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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung und eine Filterkartusche.
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DE 10 2004 029 225
A1 zeigt eine Filtervorrichtung und ein Filterelement,
welche zum Filtern von Wasser am sogenannten Point of Use, d. h.
im Bereich eines Wasserhahnes/einer Zapfstelle, verwendet wird.
Derartige Filter werden einem Wasserhahn vorgeschaltet, so dass
das Wasser zunächst durch den Filter fließen muss,
bevor es mittels eines Wasserhahnes entnommen werden kann. Der Filter dient
dabei dazu, das Wasser entsprechend zu reinigen. Ein Filterelement
kann in einen Gehäusedeckel eingeschraubt werden, so dass
die Filtergehäuse ausgewechselt werden können.
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DE 199 58 649 A1 zeigt
einen Druckwasserfilter, wobei der Aufnahmebehälter als
druckaufnahmefähiger Außenbehälter mit
einer austauschbaren Innenkartusche ausgebildet ist, welche mittels
eines Bajonettverschlusses am Außenbehälter befestigt werden
kann. Die Innenkartusche kann hierbei einen Membranfilter oder Aktivkohle
aufweisen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung vorzusehen,
deren Filterkartusche werkzeuglos und leckagefrei ausgetauscht werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung gemäß Anspruch
1 und durch eine Filterkartusche gemäß Anspruch
7 gelöst.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile
und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Schnittansicht einer Filtervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2a zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Filterkopfes von 1,
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2b zeigt
eine Schnittansicht des Filterkopfes von 2a,
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2c zeigt
eine schematische Darstellung der ersten Führungsbahn in
dem Filterkopf,
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3a zeigt
eine perspektivische Ansicht des Wandhalters von 1,
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3b zeigt
eine Draufsicht auf den Wandhalter von 3a,
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3c zeigt
eine schematische Darstellung der zweiten Führungsbahn
in dem Wandhalter,
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3d zeigt
eine Schnittansicht des Wandhalters von 3a,
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3e zeigt
eine weitere Schnittansicht des Wandhalters von 3a,
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4a zeigt
eine schematische Darstellung eines Filterkartuschenkopfes 310,
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4b zeigt
eine Schnittansicht des Filterkartuschenkopfes von 4a,
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4c zeigt
eine Schnittansicht des Abschnitts Z von 4b,
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4d zeigt
eine perspektivische Teilschnittansicht des zweiten Endes des Filterkartuschenkopfes 310.
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5a zeigt
eine Schnittansicht einer Filterkartusche gemäß 1,
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5b zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Y
in 5a,
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5c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts X
von 5a,
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6a zeigt
eine Schnittansicht des Mittelteils von 5a,
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6b zeigt
eine weitere Schnittansicht des Mittelteils von 5a,
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6c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A
von 6b,
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6d zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts B
von 6b,
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6e zeigt
eine perspektivische Ansicht des Mittelteils von 6a.
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7a zeigt
eine Schnittansicht des Bodens von 5a,
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7b zeigt
eine weitere Schnittansicht des Bodens von 5a,
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7c zeigt
eine perspektivische Ansicht des Bodens von 7a,
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8a zeigt
eine Schnittansicht des Filtergehäuses von 5a,
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8b zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts X
von 8a,
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8c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C
von 8a,
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8d zeigt
eine perspektivische Ansicht der Filtereinheit von 8a,
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9a zeigt
eine Schnittansicht der Siebeinheit von 5a,
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9b zeigt
eine Draufsicht auf die Siebeinheit von 9a,
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9c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z
von 9a,
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9d zeigt
eine Draufsicht auf die Siebeinheit von 9a,
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10 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten und zweiten Führungsbahn,
wenn der Filterkopf in den Wandhalter eingeführt ist,
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11a zeigt einen Ausschnitt des Filterkopfes im
Schnitt,
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11b zeigt das vergrößerte Ende
einer Bohrung im Schnitt,
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11c zeigt das Ende derselben Bohrung mit einer
Wasseroberfläche im Schnitt,
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12a zeigt einen Anschluss im Schnitt,
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12b zeigt die Aufnahme für ein Bajonett,
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12c zeigt ein Bajonett,
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13a zeigt eine Filtervorrichtung mit einer Verlängerung
im Schnitt,
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13b zeigt eine Filtervorrichtung mit weiteren
Verlängerungen im Schnitt,
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14 zeigt
eine Kaskadenschaltung von mehreren Filtervorrichtungen,
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15a zeigt eine Filtervorrichtung mit Schutzschraube
von vorn, und
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15b zeigt eine Filtervorrichtung mit Schutzschraube
von der Seite.
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1 zeigt
eine schematische Schnittansicht einer Filtervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel. Die Filtervorrichtung weist
einen Wandhalter 100 und einen Filterkopf 200 auf,
wobei eine Filterkartusche 300 an der Filtervorrichtung befestigt
werden kann. Der Wandhalter 100 weist zwei Löcher 110 auf
und kann mittels geeigneter Schrauben an der Wand befestigt werden.
Der Wandhalter 110 weist ferner einen Abschnitt 120 auf, welcher
dazu dient, den Filterkopf 200 und die Filterkartusche 300 aufzunehmen.
