MX2012008205A - Sistemas y metodos para filtracion de agua individual. - Google Patents

Abstract

Un recipiente portátil para fluidos que tiene un sistema integrado de filtración. Un ensamble de presión adaptado al recipiente incluye un tapón, una barra que tiene un extremo superior y un ensamble de filtración. Una parte superior de recipiente recibe el ensamble de presión de tal modo que la barra del ensamble de presión se una de manera deslizable a un soporte de la parte superior de recipiente. Una junta unida al elemento de filtración mantiene un sello entre la superficie interna del recipiente y un perímetro externo del ensamble de filtración, y la orientación de la barra se mantiene por la junta y el soporte. Con el uso, la presión aplicada al ensamble de presión impulsa el ensamble de filtración a través del recipiente, lo que ocasiona que el agua se filtre a medida que pasa a través del elemento de filtración.

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS PARA FILTRACIÓN DE AGUA INDIVIDUAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con sistemas de filtración de agua y, de manera más particular, con sistemas de filtración de agua individual integrados en un recipiente portátil.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El agua embotellada se prefiere por muchos consumidores por razones que incluyen conveniencia, prestigio y la calidad observada del agua embotellada. En la práctica, existe una serie de cuestiones de salud, sostenibilidad y ambientales asociadas con las botellas de un solo uso. La calidad del agua embotellada puede afectarse por las condiciones de almacenamiento. Hasta 33% del agua embotellada puede contaminarse, lo cual resulta tanto de la contaminación de fuentes e instalaciones embotelladoras como del uso de botellas de plástico. Por ejemplo, los plásticos utilizados comúnmente pueden filtrar contaminantes basados en hidrocarburos hacia el agua, particularmente cuando las botellas de plástico se almacenan a la luz solar directa o a temperaturas elevadas. Adicionalmente, se estima que un 87% de las botellas de plástico para agua se envían a un vertedero de escombros en lugar de una instalación de reciclaje. Los costos de transporte y los efectos sobre el ambiente también se incrementan dado que el agua embotellada a menudo se envía desde ubicaciones distantes, incluyendo Fiji y France. En consecuencia las botellas de plástico de un solo uso se asocian con costos incrementados de desecho y reciclaje y cuestiones de sostenibilidad.

Las alternativas actuales al agua embotellada emplean botellas reutilizables, generalmente diseñadas para propósitos de deportes y/o campismo, y no se optimizan para la vida urbana. Las botellas reutilizables dependen de sistemas de filtración domésticos o de oficina como fuente de reabastecimiento. Otros suministros de agua disponibles varían en calidad. Por ejemplo, los suministros públicos de agua pueden tener cloro y otros sabores indeseables, a menudo de los conductos metálicos. Los suministros de agua también pueden afectarse por la fuente, incluyendo el agua pesada obtenida de un acuífero o río que fluye a través de la piedra caliza. Las fuentes de agua purificada por sistemas de osmosis inversa pueden ser insípidas y poco atrayentes para el gusto de algunos consumidores. El agua derivada de pozos o tanques de almacenamiento con un mantenimiento deficiente también puede albergar contaminantes.

Por consiguiente, existe una necesidad de un sistema portátil de filtración orientado al consumidor, fácil de usar, que sea funcional y elegante.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los aspectos de la presente invención abordan los diversos problemas con el agua embotellada y los contenedores portátiles reutilizables, incluyendo los descritos anteriormente. Ciertas modalidades de la invención proporcionan un contenedor para fluidos que tiene un sistema integrado de filtración. El contenedor típicamente tiene un recipiente sustancialmente cilindrico con una superficie interna, una superficie externa y una abertura, usualmente en un extremo superior del recipiente. Un ensamble de presión incluye un tapón que se une a, o es parte de un ensamble de presión, el cual también incluye un ensamble de filtración. El ensamble de presión además incluye una barra que tiene un extremo superior que se une al tapón y un extremo inferior que se une de manera liberable al ensamble de filtración. Una parte superior de recipiente se configura para recibir el ensamble de presión de tal modo que la barra del ensamble de presión se una de manera deslizable a un soporte de la parte superior de recipiente. Una cámara del ensamble de filtración recibe un elemento de filtración y tiene una junta unida que mantiene un sello entre la superficie interna del recipiente y un perímetro externo del ensamble de filtración. La orientación de la barra se controla por la junta y por el soporte. Con el uso, la presión aplicada al ensamble de presión impulsa al ensamble de filtración a través del recipiente, típicamente de la parte superior a la parte inferior, y ocasiona que el agua sin filtrar pase a través del elemento de filtración con el fin de remover los químicos disueltos, microbios y materiales en partículas en el agua sin filtrar. El agua filtrada se obtiene en la porción superior del recipiente.

En algunas modalidades, el elemento de filtración comprende carbón activado. El ensamble de filtración puede recibir una o más cápsulas que agregan una sustancia al agua filtrada por el elemento de filtración cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente. El aditivo puede ser esencia de frutas y/o un nutriente para el agua filtrada por el elemento de filtración. El nutriente comprende un mineral. El agua filtrada por el elemento de filtración, cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente, cumple con el Estándar NSF/ANSI 42 y/o Estándar NSF/ANSI 53.

En algunas modalidades, el tapón incluye una válvula operada por un anillo, con lo cual el anillo gira alrededor de un eje de la botella entre una primera y una segunda posición, de tal modo que la válvula se cierre cuando el anillo se encuentra en la primera posición, y se abra cuando el anillo se encuentra en la segunda posición. El anillo también puede utilizarse para operar el ensamble de presión cuando se orienta en la primera posición.

