-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserfiltervorrichtung mit
Stellorgan zur Einstellung eines Verschnittverhältnisses sowie einen Wassertank, der
zur Aufnahme der Filtervorrichtung vorgesehen ist, ein Gerät mit Wassertank
und ein Filtergerät
nach den Ansprüchen
1, 38, 39 und 40.
-
Stand der Technik
-
Filtervorrichtungen
zur Aufbereitung einer Flüssigkeit
mit einer Verschnittvorrichtung zur Beimengung von nicht oder anderweitig
aufbereiteter Flüssigkeit
zur in der Filterstrecke aufbereiteten Flüssigkeit sind seit langem bekannt,
zum Teil mit einer Möglichkeit
zur Verstellung der Verschnittvorrichtung. Zur Aufbereitung wird
die Flüssigkeit
chemisch und/oder physikalisch behandelt, beispielsweise wird Wasser
enthärtet,
entkarbonisiert, entmineralisiert oder dergleichen mehr.
-
Als
Filtervorrichtungen haben sich im Wesentlichen zwei Arten etabliert.
Einerseits sind dies leitungsgebundene, unter Druck stehende Filtersysteme,
z. B. sogenannte „Filterkerzen", die in die Zuleitung
einer Wasserentnahmestelle oder Wasserentnahmevorrichtung integrierbar
sind, vorzugsweise als Auswechseleinheit.
-
Andererseits
haben sich neben diesen Filterkerzen sogenannte „Filterpatronen" als leitungsungebundene
Filtervorrichtungen als sinnvoll erwiesen, in der Regel in Zusammenwirkung
mit einem entsprechenden Wassertank.
-
Die
eingangs erwähnten
Verschnittvorrichtungen sind zur Einstellung einer für die jeweilige
Anwendung vorbestimmten Wasserqualität vorgesehen, um eine Mischung
eines über
eine Filterstrecke aufbereiteten Wassers mit nicht oder über eine
weitere Filterstrecke geleitetem Wasser zu erzeugen.
-
Derartige
Systeme finden beispielsweise Anwendung bei der Trinkwasseraufbereitung
in privaten Haushalten als zentrale oder dezentrale Installation, für die Speisung
von Entnahmestellen, speziell für die
Speisung von modernen Küchengeräten (Wasser-Zapfstellen
und Eisbereiter in modernen Kühlschränken oder
Kaffeemaschinen) und darüber
hinaus in kommerziellen Bereich zur Speisung von Getränkeautomaten
zur Zubereitung von Kaffee, Dampf, Heiß- oder Kaltwasser zum Zwecke
der Geschmacksoptimierung der damit aufbereiteten oder hergestellten
Getränke
und Speisen und zum Schutz der Maschinen vor wasserbedingten technischen Problemen.
-
Die
bisher im beschriebenen Einsatzbereich üblichen Verschnitteinrichtungen
werden zu Beginn der Inbetriebnahme mittels eines Stellorgans zur Steuerung
eines Flüssigkeitsstroms
auf ein vorgegebenes Mischungsverhältnis eingestellt, welches
aus dem bekannten oder durch einen Schnelltest ermittelten Mineralgehalt
bzw. Härtegehalt
des Eingangswassers und der für
die Anwendung geforderten Filtratwasser-Qualität ermittelt wird.
-
Die
Leistungsfähigkeit
der verschiedenen Aufbereitungsstufen erschöpft sich jedoch fortlaufend
in Abhängigkeit
von der bereits über
die Aufbereitungsstrecke geführten
Wassermenge und der Rohwasserqualität, so dass sich bei einem mittels
eines Stellorgans zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms fest eingestellten
Verschnittverhältnis
die produzierte Wasserqualität
in Abhängigkeit
vom Erschöpfungsverlauf
der Aufbereitungsstrecke fortlaufend verändert.
-
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasserfiltervorrichtung
der eingangs dargelegten Art zu verbessern.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Durch die Unteransprüche sind
zweckmäßige und
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
-
Ein
Wassertank zur Aufnahme einer solchen Filtervorrichtung wird durch
den unabhängigen
Anspruch 38 beschrieben, ein Gerät
zur Aufnahme eines solchen Tanks durch den Anspruch 39 und ein Filtergerät mit einem
Filterkopf zum Einsetzen eines solchen Filters durch den Anspruch
40.
-
Dementsprechend
betrifft die vorliegende Erfindung bezüglich eines ersten Aspekts
eine Wasserfiltervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1, welche sich dadurch auszeichnet, dass ein Stellmedium vorgesehen
ist, dessen Volumen und/oder dessen Struktur sich durch eine am
Stellorgan anstehende und/oder durch eine durch das Stellorgan durchgeflossene
Flüssigkeit
verändert.
-
Durch
die Veränderung
des Volumens bzw. der Struktur des auf das Stellorgan wirkenden
Stellmediums kann der zu steuernde Flüssigkeitsstrom durch ein derart
aufgebautes Stellorgan ganz gezielt auf bestimmte Anforderungen
hin abgestimmt in seinem Strömungsverhalten
beeinflusst werden. So ist es beispielsweise möglich, von einem vollkommen gesperrten
Zustand über
eine ganz bestimmte Öffnungskennlinie
kontrolliert bis hin zu einem vollständig geöffneten Durchlasszustand mittels
eines solchen Stellorgans auf den damit zu steuernden Flüssigkeitsstrom
Einfluss zu nehmen bzw. auch in umgekehrter Richtung von einem vollkommen
geöffneten Durchlasszustand
bis hin zu einem vollkommen geschlossenen Durchlasszustand.
-
In
einer ersten Ausführungsform
ist es beispielsweise möglich,
den Flüssigkeitsstrom
aufgrund der Volumens- bzw. Strukturveränderung des Stellmediums in
Abhängigkeit
von der Menge der an dem Stellmedium vorbei und/oder durch das Stellmedium hindurchgeflossenen
Flüssigkeit
zu verändern.
Hierzu kann sich beispielsweise ein durch die betreffende Flüssigkeit
hervorgerufener, sogenannter Auswascheffekt zur Erzeugung eines
Durchlasses bzw. ein sogenannter Zusetzeffekt zur Erzeugung einer
Absperrung für
den zu steuernden Flüssigkeitsstrom
zu Nutze gemacht werden. Aber auch in Abhängigkeit von einer physikalischen
und/oder chemischen Eigenschaft der betreffenden Flüssigkeit
ist eine entsprechende Steuerung des Stellorgans möglich, ggf. auch
in Kombination mit der oben erwähnten,
durchflussabhängigen
Beeinflussung des Stellorgans.