Der Filterkopf 200 weist einen Wasserzulauf an seinem ersten
Ende und eine Aufnahme an seinem zweiten Ende auf, welche dazu ausgestaltet
ist, ein erstes Ende der Filterkartusche 300 aufzunehmen.
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Die
Filterkartusche 300 weist einen Filterkartuschenkopf 310,
einen Mittelabschnitt 330 und einen Boden 340 auf.
In der Filterkartusche 300 kann ein Membranfilter 400 und/oder
ein weiterer Filter 500 angeordnet werden. Im Bereich des
Bodens 340 kann eine Siebeinheit 350 vorgesehen
werden. Es ist vorzugsweise ein Ring-Spalt zwischen dem Mittenabschnitt 330 und
dem Membranfilter 400 und/oder einem weiteren Filter 500 ausgebildet,
womit eine gleichmäßige axiale Durchströmung
erreicht ist und die Bildung von unerwünschten Totwasserbereichweichen
unterhalb der Filter 400, 500 vermieden ist.
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2a zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Filterkopfes von 1.
Der Filterkopf 200 weist dabei einen Wasserzulauf 210 und
einen Wasserablauf 220 auf, welche mit dem ersten Abschnitt 232 des
Filterkopfes verbunden sind. Ein zweiter Abschnitt 231 des
Filterkopfes weist eine Ausnehmung 230 zur Aufnahme des
Filterkartuschenkopfes 310 auf. An dem zweiten Abschnitt 231 sind
ferner mindestens zwei Vorsprünge bzw. Zapfen 235 vorgesehen.
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2b zeigt
eine Schnittansicht des Filterkopfes von 2a. Der
Filterkopf 200 weist somit einen Wasserzulauf 210,
einen Wasserablauf 220, einen ersten Abschnitt 232,
einen zweiten Abschnitt 231 sowie eine Ausnehmung 230 in
dem zweiten Abschnitt 231 auf. In dem Wasserzulauf 210 ist
eine erste Bohrung 211 vorgesehen, und in dem Wasserablauf 220 ist
eine zweite Bohrung 221 vorgesehen. Die erste Bohrung 211 ist
mit einer dritten Bohrung 245 verbunden, welche einen geringeren
Durchmesser aufweist. An die dritte Bohrung 245 schließt
sich eine Eckbohrung 244, eine vierte Bohrung 243,
eine fünfte Bohrung 242 und eine sechste Bohrung 241 an.
Die zweite Bohrung 221 ist mit der sechsten Bohrung 241 über
die siebte Bohrung 246 verbunden. Am Innenbereich des zweiten
Abschnitts ist eine erste Führungsbahn 240, 250 angeordnet.
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2c zeigt
eine schematische Darstellung der ersten Führungsbahn in
dem Filterkopf. Die obere bzw. erste Führungsbahn weist
einen ersten Abschnitt 251, einen zweiten Abschnitt 252,
einen dritten Abschnitt 253, einen vierten Abschnitt 254,
einen fünften Abschnitt 255 und einen sechsten
Abschnitt 256 auf. Der erste Abschnitt 251 ist
vorzugsweise um 45° von der Linie 257 geneigt
ausgestaltet. Der zweite Abschnitt 252 ist um 20° von
der Linie 257 geneigt. Der dritte Abschnitt 253 verläuft
parallel zu der Linie 257. Der vierte Abschnitt 254 ist
um 30° zur Linie 257 geneigt. Der fünfte
Abschnitt 255 ist rechtwinklig zur Linie 257 angeordnet,
und der sechste Abschnitt 256 ist parallel zu der Linie 257 angeordnet.
Somit ist in 2c eine obere Führungsbahn
innerhalb des zweiten Abschnitts 231 des Filterkopfes 200 gezeigt.
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3a zeigt
eine perspektivische Ansicht des Wandhalters von 1.
Der Wandhalter 100 weist eine Platte 101 mit zwei
Löchern 110 auf, welche dazu dienen, den Wandhalter
an einer Wand zu befestigen. Der Wandhalter 100 weist ferner
einen Aufnahmeabschnitt 120 rechtwinklig zu der Platte 101 auf.
Der Aufnahmeabschnitt 120 dient dabei zur Aufnahme des
Filterkopfes 200. Der Aufnahmeabschnitt 120 weist
ein Loch 130 sowie eine zweite Führungsbahn 150 bzw.
eine untere Führungsbahn 150 im Bereich des Loches 130 auf.
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3b zeigt
eine Draufsicht auf den Wandhalter von 3a.
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3c zeigt
eine schematische Darstellung der zweiten Führungsbahn
in dem Wandhalter. Die untere Führungsbahn weist einen
ersten Abschnitt 151, einen zweiten Abschnitt 152,
einen dritten Abschnitt 153, einen vierten Abschnitt 154,
einen fünften Abschnitt 155, einen sechsten Abschnitt 156 und einen
siebten Abschnitt 157 auf. Der erste Abschnitt 151 verläuft
parallel zu der Ebene des Aufnahmeabschnitts 120. Der zweite
Abschnitt 152 verläuft rechtwinklig zu dem ersten
Abschnitt 151. Der dritte Abschnitt 153 ist – bezogen
auf den ersten Abschnitt 151 – um 20° geneigt.