En algunas modalidades, la junta comprende un elemento que tiene una pluralidad de aletas, tal como un anillo en forma de U o un anillo en forma de V. La junta también puede comprender un sello de empaque tipo chevron y/o una junta tórica. En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 34.4738 kilopascales (5 libras por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 172.369 kilopascales (25 libras por pulgada cuadrada) o mayor. Se apreciará que pueden utilizarse algunas juntas que soportan presiones hidrostáticas menores. El contenedor puede ser una botella o una jarra, o puede proporcionarse en alguna otra forma adecuada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra dos ejemplos de recipientes de acuerdo con ciertos aspectos de la invención. La Figura 2 representa un ejemplo de una botella en sus formas ensamblada y parcialmente desensamblada.

La Figura 3 proporciona vistas en sección transversal de un ejemplo de un recipiente construido de acuerdo con ciertos aspectos de la invención.

La Figura 4 muestra un ejemplo de un ensamble de filtración simplificado.

La Figura 5A es una vista en sección transversal de una botella construida de acuerdo con ciertos aspectos de la invención.

La Figura 5B es una vista en despiece de un elemento de filtración utilizado en ciertas modalidades de la invención.

La Figura 6 ilustra un ejemplo de la estructura de los componentes de filtración que pueden apilarse dentro de un elemento de filtración de la presente invención.

La Figura 7 representa ciertos aspectos de funcionamiento de una botella construida de acuerdo con ciertos aspectos de la presente invención.

La Figura 8 muestra una modalidad de la invención que incluye un popote.

Las Figuras 9A y 9B representan mecanismos para manipular un popote de acuerdo con ciertos aspectos de la invención.

Las Figuras 10A y 10B muestran una jarra en una modalidad de la invención.

La Figura 11 ilustra un procedimiento para filtrar agua al utilizar un recipiente de acuerdo con ciertos aspectos de la invención.

.: . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención se describirán ahora en detalle con referencia a los dibujos, los cuales se proporcionan como ejemplos ilustrativos para hacer posible que los expertos en la técnica practiquen la invención. En especial, las figuras y ejemplos a continuación no pretenden limitar el alcance de la presente invención a una sola modalidad, sino que otras modalidades son posibles por medio del intercambio de algunos o todos los elementos descritos o ilustrados. Siempre que sea conveniente, los mismos números de referencia se utilizarán a lo largo de los dibujos para referirse a las mismas partes o similares. En los casos donde ciertos elementos de estas modalidades puedan implementarse parcial o completamente al utilizar componentes conocidos, sólo se describirán aquellas porciones de tales componentes conocidos que sean necesarias para una comprensión de la presente invención, y las descripciones detalladas de otras porciones de tales componentes conocidos se omitirán para no oscurecer la invención. En la presente especificación, una modalidad que muestra un componente singular no debe considerarse limitante; en lugar de ello la invención pretende abarcar otras modalidades que incluyen una pluralidad del mismo componente, y viceversa, a menos que se indique explícitamente de otra manera en este documento. Más aún, los solicitantes no pretenden que a algún término en la especificación o reivindicaciones se atribuya un significado poco común o especial, a menos que se establezca explícitamente como tal. Además, la présente invención abarca equivalentes conocidos presentes y futuros para los componentes referidos en este documento a modo de ilustración.

Ciertas modalidades de la invención proporcionan un sistema filtrante autónomo operado manualmente que puede utilizarse para purificar agua. En particular, el sistema de filtración proporciona un método para hacer pasar agua de consumo a través de uno o más elementos de filtración que pueden remover contaminantes que pueden incluir partículas, microbios y químicos, ya sea disueltos o en suspensión. El sistema de filtración adicionalmente puede recibir un elemento que infunde al agua saborizantes, nutrientes y otros aditivos semejantes. El grado de filtración puede seleccionarse al elegir de entre una serie de filtros. Por ejemplo, la filtración a niveles NSF-42 y NSF-53 puede alcanzarse por la selección de filtros y sellos. NSF International es una empresa no gubernamental sin fines de lucro, y es el líder mundial en desarrollo de estándares, certificación de productos, educación, y manejo de riesgos para salud pública y seguridad. NSF, acreditado por el American National Standards Institute ("ANSI") para desarrollar estándares nacionales estadounidenses para unidades de tratamiento de agua de consumo, ha desarrollado estándares clave para la evaluación y certificación de unidades de tratamiento de agua de consumo.

El Estándar NSF/ANSI 42 se aplica a unidades de tratamiento de agua de consumo y aborda los efectos estéticos, cubriendo sistemas de punto de uso (POU) y punto de entrada (POE) diseñados para reducir contaminantes específicos estéticos o no relacionados con la salud (cloro, sabor y olor, y partículas) que pueden presentarse en el agua de consumo pública o privada. El Estándar NSF/ANSI 53 se aplica a unidades de tratamiento de agua de consumo y aborda los efectos estéticos, cubriendo sistemas de punto de uso (POU) y punto de entrada (POE) diseñados para reducir contaminantes específicos relacionados con la salud tales como Cryptosporidium, Giardia, plomo, químicos orgánicos volátiles (VOCs) y metil ter-butil éter (MTBE), que pueden presentarse en el agua de consumo pública o privada. Ejemplos de elementos de filtración se discutirán posteriormente, pero muchas modalidades emplean por lo menos un elemento de filtración que utiliza carbón activado para remover químicos del agua.

Ciertas modalidades de la invención comprenden un contenedor que tiene un sistema integral de filtración. El contenedor puede tomar cualquier conformación o forma apropiada para un uso previsto. La Figura 1 muestra dos ejemplos de formas de acuerdo con ciertos aspectos de la invención. Una botella 10 puede conformarse y ajustarse en tamaño con base en una aplicación orientada. Por ejemplo, una botella puede tener un diámetro externo 14 de una porción cilindrica inferior que se selecciona para ajustarse a un portavasos de un automóvil u otro vehículo. En otro ejemplo, la botella 10 puede tener un cuerpo sustancialmente cilindrico 16 con un tamaño para ajustarse en un portador de botellas de una bicicleta, braga, cinturón y/o mochila, etc. Se muestra que la botella 10 tiene una abertura 12 para facilitar el vertido o para permitir que un usuario beba directamente el contenido de la botella 10. Una jarra, garrafa u otro recipiente 11 puede conformarse y ajustarse en tamaño para proporcionar una cantidad deseada de agua en un contenedor que puede proporcionarse en un entorno de cocina o comedor y puede llevarse fácilmente a otras ubicaciones en una residencia, restaurante, hotel, instalación deportiva, etcétera. La jarra 11 se representa con un cuerpo generalmente transparente 17, un asa 170 y tapa 13, con un elemento de filtración a9 que descansa en la parte inferior del contenedor 11.

