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Die
Erfindung betrifft ein Wasserfilter, um Wasser, insbesondere Trinkwasser,
zu reinigen und aufzubereiten.
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Technisches Gebiet
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Mit
Hilfe des Wasserfilters kann die eingeleitete Flüssigkeit, wie beispielsweise
Trinkwasser, demineralisiert und entkarboniert und feine Partikel können herausgefiltert
werden.
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Stand der Technik
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Aus
dem europäischen
Patent
EP 0 054 082 B1 ist
eine Vorrichtung zur Wasserreinigung bekannt, die einen mit Reinigungsmittel
gefüllten
Behälter
aufweist. Im Behälter
ist eine Trennwand vorgesehen, durch die das Wasser auf einer spiralförmigen Bahn vom
Einlass zum Auslass geleitet wird.
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Des
Weiteren ist aus der Druckschrift
US
2 037 332 ein Wasserfilter zur Aufbereitung von Wasser
für das
Waschen von Wäsche
bekannt. Der Wasserfilter weist dazu eingangsseitig zwei Anschlüsse auf,
die mit einem Wasserhahn für
Warmwasser und einem Wasserhahn für Kaltwasser verbunden werden.
Beide Anschlüsse
werden eingangsseitig im Wasserfilter zusammengeführt.
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Darstellung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es ein Wasserfilter anzugeben, mit dem
in kurzer Zeit viel Wasser gefiltert werden kann und zudem die Filterung
mit hoher Qualität
erfolgt.
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Zudem
sollen die Betriebseigenschaften des Wasserfilters, wie beispielsweise
die Durchlaufzeit, über
einen längeren
Zeitraum hin konstant gehalten werden.
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Die
Aufgabe wird durch ein Wasserfilter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Wasserfilter
umfasst einen Behälter,
der einen Boden und einen Deckel aufweist, wobei im Deckel mehrere
Einlässe
und im Boden ein Auslass vorgesehen sind. Im Behälter befinden sich spiralförmige Kanäle, über welche
die Einlässe
mit dem Auslass verbunden sind.
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Dadurch
lässt sich
die Verweildauer des zu filternden Wassers im Wasserfilter reduzieren
und der Durchsatz erhöhen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen
Merkmalen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
verbindet jeder der Kanäle
jeweils einen der Einlässe
mit dem Auslass. Damit wird erreicht, dass die Kanäle über die
Einlässe
jederzeit gleichmäßig mit
Wasser versorgt werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
verbindet jeder der Kanäle
jeweils einen der Einlässe
mit jeweils einem der Auslässe.
Damit wird erreicht, dass die Kanäle über die Einlässe jederzeit
gleichmäßig mit
Wasser versorgt werden und die Durchlaufzeit des Wassers reduziert
wird.
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Bei
einer zusätzlichen
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
befindet sich in den Kanälen
granulatförmiges
Filtermaterial.
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Darüber hinaus
können
bei dem erfindungsgemäßen Wasserfilter
zwischen den Kanalwänden eine
oder mehrere Rippen vorgesehen sein. Dies hat den Vorteil, dass
das granulatförmiges
Filtermaterial daran gehindert wird durch die Strömung des
Wassers mitgeschwemmt zu werden und sich in der Nähe des Auslasses
anzuhäufen.
Insbesondere wenn das granulatförmige
Filtermaterial nass wird, kann es aufquellen. Wenn das Filtermaterial
sich über
den gesamten Querschnitt des Kanals angehäuft hat und aufquellt, steigt
die Dichte in diesem Bereich und der Strömungswiderstand wird größer. Durch
die Rippen wird für
eine über
die Betriebsdauer des Wasserfilters gleichmäßige Verteilung des granulatförmigen Filtermaterials
gesorgt. Dadurch bleibt die Durchlaufzeit über einen langen Zeitraum hin
konstant und eine Verstopfung des Kanals beziehungsweise der Kanäle wird
vermieden.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ferner vorgeschlagen, dass bei dem erfindungsgemäßen Wasserfilter
die Einlässe
und der Auslass jeweils ein Sieb zum Zurückhalten des Filtermaterials
aufweisen. Dadurch kann das Filtermaterial als Schüttgut unmittelbar
in den Kanal beziehungsweise die Kanäle geschüttet werden. Eine zusätzliche
Umhüllung
des Filtermaterials ist nicht notwendig.