Der fünfte Abschnitt 155 ist – bezogen
auf den ersten Abschnitt 151 – ebenfalls um 20° geneigt,
so dass ein vierter Abschnitt 154 entsteht. Der sechste
Abschnitt 156 verläuft parallel und beabstandet
zu dem ersten Abschnitt 151, so dass der vierte Abschnitt 154 einen
Huckel darstellt, welcher eine Verdrehsicherung darstellt. Der siebte
Abschnitt 157 verläuft rechtwinklig zu dem ersten
Abschnitt 151.
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3d zeigt
eine Schnittansicht des Wandhalters von 3a. In 3d ist
somit insbesondere die Ausgestaltung des Aufnahmeabschnitts 120 bzw. sein
Querschnitt gezeigt.
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3e zeigt
eine weitere Schnittansicht des Wandhalters von 3a.
In 3e ist insbesondere der Querschnitt der Platte 101 und
des Aufnahmeabschnitts 120 gezeigt.
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4a zeigt
eine schematische Darstellung eines Filterkartuschenkopfes 310.
Der Filterkartuschenkopf 310 weist einen ersten hohlzylindrischen Abschnitt 311 mit
mindestens zwei Vorsprüngen bzw. Zapfen 312 auf.
An den ersten Abschnitt 311 schließt sich ein
zweiter, ebenfalls hohlzylindrischer Abschnitt 313 an,
welcher jedoch einen kleineren Durchmesser als der erste Abschnitt 311 aufweist.
An dem zweiten Abschnitt 313 sind zweite Vorsprünge 319 vorgesehen,
wobei die zweiten Vorsprünge 319 im Wesentlichen – bezogen
auf die ersten Vorsprünge 312 – um 90° verschoben
sind. Der zweite Abschnitt 313 weist ferner eine Nut 314 auf.
Der Filterkartuschenkopf 310 weist ferner einen dritten
Abschnitt 315 auf, welcher sich an den zweiten Abschnitt
anschließt. Der dritte Abschnitt 315 ist ebenfalls
hohlzylindrisch ausgestaltet und weist einen kleineren Durchmesser
als der zweite Abschnitt 313 auf. Der dritte Abschnitt 315 weist
ebenfalls eine Nut 316 und einen Stößel 318 auf.
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4b zeigt
eine Schnittansicht des Filterkartuschenkopfes von 4a.
Der erste Abschnitt 311 ist mit dem zweiten Abschnitt 313 verbunden. Sowohl
der erste als auch der zweite Abschnitt 311, 313 sind
hohlzylindrisch ausgestaltet. Im Inneren des ersten und zweiten
Abschnitts 311, 313 ist ein hohlzylindrischer
Abschnitt 320 vorgesehen, an welchen sich der dritte Abschnitt 315 anschließt.
Der hohlzylindrische Abschnitt weist eine durchgehende Bohrung auf
und erstreckt sich im Bereich des ersten Abschnitts 311 über
das Ende des ersten Abschnitts 311 hinaus. zwischen dem
Innendurchmesser des ersten und zweiten Abschnitts 311, 313 und
dem Außendurchmesser des hohlzylindrische Abschnitts 320 ist ein
zylindrisches Volumen 321 vorgesehen, welches sich von
dem ersten Abschnitt 311 bis zu der Öffnung 317 erstreckt.
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4c zeigt
eine Schnittansicht des Abschnitts Z von 4b. In 4c ist
somit ein Ende des Filterkartuschenkopfes detaillierter gezeigt.
Das Ende des ersten Abschnitts 311 weist somit eine Ausnehmung 311b auf,
welche einen ersten und zweiten Vorsprung 311a, 311c voneinander
trennt. Der erste Abschnitt 311 weist einen dritten Vorsprung 311f und eine
zweite Ausnehmung 311e auf. Von dem dritten Vorsprung 311f verläuft
die Unterseite des ersten Abschnitts 311 über
einen vorgegebenen Radius und geht in einen geneigten Abschnitt
der zweiten Ausnehmung 311e über.
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4d zeigt
eine perspektivische Teilschnittansicht des zweiten Endes des Filterkartuschenkopfes 310.
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5a zeigt
eine Schnittansicht einer Filterkartusche gemäß 1.
Die Filterkartusche weist einen Filterkartuschenkopf 310,
einen Mittelteil 330 und einen Boden 340 auf.
Im Bereich des Bodens 340 kann eine Siebeinheit 350 vorgesehen
werden. Der Boden 340 ist dabei derart ausgestaltet, dass
die Filterkartusche standfest ist.
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5b zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Y
in 5a. Hier ist insbesondere die Verbindung zwischen
dem Filterkartuschenkopf 310 und dem Mittelteil 330 gezeigt.
Der Filterkartuschenkopf 310 weist somit einen ersten Vorsprung 311a, eine
erste Ausnehmung 311b, einen zweiten Vorsprung 311c,
eine zweite Ausnehmung 311e und einen dritten Vorsprung 311f auf.