Regresando a la Figura 2, un ejemplo de una botella 20 se muestra en la forma ensamblada 20 y en forma parcialmente desensamblada. En este ejemplo, la botella 20 puede formarse con un cuerpo de recipiente metálico 22, parte superior (o cuello) 24 y ensamble de tapón 26. Cualquier metal y/o aleación metálica adecuados puede utilizarse, incluyendo, por ejemplo, acero (particularmente, acero inoxidable), aluminio, cobre, oro, plata, etc. Otros materiales pueden utilizarse, incluyendo, por ejemplo, vidrio, Polioximetileno ("POM"), HDPE, ABS, PET, PS, PP y copoliéster. Los materiales pueden utilizarse en combinación, incluyendo, por ejemplo, una combinación de acero con refuerzo de POM. En otro ejemplo, un cuerpo de recipiente 22 construido de vidrio puede combinarse con la parte superior de acero inoxidable 24. Múltiples capas pueden formarse al utilizar metales, aleaciones, enchapados, anodizaciones, recubrimientos, etcétera. En un ejemplo, un elemento de cobre puede tener un exterior chapado en níquel y una superficie interior recubierta con un material de plástico inerte impermeable. En otro ejemplo, puede emplearse cerámica para obtener un aislamiento térmico y las superficies terminadas pueden comprender capas de metal, capas sinterizadas y/o superficies vidriadas. También se apreciará que el aislamiento térmico puede obtenerse al separar dos o más capas, separadas por un aislante, incluyendo una capa aislante de aire.

Ciertos aspectos generales del sistema de filtración pueden observarse en la representación parcialmente desensamblada de la botella 20. Un ensamble de presión 260, 262 se fija al ensamble de tapón 26 y se une de manera deslizable al cuello 24 de la botella 20 de tal modo que, cuando el cuello 24 se asegure al cuerpo 22 (véase, (botella 20), una bandeja, contenedor u otro elemento de filtración (a continuación, referido de manera intercambiable como "filtro") 262 puede levantarse o bajarse dentro del cuerpo 22 al jalar respectivamente el ensamble de tapón 26 lejos del cuello 24 o al empujar el ensamble de tapón 26 hacia el cuello 24. El movimiento del ensamble de tapón 26 puede facilitarse al utilizar el anillo de tiro 28. El filtro 262 se une al ensamble de tapón 26 por un vástago o barra 260 que típicamente tiene una longitud que permite que el filtro 262 recorra la longitud completa del cuerpo 22. El filtro 262 puede proporcionarse con una forma contorneada que se ajusta suavemente a la parte inferior interior del cuerpo 22, lo que en consecuencia proporciona un bloqueo efectivo contra el movimiento lateral del filtro 262 cuando la botella se encuentra en uso. Como se discutirá después, el cuello 24 típicamente incluye una junta y/o soporte que mantiene un ajuste apretado con el vástago 260. El ensamble de tapón 26 típicamente puede bloquearse para prevenir la extracción inadvertida del vástago 260 (y el ascenso consecuente del filtro 262) cuando se encuentra en uso.

La Figura 3 representa, en sección transversal, otro ejemplo de una botella 30 proporcionada de acuerdo con ciertos aspectos de la invención. En la Figura 3, la botella 30 se muestra con el ensamble de tapón 35 en su posición de descanso normal, donde se une de manera liberable al ensamble de cuello 37 y define la altura (300) de la botella 30 cuando se cierra. La Figura 3 también muestra la botella 30 con el ensamble de tapón 35' extendido hacia arriba lejos del ensamble de cuello 37 a una altura máxima 302 desde la parte inferior del cuerpo 31. El contenido típicamente es líquido y se mantiene en un espacio interno 32. El volumen máximo del contenido que puede retenerse por el espacio interno 32 se reduce en esta modalidad por el volumen del elemento de filtración 34, el cual se configura para atravesar la longitud axial de la botella 30.

En el ejemplo de la Figura 3, el ensamble de la botella 30 se facilita por una o más roscas de tornillo utilizadas para sujetar el cuerpo 31 y cuello 37 en conjunto. El ensamble de tapón 35, incluyendo el vástago 33 y filtro 34, se aseguran por una junta y/o soporte 375. El filtro 34 previene que el vástago 33 se extraiga completamente a través del ensamble de cuello 37. El vástago 33 puede sujetarse al ensamble de tapón por cualquier medio adecuado, incluyendo por sujeción con tornillos (como se muestra en 36), por soldadura, pegamento, adhesivo y/o por un sujetador mecánico separado. Se contempla que, por lo menos en algunas modalidades, el vástago puede fabricarse como parte integral del ensamble de tapón - o cierta porción del mismo - por moldeado, extrusión, torneado o cualquier otro medio disponible. Asimismo, el elemento de filtración 34 puede unirse de manera similar al extremo inferior del vástago 33. Sin embargo se indicará aquí, y describirá con mayor detalle después, que la conexión del elemento de filtración 34 al vástago 33 típicamente requiere un enlace impermeable que resista fluido bajo una presión significativa.