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Bei
dem Wasserfilter können
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Einlässe äquidistant
verteilt sein. Dadurch wird sichergestellt, dass unabhängig von
der Einbaulage, das heißt
der Orientierung des Wasserfilters im Gerät jederzeit eine ausreichende
Wasserzufuhr zum Wasserfilter gewährleistet ist.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserfilters ist das Sieb
im Auslass angeordnet und an den Boden angeformt. Das Anformen kann
beispielsweise durch Einspritzen, Einpressen oder Einschalen erfolgen.
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Die
Einlässe
können
bei dem erfindungsgemäßen Wasserfilter
am Rand des Deckels angeordnet sein.
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Bei
einer zusätzlichen
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserfilters
weist der Boden ein Gefälle
auf. Dadurch wird erreicht, dass am Ende des Filtervorgangs das
restliche Wasser aus dem Wasserfilter läuft. Zudem wird durch das Gefälle im Boden
die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers vergrößert, so
dass der Durchsatz steigt.
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Bei
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wasserfilters ist der Deckel
eben. Dies ermöglicht
eine kleine und kompakte Bauform des Wasserfilters.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei dem Wasserfilter der
Deckel am Behälter angeformt
sein. Das Anformen kann durch Anschweißen, Einspritzen oder dergleichen
erfolgen. Dadurch wird auf eine einfache Art und Weise sichergestellt,
dass das granulatförmige
Filtermaterial nicht durch ein versehentliches Öffnen des Wasserfilters herausfallen
kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Behälter
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
zylinderförmig
ausgebildet.
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Schließlich kann
das erfindungsgemäße Wasserfilter
in einem Haushaltsgerät,
insbesondere in einer Kaffee-, Tee- oder Süßgetränkemaschine, einem Entsafter,
einem Bügeleisen,
einer Spülmaschine,
einer Waschmaschine oder einem Wasserreinigungsgerät verwendet
werden. Zudem kann das erfindungsgemäße Wasserfilter in einem freistehenden Wasserspender
oder einem Wasserspender, der Teil eines Kühlschranks ist, Verwendung
finden. Das Wasserfilter kann auch an eine Wasserleitung angeschlossen
werden. Zudem kann das Wasserfilter auch in einem Luftbefeuchter
oder einem Luftreiniger verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von
8 Figuren weiter erläutert.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
im Querschnitt.
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2 zeigt
die erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand.
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3 zeigt
die erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht mit Deckel.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Wasserfilters
im Querschnitt.
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5 zeigt
die zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand.
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6 zeigt
die zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht mit Deckel.
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7 zeigt
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand.
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8 zeigt
eine vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand.
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9 zeigt
die fünfte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Die 1 und 2 zeigen
eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters im
Querschnitt und in der Draufsicht im geöffneten Zustand. Der in 1 dargestellte
Querschnitt ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie A-A, welche
in 2 gezeigt ist. Das Wasserfilter umfasst einen
zylinderförmigen
Behälter 1,
in dem drei spiralförmige
verlaufende Kanalwände 2.1, 2.2 und 2.3 angeordnet
ist. Die Kanalwände 2.1, 2.2 und 2.3 bilden
mit dem Boden 4 und dem Deckel 7 des Behälters 1 drei
spiralförmige
Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3.
In den Kanälen 3.1, 3.2 und 3.3 befindet
sich granulatförmiges
Filtermaterial 11, wobei die Befüllung der Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 in 1 lediglich
beispielhaft dargestellt ist. Wie in 3 gezeigt,
befinden sich im Deckel 7 drei Einlässe 8.1, 8.2 und 8.3.
Das zu filternde Wasser wird über
den ersten Einlass 8.1 in den ersten Kanal 3.1, über den
zweiten Einlass 8.2 in den zweiten Kanal 3.2 und über den
dritten Einlass 8.3 in den dritten Kanal 3.3 und
von dort durch das granulatförmige
Filtermaterial 11 in Richtung eines im Boden 4 befindlichen Auslasses 5 geleitet.
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Der
Behälter 1 kann
aus einem spritzfähigen Kunststoff
hergestellt sein. Die Kanalwände 2.1, 2.2 und 2.3 sind
bei der ersten Ausführungsform
an den Boden 4 und die Außenwand des Behälters 1 angeformt.
Damit ist eine hohe Stabilität
gegeben. Statt dessen ist es aber auch möglich die Kanalwände 2.1, 2.2 und 2.3 an
den Deckel 7 anzuformen.
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Im
Boden 4 befindet sich im Auslass 5 ein Sieb 6,
um das granulatförmige
Filtermaterial 11 zurück
zu halten. Zum gleichen Zweck befindet sich auch in den Einlässen 8.1, 8.2 und 8.3 des
Deckels 7 jeweils ein Sieb 9.1, 9.2 und 9.3.