-
Als
insbesondere vorteilhaft wird hierbei die Verwendung eines flüssigkeitslöslichen
Stellmediums angesehen. Damit kann z. B. ein zuvor verschlossener
Durchlasskanal für
die betreffende Flüssigkeit
vollkommen anwendungsspezifisch mit von der Betriebsdauer abhängig vorgebbarer
Querschnittsvergrößerung auf
der Grundlage eines oder ggf. auch mehrerer Parameter für den Durchfluss
geöffnet
werden. Mögliche
Anwendungsfälle
wären beispielsweise
eine Bypass-Steuerung,
die Umschaltung auf einen zusätzlichen
oder weiteren Fließweg und
dergleichen.
-
Gleiche
Einflussmöglichkeiten
gelten z. B. für
eine direkte Kontrolle durch ein schrumpffähiges Stellmedium. Mit einem
expandierenden oder quellfähigen
Stellmedium wäre
dagegen durch direkte Kontrolle eine Verringerung des wirksamen
Durchflussquerschnitts eines entsprechenden Stellorgans zur Steuerung
eines Flüssigkeitsstroms
möglich,
ggf. bis hin zum vollständigen
Verschluss des Durchlasses. Als Anwendungsfall wäre beispielsweise die Sperrung
einer bestimmten Fluidleitung in Abhängigkeit eines oder mehrerer
Parameter vorstellbar.
-
Als
insbesondere vorteilhaft wird die Verwendung eines Stellmediums
empfohlen, welches lebensmitteltauglich ist, da hiermit in hervorragender Weise
auch eine Beeinflussung eines Trinkwasserstroms möglich ist.
Dieser Trinkwasserstrom kann beispielsweise in einer Trinkwasserzuleitung,
in einer Trinkwasseraufbereitungs- und/oder Versorgungsanlage, in
einem trinkwasserge- und/oder verbrauchenden Gerät und dergleichen mehr vorgesehen
sein.
-
Gleiches
gilt auch für
Stellmedien, die z. B. als gesundheitsförderndes Nahrungsergänzungsmittel
und/oder als Trinkwasserzusatzstoff geeignet sind, wie z. B. für Vitamin
C, Siliphosphat, Phosphatkombinationen, Polyphosphat oder dergleichen.
-
In
weiter bevorzugten Ausführungsformen können beispielsweise
auch Pulver, Granulate, Kristall oder Presslinge als Stellmedium
vorgesehen sein, deren ganz spezifische Durchlasseigenschaften für die Beeinflussung
des Flüssigkeitsstrom
genutzt werden können.
Insbesondere kann hierbei das Stellmedium z. B. verschiedene räumlich geometrische
Strukturen aufweisen, die die Durchflusseigenschaft des betreffenden
Flüssigkeitsstroms
beeinflussen. So kann beispielsweise die ursprünglich vollständige Verschlusswirkung
beginnend mit einem leichten Durchsickern wahlweise mit einem langsam oder
ggf. auch schnell anwachsendem Querschnittsvergrößerungseffekt zur Steuerung
des Flüssigkeitsstroms
anwendungsabhängig
beeinflusst werden.
-
Durch
Anordnung eines anfangs wirkungslosen, flusshemmenden bzw. verstopfenden
Anteils oder Körpers
im Stellmedium kann durch dessen Freisetzung auch eine Schließfunktion
realisiert werden. Als Verschlussmittel ist z. B. ursprünglich in
einem löslichen
Medium gebundenes, nicht lösliches Material
in der Form von Granulat, ggf. in Kombination mit einem Sieb, oder
auch eine ausreichend große Kugel
geeignet, welche nach ihrer Freispülung den ursprünglich offenen
Durchflussquerschnitt des Stellorgans verstopfen, zumindest jedoch
merklich reduzieren.
-
Auch
die Nutzung katalytischer oder biokatalytisch/enzymatischer Reaktionen
zur Beeinflussung eines Stellmediums sind denkbar. Z. B. könnten Stellmedien
auf Basis von Stärke,
Pektin oder anderen Polymeren geeignet sein, sich unter dem Einfluss von
Enzymen und/oder Wasserinhaltsstoffen, wie z. B. Mineralien oder
Wasserstoffionen, die durch das Speisewasser oder durch den Filter
eingetragen werden, zu reagieren und ihre Konsistenz zu verändern, zu
lösen,
zu schrumpfen, zu expandieren, zu gelieren und dergleichen mehr.
-
Als
eine weitere Ausführungsform
ist auch die Nutzung von Triebmitteln als Stellmedium denkbar, wie
z. B. der Einsatz von Natriumhydrogenkarbonat, welches durch den
Kontakt mit Wasser in Zusammenspiel mit Wasserinhaltsstoffen, insbesondere
Wasserstoffionen, die durch das Speisewasser oder den Filter eingetragen
oder freigesetzt werden, reagiert und durch Gasbildung expandiert.
Diese Reaktion könnte
unter anderem die Menge an eingetragenen Wasserstoffionen – die z.
B. aufgrund der im Speisewasser befindlichen Wasserhärte durch
ein Entkarbonisierungsharz proportional freigesetzt werden, nutzen.
-
Darüber hinaus
könnte
diese Reaktion auch für
die Initialisierung eines Filters nach Berührung mit Wasser genutzt werden.
-
Im
Weiteren ist aber auch die Verwendung eines Ionentauscherharzes
als Stellmedium durchaus vorstellbar. Denn auch Ionentauscherharze
können
ihr Volumen entsprechend der betreffenden Beaufschlagung vergrößern oder
verkleinern und sind somit zur Beeinflussung des Durchflussquerschnitts eines
damit ausgestatteten Stellorgans geeignet.
-
In
einer speziellen Ausführungsform
können beispielsweise
auch verschiedene Stellmedien kombiniert vorgesehen sein, z. B.
zur Realisierung einer ganz bestimmten Verlaufskurve zum Öffnen, Schließen und/oder
Umschalten eines damit ausgestatteten Stellorgans.
-
In
einer ersten, einfachen Ausführungsform könnte beispielsweise
ein aus dem Stellmedium gebildeter Körper selbst das Schließelement
ausbilden. Ein sich auflösendes,
schrumpfendes oder in seiner Struktur unter Einwirkung der Flüssigkeit
durchlässig werdendes
Stellmedium könnte
somit als Öffner
fungieren. Ein quellendes oder seine Struktur hinsichtlich der Durchlässigkeit
verschlechterndes Stellmedium könnte
als Schließer
dienen.
-
In
einer demgegenüber
abgewandelten Ausführungsform
könnte
das Stellmedium aber auch zur Betätigung eines zusätzlichen,
vorzugsweise die gegenteilige Schaltfunktion realisierenden Schließelementes
und/oder eines Öffnungselementes
vorgesehen sein. Damit wäre
die gleichzeitige Steuerung zweier oder mehrerer Flüssigkeitsströme, insbesondere
mit wechselnder Strömungsfunktion
(Öffnen
zu Schließen
bzw. umgekehrt), also ein Wechsler möglich.