Das erste Ende des Mittelteils 330 ist stufenförmig
mit einer ersten Stufe 330a, einer zweiten Stufe 330b und
einer dritten Stufe 330c ausgestaltet. Zwischen der ersten
und der dritten Stufe 330f ist eine Ausnehmung vorhanden, welche
formschlüssig an den dritten Vorsprung 311f in
dem Filterkartuschenkopf 330 anschließt.
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5c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts X
von 5a. Hier ist insbesondere der Übergang
zwischen dem Mittelteil 330 und dem Boden 340 detaillierter
gezeigt. Das zweite Ende 339 des Mittelteils 330 weist
einen ersten Vorsprung 331a und einen zweiten Vorsprung 331c auf,
wobei zwischen dem ersten und zweiten Vorsprung eine erste Ausnehmung 331b vorgesehen
ist. Das erste Ende 341 des Bodens 340 weist einen
Vorsprung 341b auf, welcher die Auflageflächen 341a und 341c voneinander
trennt. Am zweiten Ende des Bodens ist ein Vorsprung 343 vorgesehen.
Der Boden 340 weist an seinem zweiten Ende eine nach innen
gewölbte Wand 345 mit einem Vorsprung 344 auf.
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Der
Bereich zwischen dem Kopf 310 und dem Mittelteil 330 sowie
der Bereich zwischen dem Mittelteil 330 und dem Boden 340 wird
jeweils mittels einer Schweißnaht miteinander verbunden.
Der Vorsprung 311f dient als Richtungsgeber, wenn der Kopf 310 auf
das Mittelteil aufgesetzt wird. Nach dem Aufsetzen wird dieser Bereich
mit Ultraschallenergie beaufschlagt und die Spitze des Vorsprungs 311f schmilzt
langsam, so dass eine homogene Werkstoffverbindung entsteht. Der
Vorsprung 311c in Kombination mit der Stufe 330c dient
als Quetschnaht, so dass eine optimale Festigkeit der Verbindung
erhalten werden kann. Die Ausnehmung 311b dient dazu, dass
gequetschtes Material in den durch die Ausnehmung 311b hervorgerufenen
Hohlraum austreten kann.
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Der
Vorsprung 341b ist zentrisch zu der Ausnehmung 331b angeordnet
und gleichzeitig breiter ausgeführt. Nach dem Aufsetzen
wird dieser Bereich mit Ultraschallenergie beaufschlagt. Dabei schmilzt der Überdeckungsbereich
zwischen Ausnehmung 331b und Vorsprung 341b langsam
auf, so dass sich eine homogene Werkstoffverbindung bildet. Die
während des Schweißvorgangs ver drängte
Materialschmelze wird von dem zwischen Vorsprung 341b und
Ausnehmung 331b gebildeten Hohlraum aufgenommen.
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Der
Bereich zwischen Mittelteil 330 und Boden 340 ist
derart ausgestaltet, dass nur Zugspannungen, und keine Biegespannungen
vorhanden sind.
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6a zeigt
eine Schnittansicht des Mittelteils von 5a. Das
Mittelteil 330 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet
und weist einen Mantel 330d auf. Das erste Ende des Mittelteils 330 wird – wie
in 5a gezeigt – mit dem Filterkartuschenkopf 310 verbunden.
Das zweite Ende 332 des Mittelteils 330 wird mit
dem Boden 340 – wie in 5a gezeigt – verbunden.
An der ersten Seite 331 des Mittelteils 330 wird
ein hohlzylindrischer Vorsprung 333 vorgesehen. Der hohlzylindrische
Vorsprung 333 weist einen ersten Abschnitt 334,
einen zweiten Abschnitt 335 und einen dritten Abschnitt 336 auf,
wobei der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts kleiner ist als
der Innendurchmesser des ersten Abschnitts. Das Volumen zwischen
dem Mantel 330d und dem hohlzylindrischen Vorsprung 333 kann
beispielsweise dazu verwendet werden, eine Filtereinheit 400 aufzunehmen.
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6b zeigt
eine weitere Schnittansicht des Mittelteils von 5a.
Die erste Seite 331 des Mittelteils 330 dient
dazu, in den Filterkartuschenkopf 310 eingeführt
zu werden, während die zweite Seite 332 mit dem
Boden 340 verbunden wird.
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6c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A
von 6b. Hier ist insbesondere der Abschnitt des Mittelteils 330 gezeigt,
welcher gemäß 5b mit
einem Ende des Filterkartuschenkopfes 310 verbunden wird.
Das erste Ende 330 des Mittelteils 330 weist somit
mehrere Treppen 330a, 330b, 330c auf.
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6d zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts B
von 6b. In 6d ist
somit das zweite Ende des Mittelteils detaillierter gezeigt. Das Mittelteil
weist dabei einen ersten und zweiten Vorsprung 331a, 331c mit
einer dazwischen angeordneten Ausnehmung 331b auf.
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6e zeigt
eine perspektivische Ansicht des Mittelteils von 6a.