Die Maschenweite der Siebe 6, 9.1, 9.2 und 9.3 ist
an die Körnung
des Filtermaterials 11 angepasst und liegt vorzugsweise im
Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm. Die Siebe können statt Maschen auch Löcher mit Öffnungen
im Bereich von 0,1 mm bis 0,4 mm aufweisen. Die Siebe 6, 9.1, 9.2 und 9.3 können eingepresst
oder angeformt sein. Die Siebe 6, 9.1, 9.2 und 9.3 können auch
als Gewebe oder Flies ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
sind die Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 gleichmäßig bis
zu einer definierten Füllhöhe mit dem
Filtermaterial 11 befüllt.
Weil das Filtermaterial 11 im nassen Zustand aufquellen
kann, sind die Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 nicht
gänzlich
mit dem Filtermaterial 11 gefüllt. Wären die Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 vollständig mit
Filtermaterial 11 gefüllt,
würde,
wenn das Filtermaterial 11 aufquillt, die Dichte und damit auch
der Strömungswiderstand
zunehmen, so dass dann das Wasser langsamer durch die Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 fließen würde.
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Die
Aufbereitung des Wassers erfolgt mit Hilfe des granulatförmigen oder
körnigen
Filtermaterials 11. Als Filtermaterial 11 kann
beim erfindungsgemäßen Wasserfilter
ein Gemisch aus Ionenaustauschern und Aktivkohle dienen.
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Bei
der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
weist der Boden 4 des Behälters 1 ein Gefälle mit
einem Winkel α auf,
der vorzugsweise im Bereich von 1° bis
10° liegt.
Dadurch wird erreicht, dass auch gegen Ende des Filtervorgangs das
restliche Wasser aus dem Wasserfilter läuft. Zudem wird durch das Gefälle im Boden 4 die Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers vergrößert, so
dass der Durchsatz steigt.
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In
den 4 und 5 ist eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters im
Querschnitt und in der Draufsicht im geöffneten Zustand gezeigt. Der
in 4 dargestellte Querschnitt ist ein Schnitt entlang
der Schnittlinie A-A, welche in 5 gezeigt
ist. Der dazugehörige
Deckel 7 ist in 6 dargestellt. Die in den 4, 5 und 6 dargestellte
zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass im
Behälter 1 zwischen
den Kanalwänden 2.2 und 2.3 mehrere
Rippen 10.1 vorgesehen sind. Zudem sind zwischen den Kanalwänden 2.1 und 2.2 mehrere
Rippen 10.2 angeordnet. Zwischen den Kanalwänden 2.1 und 2.3 befinden
sich ebenfalls Rippen 10.3. Die Rippen 10.1, 10.2 und 10.3 sind
an den Boden 4 des Behälters 1 angeformt.
Mit Hilfe der Rippen 10.1 und 10.2 wird verhindert,
dass das granulatförmige
Filtermaterial 11 durch die Strömung des Wassers mitgeschwemmt
wird und sich in der Nähe
des Auslasses 5 anhäuft.
Die Strömung
des Wassers ist in 5 mit Pfeilen dargestellt. Wenn das
Filtermaterial 11 sich über
den gesamten Querschnitt des Kanals angehäuft hat und im nassen Zustand
aufquillt, steigt die Dichte in diesem Bereich im Kanal und der
Strömungswiderstand
wird größer. Durch
die Rippen 10.1 und 10.2 wird dafür gesorgt, dass
das granulatförmige
Filtermaterial 11 über
die Betriebsdauer des Wasserfilters gleichmäßig in den Kanälen 3.1 bis 3.3 verteilt
bleibt. Dadurch bleibt die Durchlaufzeit des Wassers über einen
langen Zeitraum hin konstant und eine Verstopfung des Kanals beziehungsweise
der Kanäle
wird vermieden. Im übrigen
entspricht die zweite Ausführungsform
der ersten Ausführungsform.
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Die
Rippen 10.1 und 10.2 können die Form eines Kammes
aufweisen oder als Schwellen, Schlitze, Stege oder nasenförmig ausgebildet
sein. Sie können
wahlweise an den Boden 4 oder den Deckel 7 angeformt
sein oder in die Kanäle 3.1 bis 3.3 eingesetzt
werden. Die Anzahl der Rippen 10.1 und 10.2 richtet
sich unter anderem nach der Körnigkeit des Filtermaterials 11,
nach der Anzahl der Kanäle
sowie nach der Menge und Strömungsgeschwindigkeit
des Wassers.
