo autossustentável de grânulos cimentados juntos, e a porção a montante do corpo de filtro contém uma camada de agregado fino, apesar de a porção a jusante conter uma camada de agregado maior.

[004] Em alguns casos, o fluxo de líquido colidindo com o leito do meio dentro do filtro pode impulsionar o meio de se mover substancialmente, possivelmente formando pilhas dentro do leito que se acumulam - o que pode com o tempo reduzir a eficácia da filtragem.

[005] A Fig. 1 ilustra esquematicamente um filtro 1 onde tal formação de uma pilha de meio 2 aqui em uma área central do leito é formada resultando em espessura reduzida ‘d’ do meio acima de uma seção de partida 3 da saída do filtro em locais onde o meio foi removido para formar a pilha - como em regiões periféricas do meio. Essa espessura reduzida ‘d’ do meio pode prejudicar a eficácia da filtragem.

[006] Reduzir e/ou limitar a formação de tais pilhas dentro do leito

2 / 10 do meio usado em tais filtros pode melhorar a eficiência da filtragem.

SUMÁRIO

[007] As seguintes modalidades e aspectos das mesmas são descritos e ilustrados em conjunto com sistemas, ferramentas e métodos que se destinam a serem exemplificativas e ilustrativos, não limitando o escopo.

[008] Em uma modalidade, é provido um meio filtrante que tem um eixo geométrico e que compreende uma entrada e um difusor localizado axialmente abaixo da entrada para distribuir o líquido que entra no filtro por meio da entrada sobre o meio no filtro, o difusor compreendendo uma base circular em geral ortogonal ao eixo geométrico do filtro, a base que compreende um núcleo central e uma pluralidade de asas se estendendo radialmente para longe dos espaçamentos de formação de núcleo entre as asas adjacentes, em que cada espaçamento se expande conforme se estende para longe do núcleo.

[009] Em outra modalidade, é provido um meio filtrante que tem um eixo geométrico e que compreende uma entrada e um difusor localizado axialmente abaixo da entrada para distribuir o líquido que entra no filtro por meio da entrada sobre o meio no filtro, o difusor compreendendo membros de colisão superior e inferior e o líquido que entra no filtro formando padrões de fluxo superior e inferior ao colidir, respectivamente, contra os membros de colisão superior e inferior, em que pelo menos porções dos ditos padrões de fluxo superior e inferior se fundem para formar padrões de fluxo combinados que se estendem em geral lateralmente para longe do eixo geométrico.

[0010] Além dos aspectos e modalidades exemplificativas descritos acima, outros aspectos e modalidades se tornarão aparentes com referência às figuras e pelo estudo das seguintes descrições detalhadas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0011] Modalidades exemplificativas são ilustradas nas figuras referenciadas. Pretende-se que as modalidades e figuras descritas neste

3 / 10 documento sejam consideradas ilustrativas, em vez de restritivas.

A invenção, no entanto, tanto quanto à organização e método de operação, juntamente com objetos, características e vantagens da mesma, pode ser melhor entendida por referência à seguinte descrição detalhada quando lida com as figuras anexas, nas quais: a Fig. 1 mostra esquematicamente um possível filtro onde um leito de meio dentro do filtro pode possivelmente acumular-se substancialmente em uma localização central do leito após realizar o procedimento de filtração por um certo período de tempo; a Fig. 2 mostra esquematicamente uma modalidade de um meio filtrante da invenção em que o empilhamento de um leito de meio dentro do filtro pode ser substancialmente reduzido; a Fig. 3 mostra esquematicamente uma vista em perspectiva de uma modalidade de um meio filtrante da invenção; a Fig. 4 mostra esquematicamente uma vista parcial em corte transversal do filtro da Fig. 3 evidenciando uma modalidade de um difusor possivelmente usado dentro do filtro; as Figs. 5A a 5C mostram esquematicamente várias vistas das modalidades de um difusor em geral semelhante, por exemplo, ao da Fig. 4; as Figs. 6A a 6C mostram esquematicamente várias vistas de outras modalidades de um difusor da invenção; a Fig. 7 mostra esquematicamente uma vista em perspectiva de outra modalidade de um meio filtrante da invenção; a Fig. 8 mostra esquematicamente uma vista parcial em corte transversal do filtro da Fig. 7 evidenciando uma modalidade de um difusor possivelmente usado no filtro; e as Figs. 9A e 9B mostram esquematicamente várias vistas das modalidades de um difusor em geral semelhante, por exemplo, ao da Fig. 8; Será reconhecido que para simplicidade e clareza de

