BR112021024953B1

BR112021024953B1 - Método e sistema de enchimento de recipiente

Info

Publication number: BR112021024953B1
Application number: BR112021024953-2A
Authority: BR
Inventors: Ronald L. Gerson
Original assignee: Louis M. Gerson Co., Inc
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2024-02-27
Also published as: MX2021015348A; WO2020252004A1; CN114040801A; EP3983089A4; CN114040801B; US20220250775A1; CL2021003271A1; BR112021024953A2; US11542044B2; EP3983089A1

Abstract

SISTEMAS E MÉTODOS PARA ENCHIMENTO DE RECIPIENTE BASEADO EM FORÇA CENTRÍFUGA. São divulgados métodos, sistemas, recipientes e outras implementações, incluindo um método de enchimento de um recipiente de filtro com um material de filtro particulado até uma densidade de embalagem desejada compreende fornecer um recipiente tendo uma abertura de enchimento através da qual o material de filtro particulado é introduzido no recipiente, introduzir o material de filtro particulado através da abertura de enchimento, e submeter o recipiente a forças centrífugas por um tempo até que a densidade de embalagem desejada seja alcançada é fornecido.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA No. 62/860.067, depositado em 11 de junho de 2019, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência.

ANTECEDENTES

[002] Esta divulgação se refere ao enchimento de um recipiente (canister) de respirador de ventilação com material de filtro particulado.

[003] Respiradores são usados para remover partículas ou vapores perigosos do ar, e são normalmente usados em situações como construção ou limpeza química, onde esses materiais perigosos podem ser encontrados em altas concentrações. Devido aos perigos potenciais da inalação de partículas ou vapores perigosos, é importante que um dispositivo de ventilação (respirador) funcionando corretamente seja usado ao operar em tais ambientes perigosos. Uma maneira de melhorar a eficácia dos recipientes de filtro para uso em respiradores de ventilação é embalar o material de filtro - por exemplo, um carvão ativado - a uma densidade que seja tão eficaz na filtragem de toxinas ou partículas quanto possível, sem restringir a respiração do usuário.

SUMÁRIO

[004] Em um aspecto geral da invenção, um método de encher um recipiente de filtro com um material de filtro particulado até uma densidade de empacotamento desejada compreende fornecer um recipiente tendo uma abertura de enchimento através da qual o material de filtro particulado é introduzido no recipiente, introduzir o material de filtro particulado através da abertura de enchimento, e submeter o recipiente a forças centrífugas por um tempo até que a densidade de empacotamento desejada seja alcançada é fornecida.

[005] Modalidades deste aspecto da invenção podem incluir um ou mais dos seguintes recursos. Antes de submeter o recipiente a forças centrífugas, posicionar o recipiente em uma posição horizontal ou vertical. Durante a submissão do recipiente a forças centrífugas, o recipiente é movido da posição horizontal para a posição vertical, por exemplo, repetidamente. As etapas de introdução e submissão podem ocorrer sequencialmente ou simultaneamente.

[006] O material de filtro particulado é selecionado a partir de um grupo de carvão ativado, zeólitos, peneiras moleculares e alumina. O material particulado pode ser um adsorvente. O material particulado pode ser misturado com fibras heterófilas.

[007] A etapa de submissão pode ser realizada em múltiplas direções horizontais, em pelo menos duas direções mutuamente ortogonais ou sequencialmente em pelo menos duas direções mutuamente ortogonais.

[008] O recipiente de filtro tem uma parede externa periférica curva e a abertura de enchimento está na parede externa periférica. A parede externa do recipiente de filtro tem uma forma elíptica, enquanto a parede externa periférica define uma forma irregular. O recipiente é adicionalmente definido por uma parede de saída que é côncava para se conformar à curvatura da face do usuário. O recipiente é adicionalmente definido por uma parede de entrada que é convexa, e a parede de entrada e a parede de saída são espaçadas uma da outra e unidas pela parede externa periférica.

[009] Em outro aspecto geral da invenção, um sistema de enchimento de recipiente compreende um reservatório contendo material de filtro particulado, um tubo de aplicação retrátil acoplado ao reservatório e configurado para transferir o material de filtro particulado a partir de uma extremidade do tubo de aplicação acoplado ao reservatório para outra extremidade do tubo de aplicação, e um sistema de rotação para segurar um recipiente de filtro com uma abertura de enchimento acoplável à outra extremidade do tubo de aplicação, o sistema de rotação configurado para girar o recipiente de filtro de modo a gerar forças centrífugas aplicadas ao recipiente de filtro por um período de tempo até que uma densidade de empacotamento desejada do material particulado, introduzível no recipiente de filtro através da abertura de enchimento, seja alcançada.

[010] Modalidades deste aspecto da invenção podem incluir um ou mais dos seguintes recursos. O reservatório compreende uma tremonha com uma seção de extremidade afunilada para dentro definindo uma abertura de saída de tremonha acoplada ao tubo de aplicação retrátil.

[011] O sistema de rotação compreende uma plataforma giratória. O sistema de rotação compreende o tubo de aplicação retrátil acoplado a um mecanismo de rotação configurado para acionar o tubo de aplicação retrátil para fazer com que o tubo de aplicação retrátil rode. O tubo de aplicação retrátil é configurado para travar no recipiente de filtro durante a rotação do tubo de aplicação retrátil. O sistema de rotação compreende um disco rotativo fixável ao recipiente de filtro. O sistema de rotação compreende um mecanismo de retenção rotativo configurado para segurar o recipiente e deslocar o recipiente em múltiplas direções.