-
Die
vorgenannten Ausführungsformen
können
somit als vollkommen autonomes Freischalt- und/oder Verschlusselement
für eine
Flüssigkeit,
insbesondere für
eine Wasserzufuhr dienen. Ein erstes mögliches Anwendungsbeispiel
wäre die
Steuerung eines Flüssigkeitsstroms
in einer Wasserversorgungs- und/oder Aufbereitungsanlage, insbesondere in
einem z. B. als Wechselelement ausgebildeten Filter. Die Wirkungskraft
des Stellmediums, die bevorzugt dem Erschöpfungszustand des Filtermittels
entspricht, steuert das Stellorgan. In einer bedienungsfreundlichen
Ausführungsform
kann zumindest das erschöpfte
Stellmedium, ggf. aber auch das zusätzliche Schließ- und/oder Öffnungselement
zusammen mit einem als Wechselfilter ausgebildeten Filter entfernt
und durch einen neuen ersetzt werden.
-
Durch
eine geeignete Steuerung des Flüssigkeitsstroms
kann das Stellelement im Weiteren sogar als Anzeige für den Erschöpfungszustand
des Filters bzw. des Stellmediums dienen, z. B. indem es den Auslass
für den
Flüssigkeitsstrom
erschöpfungsabhängig zunehmend
unterbricht. In einer einfachen Ausführungsform wäre hierzu
das Stellelement als Schließelement
auszubilden. Ggf. könnte
dies auch unter Verwendung eines entsprechenden geeigneten Rückstellelements
geschehen. Auch eine optische Erschöpfungsanzeige ist möglich, z.
B. durch Verstellen eines entsprechenden Signalmittels, wie beispielsweise
Schieber, Drehelement, Klappe oder dergleichen Signalisierungselemente
mehr.
-
Ein
weiteres Anwendungsbeispiel für
ein Anzeige- und/oder Schutzelement wäre die Verwendung eines derartigen
Stellorgans im Zulaufbereich eines Verbrauchers. Zum Beispiel könnte eine
Brause oder ein Wasserhahn vor Verkalkung dadurch geschützt werden,
dass die Erschöpfung
eines hierzu installierten Entkarbonisierers durch Verschluss der entsprechenden
Leitung angezeigt wird.
-
Durch
ein Stellorgan entsprechend der oben dargelegten Ausführungen
kann in besonders vorteilhafter Weise der Flüssigkeitsstrom autonom im Inneren
der Filtervorrichtung beeinflusst werden, ganz gezielt abhängig von
vorgebbaren Parametern. Insbesondere ist es hierbei möglich, abhängig von
der Durchlaufmenge der zu filternden Flüssigkeit und/oder deren physikalischen
und/oder deren chemischen Eigenschaft den Flüssigkeitsstrom durch einzelne
Abschnitte und/oder Bereiche des Filters bzw. einzelner Filterelemente
zu führen
oder zu unterbinden. Die betreffenden Parameter können den Erschöpfungszustand
einzelner oder mehrerer Filterelemente indirekt oder ggf. auch direkt
widerspiegeln und dementsprechend die Flüssigkeitsströmung im Filterinneren
beeinflussen.
-
Zwei
besonders bevorzugte Positionen zur Anordnung des Stellorgans in
der Filtervorrichtung und/oder einer Bypassstrecke sind der Zulauf und/oder
der Ablauf der gesamten Filtervorrichtung oder der Zulauf und/oder
der Ablauf eines bestimmten Filterabschnitts. Damit ist eine einfache
Steuerung des Flüssigkeitsstroms
in der gesamten Filtervorrichtung in Abhängigkeit von einer am Stellorgan vorbei
und/oder durch das Stellorgan hindurchfließende Flüssigkeit möglich. Diese Flüssigkeit
kann z. B. die zu filternde Flüssigkeit,
ein Teilstrom dieser zu filternden Flüssigkeit, die gefilterte Flüssigkeit
oder ein Teilstrom davon oder aber auch eine anderweitig aufbereitete
oder eine andere Flüssigkeit
sein.
-
Insbesondere
vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Filtervorrichtung eine Verschnittvorrichtung
zur Beimengung von nicht oder anderweitig aufbereiteter Flüssigkeit
zur in der Filterstrecke aufbereiteten Flüssigkeit umfasst, wobei vorzugsweise
eine Verstellung des Verschnittverhältnisses der Verschnittvorrichtung mittels
dem durch die durchgeflossene Flüssigkeit betätigbaren
Stellorgan vorgesehen ist.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann im Weiteren auch ein Stellorgan vorgesehen sein, das so ausgebildet
ist, dass sie wenigstens während
eines Initialisierungsvorganges der Wasserfiltervorrichtung und/oder
im Anschluss an einen solchen Initialisierungsvorgang ein von der
Qualität
des zu filternden Wassers und/oder von der Anforderung des jeweiligen
Verbrauchers abhängiges Initial-Verschnittverhältnis einstellt,
insbesondere sogar mit einem über
die gesamte Lebensdauer des Filters gleichbleibendem Verschnittverhältnis.
-
In
den bisher beschriebenen Einsatzbereichen sind die Verschnitteinrichtungen üblicherweise fest
voreingestellt oder werden zu Beginn der Inbetriebnahme manuell
auf ein vorgegebenes Mischungsverhältnis fest eingestellt, welches
aus dem bekannten oder durch einen Schnelltest ermittelten Mineralgehalt
bzw. Härtegehalt
des Eingangswassers und der für
die Anwendung geforderten Filtratwasser-Qualität ermittelt wird.
-
Gegenüber diesen
traditionellen Wasserfiltervorrichtungen mit manuell einzustellenden
oder fest voreingestellten Verschnittverhältnissen für spezielle Anwendungen, wie
z. B. für
die Kaffeebereitung oder Dampferzeugung, hat die beschriebene Ausführungsform
den Vorteil, dass sie genau an die jeweils vor Ort vorherrschenden
aktuellen Qualitätsverhältnisse
des aufzubereitenden Wassers zu Beginn des für sie vorgesehenen Betriebs
optimal angepasst eingestellt werden kann, so dass sowohl eine zu
starke als auch eine gegebenenfalls zu schwache Wirkung der das
Wasser aufbereitenden Stoffe vermieden werden kann. Dies wirkt sich
sowohl in vorteilhafter Weise auf die Lebensdauer der hiermit gegebenenfalls
betriebenen Geräte
aus, als auch auf das Ergebnis des mit dem aufbereiteten Wasser
beaufschlagten Herstellungs- und/oder Verarbeitungsprozess und erlaubt
die optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Filterkapazität. Als ein
Beispiel sei hier der Geschmack eines hierdurch aufbereiteten Getränkes, wie
z. B. Kaffee, Tee oder dergleichen Heißgetränke genannt. Aber auch für aufzubereitende
Kaltgetränke
kann sich eine optimal eingestellte Wasserqualität durchaus positiv bezüglich des
Geschmacks und/oder einer Lösungseigenschaft
eines Getränkezusatzmittels
auswirken. Ein weiteres Anwendungsbeispiel wäre die Optimierung der Wirksamkeit
eines Waschmittels, welches z. B. bei einer bestimmten Wasserhärte und/oder
einer bestimmten Konzentration eines weiteren Wasserinhaltsstoffs vorliegen
kann.