La Figura 4 muestra un ensamble de filtración simplificado de acuerdo con ciertos aspectos de la invención. Como se representa, el ensamble de filtración comprende los elementos de canasta 40 y cubierta 42 que crean un compartimiento cuando se sujetan al vástago 41. El compartimiento recibe los elementos de filtración 44 y 46 y, opcionalmente, los elementos de tratamiento (no mostrados). Los elementos de sellado 48 proporcionan un sello interno dentro del compartimiento creado por la canasta 40 y cubierta 42. Se apreciará que la canasta típicamente se construye para ajustarse estrechamente dentro del cuerpo de la botella 49 con el fin de facilitar la creación de un sello que dirige el fluido a través de los elementos de filtración 44 y 46.

Las Figuras 5A y 5B proporcionan vistas de recipientes de un ensamble de filtro 59 de acuerdo con ciertos aspectos de la invención. La Figura 5A muestra una botella que comprende un recipiente principal 57, una parte superior de recipiente 51 , una tapa o tapón 50, una barra de émbolo o vástago 52 y un ensamble de filtro que, cuando se ensambla, forma una jaula que tiene una parte superior de jaula 53, una parte inferior de jaula 56, un elemento de junta 54 y una cápsula o inserción de filtro 55. El elemento de junta tiene una pluralidad de aletas 540 alrededor de su circunferencia, lo que crea un sello cuando la jaula ensamblada 59 se inserta en el recipiente 57. El recipiente principal 57 y parte superior de recipiente 51 típicamente se proporcionan con roscas que hacen posible que la parte superior de recipiente 51 y recipiente principal 57 se sujeten en conjunto.

La Figura 5B muestra el ensamble de filtro ensamblado 59 y proporciona detalles adicionales de los componentes del ensamble de filtro 59. El ensamble de filtro 59 comprende un elemento superior 53 y un elemento inferior 56 que crean un compartimiento, canasta o jaula que aloja uno o más elementos de filtración 55 (también referidos como cápsulas de filtración 55). El elemento de filtración 59 típicamente se construye para ajustarse estrechamente dentro del recipiente principal 57. Un sello puede obtenerse al utilizar el elemento de junta separado 54 (por ejemplo, como se representa en la Figura 5A) y/o puede obtenerse y/o aumentarse al utilizar juntas proporcionadas como parte del elemento superior 53 y/o elemento inferior 56. El elemento de junta 54 se utiliza para crear un sello entre el ensamble de filtro 59 y la superficie interior 572 de la botella 57 (véase la Figura 5A). En un ejemplo, el elemento inferior 56 puede fabricarse con una ranura o muesca circunferencial para recibir un sellador anular como alternativa a, o además de, el elemento de junta separado 54.

El sello entre el ensamble de filtro 59 y la superficie interior 572 de la botella 57 previene la fuga del agua sin filtrar hacia la porción de agua filtrada (superior) almacenada dentro del recipiente principal 57. La efectividad del sello puede maximizarse por la fabricación del ensamble de filtro 59 a tolerancias herméticas de fabricación. Cualquier hueco restante se sella por uno o más de los elementos de junta 54 descritos. El sello típicamente debe soportar presiones de entre 34.4738 y 172.369 kilopascales (5 y 25 libras por pulgada cuadrada). En consecuencia, muchas modalidades se construyen para minimizar el área cubierta por un sello, lo que en consecuencia reduce las tensiones sobre los materiales de las juntas. El nivel de presión hidrostática dentro del recipiente principal 57 durante la filtración se determina por la estructura y cantidad de los elementos de filtración, así como las dimensiones del recipiente 57 y ensamble de filtración 59.

El elemento de junta 54 puede incluir una ranura o hendidura para recibir un sello anular que puede ser uno o más de una junta tórica, un anillo en forma de U, un anillo en forma de V, una arandela, un sello en forma de copa y un sello de empaque tipo chevron. Esta lista no pretende ser exhaustiva y el tipo de sello utilizado puede basarse en una serie de factores incluyendo disponibilidad, rendimiento bajo presión, fricción, resistencia del material y estabilidad de los componentes. Los sellos a menudo se construyen de caucho, caucho de silicona, PTFE, nitrilo reforzado de tela, polietileno y otros polímeros. Sin embargo, se contempla que los sellos pueden construirse a partir de otros materiales, como se dicta por los requerimientos de la aplicación.

El elemento de filtración 55 puede proporcionarse como un contenedor sólido, rígido o suave en el cual se empaqueta un material filtrante. Como se representa en la Figura 5B, el elemento de filtración 55 comprende un componente anular que se ajusta estrechamente dentro del compartimiento formado por el elemento superior 53 y elemento inferior 56. En un ejemplo, el elemento de filtración comprende carbón activado empaquetado capaz de remover impurezas y químicos disueltos del agua que pasa a través del elemento de filtración 55. El elemento de filtración de "disco de hockey" representado 55 puede revestirse o rodearse por un material que proporciona filtración adicional de materia en partículas y previene el escape de carbón en polvo hacia el agua filtrada. Una cubierta de polipropileno, celulosa, fibra natural, papel tratado u otro material adecuado puede utilizarse según se requiera o desee y la cubierta puede conformarse (por ejemplo, un recubrimiento) o tener una forma suelta similar a "bolsa de té".

El ajuste del elemento de filtración 55 dentro del ensamble de filtro 59 puede mejorarse al proporcionar sellos adicionales entre el elemento de filtración 55 y elemento inferior 56, elemento superior 53 y/o elemento de junta 54. Se apreciará que la junta 54 y otros sellos, en caso de utilizarse, se proporcionan para forzar al fluido a que fluya desde debajo del elemento inferior 56 hasta más allá del elemento superior 53 a través del elemento de filtración 55 sin fugas. Típicamente, el fluido fluye bajo una presión hidrostática que varía entre 34.4738 kPa y 68.9476 kPa (5 psi y 10 psi), pero se contempla que presiones de hasta 172.369 kPa (25 psi) puede manejarse por el sistema de filtración.