[012] O sistema de enchimento de recipiente compreende adicionalmente um motor controlável para controladamente causar retração ou extensão do tubo de aplicação retrátil e o motor pode ser controlado por um controlador para determinar a retração ou extensão do tubo de aplicação retrátil com base nos dados produzidos pelo sistema de rotação. Os dados compreendem a velocidade angular medida do sistema de rotação.

[013] O material de filtro particulado é selecionado a partir de um grupo de carvão ativado, zeólitos, peneiras moleculares e alumina. O material particulado pode ser um adsorvente. O material particulado pode ser misturado com fibras heterófilas.

[014] O sistema pode compreender adicionalmente uma válvula colocada dentro do tubo de aplicação retrátil para controlar o fluxo do material particulado introduzível no recipiente de filtro, bem como um controlador para controladamente acionar a posição de abertura da válvula.

[015] Em ainda outro aspecto geral da invenção, um recipiente compreende um corpo de recipiente definindo uma cavidade interna contendo material de filtro particulado e uma abertura de enchimento definida em uma superfície externa do corpo do recipiente para receber um tubo de aplicação retrátil que controladamente introduz o material de filtro particulado a partir de um reservatório, o recipiente sendo configurado para ser girado controladamente de modo que as forças centrífugas resultantes aplicadas ao recipiente façam com que o material de filtro particulado seja distribuído controladamente dentro da cavidade interna em uma densidade desejada durante um período de tempo.

[016] Outros recursos e vantagens da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] A FIG. 1 é um diagrama de um sistema de exemplo para encher recipientes de respirador com material de filtro particulado.

[018] A FIG. 2 é uma vista de fundo de um recipiente de exemplo configurado para ser enchido pela aplicação de forças centrífugas.

[019] A FIG. 3 é um diagrama de uma máscara de exemplo conectada a dois recipientes, como a representada na FIG. 2

[020] A FIG. 4a é um diagrama de um recipiente tendo um corpo arredondado.

[021] A FIG. 4b é uma vista de seção transversal do recipiente representado na FIG. 4a.

[022] A FIG. 5 é um fluxograma de um procedimento de exemplo para encher um recipiente de respirador com material de filtro particulado.

[023] Símbolos de referência semelhantes nos vários desenhos indicam elementos semelhantes.

DESCRIÇÃO

[024] São divulgados aqui sistemas, métodos, dispositivos, recipientes e outras implementações para embalar recipientes de filtro com material de filtro particulado em densidades variáveis. Em algumas modalidades, é fornecido um método de encher um recipiente de filtro com um material de filtro particulado até uma densidade de empacotamento desejada que inclui fornecer um recipiente tendo uma abertura de enchimento através da qual o material de filtro particulado é introduzido no recipiente, introduzir o material de filtro particulado através da abertura de enchimento, e submeter o recipiente a forças centrífugas por um tempo até que a densidade de empacotamento desejada seja alcançada. Em algumas modalidades, submeter o recipiente às forças centrífugas é realizado em pelo menos duas direções mutuamente ortogonais. Por exemplo, o recipiente pode ser inicialmente colocado em uma posição horizontal (por exemplo, em relação ao eixo principal do recipiente), que pode ser uma das múltiplas orientações horizontais possíveis para o recipiente, e girado para fazer com que o material particulado introduzido por um tubo de aplicação seja distribuído no recipiente através de forças centrífugas. Posteriormente, o recipiente pode ser movido para uma posição vertical, onde é novamente girado para fazer com que o material particulado seja distribuído em direção às paredes do recipiente.

[025] Em algumas modalidades, é fornecido um sistema de enchimento de recipiente que inclui um reservatório (por exemplo, uma tremonha com uma extremidade afunilada) contendo material de filtro particulado e um tubo de aplicação retrátil (cuja posição retrátil pode ser controlada por um controlador, por exemplo, um controlador baseado em processador) acoplado ao reservatório e configurado para transferir o material de filtro particulado a partir de uma extremidade do tubo de aplicação acoplado ao reservatório para outra extremidade do tubo de aplicação. O sistema inclui adicionalmente um sistema de rotação para segurar um recipiente de filtro com uma abertura de enchimento acoplável à outra extremidade do tubo de aplicação, com o sistema de rotação configurado para girar o recipiente de filtro de modo a gerar forças centrífugas aplicadas ao recipiente de filtro por um período de tempo até que uma densidade de empacotamento desejada do material particulado seja alcançada. Em algumas modalidades, o sistema de rotação pode incluir uma plataforma rotativa na qual o recipiente é colocado, de modo que quando a plataforma gira, o recipiente também será girado. Em algumas modalidades, o sistema de rotação pode incluir o tubo de aplicação retrátil acoplado a um mecanismo de rotação (por exemplo, acionado por um motor) configurado para acionar o tubo de aplicação retrátil para fazer com que o tubo de aplicação retrátil rode.

[026] Assim, com referência à FIG. 1, um diagrama de um sistema de enchimento de recipiente de exemplo 100 é mostrado. O sistema 100 é configurado para encher recipientes de filtro com um material de filtro particulado 130, tal como materiais particulados selecionados de um grupo de carvão ativado, zeólitos, peneiras moleculares e alumina, até uma densidade de empacotamento desejada. Em algumas modalidades, o material particulado pode ser um adsorvente. Em algumas modalidades, o material particulado pode ser misturado com fibras heterófilas. Conforme ilustrado na FIG. 1, o sistema 100 inclui um enchedor 120, que recebe cartuchos vazios 110, e os enche com o material de filtro particulado 130 para produzir cartuchos cheios 112. Por exemplo, os cartuchos podem passar em uma linha de montagem 140 (por exemplo, compreendendo uma correia transportadora), e cada cartucho não enchido 110 é enchido por sua vez pelo enchedor 120.