-
Ein
Nachführen
des Verschnittverhältnisses während des
Betriebs der Wasserfiltervorrichtung kann in vorteilhafter Weise
eine insbesondere über den
wesentlichen Betriebszeitraum der Wasserfiltervorrichtung angepasste
Wasserqualität
bewirken. Besonders vorteilhaft kann dies in Zusammenwirkung mit
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
einer Initialeinstellung des Wasserverschnittverhältnisses
in Abhängigkeit
der vor Ort vorherrschenden Wasserqualität erzielt werden.
-
Als
besonders vorteilhaft, weil direkt von der Qualität des aufzubereitenden
Wassers abhängig kann
als Stellmedium ein von der Wasserfiltervorrichtung herauszufilternder
Stoff vorgesehen sein. Hierdurch kann eine besonders genaue Verschnittkontrolle
in Abhängigkeit
der Erschöpfung
des betreffenden Wasseraufbereitungsmittels erreicht werden. Bei starker
Aufbereitungs- bzw. Filterwirkung erfolgt auch eine starke Wechselwirkung
mit dem betreffenden Stellmedium, welche mit abnehmender Wirkung
des Wasseraufbereitungs- bzw. Filtermittels vorzugsweise mit einer
gleichen Erschöpfungskennlinie
ebenfalls rückläufig ist
und somit die Verschnittkennlinie sehr lange zwischen einem noch
akzeptablen unteren und einem noch akzeptablen oberen Wert zu halten
vermag.
-
Eine
besonders elegant und insbesondere genau an die jeweils vorherrschende
Wasserqualität anpassbare
Wasserfiltervorrichtung kann durch das Vorsehen wenigstens einer
weiteren, insbesondere jedoch sogar mehrerer Stellorgane zur Beeinflussung
eines entsprechenden Wasserstroms und/oder Wasserteilstroms in der
Filterstrecke, in einer Filterteilstrecke und/oder in einer Bypassstrecke
und/oder einer Bypassteilstrecke erreicht werden. Einerseits können, zur
Realisierung der bereits oben beschriebenen Funktionalitäten, jeweils
eigenständige
Stellorgane vorgesehen sein, um z. B. die einzelnen Stellorgane
genau auf die ihnen zugedachten Funktionalitäten ausbilden und/oder mit
speziellen Stellmedien versehen zu können. Andererseits kann durch
das Vorsehen von mehreren Stellorganen für ein und dieselbe Beeinflussung
der Wasseraufbereitungsvorrichtung eine sehr feine Abstimmung bewirkt
werden. Insbesondere ist es hierdurch möglich, das nicht lineare Erschöpfungsverhalten
des Wasseraufbereitungs- bzw. -filtermittels durch entsprechende
Erhöhung
bzw. Reduzierung des Verschnittverhältnisses zu Beginn bzw. zu
Ende der Betriebslaufzeit des betreffenden Mittels zu berücksichtigen.
-
Als
mögliche
Schaltungskombinationen bieten sich hierzu sowohl serielle als auch
parallele Schaltkombinationen sowie Kombinationen aus seriellen
und parallelen Schaltungsanordnungen an.
-
Eine
parallele Anordnung von Stellorganen könnte z. B. einen vergrößerten Bypassquerschnitt zu
Beginn einer Betriebsphase des Wasseraufbereitungs- bzw. Filtermaterials
zum Ausgleich für
die in dieser Betriebsphase vergleichsweise hohe Filterwirkung dienen.
Nach Erreichen eines vergleichsweise lineareren Verlaufskurvenabschnittes
könnte
eine Bypassstrecke geschlossen werden. Insbesondere vorteilhaft
ist diese in ihrem Querschnitt entsprechend an das Erschöpfungsverhalten
des Aufbereitungsmediums angepasst.
-
In
gleicher Weise könnte
wiederum eine parallele Anordnung von Stellorganen für die Bypassstrecke
für das
Ende der Betriebslaufzeit des Wasseraufbereitungsmittels so vorgesehen
sein, dass sich eine (ggf. weitere) Bypassstrecke nach einem bestimmten
Erschöpfungszustand
des Aufbereitungsmediums schließt
und so den wirksamen Bypassquerschnitt entsprechend an den Erschöpfungszustand
der gesamten Filterstrecke oder gegebenenfalls auch nur an einen
bestimmten Teilabschnitt einer solcher Filterstrecke (ggf. weiter)
anpasst.
-
Eine
Reihenschaltung solcher Stellorgane könnte beispielsweise für die Kombination
einer Grundeinstellung des wirksamen Verschnittquerschnittes bzw.
des hierdurch eingestellten Verschnittverhältnisses und eines oder auch
mehrerer sich während
der Betriebslaufzeit des Wasseraufbereitungs- bzw. Filtermaterials
den Querschnitt der jeweils wirksamen Bypassstrecke anpassenden,
weiteren Stellorgans vorteilhaft sein.
-
Besonders
vorteilhaft, weil spezifisch an bestimmte Anwendungsfälle anpassbar,
sind Kombinationen aus solchen Reihen- und Parallelschaltungen von
Stellorganen zur erschöpfungsabhängigen Beeinflussung
eines oder gegebenenfalls auch mehrerer in der Wasserfiltervorrichtung
realisierter Verschnittverhältnisse
zur Erzeugung eines möglichst optimalen
Ergebnisses der hierdurch bewirkten Wasseraufbereitung, insbesondere über dessen
gesamte, vorgesehene Betriebsdauer.
-
Insbesondere
beim Einsatz von unterschiedlich ausgelegten Filtersystemen ist
eine genaue Anpassung der Stellmedien an das Speisewasser, an die
Kapazität
und die Anwendung der jeweiligen Filter notwendig.
-
Da
der von dem oben beschriebenen Stellorgan zu steuernde Flüssigkeitsstrom
auch durch die Filtervorrichtung fließt bzw. sein Strömungsverhalten in
Bezug auf die Filtervorrichtung durch das Stellorgan beeinflusst
wird, wirken sich oben angegebene Steuermechanismen auch auf die
Filtervorrichtung bzw. dadurch gesteuerten Filterteilelemente aus. Nachfolgend
wird daher weiter vertiefend, teilweise auch die entsprechende Auswirkung
auf die Filtervorrichtung beschrieben.
-
Zur
Stabilisierung der Filterwirkung kann im Weiteren grundsätzlich jede
Art Filter mit einer Verschnittvorrichtung ausgestattet werden.