El ajuste de los componentes, estructura de los sellos y construcción del elemento de junta, típicamente toma en consideración la presión esperada del uso del dispositivo. Por ejemplo, un elemento de filtración clasificado como NSF-53 puede comprender múltiples elementos de filtración 55 estrechamente empaquetados que proporcionaron una resistencia sustancial al flujo de agua. En consecuencia, pueden esperarse presiones elevadas a medida que el ensamble de filtro 59 se baja hacia la botella. En situaciones de alta presión, diversas alternativas de diseño se encuentran disponibles. Por ejemplo, un ajuste más apretado entre el elemento inferior 56 y la superficie interna de la botella 30 y/o entre el elemento superior 53 y la superficie interna, puede limitar el área de superficie de la junta y los sellos expuestos a la presión elevada. En otro ejemplo, los sellos y juntas pueden tener múltiples aletas (por ejemplo un sello en forma de U o sello en forma de V) que mejoran la confiabilidad del mecanismo de sellado al prevenir las fugas de los elementos inferiores a los superiores 56 y 53, respectivamente.

Como se representa, los elementos 53, 54 y 56 del ensamble de filtro 59 comprenden, cada uno, una superficie generalmente plana que incluye una serie de perforaciones radialmente orientadas, tales como las hendiduras representadas radialmente dispuestas 530, que conducen fluido a través del ensamble de filtro 59. Algunas modalidades utilizan otras configuraciones de perforaciones que incluyen hendiduras orientadas de manera diferente, agujeros o cierta combinación tanto de hendiduras como de agujeros. Algunas modalidades proporcionan una superficie compuesta que puede incluir una gasa de alambre y/o un material permeable. Diferentes elementos del ensamble de filtro 59 pueden utilizar combinaciones de materiales de superficie, diferentes estructuras de superficie y/o diferentes canales, agujeros y/o hendiduras para conducir fluido a través del ensamble 59.

La Figura 6 ilustra los componentes de filtración 550 (véase también la Figura 5B) que pueden apilarse dentro de un elemento de filtración tal como el elemento 55. Los componentes 60, 62, 64 y 66 pueden apilarse uno sobre otro dentro del elemento de filtración 55. Cada uno de estos componentes 60, 62, 64 y 66 puede ser de gran tamaño con el fin de asegurar un sello confiable con las paredes del elemento de filtración 56. Como se muestra en la vista en sección transversal del componente 60, el componente 60 comprende un material de filtración 600 empaquetado dentro de un contenedor permeable que se caracteriza por las varillas 602 y 604 que típicamente son impermeables y proporciona sellos de borde para el componente 60. Aunque el elemento de filtración puede llenarse completamente con un material de filtración sólido o empaquetado, la disposición representada en la Figura 6 ofrece la capacidad de realizar filtración en fases múltiples. Por ejemplo, un primer componente de filtración 60, en relación con el flujo de fluido 68, puede bloquear el paso de materia en partículas, el segundo componente 62 puede tener un tamaño de poro calculado para bloquear microbios, el tercer componente 64 puede remover químicos al utilizar, por ejemplo, carbón activado, y un cuarto elemento 66 puede infundir sabor al fluido.

Aunque el elemento de filtración 55 y componentes de filtración 60, 62, 64 y 66 se representan como anulares en su conformación, muchas modalidades aseguran el elemento de filtración 55 al vástago 52 en un elemento superior 51 y los componentes de filtración 60, 62, 64 y 66 y/o el elemento de filtración 55 pueden ser cilindricos. Se apreciará que ciertas ventajas se derivan de utilizar los componentes de filtración no anulares 60, 62, 64 y 66, incluyendo una reducción en la presión hidrostática requerida para soportar el flujo de fluido 68, una producción total mejorada y mecanismos de sellado menos complejos.

La Figura 7 representa una botella 70 que comprende un anillo de funciones múltiples 76 que sirve para extraer un elemento de filtración 72 a lo largo del eje de la botella 70 y adicionalmente puede utilizarse para bloquear un ensamble de tapón 74 y/u operar una válvula 78 que permite a un usuario beber el contenido de la botella 70. La Figura 7 representa el ejemplo de una válvula 78 y anillo 76 en las posiciones cerrada 700, abierta 702 y abierta/bloqueada 704. En la configuración cerrada 700, el anillo 76A puede localizarse en un plano generalmente vertical para permitir que el anillo 76A se utilice para jalar/empujar el mecanismo de tapón 74 a lo largo del eje de la botella 70 o para llevar la botella 70 en un gancho, cuerda, etc. Obsérvese que, en la configuración cerrada 700, el mecanismo de tapón puede bloquearse, por ejemplo, al girar el anillo 76 a través de una ángulo predeterminado como se muestra en 76A. Para abrir la válvula 78B, el anillo 76B puede girarse como se muestra en 75. Una rotación adicional 77 del anillo a la posición 76C puede bloquear la válvula 78C en una posición abierta.

Se apreciará que pueden utilizarse variaciones en el contexto de la Figura 7 según se desee. Por ejemplo, la Figura 8 muestra una modalidad en la cual la posición bloqueada por anillo 76C de la Figura 7 expone un popote 82 acoplado al anillo 80. Las Figuras 9A y 9B muestran mecanismos alternos por los cuales puede presentarse un popote 80. En la Figura 9A, el extremo de popote 94 se gira de la posición de descanso (cuando el anillo 90 se encuentra en una posición vertical) a la posición 95 cuando el anillo se gira a la posición bloqueada 91. El extremo de popote levantado 95 se acopla a un popote interno 92 dentro de la botella. En la Figura 9B, el extremo de popote 96 se gira de la posición de descanso (cuando el anillo 90 se encuentra en una posición vertical) a la posición 97 cuando el anillo se gira a la posición bloqueada 91. Cuando el extremo de popote 96 se encuentra en posición de descanso, el popote interno unido 92 se cierra por compresión.