4 / 10 ilustração, os elementos mostrados nas figuras não foram necessariamente desenhados em escala. Por exemplo, as dimensões de alguns dos elementos podem ser exageradas em relação a outros elementos para maior clareza. Além disso, quando considerado apropriado, os números de referência podem ser repetidos dentro das figuras para indicar elementos semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Chama-se atenção primeiro para a Fig. 2 que ilustra uma vista possível de um meio filtrante 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O filtro 10 inclui uma entrada 14, uma saída 16 e um leito de meio 12 (por exemplo, areia, turfa ou semelhante) localizado entre elas. O filtro 10, além disso, inclui uma seção de partida 13 da saída para conduzir o líquido filtrado para fora do filtro; e o filtro 10 também é mostrado aqui incluindo uma modalidade de um difusor 18 adequado para distribuição personalizada do líquido que entra no filtro sobre o leito de meio.

[0013] O filtro 10 antes de um procedimento de filtragem programado pode ser arranjado para ter uma espessura ‘D’ do meio sobre a seção de partida 13 e a distribuição personalizada de líquido pelo difusor 18 pode ser arranjada para manter substancialmente a espessura do meio mais próxima de ‘D’ do que da espessura mais fina ‘d’ ilustrada na Fig. 1 em relação aos filtros de meio anteriores (onde a dimensão ‘d’ é ilustrada como existente na Fig. 1 pelo menos em regiões periféricas do leito de meio).

[0014] O líquido (marcado por linhas tracejadas) que entra no filtro 10 por meio de entrada 14 flui por meio de difusor 18 para interagir com o meio 12 e sair do filtro por meio de saída 16. A interação do líquido que entra com o difusor 18 permite que pelo menos parte do líquido passe através do difusor em uma direção geral para baixo em direção ao meio e em geral lateralmente (ver as linhas tracejadas ilustradas na Fig. 4). O filtro durante o uso é normalmente preenchido com líquido também acima do meio 12, e o fluxo de líquido que entra (conforme indicado pelas linhas tracejadas na Fig.

5 / 10 4) atua contra o líquido existente dentro do filtro conforme ele flui para o filtro.

[0015] As partículas dentro do líquido podem ser fisicamente removidas pelo leito do meio à medida que o líquido flui através do mesmo. O filtro 10 pode ser usado em uma variedade de aplicações, como em um sistema de irrigação em uma porção a montante do sistema, a fim de remover partículas do líquido que podem obstruir as passagens de fluido dentro do sistema.

[0016] Chama-se a atenção para a Fig. 3 para uma vista em perspectiva de um filtro 10 em geral semelhante ao filtro anteriormente mostrado e discutido. A Fig. 4 ilustra esquematicamente uma vista em corte transversal da Fig. 3 evidenciando uma modalidade de um difusor 18 localizado dentro do filtro imediatamente após a entrada do filtro 14, a fim de distribuir o líquido que entra no filtro sobre o leito de meio do filtro 12 localizado dentro do filtro e abaixo do difusor.

[0017] As Figs. 5A a 5C ilustram esquematicamente uma modalidade de um difusor 18 possivelmente adequado para uso como o difusor dos filtros vistos nas Figs. 2 a 4. O difusor 18 neste exemplo inclui uma base em geral circular 181 e pernas 182 que se estendem para cima a partir da base e fixam cada uma em uma extremidade superior a uma porção do filtro em geral adjacente à entrada 14.

[0018] O difusor 18 tem um eixo geométrico X que se estende em geral vertical em relação à base e as pernas do difusor podem ser dispostas para se estender em uma direção axial e ser simetricamente distribuído em torno do eixo geométrico X. A base 181 tem um núcleo central 183 e o eixo geométrico X pode ser disposto para se estender através de um centro do núcleo. Além disso, a base 181 inclui asas 184 que se estendem radialmente para longe do núcleo, possivelmente em uma distribuição simétrica em torno do eixo geométrico X.