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7a zeigt
eine Schnittansicht des Bodens von 5a. Der
Boden weist dabei ein erstes Ende 341 und ein zweites Ende
als Vorsprung 344 auf. An dem ersten Ende weist der Boden
einen Vorsprung 341b auf, wobei links und rechts dazu jeweils
eine Auflagefläche 341a, 341c in einer
Ausnehmung vorhanden ist. An dem zweiten Ende ist eine nach innen geformte
Wand 345 vorgesehen. In der Mitte der nach innen geformten
Wand 345 ist ein Vorsprung 344 mit einer Bohrung 346 vorgesehen.
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7b zeigt
eine weitere Schnittansicht des Bodens von 5a. Durch
die eben ausgebildete Fläche 342 ist die Filterkartusche
standfest ausgestaltet. Im Bereich der nach innen geformten Wand 345 sind
mehrere Vorsprünge 343 vorgesehen.
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7c zeigt
eine perspektivische Ansicht des Bodens von 7a. In 7c sind
die Vorsprünge 343 und die Bohrung 346 an
der nach innen geformten Wand 345 gezeigt.
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8a zeigt
eine Schnittansicht des Filtergehäuses 500 von 5a.
Das Filtergehäuse ist hohlzylindrisch ausgestaltet und
weist ein erstes Ende 510 und ein zweites Ende 520 auf,
wobei das zweite Ende 520 offen ausgestaltet ist. An dem
ersten Ende 510 ist eine Pralleinheit 530 vorgesehen.
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8b zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts X
von 8a. Somit erstreckt sich die Pralleinheit 530 in
die Filtereinheit 500 hinein. Die Pralleinheit 530 weist
eine Wand 533 auf, welche sich im Wesentlichen vertikal
zu dem ersten Ende 510 erstreckt. Die Pralleinheit 530 weist
ein erstes Ende 531 auf, welches offen ist, und ein zweites
Ende 534, welches als nach innen gebogene Wand ausgestaltet ist.
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8c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C
von 8a. Hier ist insbesondere das zweite Ende der
Filtereinheit 500 gezeigt. An der Wand 521 am
zweiten Ende 520 ist ein Vorsprung 522 vorgesehen.
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8d zeigt
eine perspektivische Ansicht der Filtereinheit von 8a.
Hier ist insbesondere die Pralleinheit 530 mit dem zweiten
Ende 534 gezeigt. Ferner sind drei Vorsprünge 522 an
dem zweiten Ende der Filtereinheit vorgesehen.
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9a zeigt
eine Schnittansicht der Siebeinheit von 5a. Die
Siebeinheit 350 weist eine umlaufende Wand 353 mit
einem umlaufenden Vorsprung 354 auf. In dem durch die Wand 353 geschlossenen
Raum ist ein Sieb 356 mit Schlitzen 359 vorgesehen.
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9b zeigt
eine Draufsicht auf die Siebeinheit 350 von 9a.
Hier ist sowohl die umlaufende Wand 353 als auch der umlaufende
Vorsprung 354 gezeigt.
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9c zeigt
eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z
von 9a. Somit ist eine Schnittansicht der umlaufenden
Wand 353 gezeigt. An der ersten Seite der umlaufenden Wand 353 ist
ein Wulst 357 und an der zweiten Seite ist ein umlaufender
Vorsprung 354 vorgesehen.
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9d zeigt
eine Draufsicht auf die Siebeinheit 350 von 9a.
In dem durch die Wand 353 umschlossenen Raum sind eine
Vielzahl von Schlitzen bzw. Öffnungen 359 gezeigt.
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9f zeigt eine Schnittansicht der Schlitze 359.
Die Schlitze sind V-förmig nach unten geöffnet und
vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von 30° gestaltet.
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10 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten und zweiten Führungsbahn,
wenn der Filterkopf in den Wandhalter eingeführt ist. Hier
ist insbesondere die erste obere und zweite untere Führungsbahn – wie
in den 2c und 3c gezeigt – beschrieben.
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Nachfolgend
wird die Montage der Filterkartusche näher erläutert.
Durch die erste und zweite Führungsbahn und mittels der
Vorsprünge bzw. Zapfen kann die Filterkartusche mittels
eines Bajonettverschlusses an bzw. in dem Filterkopf befestigt werden.
Die Filterkartusche mit dem Filterkartuschenkopf 310 wird
ohne großen Kraftaufwand (es muss lediglich das Gewicht
der Kartusche gehalten werden) axial in den Filterkopf 200 eingeführt,
so dass die Zapfen im Abschnitt 151 eingeführt
werden und gegen den Abschnitt 251 anliegen. Beim weiteren
axialen Einschieben der Filterkartusche gleiten die Zapfen entlang
dem Abschnitt 251 bis zum Übergang 251–252.
Dabei wird die axiale Bewegung in eine rotatorische Bewegung umgewandelt.
Sobald der Zapfen gegen den Abschnitt 252 anliegt, liegt
der untere Bereich des Zapfens gegen den Abschnitt 153 an.
Im folgenden wird die Kartusche von Hand weiter gedreht und der
Zapfen wird radial entlang den Abschnitten 153, 154, 253 geführt,
bis der Zapfen an den Abschnitt (Höcker) 254 anstößt.