[027] Em algumas modalidades, o enchedor 120 opera por deixar cair o material de filtro particulado 130 a partir de um reservatório 125 (por exemplo, uma tremonha com uma seção de extremidade afunilada para dentro definindo uma abertura de saída de reservatório) através de uma abertura de enchimento (ilustrada na FIG. 2) em um cartucho/recipiente 111 sendo enchido. Conforme descrito mais abaixo, o recipiente 111 é submetido a forças centrífugas por um período de tempo até que a densidade de empacotamento desejada seja alcançada (como pode ser medido, ou pode ser inferido ou calculado com base em experimentações para determinar densidades alcançadas por diferentes períodos de tempo durante os quais um recipiente está sendo enchido com material particulado e submetido a forças centrífugas). Em outras modalidades, o recipiente 111 pode ser colocado e enchido em uma maneira horizontal, em vez de verticalmente, e pode ser de outra forma manipulado ou acionado para ser deslocado em diferentes direções durante o processo de enchimento.

[028] Referindo-se adicionalmente à FIG. 1, um cartucho/recipiente não enchido 110 é fornecido no enchedor 120, onde é enchido com o material de filtro particulado 130. Mais especificamente, o recipiente 111 pode ser mantido (por exemplo, colocado, agarrado ou recebido) por um sistema de rotação configurado para girar o recipiente 111 de modo a gerar forças centrífugas aplicadas ao recipiente por um período de tempo até que uma densidade de empacotamento desejada do material de filtro particulado 130 introduzido no interior do recipiente seja alcançada. Em algumas modalidades, e conforme ilustrado na FIG. 1, o sistema de rotação pode incluir um suporte rotativo (por exemplo, mesa giratória) 121, fazendo com que o recipiente 111 seja girado a uma velocidade fixa ou variável ao longo do processo de enchimento. As informações sobre a velocidade de rotação do disco rotativo 121 (e, portanto, a velocidade de rotação do recipiente 111) são fornecidas a um controlador 122 (por exemplo, um controlador baseado em processador, um controlador de máquina de estado ou qualquer outro tipo de controlador). Em algumas modalidades, a velocidade de rotação pode ser medida através de um sensor de movimento (por exemplo, um giroscópio, acelerômetro, etc.) posicionado dentro do recipiente ou do sistema de rotação. Em algumas modalidades, o controlador 122 também pode usar esta informação para controladamente acionar uma posição de abertura (por exemplo, para abrir e fechar) para uma válvula 123 e/ou para alterar controladamente uma posição de uma abertura de extremidade de um tubo de aplicação retrátil 126 introduzido no recipiente 111.

[029] O tubo de aplicação retrátil 126 é a passagem através da qual o material de filtro particulado 130 é fornecido a partir do reservatório 125 até o recipiente 111. Além disso, a válvula 123 é a interface entre o tubo de aplicação retrátil 126 e o reservatório de enchedor 125. Em algumas modalidades, o tubo de aplicação retrátil 126 pode ser um tubo telescópico, permitindo que ele seja estendido e retraído ao longo de seu eixo, de modo que a posição da extremidade do tubo dentro do recipiente possa ser controlada. Como mencionado anteriormente, a extensão em que o tubo de aplicação retrátil 126 é estendido ou retraído pode ser determinada pelo controlador 122, que por sua vez aciona um atuador 124 para desempenhar o ajuste real do comprimento do tubo de aplicação retrátil 126 e/ou para controlar a abertura da válvula 123. Assim, através do deslocamento controlado da posição da extremidade do tubo de aplicação e da atuação da válvula 123, a posição de colocação e a taxa de depósito dos materiais de filtro particulado 130 dentro do interior do recipiente podem ser controladas para facilitar, em conjunto com a aplicação de forças centrífugas ao recipiente sendo enchido, atingir a densidade desejada do material de filtro particulado no recipiente 111.

[030] Um objetivo de girar o recipiente 111 é atingir uma densidade de empacotamento do material de filtro particulado 130 que é maior do que aquela que seria alcançada, por exemplo, através de métodos de embalagem alternativos. Esta densidade de empacotamento aumentada é conseguida submetendo o material de filtro particulado 130 dentro do recipiente 111 a forças centrífugas que empurram o material de filtro particulado 130 em direção às paredes externas do recipiente 111. De acordo com a maneira como a força centrífuga atua sobre o material de filtro particulado 130, a forma das paredes de recipiente 111 são feitas para serem de forma arredondada. Isso é feito de forma que um pacote de densidade uniforme seja obtido em relação a um pacote que seria obtido em um recipiente com paredes de formato diferente (ou seja, um recipiente tendo paredes angulares). Como também observado, além de alcançar uma embalagem densa de material de filtro através da rotação do recipiente 111, a embalagem densa também é obtida em parte retraindo gradualmente o tubo de aplicação retrátil 126 conforme o processo de enchimento progride. Isso é feito de modo que o espaço ocupado no recipiente 111 pelo tubo de aplicação retrátil 126 possa, em última análise, ser enchido por mais material de filtro particulado 130. O tubo de aplicação retrátil 126 é retraído quando o recipiente 111 é enchido de modo a abrir espaço para mais material de filtro particulado 130. Conforme o tubo de aplicação retrátil 126 é retraído enquanto mais material de filtro particulado 130 é adicionado ao recipiente 111, o processo de rotação do recipiente 111 pode continuar, de modo a maximizar a densidade de empacotamento do material de filtro particulado 130 conforme mais material é adicionado. Uma vez que o recipiente 111 está suficientemente embalado, o tubo de aplicação retrátil 126 é totalmente removido do recipiente 111 e o recipiente é movido para longe do enchedor 120 de volta para a linha de montagem 140, para ser transportado (com outros recipientes já enchidos) do enchedor 120.