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[0019] Cada asa 184, como mostrado, pode ser espaçada em uma direção periférica em torno do eixo geométrico X de suas asas adjacentes por um espaçamento 185. Cada espaçamento 185 no exemplo visto nas Figs. 5 se expande conforme se estende radialmente para longe do núcleo 183. Essa expansão pode ser incorporada neste exemplo definindo cada espaçamento 185 como sendo limitado entre duas bordas 1851 que divergem uma da outra em uma direção para longe do núcleo 183.

[0020] Cada espaçamento 185, além do exemplo visto nas Figs. 5 pode ser disposto para incluir uma extremidade aberta 186 em seu lado radial externo mais distante do núcleo. Tais extremidades abertas 186 podem encorajar grãos/partículas incluídos dentro do líquido que entra que encontra o difusor, a serem lavados lateralmente para fora do difusor e, assim, substancialmente não obstruir os espaçamentos 185.

[0021] Chama-se atenção para a Fig. 6A que ilustra uma modalidade de um difusor em geral semelhante ao das Figs. 5, mas aqui incluindo uma extremidade fechada 186 no lado externo radial de cada espaçamento mais distante do núcleo.

[0022] Chama-se atenção para a Fig. 6B que ilustra uma modalidade de um difusor incluindo espaçamentos na forma de uma matriz 187 de orifícios. Os orifícios que se estendem ao longo de uma direção radial para longe do núcleo podem ser dispostos para aumentar em tamanho e, assim, cada matriz de orifício pode ser definida como se expandindo à medida que se estende para longe do núcleo. Tal expansão pode ser incorporada neste exemplo definindo cada matriz de orifício 187 como sendo ligada entre duas bordas 1851 que divergem uma da outra em uma direção para longe do núcleo.

[0023] Chama-se atenção para a Fig. 6C que ilustra ainda outra modalidade de espaçamentos aqui na forma de segmentos de arco circulares empilhados um após o outro em uma direção radial para fora. Os raios 1851,

7 / 10 1852 que delimitam vários segmentos de arco formam grupos de tais espaçamentos que se expandem em uma direção radial para fora.

[0024] Verificou-se que esse aumento na expansão de cada “espaçamento” à medida que se estende para longe do núcleo do difusor 183 reduz a probabilidade de se formarem pilhas em leitos de meio usados em tais filtros.

[0025] Chama-se atenção para a Fig. 7 que ilustra uma modalidade de um filtro 100 que inclui uma entrada e saída e um leito de meio entre elas. Chama-se atenção adicionalmente para a Fig. 8 - o filtro 100 nesta modalidade pode ser visto como incluindo um difusor 1800 de estrutura diferente para o difusor 18. O filtro 100 é visto incluindo um alojamento externo com uma seção esférica superior A e uma seção B em geral cilíndrica inferior localizada axialmente abaixo da seção A.

[0026] De preferência, os membros de colisão operacionais do difusor 1800 que são adaptados para desviar o fluxo de líquido de entrada lateralmente, podem ser dispostos para serem posicionados substancialmente axialmente dentro da seção B do filtro. Tal preferência pode ser a fim de reduzir a probabilidade do fluxo de líquido direcionado lateralmente pelo difusor 1800 ser desviado para baixo por superfícies curvas da seção esférica do filtro A. Tais padrões de fluxo de líquido para baixo, se formados, podem encorajar o acúmulo de pilhas no meio do filtro, resultando em eficiência de filtragem reduzida.

[0027] O filtro 100, de forma semelhante à descrita em relação ao filtro 10, pode incluir uma seção de partida (como 13 na Fig. 2) em sua saída e, durante o uso, o filtro 100 pode ser normalmente preenchido com líquido também acima de seu meio, de modo que o fluxo de líquido que entra por meio da entrada do filtro possa suportar o líquido existente dentro do filtro à medida que flui para o filtro.

