DE102007019425A1 - Filtervorrichtung - Google Patents

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DE102007019425A1
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DE200710019425
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Wolfgang Weber
Ralf Malik
Heinrich Brill
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/001Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Abstract

Eine Filtervorrichtung zur Aufnahme einer auswechselbaren Filterkartusche (300) mit einem Führungszapfen weist einen Halter (100) mit einer ersten Führungsbahn (150) auf. Weiterhin ist ein Filterkopf (200) mit einem Wasserzulauf (210), einem Wasserablauf (220) und einer zweiten Führungsbahn (250) vorgesehen, wobei der Filterkopf (200) an dem Halter (100) befestigt wird, und die erste und zweite Führungsbahn (150, 250) derart zusammenwirken, dass der Führungszapfen der Filterkartusche (300) entlang der ersten und/oder zweiten Führungsbahn (150) zur Befestigung der Filterkartusche (300) geführt wird. Die Filterkartusche zum Filtern von Wasser ist mit einem Filterkartuschenkopf (310), mit einem Stößel (318) an seinem ersten Ende, mit mindestens einem Zapfen (319) zum Befestigen der Filterkartusche in einer Filtervorrichtung, einem Mittelteil (330) zur Aufnahme von mindestens einer Filtereinheit (400, 500) und einem Boden (340) ausgestattet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung und eine Filterkartusche.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filtervorrichtung vorzusehen, deren Filterkartusche werkzeuglos und leckagefrei ausgetauscht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch eine Filterkartusche gemäß Anspruch 7 gelöst.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Filtervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2a zeigt eine perspektivische Darstellung eines Filterkopfes von 1,
  • 2b zeigt eine Schnittansicht des Filterkopfes von 2a,
  • 2c zeigt eine schematische Darstellung der ersten Führungsbahn in dem Filterkopf,
  • 3a zeigt eine perspektivische Ansicht des Wandhalters von 1,
  • 3b zeigt eine Draufsicht auf den Wandhalter von 3a,
  • 3c zeigt eine schematische Darstellung der zweiten Führungsbahn in dem Wandhalter,
  • 3d zeigt eine Schnittansicht des Wandhalters von 3a,
  • 3e zeigt eine weitere Schnittansicht des Wandhalters von 3a,
  • 4a zeigt eine schematische Darstellung eines Filterkartuschenkopfes 310,
  • 4b zeigt eine Schnittansicht des Filterkartuschenkopfes von 4a,
  • 4c zeigt eine Schnittansicht des Abschnitts Z von 4b,
  • 4d zeigt eine perspektivische Teilschnittansicht des zweiten Endes des Filterkartuschenkopfes 310.
  • 5a zeigt eine Schnittansicht einer Filterkartusche gemäß 1,
  • 5b zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts Y in 5a,
  • 5c zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts X von 5a,
  • 6a zeigt eine Schnittansicht des Mittelteils von 5a,
  • 6b zeigt eine weitere Schnittansicht des Mittelteils von 5a,
  • 6c zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts A von 6b,
  • 6d zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts B von 6b,
  • 6e zeigt eine perspektivische Ansicht des Mittelteils von 6a.
  • 7a zeigt eine Schnittansicht des Bodens von 5a,
  • 7b zeigt eine weitere Schnittansicht des Bodens von 5a,
  • 7c zeigt eine perspektivische Ansicht des Bodens von 7a,
  • 8a zeigt eine Schnittansicht des Filtergehäuses von 5a,
  • 8b zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts X von 8a,
  • 8c zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C von 8a,
  • 8d zeigt eine perspektivische Ansicht der Filtereinheit von 8a,
  • 9a zeigt eine Schnittansicht der Siebeinheit von 5a,
  • 9b zeigt eine Draufsicht auf die Siebeinheit von 9a,
  • 9c zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts Z von 9a,
  • 9d zeigt eine Draufsicht auf die Siebeinheit von 9a,
  • 10 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten und zweiten Führungsbahn, wenn der Filterkopf in den Wandhalter eingeführt ist,
  • 11a zeigt einen Ausschnitt des Filterkopfes im Schnitt,
  • 11b zeigt das vergrößerte Ende einer Bohrung im Schnitt,
  • 11c zeigt das Ende derselben Bohrung mit einer Wasseroberfläche im Schnitt,
  • 12a zeigt einen Anschluss im Schnitt,
  • 12b zeigt die Aufnahme für ein Bajonett,
  • 12c zeigt ein Bajonett,
  • 13a zeigt eine Filtervorrichtung mit einer Verlängerung im Schnitt,
  • 13b zeigt eine Filtervorrichtung mit weiteren Verlängerungen im Schnitt,
  • 14 zeigt eine Kaskadenschaltung von mehreren Filtervorrichtungen,
  • 15a zeigt eine Filtervorrichtung mit Schutzschraube von vorn, und
  • 15b zeigt eine Filtervorrichtung mit Schutzschraube von der Seite.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 3b zeigt eine Draufsicht auf den Wandhalter von 3a.