[031] Em algumas modalidades, o processo de encher e girar o recipiente 111 (a fim de submetê-lo a forças centrífugas que causam a distribuição dos materiais particulados de uma forma que alcança alguma densidade desejada) pode ser realizado de modo que o recipiente 111 sendo enchido seja posicionado em uma direção horizontal (por exemplo, em relação a um eixo principal do recipiente 111). Em algumas modalidades, o recipiente 111 pode ser movido de tal forma que a orientação de seu eixo principal (por exemplo, em relação a algum quadro fixo de referência) muda conforme o recipiente 111 está sendo enchido. Por exemplo, o recipiente 111 pode inicialmente ser girado enquanto seu eixo principal está em uma orientação vertical. Posteriormente, o recipiente 111 pode ser movido (por exemplo, por um mecanismo de retenção/preensão, não mostrado na FIG. 1) de modo que seu eixo principal esteja em uma orientação diferente (por exemplo, horizontal) e, em seguida, girado para facilitar a distribuição do material de filtro particulado 130. Em algumas modalidades, o tubo de aplicação retrátil 126 pode permanecer dentro do recipiente 111 conforme a orientação do recipiente 111 muda, enquanto em algumas modalidades, pode ser necessário retrair o tubo de aplicação retrátil 126 a partir do interior do recipiente 111 antes da orientação do recipiente 111 ser mudada. Em algumas modalidades, o processo de rotação/giro e o processo de enchimento de material de filtro podem ocorrer sequencialmente em vez de simultaneamente.

[032] Em outras modalidades, em vez de usar o suporte rotativo 121 para implementar o sistema de rotação que causa a rotação (e, portanto, a aplicação de forças centrífugas) ao recipiente 111, o tubo de aplicação retrátil 126 também pode ser configurado para causar a ação de rotação. Assim, em tais modalidades, o tubo de aplicação retrátil pode ser configurado para travar no recipiente 111, de modo que o travamento evite que o tubo de aplicação retrátil 126 fique desacoplado de um recipiente durante o processo de enchimento. Um mecanismo de rotação (por exemplo, compreendendo um motor, controlado, por exemplo, pelo controlador 122, e uma interface mecânica para acoplar mecanicamente o motor ao tubo de aplicação retrátil 126) pode ser usado para transmitir movimento de rotação ao tubo de aplicação retrátil 126 para fazer com que o tubo de aplicação retrátil 126 gire em torno de seu eixo principal. Em tais modalidades, com o tubo de aplicação retrátil travado no recipiente 111 (em, por exemplo, uma área perto da abertura do recipiente 111 que recebe o tubo de aplicação retrátil 126), rotação do tubo de aplicação retrátil causará a rotação do recipiente 111. Durante o tempo em que o tubo de aplicação retrátil 126 está girando, ele pode, no entanto, continuar a introduzir o material de filtro particulado 130 no interior do recipiente 111, e pode ser retraído controladamente dentro do interior do recipiente. Uma vantagem das modalidades em que o tubo de aplicação retrátil 126 também é usado para girar o recipiente 111 é que o tubo de aplicação retrátil não precisa depender de outro dispositivo, como uma plataforma rotativa (como o suporte rotativo 121), para evitar desacoplamento do recipiente 111 durante o processo de enchimento. Outros tipos e implementações do sistema de rotação para causar a rotação do recipiente 111 podem ser usados.

[033] Com referência a seguir à FIG. 2, um diagrama de vista frontal de um recipiente de filtro de exemplo 200, que pode ser semelhante a qualquer um dos recipientes (110, 111 e 112) representados na FIG. 1, é mostrado. O recipiente 200 inclui um corpo de recipiente 203 que define uma cavidade interna 201 (onde a cavidade interna 201 é o espaço vazio dentro do corpo de recipiente 203). O corpo de recipiente 203 é mostrado para incluir uma abertura de enchimento 202 em seu topo, onde o topo do recipiente 200 é o local no corpo de recipiente 203 onde um tubo de aplicação, tal como o tubo de aplicação retrátil 126 da FIG. 1, pode ser inserido, de modo a encher a cavidade interna 201 com material de filtro particulado. Como pode ser visto na FIG. 3, uma malha 204 definindo respiradouros através dos quais o ar do filtro pode ser passado para uma máscara (contendo uma interface à qual o recipiente 200 pode ser mecanicamente acoplado) é colocada na frente do recipiente de filtro 200.

[034] Referindo-se adicionalmente à FIG. 2, material de filtro particulado (não mostrado na FIG. 2), tal como materiais particulados selecionados de um grupo de carvão ativado, zeólitos, peneiras moleculares e alumina, estão contidos dentro da cavidade interna 201 definida pelo corpo de recipiente 203. Em algumas modalidades, o material particulado pode ser um material adsorvente. Em algumas modalidades, o material particulado pode ser misturado com fibras heterófilas. O material de filtro particulado está adicionalmente contido dentro de uma estrutura de retenção de meio de filtro (não mostrada na FIG. 2), tal como um saco de malha ou contêiner. Na prática, a estrutura de retenção de meio de filtro pode ser feita de outros materiais que não inibem o fluxo de ar através do recipiente 200 e é tipicamente construída para ser uma teia não tecida de material.