[0028] O difusor 1800 se estende ao longo de um eixo geométrico Y

8 / 10 (em geral paralelo ou coincidindo com o eixo geométrico do filtro) e inclui membros de colisão inferior e superior 1810, 1820 que estão aqui conectados por pernas que se estendem axialmente 1840. O membro de colisão inferior 1810 inclui uma placa 1811 em geral ortogonal ao eixo geométrico Y e um aro periférico 1812 que se estende a partir de uma periferia da placa 1811 e é formado em torno do eixo geométrico Y. O membro de colisão superior 1820 inclui uma barreira periférica tipo disco 1821 que se estende ao longo de um plano em geral perpendicular ao eixo geométrico Y e um orifício central 1822 formado através da barreira 1821.

[0029] O difusor 1800 inclui em seu lado superior um acoplador 1830 disposto para acoplar a um lado superior interno do filtro 100. O acoplador 1830 está disposto para se acoplar ao filtro em torno de um local onde a entrada do filtro está localizada e o acoplador 1830 inclui uma passagem passante 1831 que fornece um caminho para o líquido que entra no filtro por meio de sua entrada para interagir com o difusor 1800. O acoplador 1830 no exemplo mostrado inclui uma rosca em sua periferia para acoplamento ao filtro.

[0030] Chama-se atenção para a Fig. 9B que ilustra caminhos de líquido formados devido a interações de líquido fluindo em direção ao difusor 1800 por meio da passagem 1831. As linhas “tracejadas” ilustram os primeiros padrões de fluxo de líquido formados devido à interação do líquido com a placa em forma de disco 1821 do membro de colisão superior 1820. Esses padrões de fluxo “tracejados” se estendem em geral lateralmente, afastando-se do eixo geométrico Y e, possivelmente, ligeiramente axialmente para baixo.

[0031] As linhas ‘pontilhadas’ ilustram um segundo padrão geral de fluxo de líquido formado devido à interação do líquido com o membro de colisão inferior 1810. O líquido que flui em direção ao membro de colisão inferior se apoia contra a placa 1811 e quando é impulsionar lateralmente

9 / 10 para fora do eixo geométrico Y atinge a borda periférica 1812 para assumir padrões de fluxo de líquido que se estendem em geral lateralmente e ligeiramente axialmente para cima.

[0032] Esses padrões de fluxo ‘pontilhados’ ao encontrar os padrões de fluxo ‘pontilhados’ formam padrões de fluxo combinados 111 (marcados aqui pelas linhas tracejadas e pontilhadas) que em geral se estendem lateralmente. Tais padrões de fluxo em geral direcionados lateralmente 111 (estendendo-se para longe do eixo geométrico Y) são menos propensos a assumir rotas de fluxo que se estendem em geral para baixo, inter alia, devido a estarem axialmente localizados em geral dentro da seção cilíndrica B do compartimento do filtro e, portanto, evitando a interação com superfícies que caso contrário, desviaria esses padrões de fluxo para baixo.

[0033] Tais padrões de fluxo direcionados lateralmente 111 formam uma ação chamada de “varredura” que em geral mantém a face superior do leito do material 120 (ver material 120 indicado na Fig. 8), que está preferencialmente localizado imediatamente abaixo do difusor 1800, em geral plano e substancialmente desprovido de quaisquer pilhas formadas no leito. Assim, verificou-se que tal distribuição de padrões de fluxo de líquido direcionados lateralmente 111 reduz a probabilidade de pilhas serem formadas em leitos de meio usados em tais filtros.

[0034] Na descrição e reivindicações do presente pedido, cada um dos verbos, “compreender”, “incluir” e “ter”, e seus conjugados, são usados para indicar que o objeto ou objetos do verbo não são necessariamente uma lista completa de membros, componentes, elementos ou partes do sujeito ou sujeitos do verbo.

[0035] Além disso, embora o presente pedido ou tecnologia tenha sido ilustrado e descrito em detalhes nos desenhos e na descrição anterior, tal ilustração e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplificativas e não restritivas; a tecnologia não é, portanto, limitada às modalidades

10 / 10 descritas. Variações nas modalidades descritas podem ser compreendidas e efetuadas por aqueles versados na técnica e praticando a tecnologia reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da tecnologia e das reivindicações anexas.

[0036] Nas reivindicações, a palavra “compreendendo” não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. Um único processador ou outra unidade pode cumprir as funções de vários itens citados nas reivindicações. O mero fato de que certas medidas são citadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não pode ser usada com vantagem.