Wenn die Filterkartusche weiter gedreht wird, so wird der Zapfen entlang
dem schrägen Abschnitt 254 bewegt, so dass der
Zapfen nach unten bewegt wird und gegen den Abschnitt 256 zum
Anschlag kommt und damit seine Endposition erreicht. Die Ausgestaltung
des Abschnitts 254 dient dazu, den Zapfen bei einer drucklosen
Montage nach unten zu führen, so dass der Zapfen sich nicht
selbständig wieder herausdrehen kann. Der Zapfen ist nun
tiefer als der Höcker 154.
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Somit
kann die Filterkartusche bei einem geringen Kraftaufwand verdreht
werden, und somit kann der Zapfen in den Bajonettverschluss gleiten. Die
Abschnitte 154 und 155 dienen somit als Verdrehsicherung,
um ein unbeabsichtigtes Lösen der Filterkartusche zu vermeiden.
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Wenn
die Filterkartusche gewechselt werden muss, dann wird sie entgegen
dem Widerstand, welcher durch die Verdrehsicherung 155, 154 verursacht wird,
gedreht, bis die Zapfen den Abschnitt 252 berühren.
Bei weiterem Drehen der Filterkartusche entlang dem Abschnitt 252 wird
die Rotationsbewegung in eine abwärtsgerichtete Axialbewegung
umgewandelt. Dabei gleitet der Stößel nach unten,
das Rückschlagventil wird verschlossen und der Filter druckentlastet.
Bei weiterem Drehen entlang dem Abschnitt 251 wird die
abwärtsgerichtete Axialbewegung fortgesetzt, bis die Filterkartusche
vollständig gelöst ist und axial ohne Kraftaufwand
nach unten entnommen werden kann Wenn die Kartusche unter Leitungsdruck
gewechselt werden muss, so wird der Zapfen nach unten gegen den
Abschnitt 153 gedrückt, über den Höcker 154 geführt
und durch den Leitungsdruck gegen den Abschnitt 156 in
seine Endposition gedrückt.
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Beim
Lösen der Filterkartusche unter Leitungsdruck werden die
Zapfen gegen den Abschnitt 156 gedrückt, durch
Drehbewegung des Filters entlang dem Abschnitt 155 über
den Höcker 154 und dann weiter entlang dem Abschnitt 153 geführt.
Während dieser abwärtsgerichteten Axialbewegung
der Filterkartusche schließt der Stößel
das Rückschlagventil, und der Filter wird druckentlastet.
Zu diesem Zeitpunkt liegen die Zapfen noch an dem Abschnitt 153 an.
Zur Fortsetzung des Lösevorgangs wird die Filterkartusche
nun weiter verdreht und entlang den Schrägen 252, 251 geführt.
Die abwärtsgerichtete Axialbewegung wird fortgesetzt, bis
die Filterkartusche vollständig gelöst ist und
axial ohne Kraftaufwand nach unten entnommen werden kann.
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Durch
die Ausgestaltung der Neigungen der Abschnitte 251, 252,
und 153 kann die Kartusche ohne große Drehmomente
gewechselt werden.
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Die
Konstruktion ist so gestaltet, dass die O-Ringe während
der Drehbewegung der Filterkartusche und dem damit verbundenen Axialhub
in den O-Ring-Presssitz gedrückt werden bzw. daraus gelöst
werden.
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Der
oben beschriebene Bajonettverschluss wird dabei derart ausgestaltet,
dass Wasseranschlüsse im Filterkopf sowohl linksseitig
als auch rechtsseitig ausgerichtet werden können.
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Die
bei der Filtervorrichtung verwendeten O-Ringe weisen eine dauerhaft
fettfreie Nano-Beschichtung auf, um die Haftreibung über
lange Zeit auf einem niedrigen Niveau zu halten.
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Das
Wasser fließt durch ein Standardanschlussstück 210 in
den Filterkopf 200 hinein und passiert ein erstes Rückschlagventil,
welches bei einer Wasserzu strömung geöffnet wird.
Das erste Rückschlagventil dient dabei dazu, beispielsweise bei
einem Unterdruck in der Zuleitung zu verhindern, dass Wasser aus
der Filterkartusche in die Leitung zurückfließt.
Somit dient das erste Rückschlagventil als Schutz für
die Netzleitung.
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Das
Wasser fließt anschließend durch ein zweites Rückschlagventil.
Bei der Montage der Filterkartusche wird – wie oben beschrieben – der
Stößel 318 in den Filterkopf hineingeführt
und öffnet somit das zweite Rückschlagventil,
so dass Wasser in die Filterkartusche fließen kann. Das
Wasser fließt somit durch die Filterkartusche und trifft
auf die Pralleinheit 530, welche dazu dient, den Wasserstrahl
um mindestens 90° umzulenken. Die Pralleinheit kann in Form
einer Kalotte ausgebildet werden. Die Pralleinheit weist ferner
strömungsgünstig ausgestaltete Stege auf. Somit
wird das einströmende Wasser umgelenkt und strahlenförmig
nach oben abgestrahlt, so dass eine gleichmäßigere
Wasserverteilung erhalten werden kann und das Wasser laminar durch
den Filter 500 strömen kann. Im Bereich des Bodens
der Filterkartusche ist vorzugsweise ein Sieb 350 angeordnet.