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In 7 ist
eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand dargestellt. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten und der zweiten Ausführungsform dadurch, dass im
Behälter 1 lediglich
eine spiralförmige
Kanalwand 2.4 vorgesehen ist, so dass auch nur ein Kanal 3.4 entsteht. Die
dritte Ausführungsform
hat den Vorteil, dass die Befüllung
des Behälters 1 mit
dem granulatförmigen Filtermaterial 11 einfach
ist. Zudem ist die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche hoch.
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8 zeigt
eine vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand. Die vierte Ausführungsform unterscheidet
sich von vorigen Ausführungsformen dadurch,
dass im Behälter 1 zwei
spiralförmige
Kanalwände 2.5 und 2.6 vorgesehen
sind, die zwei Kanäle 3.5 und 3.6 bilden.
Die vierte Ausführungsform hat
den Vorteil, dass das granulatförmige
Filtermaterial 11 im Wasserfilter über einen längeren Zeitraum gleichmäßig verteilt
bleibt.
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Die
Bezugszeichen S1 bis S16 kennzeichnen einzelne Segmente und dienen
dazu die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen deutlicher
erkennbar zu machen.
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9 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wasserfilters
in der Draufsicht im geöffneten
Zustand. Von den oben genannten Ausführungsformen unterscheidet
sich die in 9 gezeigte Ausführungsform
dadurch, dass drei Auslässe 5.1, 5.2 und 5.3 vorgesehen sind,
in denen jeweils ein auslassseitiges Sieb 6.1, 6.2 und 6.3 angeordnet
ist, so dass für
jeden Kanal 3.1 bis 3.3 jeweils ein eigener Auslass
zur Verfügung
steht. Somit mündet
der Kanal 3.1 in den Auslass 5.1 mit dem Sieb 6.1,
der Kanal 3.2 in den Auslass 5.2 mit dem Sieb 6.2 und
der Kanal 3.3 in den Auslass 5.3 mit dem Sieb 6.3.
Mit Hilfe eines Stutzens oder einer Trennwand 12 werden
die einzelnen Kammern oder Kanäle 3.1, 3.2 und 3.3 im
Zentrum des Wasserfilters voneinander getrennt.
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Die
Kanalwände
können,
wie in den 1 bis 8 gezeigt,
als Polygone geformt sein. Sie können
aber auch rund geformt sein.
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Die
Durchlaufzeit des Wassers ist bei der ersten und zweiten Ausführungsform
(1 bis 6) am kürzesten und bei der in 7 gezeigten dritten
Ausführungsform
am längsten.
Bei der dritten Ausführungsform
gemäß 8 liegt
die Durchlaufzeit dazwischen.
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Die
Durchlaufzeit kann bei den beschriebenen Ausführungsformen durch die Größe und Form der
Einlässe 8.1 bis 8.3 und
des Auslasses 5 sowie durch die Körnung des Filtermaterials 11 beeinflusst werden.
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Der
Durchmesser des Wasserfilters hängt von
den technischen Rahmenbedingungen ab. In einer Ausführungsform
liegt der Durchmesser bei 11 cm.
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Durch
die in den 1 bis 8 dargestellte Formgebung
des Wasserfilters ist es möglich
das Wasserfilter in horizontaler Lage einzusetzen.
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Das
Wasserfilter kann beispielsweise in Haushaltsgeräten und Haushaltsmaschinen,
wie Kaffee-, Tee-, Süßgetränkemaschinen,
Entsaftern, Bügeleisen,
Spülmaschinen,
Waschmaschinen, Wasserreinigungsgeräten und Wasserspendern, in
Luftbefeuchtern und Luftreinigern verwendet werden. Das Wasserfilter
kann sowohl im Gastronomiebereich als auch in privaten Haushalten
verwendet werden.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich,
ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.
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- 1
- Behälter
- 2.1–2.6
- Kanalwände
- 3.1–3.6
- Kanäle
- 4
- Boden
- 5
- Auslass
- 5.1–5.3
- Auslässe
- 6
- auslassseitiges
Sieb
- 6.1–6.3
- auslassseitige
Siebe
- 7
- Deckel
- 8.1
- Einlass
- 8.2
- Einlass
- 8.3
- Einlass
- 9.1
- einlassseitiges
Sieb
- 9.2
- einlassseitiges
Sieb
- 9.3
- einlassseitiges
Sieb
- 10.1
- Rippen
- 10.2
- Rippen
- 10.3
- Rippen
- 11
- Filtermaterial
- 12
- Trennwand
- S1–S16
- Segment
Nummer 1 bis 16