Durch eine Ansteuerung mittels des oben beschriebenen, der Filtervorrichtung
zugeordneten Stellorgans kann hierbei in vorteilhafter Weise sogar
eine über
den wesentlichen Betriebszeitraum der Filtervorrichtung in ausreichendem
Maße gleichbleibende
Filterqualität für die den
Filter durchfließende
Flüssigkeit
erzielte werden. Dies kann in Abhängigkeit der Durchflussmenge
und/oder in Abhängigkeit
von einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft der durchflossenen
Flüssigkeit
und/oder in Abhängigkeit
des Beladungszustands eines Ionentauschers entsprechend obiger Ausführungen
zum Stellorgan durch Öffnen
und/oder Schließen
einzelner oder mehrerer Versorgungs- und/oder Steuerleitungen mittels
eines solchen Stellorgans erfolgen.
-
Auch
die Nutzung physikalischer und/oder chemischer Eigenschaften der
die Filtervorrichtung durchfließenden
Flüssigkeit
ist für
beide oben dargelegten Beeinflussungsmöglichkeiten (Schließen/Öffnen) des
Verschnittverhältnisses
der Verschnittvorrichtung denkbar.
-
Die
Verstellung des Verschnittverhältnisses kann
z. B. derart geschehen, dass nach der Aktivierung der Filtervorrichtung,
welche sowohl eine leitungsungebundene, in einem Gefäß oder einem
Tank eingebrachte Filterpatrone umfassen kann, als auch eine leitungsgebundene
Filterkerze, anfangs eine größere Menge
von nicht durch das eigentliche Filtermaterial zu filternder Flüssigkeit,
im Verhältnis
zu der durch das Filtermaterial gefilterten Flüssigkeit, filterausgangsseitig
bereitgestellt wird. Im Laufe der Betriebsdauer des Filters bzw.
der Filtereinrichtung kann dieses Verschneideverhältnis zu
Gunsten der durch das Filtermaterial hindurchlaufenden Flüssigkeit
ansteigen. Durch diese Reduzierung des Anteils an ungefilterter
Flüssigkeit
im Gesamtflüssigkeitsstrom
kann einer üblicherweise
im Verlauf der Betriebsdauer eines Filters abnehmenden Filterwirkung für die hindurchgeflossene
Flüssigkeit
Rechnung getragen werden. Mit abnehmendem Verschneideverhältnis zu
Gunsten der durch das eigentliche Filtermaterial laufenden Flüssigkeitsmenge
kann somit z. B. eine über
einen weiten Einsatzbereich ausreichende Qualität der zu filternden Flüssigkeit
aufgrund der ansteigenden Menge nicht mehr durch filtermedienfreie
Abschnitte oder durch teilweise erschöpfte Filtermedienstrecken geleiteten
Flüssigkeit
eingestellt werden.
-
Als
insbesondere vorteilhaft wird auch hierbei ein im Volumen variables
Stellmedium zur Verstellung des Stellorgans angesehen. Damit könnte z. B.
wiederum mit abnehmenden Volumen des Stellmediums eine gleichzeitig
einhergehende Verringerung eines aktiven Durchflussquerschnittes
für die beispielsweise
durch eine Bypassleitung zugeführte, nicht
durch das Filtermaterial geleitete Flüssigkeit erfolgen.
-
Neben
einer Volumenreduzierung des Stellmediums kann aber z. B. auch mit
einem quellfähigem
Stellmedium durch eine Volumenerhöhung, z. B. in Verbindung mit
geeigneten Mitteln wie ein Stellventil oder dergleichen, ebenfalls
eine Reduzierung des wirksamen Durchflussquerschnittes für die nicht über das
Filtermaterial geführte
Flüssigkeit
erreicht werden, z. B. durch ein komprimiertes Fließ oder einen Schwamm.
-
Grundsätzlich kann
das Stellorgan ein Steuerventil, ein Schaltventil oder auch ein
Umsteuer- und/oder Umschaltventil ausbilden, um eine ganz gezielte
Einflussnahme auf den Flüssigkeitsstrom
zu ermöglichen.
In Kombination mit der Filtervorrichtung können damit neben den bereits
oben beschriebenen Einflussnahmen auf den Zulauf bzw. auf den Ablauf auch
eine oder mehrere Verschnittstrecken und/oder Bypassstrecken in
der Filtervorrichtung kontrolliert werden. Der Vorteil von Umschalt-
bzw. Umsteuerfunktionen eines solchen Stellorgans bezogen auf eine
Filtervorrichtung liegt darin, dass über den gesamten Betriebszeitraum
der Filtervorrichtung in ihr ein konstanter Fließwiderstand für den durchzuleitenden
Flüssigkeitsstrom
gewährleistet
werden kann. Dies wirkt sich wiederum besonders stabilisierend auf
die Qualität
des zu filternden Flüssigkeitsstroms aufgrund
der konstant bleibenden Innendruckverhältnisse im Filter aus.
-
Beispielhaft
sei hierzu angegeben, dass bei einem zu Beginn eines Filterlebenszyklusses
auf 70% des durchfließenden,
zu filternden Flüssigkeitsstroms
30% Verschnittstrom eingestellt werden können, der ggf. ebenfalls einem
Aufbereitungsabschnitt zugeführt
werden kann. Ein solcher Filterabschnitt für die Verschnittstrecke kann
beispielsweise ein eigens ausgebildeter Aufbereitungs- und/oder
Filterabschnitt sein, er kann aber durchaus auch ein Teil des für den zu
filternden Hauptstrom vorgesehenen Filters sein, z. B. der Entkarbonisierungsabschnitt,
in welchem dann beide Ströme
wieder vereint werden können.
Bei der Ausführungsform
mit einer Umschaltung bzw. Umsteuerung des Verschnittstromverhältnisses
von Verschnitt zur Filterstrom kann eine Reduzierung des gesamtdurchlaufenden Flüssigkeitsstroms
vermieden werden. Ein insbesondere vorteilhafter Anwendungsfall
wäre z.
B. ein Wasserfilter.
-
Bei
der volumenreduzierenden Form eines volumenvariablen Stellmediums
könnte
beispielsweise wiederum ein sich durch die hindurchfließende Flüssigkeit
auflösendes
Stellmedium verwendet werden, z. B. in der Form eines Pulvers, in
der Form von Tabletten, Presslingen, Kugeln oder dergleichen mehr.
-
Abhängig von
der Form und/oder einer Lösungseigenschaft
eines solchen Stellmediums ist über
den Betriebszeitraum betrachtet eine Steuerung des Verschnittverhältnisses
von einer überwiegend gleichmäßigen Verstellung,
z. B. bei der Verwendung eines Pulvers, bis hin zu einer ggf. sprunghaften
Verstelleigenschaft möglich,
wie sie beispielsweise bei einem Stellmedium der Fall sein könnte, welches
seine Grundstruktur im Wesentlichen bis zu dessen vollständiger Auflösung aufrecht
zu erhalten vermag. Hierbei kann es sich z. B. um ein Mittel handeln,
welches sich in seinem Inneren verhältnismäßig gleichmäßig durchgehend auflöst, aber
erst am Schluss seines Auflösungsprozesses
seine Grundstruktur verliert, beispielsweise ein Chitinkomplex.