  • 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.
  • 3d zeigt eine Schnittansicht des Wandhalters von 3a. In 3d ist somit insbesondere die Ausgestaltung des Aufnahmeabschnitts 120 bzw. sein Querschnitt gezeigt.
  • 3e zeigt eine weitere Schnittansicht des Wandhalters von 3a. In 3e ist insbesondere der Querschnitt der Platte 101 und des Aufnahmeabschnitts 120 gezeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 4d zeigt eine perspektivische Teilschnittansicht des zweiten Endes des Filterkartuschenkopfes 310.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Bereich zwischen Mittelteil 330 und Boden 340 ist derart ausgestaltet, dass nur Zugspannungen, und keine Biegespannungen vorhanden sind.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 6e zeigt eine perspektivische Ansicht des Mittelteils von 6a.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 9b zeigt eine Draufsicht auf die Siebeinheit 350 von 9a. Hier ist sowohl die umlaufende Wand 353 als auch der umlaufende Vorsprung 354 gezeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 9f zeigt eine Schnittansicht der Schlitze 359. Die Schlitze sind V-förmig nach unten geöffnet und vorzugsweise mit einem Öffnungswinkel von 30° gestaltet.
  • 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.
  • 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 251252. 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch die Ausgestaltung der Neigungen der Abschnitte 251, 252, und 153 kann die Kartusche ohne große Drehmomente gewechselt werden.
  • 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.
  • Der oben beschriebene Bajonettverschluss wird dabei derart ausgestaltet, dass Wasseranschlüsse im Filterkopf sowohl linksseitig als auch rechtsseitig ausgerichtet werden können.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 14 zeigt eine Kaskade von drei Filtervorrichtungen. Die Filterköpfe werden jeweils hydraulisch verbunden. Jeder Filterkopf kann mit jeweils 3 Rückschlagventilen 212a212c, 222a222c, 213a213c 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.
  • 15a zeigt eine Filtervorrichtung mit einer Kappe 700, die gemäß 15b aus einem Vorderteil 700a und einem Hinterteil 700b besteht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102004029225 A1 [0002]
    • - DE 19958649 A1 [0003]

Claims (17)

  1. Filtervorrichtung zur Aufnahme einer auswechselbaren Filterkartusche (300) mit einem Führungszapfen, mit einem Halter (100) mit einer ersten Führungsbahn (150), einem Filterkopf (200) mit einem Wasserzulauf (210), einem Wasserablauf (220) und einer zweiten Führungsbahn (250), wobei der Filterkopf (200) an dem Halter (100) befestigt wird, und die erste und zweite Führungsbahn (150, 250) derart zusammenwirken, dass der Führungszapfen der Filterkartusche (300) entlang der ersten und/oder zweiten Führungsbahn (150) zur Befestigung der Filterkartusche (300) geführt wird.
  2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein erstes Rückschlagventil in dem Bereich des Wasserzulaufs (210) derart angeordnet ist, dass das Rückschlagventil beim Einführen der Filterkartusche (300) geöffnet wird.
  3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Filterkopf (200) mindestens einen (zwei) Zapfen (235) aufweist, mittels welchem der Filterkopf (200) an dem Halter (100) befestigt wird.
  4. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Führungsbahn (150) einen ersten waagerechten Abschnitt (151), einen zweiten senkrecht zum ersten Abschnitt (151) angeordneten Abschnitt (152), einen dritten in einem ersten Winkel zum ersten Abschnitt (151) angeordneten Abschnitt (153), einen als Höcker ausgebildeten vierten Anschnitt (154) und einen waagerechten sechsten Abschnitt (156) aufweist, wobei die Filterkartusche (300) beim Befestigen über den ersten, zweiten, dritten, vierten und sechsten Abschnitt geführt wird.