[035] A forma do corpo de recipiente 203 pode ser feita, em algumas modalidades, para ser curva. O objetivo da curvatura do corpo de recipiente 203 é tal que, quando a força centrífuga é exercida sobre o recipiente 200, o material de filtro particulado pode ser embalado de forma mais eficiente do que se o corpo de recipiente 203 tivesse uma forma angular. Observa-se que se pode tirar vantagem da curvatura do corpo de recipiente 203 ao transmitir força centrífuga se a força centrífuga for exercida no recipiente 200 girando-o em torno de um eixo vertical criado por um tubo de aplicação retrátil (tal como o tubo de aplicação retrátil 126 de FIG. 1) inserido na abertura de enchimento 202.

[036] Em algumas modalidades, a curvatura do corpo de recipiente 203 pode ser implementada de modo que o recipiente de filtro 200 tenha uma parede externa periférica curva e a abertura de enchimento 202 esteja na parede externa periférica. A forma geral do corpo de recipiente 203 pode ser elíptica, como resultado da parede externa do recipiente de filtro 200 ser elíptica. Em tal modalidade, a abertura de enchimento 202 deve ser colocada no topo da parede externa periférica de forma elíptica, onde "topo", neste contexto, se refere a um local na parede externa periférica que está diretamente alinhado com o eixo principal da elipse criada pela curvatura da parede externa do recipiente de filtro 200. Alternativamente, em vez de ter uma forma elíptica, a parede externa periférica pode definir uma forma irregular. Geralmente, a parede externa periférica pode definir qualquer forma.

[037] Em algumas modalidades, a abertura de enchimento 202 pode ser estruturada de modo que possa ser acoplada a um tubo de aplicação retrátil e/ou travada no mesmo. O tubo pode então ser girado para transferir a força de rotação para o recipiente travado no tubo. Diferentes estruturas mecânicas para travar o tubo de aplicação retrátil no recipiente 200 podem ser usadas. Assim, vantajosamente, o uso de um mecanismo de travamento mecânico pode facilitar o tubo de aplicação retrátil ser usado como uma fonte de força centrífuga para aplicar ao recipiente 200. Isso seria realizado acoplando o tubo de aplicação retrátil ao recipiente 200, e continuando a girar o tubo de aplicação retrátil; conforme o tubo e o recipiente 200 são acoplados, a rotação do tubo também giraria o recipiente. Alternativamente, o travamento do tubo no recipiente pode ser obtido por meio de mecanismos de travamento elétricos ou magnéticos.

[038] Assim, em algumas modalidades, um recipiente (tal como o recipiente 200) é fornecido que inclui um corpo de recipiente definindo uma cavidade interna contendo material de filtro particulado e uma abertura de enchimento definida em uma superfície externa do corpo do recipiente para receber um tubo de aplicação retrátil introduzindo controladamente o material de filtro particulado a partir de um reservatório. O recipiente é configurado para ser rodado controladamente de modo que as forças centrífugas resultantes aplicadas ao recipiente façam com que o material de filtro particulado seja distribuído controladamente dentro da cavidade interna em uma densidade desejada durante um período de tempo. Em algumas modalidades, o recipiente incluindo o corpo do recipiente que define uma cavidade interna pode ser estruturado de modo que o recipiente seja adicionalmente definido por uma parede de saída côncava acoplada a uma parede de entrada convexa, onde o acoplamento é realizado pela parede de entrada e a parede de saída sendo espaçadas uma da outra e unidas pela parede externa periférica. O recipiente pode ser definido de modo que a curvatura côncava da parede de saída se adapte à curvatura da face de um usuário, quando o recipiente é acoplado a uma máscara respiratória.

[039] Como notado, o recipiente, uma vez enchido com materiais particulados (em uma densidade desejada alcançada), pode ser encaixado em uma máscara respiratória. Mais particularmente, a FIG. 3 mostra um exemplo de modalidade de uma vista de fundo de um recipiente, como o recipiente 200 (cuja vista de topo está representada na FIG. 2). Deve ser notado que o termo "fundo" é usado neste documento para representar o lado de um componente voltado para uma máscara. De maneira correspondente, o termo "topo" é usado neste documento para representar o lado de um componente voltado para um filtro de partículas, quando usado. O fundo do recipiente 200 pode incluir um conector fêmea 210 para conectar a uma porta de inalação macho de uma máscara 300 (mostrada na FIG. 3). Como resultado, o ar aspirado durante uma inalação por um usuário passa através do meio mantido dentro do corpo do recipiente 200, protegendo assim o usuário de vapores ambientais. Como exemplo, a FIG. 3 mostra a máscara 300 com dois recipientes 200 removivelmente conectados às portas de inalação da máscara. A fim de aumentar o fluxo de ar através do meio adsorvente, cristas internas podem se projetar para dentro da superfície interna do lado de fundo do filtro de vapor para promover a distribuição do ar inalado sobre toda a área de superfície do recipiente 200. As cristas também podem aplicar pressão para o tecido de retenção, compactando assim o meio adsorvente para evitar canalização ou aberturas no meio, através das quais o ar não filtrado poderia passar. As cristas são espaçadas umas das outras para permitir um alto grau de fluxo de ar através de todo o recipiente 200. Detalhes adicionais sobre modalidades de uma máscara e várias estruturas associadas que podem ser encaixadas no recipiente 200 são fornecidos na publicação de patente dos EUA No. 2008/0156329, intitulada "Cartridge Respirator with Integral Filter Adaptor", cujo conteúdo é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