Las Figuras 10A y 10B muestran la jarra 11 de la Figura 1 , separada en los componentes funcionales principales. En la Figura 10A, la jarra 11 comprende un recipiente 17 en el cual puede insertarse un ensamble de émbolo. Los principios de operación son similares a los descritos anteriormente en relación con los contenedores de botellas. La jarra 11 puede purificar agua a través de una operación manual. Una asa integrada 170 facilita el vertido y almacenamiento dentro de un refrigerador, por ejemplo. La jarra 11 comprende un recipiente que puede elaborarse a partir de vidrio, y un ensamble de émbolo de presión alimentado manualmente 15. El émbolo de presión 15 se soporta a lo largo de la circunferencia del ensamble de filtro 19 y a lo largo del eje en movimiento 150 del émbolo, típicamente por el componente de tapa 13. El agua se filtra cuando el émbolo 15 se presiona manualmente hacia abajo hacia el recipiente y el ensamble de filtro 19 pasa el agua a través del filtro. El ensamble de filtro 19 comprende por lo menos un elemento superior 190, un elemento inferior 192 y una o más cápsulas de filtración (no mostradas). Al soportar el émbolo en dos ubicaciones, una junta a lo largo de la circunferencia del ensamble de filtro 19 es capaz de mantener un sello constante contra la pared del recipiente 17, lo que resulta en un nivel extremadamente puro de filtración.

En la Figura 10B, el elemento de filtración 19 se muestra en su forma ensamblada. El elemento de filtración 19 representado tiene una pluralidad de aletas 194 proporcionada como elemento de junta o unida a la circunferencia externa del elemento superior 190 y/o elemento inferior 192.

Ciertas modalidades de la invención comprenden métodos para operar los sistemas de filtración individuales descritos anteriormente que permiten a los usuarios filtrar agua sin la necesidad de una bomba energizada. La Figura 11 muestra un procedimiento para filtrar agua al utilizar una botella, aunque los principios generales de operación se aplican de igual modo a otras modalidades, tales como jarras y garrafas. En referencia al ejemplo de la Figura 11 , en un sistema que comprende el recipiente de acero inoxidable 110, la parte superior de recipiente 112 y un émbolo de presión alimentado manualmente 114 tienen un eje 116 y un ensamble de filtro 118. Como se describe anteriormente, el émbolo de presión 114 se soporta en dos ubicaciones, particularmente a lo largo de la circunferencia de un ensamble de filtro 118 y a lo largo del eje en movimiento del émbolo 116, típicamente localizado en la boquilla de la botella. Al soportar el émbolo en dos ubicaciones, la junta a lo largo de la circunferencia del ensamble de filtro es capaz de mantener un sello constante y consistente contra la pared del recipiente. En la etapa 1 , el émbolo 114 se levanta del recipiente 110 y la parte superior de recipiente 112. En la etapa 2 la parte superior de recipiente 112 y el émbolo completo se remueve del recipiente. Opcionalmente, o según se requiera, los materiales de filtración dentro del elemento de filtración 118 se reemplazan o se reabastecen. En la etapa 2, puede agregarse agua al recipiente 110. La parte superior de recipiente 112 y émbolo de presión 114 se unen nuevamente al recipiente 110. Entonces en la etapa 3, una fuerza aplicada al émbolo de presión 114 ocasiona que el elemento de filtración 118 se impulse a través del agua a la parte inferior del recipiente 110. El agua asignada a través del filtro hacia la parte superior del recipiente 110 se filtra por las cápsulas de filtración en el ensamble de filtro 118. Cuando el émbolo 114 se devuelve a su nivel más bajo (descanso), el agua en el recipiente se encuentra disponible para consumo. El resultado es un nivel extremadamente puro de filtración.

Como se indica anteriormente, el ensamble de filtración 118 puede formar una jaula que aloja una o más cápsulas opcionales que contienen material que se agregará o infundirá al agua purificada - es decir, después de la filtración. Estas cápsulas opcionales pueden agregar minerales y sabores al agua de acuerdo con el gusto del consumidor. Por ejemplo, una cápsula puede contener uno o más de minerales y esencia de frutas. La botella se llena con agua potable y el aparato de filtración se inserta en la parte superior de la botella donde una junta alrededor de la parte superior de la jaula forma un sello contra el interior de la botella. La jaula de filtración entonces se empuja a la parte inferior de la botella y el agua se fuerza a través de las cápsulas de filtración, y el agua filtrada permanece almacenada en la botella hasta su uso. El sello alrededor de la periferia de la jaula contra el interior de la botella se mantiene para evitar que el agua eluda el filtro. Aunque se describe una botella y jaula que comprenden acero inoxidable, otros materiales pueden utilizarse en la construcción.

En ciertas modalidades, se construyen cápsulas de filtración de carbón vegetal activado revestido con papel filtrante en partículas. Vitaminas, minerales, sabores y otros aditivos típicamente se proporcionan en forma soluble en agua, los cuales proporcionan una dosificación deseada por botella de agua filtrada. Por ejemplo, la dosificación puede calcularse para que cumpla o exceda los consumos diarios recomendados de nutrientes.

Descripciones adicionales de ciertos aspectos de la invención Las descripciones precedentes de la invención pretenden ser ilustrativas y no limitantes. Por ejemplo, los expertos en la técnica apreciarán que la invención puede practicarse con diversas combinaciones de las funcionalidades y capacidades descritas anteriormente, y puede incluir menos o más componentes que los descritos anteriormente. Ciertos aspectos y atributos adicionales de la invención se exponen además posteriormente, y pueden obtenerse al utilizar las funcionalidades y componentes descritos con más detalle anteriormente, como se apreciará por los expertos en la técnica después de adiestrarse por la presente descripción.