-
Eine
weitere Gestaltungsmöglichkeit
des Verschnittverstellungsverhältnisses über die
Betriebsdauer des benutzten Filters kann auch durch eine Kombination
zweier oder auch mehrerer solcher sich unterschiedlich auflösender,
schrumpfender oder expandierender Stellmedien erreicht werden. Somit
können
unterschiedliche Phasen bei der Verschnittänderung aufgrund unterschiedlicher
Lösungsverhalten
und/oder Schrumpfungen und/oder Ausdehnungen der einzelnen Stellmedien
erreicht werden.
-
Grundsätzlich wird
es auch für
die Steuerung des Filters bzw. der Verschnittstrecke bevorzugt, wenn
das Stellmedium ein lebensmitteltaugliches Stellmedium ist, so dass
dadurch auch Eigenschaften aufweisendes Mittel ausgebildet sein
und/oder demgegenüber
als ein wenigstens teilweise davon abhängige Eigenschaften aufweisendes
Mittel.
-
Filtereinrichtungen
betätigbar
sind, die Flüssigkeiten
für den
täglichen
Bedarf filtern, insbesondere Wasser.
-
Die
Eignung des Stellmediums als gesundheitsförderndes Nahrungsergänzungsmittel
oder Wasserzusatzstoff, wie z. B. ein Vitamin C-Pulver, Polyphosphat,
Kalk- und Dolomitgestein, gegebenenfalls Jod oder dergleichen mehr,
eröffnet
auch hier eine gegebenenfalls sogar gezielt einstellbare Nährstoffzuführung hinsichtlich
des täglichen
Grundbedarfes der die so gefilterte Flüssigkeit konsumierenden, Menschen,
Tiere oder Pflanzen. Auch der Einsatz von Aromen, Lebensmittelgrundstoffen
und anderen der Geschmacks- oder Geruchseinstellung dienender Substanzen
könnten
als Stellmedium einsetzbar sein und eine gezielte Veredlung des
Speisewassers zu einem Getränk
eröffnen.
-
Die
Verwendung des Stellmediums zur von der durchgeflossenen Flüssigkeit
abhängigen
Beeinflussung des Verschnittverhältnisses
der Verschnittvorrichtung könnte
zusätzlich
z. B. unter einer bestimmten Vorspannung des Stellorgans oder eines Elementes
des Stellorgans erfolgen. Je nach Volumenänderung des Stellmediums, Auflösungs- bzw. Quellzustand,
kann sich eine solche Vorspannung des Stellorgans oder seines Elementes ändern. Als besonders
vorteilhaft wird es hierbei angesehen, wenn das Stellorgan ein zusätzliches
Rückstellelement
umfasst, insbesondere zur Unterstützung der damit vorgesehenen
Verschnittverhältniskontrolle.
-
Für das Rückstellelement
sind verschiedene Ausführungsformen
denkbar. Zum einen kann ein solches Rückstellelement als von der
durchfließenden
Flüssigkeit
in seiner Wirkung unabhängige
Eigenschaften aufweisendes Mittel ausgebildet sein und/oder demgegenüber als
ein wenigstens teilweise davon abhängige Eigenschaften aufweisendes
Mittel.
-
Ein
von der durchfließenden
Flüssigkeit
in seiner Rückstelleigenschaft
unabhängiges
Element könnte
z. B. eine Feder, ein Elastomer, oder dergleichen mehr sein. Ein
in seiner Rückstelleigenschaft von
der durchfließenden
Flüssigkeit
abhängiges Rückstellelement
könnte
z. B. ein quellfähiges
Mittel sein, beispielsweise ein komprimiertes Fließ oder ein ggf.
ebenfalls komprimierter Schwamm, Quellharz, Ionentauscherharz oder
dergleichen mehr.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Rückstellelement
auch zum Schließen
der Verschnittvorrichtung vorgesehen. Das Verschließen der
Verschnittstrecke kann beispielsweise durch das Zusammenwirken zweier
komplementärer Schließelemente
erfolgen. Eine mögliche
Ausführungsform
wäre beispielsweise
ein koaxiales Ineinandergreifen zweier z. B. rohrförmiger Elemente,
so dass ein zuvor möglicher
Flüssigkeitsdurchfluss
in Richtung eines Filterausgangs dadurch bis hin zum vollständigen Verschluss
während
der Betriebsdauer des Filters zunehmend verringert wird.
-
Neben
zwei koaxialen, komplementären Schließelementen
ist durchaus aber auch eine andere Ausführungsform, z. B. das Um- bzw. Verschließen einer
zum Filterausgang führenden
Durchgangsöffnung
für das
nicht gefilterte Fluid in der Form eines Ventils oder Deckels oder
dergleichen mehr denkbar.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann das oben beschriebene, fluidsensitive Stellmedium zum Öffnen der
Verschnittvorrichtung gegen die Rückstellkraft eines solchen
Rückstellelementes
verwendet werden. Damit kann eine zusätzliche Kontrollfunktion für die Beeinflussung
des Verschnittverhältnisses
der Verschnittvorrichtung erzielt werden.
-
Je
nachdem, welche Rückstelleigenschaft das
Rückstellelement
aufweist, kann die Einstellung des Verschnittverhältnisses eine
kontinuierliche oder auch eine gegebenenfalls Schwellwertabhängige Beeinflussung
des Verschnittverhältnisses
ermöglichen. Für eine kontinuierliche
Verstellung eignen sich beispielsweise Federelemente, Elastomere
oder dergleichen. Für
schwellwertabhängige,
insbesondere sprungartig sich verstellende Beeinflussungen des Verschnittverhältnisses
eignen sich beispielsweise Mittel oder Elemente mit sich über den
Verstellweg sprunghaft verändernden
Widerstandswerten, wie z. B. ein mehrere voneinander beabstandete
Rastpunkte aufweisendes Rastelement.
-
Insbesondere
im Zusammenhang mit der oben angeführten Lebensmitteltauglichkeit
des Stellmediums wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn
der Filter als Wasserfilter ausgebildet ist. Ein solcher Wasserfilter
kann z. B. einen offenen Einlass in das Filtergehäuse aufweisen.
Eine solche Ausführungsform
eines Einlasses eignet sich z. B. für die Verwendung von Tanklösungen zur
Bevorratung einer bestimmten Menge von zu filterndem Wasser. Daran
können
beispielsweise Saugmittel z. B. in der Form von Unterdruck erzeugenden
Saugpumpen für die
Versorgung einer Entnahmestelle von gefiltertem Wasser angeschlossen
werden. In diesem Fall wäre der
Filter ein sogenannter Saugfilter.