[040] Em algumas modalidades, um recipiente de filtro enchido pelo sistema representado na FIG. 1 pode ser feito para ter uma forma arredondada, aumentando assim o volume disponível para embalar o material particulado em relação à área de superfície do exterior do recipiente de filtro. Deve ser notado que porque a embalagem do material particulado é conseguida através da aplicação de forças centrífugas, em vez de pressionar o material particular usando as paredes do recipiente de filtro, um alojamento de forma substancialmente plana para o recipiente não é necessário. Com referência à FIG. 4a, um diagrama de um exemplo de recipiente de filtro modificado 400 é representado. O recipiente de filtro modificado 400 é mostrado como tendo um corpo curvo em relação à estrutura de corpo do recipiente de filtro 200 visto na FIG. 2. O recipiente de filtro modificado 400 inclui uma parede externa 403 que define uma cavidade interna 401, onde a parede externa 403 é mostrada para incluir uma abertura de enchimento 402 em seu topo. A abertura de enchimento 402 serve fundamentalmente ao mesmo propósito que a abertura de enchimento 202 representada na FIG. 2. Como tal, a abertura de enchimento 402 é posicionada de modo que um tubo de aplicação retrátil (tal como o tubo de aplicação retrátil 126 visto na FIG. 1) possa ser inserido de modo a encher a cavidade interna 401 com material de filtro particulado. Aqui também, embora a abertura de enchimento 402 seja mostrada como posicionada em uma porção de topo do recipiente, a abertura de enchimento 402 pode estar localizada em outros lugares no exterior do recipiente de filtro modificado 400. Uma malha curva 404 define a curvatura do recipiente de filtro modificado 400, bem como uma série de respiradouros através dos quais o ar filtrado pode ser passado para uma máscara em uma maneira funcionalmente semelhante àquela que é fornecida pela malha 204, conforme representado na FIG. 3.

[041] Referindo-se adicionalmente à FIG. 4a, a forma do recipiente de filtro modificado 400 é mostrada como tendo uma curvatura que é definida por uma curvatura na malha 404, além de uma curvatura na parede externa 403. A forma geral resultante para o recipiente de filtro modificado 400 é tal que, quando em comparação com o recipiente de filtro 200 mostrado na FIG. 2, os dois recipientes têm altura comparável (comprimento ao longo do eixo longitudinal se estendendo a partir do topo do recipiente para seu fundo), o recipiente de filtro modificado 400 se projeta adicionalmente ao longo de um eixo transversal do corpo do recipiente. Isto dá ao recipiente de filtro modificado 400 um volume maior do que o recipiente de filtro 200 mostrado na FIG. 2, para um aumento relativamente pequeno de materiais usados para criar o recipiente de filtro modificado 400. Uma consequência do aumento de volume do recipiente de filtro modificado 400 em relação ao recipiente de filtro 200 é que mais material de filtro particulado (mostrado na FIG. 4b) pode ser contido dentro da cavidade interna 401 do recipiente de filtro modificado 400.

[042] Com referência à FIG. 4b, uma vista de seção transversal do recipiente de filtro modificado 400 mostrado na FIG. 4a é fornecida. A cavidade interna 401 é mostrada como sendo o espaço entre a parede externa 403 e a malha curva 404. A parede externa 403 é mostrada como tendo um formato que se encaixa com segurança em uma fenda 405a, onde a fenda 405a é formada como o espaço interno criado por uma aba circunferencial 405b no aro da malha curva 404. A vedação formada pela parede externa 403 e a aba circunferencial 405b é tal que seu acoplamento garante que o ar pode primeiro fluir através do lado de malha do corpo de recipiente, para a cavidade interna 401. Além disso, um conector fêmea 410 é afixado à parede externa 403. O posicionamento do conector fêmea 410 na parede externa 403 é escolhido de modo a facilitar o fluxo de ar através da malha 404 para uma abertura (não mostrada) criada pela presença do conector fêmea 410 na parede externa 403.

[043] Métodos alternativos de embalagem de material de filtro particulado em um recipiente de filtro incluem soltar lentamente material de filtro particulado a partir de cima para uma metade de um recipiente de filtro, enquanto simultaneamente vibra a uma metade de um recipiente de filtro à medida que está sendo enchido, de modo a ajudar a facilitar assentamento de material de filtro em todas as porções da metade de um recipiente de filtro (coloquialmente, este método é referido como a técnica de “enchimento de neve”). Uma vez que uma quantidade suficiente de material de filtro particulado foi enchido na metade de um recipiente de filtro, uma segunda metade do recipiente é abaixada sobre a primeira metade, desse modo comprimindo adicionalmente o material de filtro particulado agora contido na cavidade interna criada pelas duas metades.

[044] Uma desvantagem do método de “enchimento de neve” descrito acima é que ambas as metades do recipiente de filtro geralmente precisam ser planas e não podem ser curvas. Isso ocorre porque uma porção de alojamento de recipiente curva não embalaria o material de filtro fechado tão firmemente quanto uma porção de alojamento de recipiente substancialmente plana faria. Assim, uma vantagem de usar força centrífuga para embalar material de filtro particulado, conforme representado no sistema da FIG. 1, é que um recipiente não está limitado a ter uma cobertura plana. Outras vantagens de usar um recipiente de filtro arredondado, como o recipiente de filtro modificado 400 mostrado nas FIGS. 4a e 4b é que as porções de alojamento do recipiente de filtro podem ser pré-montadas antes de encher o recipiente (isto é, por meio da força centrífuga). Como o método de encher um recipiente tendo material de filtro particulado usando força centrífuga não requer que as porções de alojamento do recipiente sejam abertas enquanto o recipiente está sendo enchido para atingir uma densidade de empacotamento particular, um recipiente de filtro pode ser ambos pré-montado e densamente enchido com material de embalagem.