[0037] A presente tecnologia também é entendida como abrangendo os termos, recursos, valores numéricos ou intervalos exatos, etc., se aqui tais termos, recursos, valores numéricos ou intervalos etc. são referidos em conexão com termos como “cerca de, ca., substancialmente, em geral, pelo menos” etc. Em outras palavras, “cerca de 3” também deve compreender “3” ou “substancialmente perpendicular” deve também compreender “perpendicular”. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser considerados como limitadores do escopo.

[0038] Embora as presentes modalidades tenham sido descritas com um certo grau de particularidade, deve-se compreender que várias alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção como reivindicado a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Meio filtrante, caracterizado pelo fato de que tem um eixo geométrico e que compreende uma entrada e um difusor localizado axialmente abaixo da entrada para distribuir o líquido que entra no filtro por meio da entrada sobre o meio no filtro, o difusor compreendendo uma base circular em geral ortogonal ao eixo geométrico do filtro, a base que compreende um núcleo central e uma pluralidade de asas se estendendo radialmente para longe dos espaçamentos de formação de núcleo entre as asas adjacentes, em que cada espaçamento se expande conforme se estende para longe do núcleo.

2. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento forma uma abertura contínua através da base à medida em que se estende para longe do núcleo.

3. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento está na forma de uma matriz de aberturas através da base à medida em que se estende para longe do núcleo.

4. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada abertura na matriz está na forma de um orifício em geral circular.

5. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada abertura na matriz está na forma de uma abertura em geral em formato arqueado.

6. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento é aberto em sua extremidade mais distante do núcleo.

7. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento está fechado em sua extremidade mais distante do núcleo.

8. Meio filtrante, caracterizado pelo fato de que tem um eixo geométrico e que compreende uma entrada e um difusor localizado axialmente abaixo da entrada para distribuir o líquido que entra no filtro por meio da entrada sobre o meio no filtro, o difusor compreendendo membros de colisão superior e inferior, e o líquido que entra no filtro formando padrões de fluxo superior e inferior ao colidir, respectivamente, contra os membros de colisão superior e inferior, em que pelo menos porções dos ditos padrões de fluxo superior e inferior se fundem para formar padrões de fluxo combinados que se estendem em geral lateralmente para longe do eixo geométrico

9. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o membro de colisão superior é em formato de disco com um orifício central, e o membro de colisão inferior compreende uma placa circular e um aro elevado localizado em uma periferia da placa.

10. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que os membros de colisão superior e inferior se estendem cada um em geral ortogonais ao eixo geométrico do filtro.

11. Meio filtrante de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende um alojamento externo e uma porção do alojamento formada ao redor dos membros de colisão superior e inferior é em geral cilíndrico.

12. Método para filtrar água para fins de irrigação, caracterizado pelo fato de que compreende: prover um meio filtrante que tem um eixo geométrico e que compreende uma entrada e um difusor localizados axialmente abaixo da entrada e acima do meio, o difusor compreendendo uma base circular formada em torno e em geral ortogonal ao eixo geométrico do filtro, a base compreendendo uma pluralidade de asas estendendo-se radialmente do eixo geométrico com espaçamentos entre as asas adjacentes, em que cada espaçamento se expande conforme se estende para longe do núcleo,

prover uma quantidade pré-existente de líquido dentro do filtro que cobre o meio e o difusor, e impulsionar no filtro um fluxo de líquido entrando axialmente que se sustenta contra o líquido existente dentro do filtro, embora em geral interaja com o difusor para fluir em direção ao meio por meio de pelo menos alguns dos espaçamentos do difusor e também em geral lateralmente em direções transversais ao eixo geométrico, alguns dos quais não por meio dos espaçamentos.

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento forma uma abertura contínua através da base.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento está na forma de uma matriz de aberturas através da base.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada abertura na matriz está na forma de um orifício em geral circular.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada abertura na matriz está no formato em geral de arco.

17. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o espaçamento está aberto em sua região radial mais externa.

18. Meio filtrante de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que cada espaçamento é fechado em sua região radial mais externa.