Ciertas modalidades de la invención proporcionan un contenedor para almacenar, filtrar y beber "fluidos. En algunas de estas modalidades, el contenedor tiene un sistema integrado de filtración. Algunas de estas modalidades comprenden un recipiente sustancialmente cilindrico que tiene una superficie interna, una superficie externa y una abertura. Algunas de estas modalidades comprenden un ensamble de presión. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye un tapón. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye un ensamble de filtración. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye una barra que tiene un extremo superior que se une al tapón y un extremo inferior que se une de manera liberable al ensamble de filtración. Algunas de estas modalidades comprenden una parte superior de recipiente configurada para recibir el ensamble de presión. En algunas de estas modalidades, la barra del ensamble de presión se une de manera deslizable a un soporte de la parte superior de recipiente. En algunas de estas modalidades, el ensamble de filtración comprende una cámara que recibe un elemento de filtración y una junta que mantiene un sello entre la superficie interna del recipiente y un perímetro externo del ensamble de filtración. En algunas de estas modalidades, la orientación de la barra se controla por la junta y por el soporte. En algunas de estas modalidades, un químico disuelto en el agua almacenada en el recipiente se remueve cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente. En algunas de estas modalidades, la parte superior de recipiente tiene una primera abertura que coincide con la abertura del recipiente y una segunda abertura que es más estrecha que la primera abertura. En algunas de estas modalidades, la segunda abertura recibe el tapón cuando el ensamble de presión ha recorrido una longitud del recipiente.

Ciertas modalidades de la invención proporcionan un contenedor para fluidos. En algunas de estas modalidades, el contenedor tiene un sistema integrado de filtración. Algunas de estas modalidades comprenden un recipiente sustancialmente cilindrico que tiene una superficie interna, una superficie externa y una abertura. Algunas de estas modalidades comprenden un ensamble de presión. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye un tapón. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye un ensamble de filtración. En algunas de estas modalidades, el ensamble de presión incluye una barra que tiene un extremo superior que se une al tapón y un extremo inferior que se une de manera liberable al ensamble de filtración. Algunas de estas modalidades comprenden una parte superior de recipiente configurada para recibir el ensamble de presión de tal modo que la barra del ensamble de presión se una de manera deslizable a un soporte de la parte superior de recipiente. En algunas de estas modalidades, el ensamble de filtración comprende una cámara que recibe un elemento de filtración y una junta que mantiene un sello entre la superficie interna del recipiente y un perímetro externo, del ensamble de filtración. En algunas de estas modalidades, la orientación de la barra se controla por la junta y por el soporte. En algunas de estas modalidades, un químico disuelto en el agua almacenada en el recipiente se remueve cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente.

En algunas de estas modalidades, la parte superior de recipiente tiene una primera abertura que coincide con la abertura del recipiente y una segunda abertura que es más estrecha que la primera abertura, y en donde la segunda abertura recibe el tapón cuando el ensamble de presión ha recorrido una longitud predeterminada del recipiente. En algunas de estas modalidades, el elemento de filtración comprende carbón activado. En algunas de estas modalidades, el ensamble de filtración recibe una o más cápsulas que agregan una sustancia al agua filtrada por el elemento de filtración cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente. En algunas de estas modalidades, la o las cápsulas incluyen una cápsula que agrega una esencia de frutas al agua filtrada por el elemento de filtración. En algunas de estas modalidades, la o las cápsulas incluyen una cápsula que agrega un nutriente al agua filtrada por el elemento de filtración. En algunas de estas modalidades, el nutriente comprende un mineral.

En algunas de estas modalidades, el agua filtrada por el elemento de filtración, cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente, cumple con el Estándar NSF/ANSI 42. En algunas de estas modalidades, el agua filtrada por el elemento de filtración, cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente, cumple con el Estándar NSF/ANSI 53. En algunas de estas modalidades, el tapón incluye una válvula operada por un anillo. En algunas de estas modalidades, el anillo gira alrededor de un eje de la botella entre una primera y una segunda posición. En algunas de estas modalidades, la válvula se cierra cuando el anillo se encuentra en la primera posición y se abre cuando el anillo se encuentra en la segunda posición. En algunas de estas modalidades, el anillo se utiliza para operar el ensamble de presión cuando se orienta en la primera posición. En algunas de estas modalidades, la junta comprende un elemento que tiene una pluralidad de aletas. En algunas de estas modalidades, la junta comprende uno o más de un anillo en forma de U y un anillo en forma de V. En algunas de estas modalidades, la junta comprende uno o más de un sello de empaque tipo chevron y una junta tórica. En algunas de estas modalidades, el contenedor es una jarra. En algunas de estas modalidades, el contenedor es una botella.

En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 6.89476 kilopascales (1 libra por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 13.78952 kilopascales (2 libras por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 20.68428 kilopascales (3 libras por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 27.57904 kilopascales (4 libras por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 34.4738 kilopascales (5 libras por pulgada cuadrada). En algunas de estas modalidades, la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 172.369 kilopascales (25 libras por pulgada cuadrada).

Ciertas modalidades de la invención proporcionan métodos para filtrar agua en un contenedor portátil, tales como los contenedores descritos anteriormente. En algunas de estas modalidades, el contenedor tiene un recipiente sustancialmente cilindrico. En algunas de estas modalidades, el contenedor tiene un ensamble de presión que incluye un tapón conectado a un filtro por una barra. Algunas de estas modalidades comprenden proporcionar un elemento de filtración dentro del filtro para purificar agua por lo menos al Estándar NSF/ANSI 42. Algunas de estas modalidades comprenden proporcionar un cuerpo de agua que se filtrará dentro del recipiente. Algunas de estas modalidades comprenden insertar el elemento de filtración en una abertura superior del recipiente. Algunas de estas modalidades comprenden presionar el filtro hacia la parte inferior del recipiente al utilizar por lo menos uno del tapón y una porción de la barra para aplicar presión al ensamble de presión. En algunas de estas modalidades, la presión ocasiona que el agua sin filtrar pase a través del filtro, con lo cual en consecuencia se obtiene agua filtrada. En algunas de estas modalidades, el agua filtrada se recolecta en una porción superior del recipiente. En algunas de estas modalidades, se proporciona una abertura a través del tapón para el consumo del agua filtrada. En algunas de estas modalidades, un elemento de junta unido al filtro previene la evasión del filtro por parte del agua sin filtrar.