-
Solche
Saugmittel können
in allen möglichen Wasser
verarbeitenden und/oder Wasser verbrauchenden Haushaltsgeräten bzw.
gewerblichen genutzten Geräten
integriert sein. Als eine nicht abschließende Auflistung seien hier
z. B. im Haushalt und/oder auch für gewerbliche Zwecke genutzte
Geräte,
wie Getränkeautomaten,
insbesondere Kaffeeautomaten, Trinkwasserspender, Koch- und Backgeräte, Dampfgeräte, insbesondere
Dampfbügeleisen, Dampfreiniger,
Hochdruckreiniger, Luftreiniger und -Konditionierer oder dergleichen
mehr erwähnt.
-
In
einer demgegenüber
abgewandelten Ausführungsform
kann das Filtergehäuse
jedoch auch geschlossen und mit Anschlusselementen versehen sein.
Hierbei handelt es sich um ein sogenanntes leitungsgebundenes Filtersystem,
insbesondere eine sogenannte "Kerzenlösung". Das Stellorgan
zur Verstellung des Verschnittverhältnisses der Verschnittvorrichtung
ist hierbei vorzugsweise ebenfalls in die Filterkerze integriert
und könnte
einfach und umkompliziert zusammen mit der erschöpften Kerze getauscht werden.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform
wäre beispielsweise
der, dass der Verbraucher während
des laufenden Filtrationsprozesses sich hierbei um keinerlei Einstellung
bzw. Veränderung
des Stellorgans für
die Einstellung des Verschnittverhältnisses kümmern muss. Noch ein weiterer
Vorteil wäre
der, dass keine unzulässigen
Manipulationen vorgenommen werden können.
-
Eine überdies
mögliche
Ausführungsform
für eine
Filtervorrichtung könnte
beispielsweise eine gravimetrische Filtervorrichtung sein. Eine
solche zeichnet sich dadurch aus, dass der Flüssigkeitsstrom, insbesondere
ein Wasserstrom, aufgrund des oberhalb des Filters liegenden Flüssigkeitspegels
durch den Filter gedrückt
wird. Beispielhafte Ausführungsformen
sind Tischfiltergeräte
mit zwei getrennten Wasserreservoiren, ein erstes für die Aufnahme
des zu filternden Wassers, und ein zweites für die Deponie des gefilterten
Wassers. Auch solche Filter können
grundsätzlich
mit einem Stellorgan und/oder einer Verschnitteinrichtung und/oder
einer Erschöpfungsanzeige
entsprechend obiger Darlegungen ausgestattet sein.
-
Möglich sind
auch Ausführungsformen,
bei denen das Stellorgan als Zusatzelement, z. B. in der Form eines
Aufsteck- bzw. Einschuborgans ausgebildet ist. Bei einer solchen
Ausführungsform
wäre es
z. B. denkbar, dass das Stellorgan als langzeitwirksames Organ für die Verschnittsteuerung
einer größeren Anzahl
von Filteraustauschkerzen bis zu seiner eigenen Erschöpfung fungieren
kann. Ein möglicher Vorteil
wäre hierbei
ein reduzierter Bedarf an entsprechenden Stellorganen.
-
Um
der verbrauchsabhängigen
Erschöpfung der
Filterfunktion des jeweiligen Aufbereitungsmediums des Filtersystems
gerecht zu werden, könnte hierbei
und auch für
die vorgenannten Ausführungsformen
eine stufen- oder treppenförmige
Steuerung der Beeinflussung des wirksamen Bypass-Durchflussquerschnittes vorgesehen werden.
Diese sollte jeweils bei Einsatz einer neuen Filterkerze möglichst mit
vollem Durchflussquerschnitt beginnen und diesen bis ggf. völligem Verschluss
nach dessen Verbrauch reduzierend enden. Beim Einsatz eines neuen
Filterwechselelements kann dann mit entsprechend geeigneten Mitteln
wieder eine Freischaltung eines entsprechend großen, wirksamen Querschnitts für die Bypass-Leitung
erfolgen. Zur Realisierung sind hierzu beispielsweise segmentförmig aufgebaute
Abschnitte des Stellorgans denkbar, die beispielsweise durch eine
entsprechende Positionsveränderung
in der relativen Beziehung zwischen dem Stellorgan und der einzusetzenden
Filterkerze den Durchfluss des von der Bypass-Leitung kommenden Fluides
durch einen noch nicht verbrauchenden Bereich des Stellorgans ermöglichen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann die Kontrolle des Verschnittverhältnisses der Verschnittvorrichtung
auch durch die Verwendung verschiedener Stellmedien vorgesehen sein, insbesondere
durch eine Kombination einzelner oder mehrerer solcher Stellmedien.
Dadurch können
verschiedene Verstellcharakteristika realisiert werden, die beispielsweise
für unterschiedliche
Anwendungszwecke und/oder für
die Verwendung zur Filterung von beispielsweise sich vom Einsatzort
abhängig
in der Inhaltskonzentration unterscheidender Flüssigkeiten, wie z. B. der Mineralgehalt
oder die Härte
eines zu filternden Wassers, geeignet sind. Bezüglich des Einsatzzweckes könnte eine
Unterscheidung zwischen zur Verwendung für zur Lebensmittelaufbereitung
vorgesehener Geräte,
wie z. B. Getränkemaschinen
oder dergleichen und für
nicht zur Aufbereitung von Lebensmitteln vorgesehenen Geräten, wie z.
B. Reinigungsvorrichtungen, erfolgen.
-
Im
Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Wassertank
mit einer entsprechend der obigen Darlegungen ausgebildeten Filterpatrone, der
insbesondere in Verwendung mit einem der oben angegebenen wasseraufbereitenden-
und/oder wasserverarbeitenden im Haushalt und/oder gewerblich genutzten
Geräten
vorgesehen ist.
-
Zusätzlich umfasst
die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Gerät, welches
zur Versorgung aus einem solchen Wassertank und/oder durch einen
leitungsgebundenen Anschluss entsprechend obiger Darlegung vorgesehen
bzw. geeignet ist. Als explizit nicht ausschließliche Auflistung wird an dieser
Stelle nochmals auf die oben beispielhaft angegebenen Geräte verwiesen.
-
Auch
ein Filtergerät
mit Filterkopf und/oder Filtergehäuse zum Einsetzen eines Filtereinsatzes entsprechend
der oben beispielhaft dargelegten Ausführungsformen soll hiermit von
der Erfindung umfasst sein.