[045] Com referência à FIG. 5, um fluxograma de um procedimento de exemplo 500 para encher um recipiente vazio com material de filtro particulado em uma densidade de empacotamento desejada é mostrado. O procedimento 500 começa por fornecer 510 um recipiente tendo uma abertura de enchimento em seu topo. Uma vez fornecido, o recipiente é enchido (em 520) com material de filtro particulado através de sua abertura de enchimento (tal como a abertura de enchimento 202 mostrada na FIG. 2). Conforme discutido acima, o recipiente pode ser enchido usando um tubo de aplicação retrátil conectado a um reservatório de material de filtro particulado. Depois de introduzir uma certa quantidade de material de filtro particulado no recipiente, o recipiente é submetido a forças centrífugas (530) por um período predeterminado. A quantidade de material de filtro particulado introduzido no recipiente antes que o recipiente seja submetido a forças centrífugas pode variar entre as modalidades; em algumas modalidades, o material de filtro particulado pode ser monitorado por massa ou peso e, após uma certa massa ou peso ter sido transferido para o recipiente, o recipiente para de encher. Em outras modalidades, o recipiente pode ser enchido com material de filtro particulado por um determinado período de tempo antes que o enchimento pare e o recipiente seja submetido a forças centrífugas. Em modalidades ainda adicionais, as operações de 520 e 530 podem ser simultâneas, onde o material de filtro particulado é introduzido no recipiente enquanto o recipiente está sendo submetido a forças centrífugas.

[046] Referindo-se adicionalmente à FIG. 5, uma vez que o recipiente foi submetido a alguma quantidade de força centrífuga e enchido com alguma quantidade de material de filtro particulado, o recipiente pode ser verificado para uma densidade predeterminada de material de filtro particulado. Se o recipiente contiver material de filtro particulado em uma densidade desejada, então o recipiente foi enchido e o processo termina (correspondendo às operações em 540 transitando para as operações em 550). Se o recipiente não contém o material de filtro particulado em uma densidade desejada, então é necessário continuar enchendo o recipiente tendo material de filtro particulado e adicionalmente submeter o recipiente a forças centrífugas (correspondendo às operações em 540 transitando para as operações em 520).

[047] Em algumas modalidades, operações adicionais podem ser adicionadas ao procedimento 500 da FIG. 5. Por exemplo, em algum ponto antes das operações em 530, processamento adicional pode incluir escolher a posição (por exemplo, por meio de um braço de preensão ou outro mecanismo para controlar a orientação do recipiente de modo a facilitar, por exemplo, a distribuição de material particulado através da aplicação de forças centrífugas) do recipiente em uma posição horizontal. Da mesma forma, em algum ponto antes de 530, processamento adicional pode incluir posicionar o recipiente em uma posição vertical. Em outro exemplo, em algum ponto antes de desempenhar as operações em 530, o recipiente pode ser colocado em uma posição horizontal e, subsequentemente, ao submeter o recipiente a forças centrífugas, o recipiente pode ser movido da posição horizontal para a posição vertical. Em ainda outro exemplo, o procedimento pode incluir mover o recipiente a partir da posição horizontal para a posição vertical, repetidamente. A motivação para qualquer uma das operações adicionais discutidas anteriormente pode ser que o referido posicionamento, em qualquer uma das duas (ou mais) orientações e/ou um movimento subsequente entre as duas (ou mais) orientações, pode resultar em uma embalagem mais eficiente de material de filtro particulado.

[048] Referindo-se adicionalmente à FIG. 5, em algumas modalidades, o procedimento 500 pode incluir escolher desempenhar várias operações ao mesmo tempo ou em tempos separados. Por exemplo, uma modalidade alternativa pode incluir desempenhar as operações de introdução em 520 e as operações de submissão em 530 sequencialmente. Em outra modalidade alternativa, as operações de introdução em 520 podem ser realizadas com as operações de submissão em 530 ocorrendo substancialmente simultaneamente.

[049] Referindo-se adicionalmente à FIG. 5, as operações para determinar a densidade do material de filtro particulado dentro de um recipiente (por exemplo, em 540) podem ser realizadas de várias maneiras. Em uma modalidade, a densidade pode ser determinada por estimar a densidade, com base em uma quantidade conhecida de material de filtro particulado fornecido ao recipiente, uma duração conhecida de aplicação de força centrífuga ao recipiente, e uma magnitude conhecida da força centrífuga aplicada ao recipiente em um determinado tempo. Em algumas modalidades, a verificação descrita em 540 pode ser implementada em software como um loop "while", onde a condição para sair do loop é atingir uma densidade de empacotamento desejada para o recipiente.

[050] A menos que definido de outra forma, todos os termos técnicos e científicos usados neste documento têm o mesmo significado que comumente ou convencionalmente entendido. Conforme usado neste documento, os artigos “um” e “uma” referem-se a um ou mais de um (ou seja, a pelo menos um) do objeto gramatical do artigo. A título de exemplo, “um elemento” significa um elemento ou mais de um elemento. "Cerca de" e/ou "aproximadamente", conforme usado neste documento, quando se refere a um valor mensurável, tal como uma quantidade, uma duração temporal e semelhantes, abrange variações de ± 20% ou ± 10%, ± 5% ou + 0,1% a partir do valor especificado, uma vez que tais variações são apropriadas no contexto dos sistemas, dispositivos, circuitos, métodos e outras implementações aqui descritas. "Substancialmente", conforme usado neste documento, quando se refere a um valor mensurável, como uma quantidade, uma duração temporal, um atributo físico (como frequência) e semelhantes, também abrange variações de ± 20% ou ± 10%, ± 5%, ou + 0,1% do valor especificado, conforme tais variações são apropriadas no contexto dos sistemas, dispositivos, circuitos, métodos e outras implementações aqui descritas.