En algunas de estas modalidades, el elemento de filtración purifica el agua por lo menos al Estándar NSF/ANSI 53. Algunas de estas modalidades comprenden proporcionar una o más cápsulas dentro del filtro.

En algunas de estas modalidades, la o cada una de las cápsulas incluye un aditivo. En algunas de estas modalidades, el aditivo comprende un nutriente. En algunas de estas modalidades, el aditivo comprende un mineral. En algunas de estas modalidades, el aditivo comprende un sabor. En algunas de estas modalidades, la etapa de presionar ocasiona que el aditivo se infunda hacia el agua filtrada.

Aunque la presente invención se ha descrito con referéncia a modalidades ejemplares específicas, será evidente para un experto en la técnica que pueden hacerse diversas modificaciones y cambios para estas modalidades, sin apartarse del espíritu y alcance más amplios de la invención. Por consiguiente, la especificación y dibujos deben considerarse en un sentido ilustrativo en lugar de uno restrictivo.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un contenedor para almacenar fluidos de consumo, el contenedor tiene un sistema integrado de filtración, en donde el contenedor comprende: ...un recipiente sustancialmente cilindrico que tiene una superficie interna, una superficie externa y una abertura; un ensamble de presión que incluye un tapón, un ensamble de filtración, y una barra que tiene un extremo superior que se une al tapón y un extremo inferior que se une de manera liberable al ensamble de filtración; y una parte superior de recipiente configurada para recibir el ensamble de presión de tal modo que la barra del ensamble de presión se una de manera deslizable a un soporte de la parte superior de recipiente, en donde: el ensamble de filtración comprende una cámara que recibe un elemento de filtración y una junta que mantiene un sello entre la superficie interna del recipiente y un perímetro externo del ensamble de filtración; la orientación de la barra dentro del recipiente se controla por la junta y por el soporte; y un químico disuelto en el agua almacenada en el recipiente se remueve cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente.

2. El contenedor de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la parte superior de recipiente tiene una primera abertura que coincide con la abertura del recipiente, y la parte superior de recipiente tiene una segunda abertura que es más estrecha que la primera abertura, y en donde la segunda abertura recibe el tapón cuando el ensamble de presión ha recorrido una longitud predeterminada del recipiente.

3. El contenedor de conformidad con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde el elemento de filtración comprende carbón activado.

4. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el ensamble de filtración recibe una o más cápsulas que agregan una sustancia al agua filtrada por el elemento de filtración cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente.

5. El contenedor de conformidad con la reivindicación 4, en donde la o las cápsulas incluyen una cápsula que agrega una esencia de frutas al agua filtrada por el elemento de filtración.

6. El contenedor de conformidad con la reivindicación 4 o reivindicación 5, en donde la o las cápsulas incluyen una cápsula que agrega un nutriente al agua filtrada por el elemento de filtración.

7. El contenedor de conformidad con la reivindicación 6, en donde el nutriente comprende un mineral.

8. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el agua filtrada por el elemento de filtración, cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente, cumple con el Estándar NSF/ANSI 42.

9. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el agua filtrada por el elemento de filtración, cuando el ensamble de presión se fuerza a través del recipiente, cumple con el Estándar NSF/ANSI 53.

10. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el tapón incluye una válvula operada por un anillo, en donde el anillo gira alrededor de un eje de la botella entre una primera y una segunda posición, en donde la válvula se cierra cuando el anillo se encuentra en la primera posición y se abre cuando el anillo se encuentra en la segunda posición, y en donde el anillo se utiliza para operar el ensamble de presión cuando se orienta en la primera posición.

1 1. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la junta comprende uno o más de un sello de empaque tipo chevron y una junta tórica.

12. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , en donde la junta comprende un elemento que tiene una pluralidad de aletas.

13. El contenedor de conformidad con la reivindicación 12, en donde la junta comprende uno o más de un anillo en forma de U y un anillo en forma de V.

14. El contenedor de conformidad con la reivindicación 12, en donde el contenedor es una jarra.

15. El contenedor de conformidad con la reivindicación 12, en donde el contenedor es una botella.

16. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 34.4738 kilopascales (5 libras por pulgada cuadrada).

17. El contenedor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la junta se selecciona para soportar una fuerza hidrostática de por lo menos 172.369 kilopascales (25 libras por pulgada cuadrada).

18. Un método para filtrar agua en un contenedor portátil, el contenedor tiene un recipiente sustancialmente cilindrico y un ensamble de presión que incluye un tapón conectado a un filtro por una barra, el método comprende: proporcionar un elemento de filtración dentro del filtro para purificar agua por lo menos al Estándar NSF/ANSI 42; proporcionar un cuerpo de agua que se filtrará dentro del recipiente; insertar el elemento de filtración en una abertura superior del recipiente; presionar el filtro hacia la parte inferior del recipiente al utilizar por lo menos uno del tapón y una porción de la barra para aplicar presión al ensamble de presión, en donde la presión ocasiona que el agua sin filtrar pase a través del filtro, con lo cual en consecuencia se obtiene agua filtrada en una porción superior del recipiente; y proporcionar una abertura a través del tapón para el consumo del agua filtrada, en donde un elemento de junta unido al filtro previene la evasión del filtro por parte del agua sin filtrar.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, en donde el elemento de filtración purifica el agua por lo menos al Estándar NSF/ANSI 53.

20. El método de conformidad con la reivindicación 18 o reivindicación 19, y que además comprende la etapa de proporcionar una o más cápsulas dentro del filtro, la o cada una de las cápsulas incluye un aditivo que comprende por lo menos uno de un nutriente, un mineral y un sabor, en donde la etapa de presionar ocasiona que el aditivo se infunda hacia el agua filtrada.