Das Wasser tritt durch das Sieb und kann durch einen Spalt zwischen
dem Sieb und dem Boden der Filterkartusche sowie durch einen Spalt
zwischen dem Mittelteil 330 und dem Gehäuse des
Filters 500 nach oben strömen. Hierbei umströmt
das nach oben strömende Wasser den vorzugsweise Mikrofiltrations-Membranfilter 400.
Als Membranfilter können herkömmliche Flachmembranfilter
oder Hohlfasermembranfilter verwendet werden. Mittels dieses Membranfilters
können Bakterien und feinste Partikel aus dem Wasser herausgefiltert
werden.
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Im
Bereich des Ablaufs 220 ist ein drittes Rückschlagventil
vorgesehen, um eine Rückverkeimung des in der Filterkartusche
befindlichen Wassers zu vermeiden. Somit sind zwei Keimbarrieren sowohl
am Einlauf als auch am Auslauf vorgesehen.
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Die
Pralleinheit weist vier Stege auf. Durch das Zusammenwirken der
Kalotte und der Stege kann eine verbesserte Verteilung des Wassers
in dem Filter 500 erhalten werden.
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Beim
Einführen des Kopfes 310 der Filterkartusche wird
der Stößel 318 aufgrund des Bajonettverschlusses
gegen das zweite Rückschlagventil gedrückt, so
dass das zweite Rückschlagventil geöffnet wird.
Wenn die Kartusche wieder herausgedreht wird, dann schließt
das zweite Rückschlagventil wieder, so dass die Kartusche
leckagefrei ausgetauscht werden kann, ohne dass ein Haupthahn oder
dgl. geschlossen werden muss. Das dritte Rückschlagventil verhindert
ein Rückströmen von Wasser aus der Rohrverbindung
zur Zapfarmatur und trägt ebenfalls zum leckagefreien Wechsel
der Filterkartusche bei.
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Insbesondere
bei einem T-förmigen Filterkopf 200 mit fluchtendem
Standardanschlussstück 210 (Einlauf) und Ablauf 220 ist
die ca. 25 mm lange sechste Bohrung 241 vorgesehen, die
einen vorzugsweise senkrecht angeordneten Wasserkanal bildet. Die
sechste Bohrung 241 ist so dimensioniert, dass ein minimaler
Strömungswiderstand entsteht. Das untere Ende 247 der
sechsten Bohrung 241 schließt mit einer speziell
geformten Geometrie ab. Am Ende 247 der sechsten Bohrung 241 ist
umlaufend ein rotationssymmetrischer scharfkantiger Rand 248 angeformt,
der nach außen in einem Winkel von < 80°, vorzugsweise 20–60°,
zur inneren Wand 249 der sechsten Bohrung 241 ausläuft.
Zwischen der Ringfläche 810 und einer Fläche 830 des
Filterkopfes 200 ist eine Rinne 820 ausgebildet.
Die Fläche 830 geht in eine Stoßfläche 840 zum
Schutz des scharfkantigen Rands 248 über und weist
vorzugsweise einen Abstand S von ca. 1 mm auf. Bei einem Filterwechsel
ist die sechste Bohrung 241 mit Trinkwasser gefüllt,
und nach Entfernen des Filters bildet sich im Bereich des unteren
Endes der sechsten Bohrung 241 unter Nutzung der Oberflächenspannung
des Trinkwassers eine konvexe Wasseroberfläche 800 aus,
die möglichst stetig in den Bereich des umlaufenden Randes 248 übergeht.
Eine rotationssymmetrisch gestaltete Ringfläche 810 bewirkt
die ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildete Wasseroberfläche 800 mit
rotationssymmetrisch ausgebildeter Oberflächenspannung.
Dadurch wird erreicht, dass keine Luftblasen in die sechste Bohrung 241 eindringen
können, die ein Entleeren der sechsten Bohrung 241 zur
Folge hätten. Bei einem Filterwechsel ist ein Leerlaufen
somit vermieden und Wasser tropft nicht ab.
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In
einer weiteren Ausführungsform weist der Filterkopf 200 wenigstens
einen Hinterschnitt 260 und einen Anschlag 261 auf.
Ein Wasserzulauf 210 und/oder ein Wasserablauf 220,
insbesondere entsprechende Anschlussrohre, weisen vorzugsweise ein
dem Hinterschnitt 260 entsprechendes Bajonett 270 auf.
Erhebungen 271 des Bajonetts 270 greifen im verriegelten
Zustand zwischen Hinterschnitt 260 und Anschlag 611,
womit die Anschlüsse fixiert sind. Zur verbesserten axialen
Führung ist eine Buchse 272 vorgesehen, die zwischen
einer inneren Fläche 62, dem Filterkopf 200 und
dem Wasserzulauf 210 eingelegt sind. Zwischen der Buchse 72 und
dem Bajonett 270 ist ein O-Ring 280 eingesetzt.
Die Buchse 272 dient weiterhin als Fixierung eines Rückschlagventils 290.