[051] Conforme usado neste documento, incluindo nas reivindicações, "ou" conforme usado em uma lista de itens precedidos por "pelo menos um de" ou "um ou mais de" indica uma lista disjuntiva tal que, por exemplo, uma lista de "pelo menos um de A, B ou C "significa A ou B ou C ou AB ou AC ou BC ou ABC (ou seja, A e B e C), ou combinações com mais de um recurso (por exemplo, AA, AAB, ABBC, etc..). Além disso, conforme usado neste documento, a menos que indicado de outra forma, uma declaração de que uma função ou operação é "baseada em" um item ou condição significa que a função ou operação é baseada no item ou condição declarada e pode ser baseada em um ou mais itens e/ou condições em adição ao item ou condição declarada.

[052] Embora modalidades particulares tenham sido divulgadas neste documento em detalhes, isso foi feito a título de exemplo apenas para fins de ilustração e não se destina a ser uma limitação no que diz respeito ao escopo da presente invenção. Recursos das modalidades divulgadas podem ser combinados, reorganizados, etc., dentro do escopo da invenção para produzir mais modalidades. Alguns outros aspectos, vantagens e modificações são considerados como estando dentro do escopo da presente invenção. Outras modalidades e recursos não reivindicados também são contemplados na presente invenção.

Claims

1. Método de enchimento de um recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) com um material de filtro particulado (130) até uma densidade de empacotamento desejada, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer (510) um recipiente (110, 111, 112, 200, 400) tendo uma abertura de enchimento (202, 402) através da qual o material de filtro particulado (130) é introduzido no recipiente (110, 111, 112, 200, 400); em que o material de filtro particulado (130) é introduzido através da abertura de enchimento (202, 402) a partir de uma extremidade do tubo de aplicação retrátil (126); introduzir (520) o material de filtro particulado (130) através da abertura de enchimento (202, 402); e girar o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) usando um mecanismo de rotação (122) de modo a submeter (530) o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) a forças centrífugas por um tempo até que a densidade de empacotamento desejada seja atingida, em que o tubo de aplicação retrátil (126) é acoplado ao mecanismo de rotação (122) e o mecanismo de rotação (122) é configurado para acionar o tubo de aplicação retrátil (126) para fazer com que o tubo de aplicação retrátil (126) rotacione.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, antes de submeter (530) o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) a forças centrífugas, posiciona o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) em uma posição horizontal.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, antes de submeter (530) o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) a forças centrífugas, posiciona o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) em uma posição vertical.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, durante a submissão (530) do recipiente (110, 111, 112, 200, 400) a forças centrífugas, o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) é movido de uma posição horizontal para uma posição vertical, repetidamente.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) tem uma parede externa periférica curva (403) e a abertura de enchimento (202, 402) está na parede externa periférica (403), em que o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) é adicionalmente definido por uma parede de entrada que é convexa, e a parede de entrada e a parede de saída são espaçadas uma da outra e unidas pela parede externa periférica (403).

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material particulado (130) é misturado com fibras heterófilas.

7. Sistema de enchimento de recipiente (100), o sistema (100) caracterizado pelo fato de que compreende: um reservatório (125) contendo material de filtro particulado (130); um tubo de aplicação retrátil (126) acoplado ao reservatório (125) e configurado para transferir o material de filtro particulado (130) a partir de uma extremidade do tubo de aplicação (126) acoplado ao reservatório (125) para outra extremidade do tubo de aplicação (126); e um sistema de rotação para segurar um recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) com uma abertura de enchimento (202, 402) acoplável à outra extremidade do tubo de aplicação (126), o sistema de rotação configurado para rotacionar o recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) de modo a gerar forças centrífugas aplicadas ao recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) por um período de tempo até que uma densidade de empacotamento desejada do material particulado (130), introduzível no recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) através da abertura de enchimento (202, 402), seja alcançada, em que o sistema de rotação compreende o tubo de aplicação retrátil (126) acoplado a um mecanismo de rotação (122) configurado para acionar o tubo de aplicação retrátil (126) para fazer com que o tubo de aplicação retrátil (126) rotacione.

8. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o reservatório (125) compreende uma tremonha com uma seção de extremidade afunilada para dentro definindo uma abertura de saída de tremonha acoplada ao tubo de aplicação retrátil (126).

9. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sistema de rotação compreende uma plataforma rotativa.

10. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tubo de aplicação retrátil (126) é configurado para travar no recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400) durante a rotação do tubo de aplicação retrátil (126).

11. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sistema de rotação compreende um disco rotativo (121) que pode ser prendido ao recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400).

12. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um motor controlável para controladamente causar retração ou extensão do tubo de aplicação retrátil (126).

13. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o motor é controlado por um controlador (122) para determinar a retração ou extensão do tubo de aplicação retrátil (126) com base nos dados produzidos pelo sistema de rotação.

14. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que os dados compreendem velocidade angular medida do sistema de rotação.

15. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma válvula (123) colocada dentro do tubo de aplicação retrátil (126) para controlar o fluxo do material particulado (130) introduzível no recipiente de filtro (110, 111, 112, 200, 400).

16. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um controlador (122) para controladamente acionar a posição de abertura da válvula (123).

17. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material de filtro particulado (130) é selecionado a partir do grupo de carvões ativados, zeólitos, peneiras moleculares e alumina.

18. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sistema de rotação compreende um mecanismo de retenção rotativo configurado para reter o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) e deslocar o recipiente (110, 111, 112, 200, 400) em múltiplas direções.