  5. Filtervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Führungsbahn (250) einen ersten, zu einem ersten Ende (257) des Filterkopfes um einen zweiten Winkel geneigten Abschnitt (251), einen zweiten, zu einem ersten Ende (257) des Filterkopfes um einen dritten Winkel geneigten Abschnitt (252), einen dritten, parallel zu dem ersten Ende angeordneten Abschnitt (253), einen vierten, um einen vierten Winkel abgeschrägten Abschnitt (254) und einen sechsten, parallel zu dem ersten Ende angeordneten Abschnitt (256) aufweist, wobei die Filterkartusche (300) beim Befestigen über den ersten, zweiten, dritten, vierten und sechsten Abschnitt geführt wird.
  6. Filtervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein zweites Rückschlagventil in dem Ablauf (220) angeordnet ist.
  7. Filtervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine sechste Bohrung 241 mit einem unteren Ende 247 vorgesehen ist und am Ende 247 der sechsten Bohrung 241 umlaufend ein rotationssymmetrischer scharfkantiger Rand 248 angeformt ist, der von einer Ringfläche 810 und einer inneren Wand 249 der sechsten Bohrung 241 gebildet ist.
  8. Filterkartusche zum Filtern von Wasser, mit einem Filterkartuschen-Kopf (310) mit einem Stößel (318) an seinem ersten Ende und mindestens einem Zapfen (319) zum Befestigen der Filterkartusche in einer Filtervorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einem Mittelteil (330) zur Aufnahme von mindestens einer Filtereinheit (400, 500), und einem Boden (340).
  9. Filterkartusche nach Anspruch 8, wobei der Filterkartuschen-Kopf (310) einen ersten hohlzylindrischen Abschnitt (320) aufweist, welcher sich an den Stößel (318) anschließt und eine Durchgangsbohrung als Wasserzuleitung, und ein äußeres Gehäuse (311, 313, 315) aufweist, wobei das Volumen zwischen dem ersten Anschnitt und dem äußeren Gehäuse als Wasserableitung dient.
  10. Filterkartusche nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Filterkartuschen-Kopf (310) an seinem zweiten Ende eine umlaufende erste Nut (311b), einen umlaufenden Richtungsgeber (311f) und eine umlaufende zweite Nut (311e) aufweist.
  11. Filterkartusche nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Mittelteil (330) an seinem ersten Ende (331) im Querschnitt drei Stufen (330a, 330b, 330c) und eine umlaufende dritte Nut (330f), und an seinem zweiten Ende (339) eine umlaufende vierte Nut (331b) aufweist.
  12. Filterkartusche nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Boden (340) mit seinem ersten Ende an dem zweiten Ende (339) des Mittelteil befestigt wird und wobei das zweite Ende des Bodens (340) mindestens eine Standfläche (342) aufweist.
  13. Filterkartusche nach Anspruch 12, wobei der Boden (340) mindestens einen Vorsprung (343) aufweist.
  14. Filterkartusche nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner mit einem Filtereinheit-Gehäuse (500) zur Aufnahme einer Filtereinheit, wobei das Filtereinheit-Gehäuse (500) an seinem ersten Ende (510) eine Pralleinheit (530) aufweist, wobei die Pralleinheit (530) Öffnungen (532) aufweist, durch welche Wasser in das Filtereinheit-Gehäuse (530) strömen kann.
  15. Filterkartusche nach einem der Ansprüche 8 bis 14, ferner mit einer Siebeinheit (350), welche auf dem Boden (340) und insbesondere auf den Vorsprüngen (343) aufliegt.
  16. Filterkartusche nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei zwischen dem Filtereinheit-Gehäuse (500) und dem Mitteilteil (330) ein Spalt vorgesehen ist, durch welchen Wasser nach oben aufsteigen kann.
  17. Kaskadenschaltung von mindestens zwei Filtervorrichtungen, deren Filterköpfe hydrauschlisch in Reihe verbundenen sind, wobei wenigstens eine der Filtervorrichtungen durch eine Verlängerung 600 derart vergrößert ist, dass eine weitere Filtereinheit 620 bezüglich des Durchflusses eingebaut ist.
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