Somit ist eine axiale Fixierung des Rückschlagventils entgegen
dem Leitungsdruck (inkl. Druckwechselbeanspruchung) und der radialen
Führung und dem Wasserzulauf 10 oder Wasserablauf 20 erfüllt.
Beide Funktionen werden gleichzeitig in einem Montagevorgang ausgeführt.
Die Buchse 272 ist mit entsprechenden Einführschrägen
ausgestattet und wird zwangsweise über das schräg
nach außen angeformte Bajonett 270 gedrückt
und rastet dahinter ein.
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Die
in den 13a und 13b gezeigten Filtervorrichtungen
sind wenigstens durch eine Verlängerung 600 derart
vergrößert, dass wenigstens eine weitere Filtereiheit 610 bezüglich
des Durchflusses in Reihe eingebaut ist. Durch weitere Verlängerungen 600 und/oder 610 wird
weiterer Raum für zusätzliche Filtervorrichtungen
bereitgestellt. Die Reihenfolge der Filtereinheiten 400, 500, 620 und/oder 630 ist
beliebig. Vorteilhaft ist eine erste Anordnung, bei der in Strömungsrichtung – wie
in 13a dargestellt – zunächst die
Filtereinheit 400 ist, die mit Aktivkohle gefüllt
ist, danach kommt die Filtervorrichtung 500, gefüllt
mit einem Ionentauscher-Material, die Filtervorrichtung 620,
gefüllt mit Mineralien und die Filtereinheit 630,
gefüllt mit Polyphosphaten. Zwischen den Filtereinheiten 400, 500, 620 und 630 ist
in vorteilhafter Weise wenigstens ein Schutzsieb 401, 501 und/oder 621 eingesetzt,
welches verhindern soll, dass insbesondere granulatförmige
Filtermedien, wie Aktivkohle oder Ionentauschermaterial, in die
nächste Filtereinheit gespült werden. Gemäß 13b fließt das Wasser zunächst
in die Filtereinheit 500, wozu sie durch den zweiten Abschnitt 335 der
Filtereinheit 400 geleitet ist. Nach der Filtereinheit 500 folgt
die Filtereinheit 620, die mit einem Ionentauscher-Material
gefüllt ist. Das Wasser strömt nun zwischen den
Filtereinheiten, der Verlängerung 600 und dem
Mittelteil 330 wieder zurück zur Filtervorrichtung 400,
die als Membranfilter ausgestattet ist. In 13a ist
der Filterkopf so ausgeführt, dass das Standardanschlussstück 210 (Einlauf)
und der Ablauf 220 in eine Richtung weisen, während
gemäß 13b das
Standardanschlussstück 210 (Einlauf) und der Ablauf 220 in
einer Art T-Stück angeordnet sind. Die Filtereinheiten 500, 620 und 630 sind
hinsichtlich ihres Gehäuses vorzugsweise in gleicher Größe
ausgeführt, jedoch mit unterschiedlichem Inhalt gefüllt.
Die Filtereinheiten 400, 500, 620 und 630 lassen
sich ineinanderstecken und so kaskadieren. Jede Filtereinheit 400, 500, 620 und 630 lässt
sich mit unterschiedlichen Substraten füllen und ist gleichermaßen
mit optimalen Einströmbereichen ausgestattet.
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14 zeigt
eine Kaskade von drei Filtervorrichtungen. Die Filterköpfe
werden jeweils hydraulisch verbunden. Jeder Filterkopf kann mit
jeweils 3 Rückschlagventilen 212a–212c, 222a–222c, 213a–213c ausgestattet
werden. Vorteilhaft ist es, auf die Rückschlagventile 212a, 222b, 212b und 222c zu
verzichten. In diesem Fall werden die Rückschlagventile 212a, 222b, 212b und 222c nicht
eingebaut, was insbesondere zur Verminderung von Druckverlusten
beiträgt. Die Filterköpfe 200a, 200b und 200c werden
in Haltern 100a, 100b und 100c jeweils
in der gleichen Richtung montiert, z. B. mit Zulauf von rechts.
In der Ausführung „Zulauf von links" sind die
Filterköpfe 200a, 200b und 200c um
180° verdreht in die Halter 100a, 100b und 100c montiert. Die
erste in Strömungsrichtung liegende Filtervorrichtung ist
beispielsweise nur mit Aktivkohle gefüllt, die zweite in
Strömungsrichtung liegende Filtervorrichtung mit Kationentauscher
und die dritte Filtervorrichtung mit einem Membranfilter. Durch
die unterschiedliche Größe der Filtervorrichtungen
werden unterschiedliche Mengen von Filtermaterial eingebaut, und
somit ist die gesamte Vorrichtung aus den drei Filtervorrichtungen
hinsichtlich der Lebensdauer so aufeinander abgestimmt, dass jede
der drei Filtervorrichtungen die gleiche Lebensdauer hat.
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15a zeigt eine Filtervorrichtung mit einer Kappe 700,
die gemäß 15b aus
einem Vorderteil 700a und einem Hinterteil 700b besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004029225
A1 [0002]
- - DE 19958649 A1 [0003]