-
Ausführungsbeispiel
-
Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme der beigefügten Figuren
näher erläutert. Es
zeigen:
-
Die 1 bis 4:
beispielhaft in schematischer Schnittdarstellung vier unterschiedliche
Ausführungsformen
bzw. Schaltzustände
eines Stellorgans zur Steuerung eines Flüssigkeitsstromes,
-
5:
eine Filtervorrichtung mit einem darin integrierten Stellorgan zur
Steuerung eines Flüssigkeitsstroms,
-
6 und 7:
zwei Detailansichten des Stellorgans nach 5 in unterschiedlichen
Steuerpositionen,
-
8 und 9:
eine weitere Filtervorrichtung mit einem integrierten Stellorgan
zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms
in verschiedenen Steuerzuständen,
-
10:
einen Detailausschnitt aus der 8 zur besseren
Verdeutlichung des darin gezeigten Stellorgans zur Steuerung eines
Flüssigkeitsstroms,
-
11:
ein Wasser abgebendes bzw. verbrauchendes Gerät mit einem Tank, einem Filter
und einem Stellorgan und
-
12 eine
Erschöpfungsanzeige.
-
Im
Detail zeigt nun die 1 beispielhaft eine schematische
Schnittdarstellung eines Stellorgans 1 zur Steuerung eines
Flüssigkeitsstroms 7 mit einem
Gehäuse 2,
einem Einlass 3 und einem Auslass 4. Zur Steuerung
dieses Flüssigkeitsstroms 7 durch
das Stellorgan 1 ist ein Stellmedium 5 vorgesehen,
dessen Volumen und/oder Struktur sich durch die durch das Stellorgan
hindurch geflossene Flüssigkeit 6 verändert, insbesondere
in Abhängigkeit von
der Menge der am Stellmedium 5 vorbei und/oder durch das
Stellmedium 5 hindurchgeflossenen Flüssigkeit 6. Eine solche
Veränderung
kann durchaus auch abhängig
von einer physikalisch und/oder chemischen Eigenschaft der durchgeflossenen
Flüssigkeit 6 sein.
-
Im
vorliegenden Fall ist das Stellmedium 5 flüssigkeitslöslich und
bildet am Innenumfang des Gehäuses 2 einen
Ring 8 aus. Bevorzugt könnte
das Gehäuse
in etwa zylindrisch ausgebildet sein, so dass der Ring 8 eine
entsprechend rohrabschnittförmige
Struktur aufweist bzw. definiert.
-
Der
Ring 8 stützt
sich mit seiner unteren Stirnseite 11 am auslassseitigen
Boden 9 im Inneren des Gehäuses 2 ab. Auf seiner
oberen Stirnseite 12 liegt ein Stellelement 10 in
der Form eines mit Durchlässen 13 versehenen
Ventiltellers 10 auf.
-
Durch
die Durchlässe 13 kann
die Flüssigkeit 6 zur
Ausbildung des Flüssigkeitsstroms 7 solange hindurch
fließen,
bis der aus dem flüssigkeitslöslichen
Stellmedium 5 aufgebaute Ring 8 vollkommen aufgelöst ist,
oder zumindest soweit in seiner stützenden Struktur geschwächt ist,
dass das als Ventilteller ausgebildete Stellelement 10 mit
seinem Dichtbereich 14 abdichtend am Auslass 4 aufliegt.
-
Um
dem gesamten Aufbau des Stellorgans, insbesondere dem als Ventilteller
ausgebildeten Stellelement 10 eine definierte Lage im Inneren
des Gehäuses 2 geben
zu können,
ist eine Anlage 15 für
die dem Ring 8 gegenüberliegende
Seite des Stellelements 10 vorgesehen. Diese kann beispielsweise
als ins Innere des Gehäuses 2 vorstehende,
rundumlaufende oder ggf. auch unterbrochene Schulter ausgebildet
sein, an der der Ventilteller 10 anliegen kann. Im neuen
Zustand des Stellorgans 1 sind somit alle oben beschriebenen
Elemente fest im Inneren des Gehäuses 2 fixiert.
Nach Beaufschlagen des Stellorgans mit dem damit zu steuernden Flüssigkeitsstrom 7 löst sich
das flüssigkeitslösliche Stellmedium 5 langsam
auf, die stützende
Struktur des daraus gebildeten Rings 8 wird soweit geschwächt, bis
der durch den zuflussseitigen Überdruck
im Flüssigkeitsstrom herrschende
Krafteinfluss das Stellelement 10 in Richtung des Auslasses 4 bis
hin zum völligen
Verschluss zu verschieben vermag.
-
Ein
innerhalb des Rings 8 zusätzlich ausgebildeter Ring 16,
der vorzugsweise ebenfalls aus einem flüssigkeitslöslichen Stellmedium aufgebaut
ist, ermöglicht
ein schrittweises Erhöhen
des Durchflusswiderstandes für
die Flüssigkeit 6 durch
das Stellorgan 1 aufgrund der Tatsache, dass der Abbau
der stützenden
Struktur über
die Längenausdehnung dieses
Rings 16 vergleichsweise langsamer erfolgt, als in dem
Bereich des Rings 8, welcher keinen solchen zusätzlichen
Schutzring 16 aufweist. Der erhöhte Strömungswiderstand für den Flüssigkeitsstrom 7 ergibt
sich durch die beim Verschieben des Stellelements 10 hervorgerufene
Volumenverringerung zwischen dem Stellelement 10 und dem
Auslass 4. Hierdurch ist wiederum eine Reduzierung des
Flüssigkeitsstroms 7 als
ggf. gewünschte
Erschöpfungsanzeige
für das
Stellmedium 5 möglich.
-
Um
neben einer einfachen Abschaltfunktion durch das bisher beschriebene
Stell- bzw. Abschaltorgan 1 ohne großen zusätzlichen Aufwand auch eine
weitere Funktion in der Form eines Umschalt-Stellorgans beschreiben
zu können,
ist in der 1 zusätzlich ein weiterer Auslass 17 beispielhaft und
schematisch durch die gestrichelt dargestellten Auslasslinien gezeigt.
Dieser zweite Auslass 17 wird nach Überwindung der durch den zusätzlichen
Ring 16 ausgebildeten Rückhaltekräfte für das Stellelement 10 freigeschaltet.
Dies geschieht dadurch, dass die bis dahin vorhandene Dichtwirkung
der ursprünglich
durch den zusätzlichen
Ring 16 gestützten
Restbestände
des inneren Rings 8 wegfällt. Damit kann die Flüssigkeit 6 durch
den Auslass 17 ausströmen. Lediglich
der Vollständigkeit
halber sei darauf hingewiesen, dass der zweite Auslass 17 jeden
beliebigen wirksamen Querschnitt aufweisen kann, insbesondere auch
den gleichen Querschnitt wie der Auslass 4, welcher vorzugsweise,
jedoch nicht zwingend identisch mit dem wirksamen Querschnitt des
Auslasses 3 ist.
-
Nach
Zusammenbruch der durch die restlichen Anteile des Rings 8 bzw. 16 verbliebenen
Stützkräfte wird
der Auslass 4 aufgrund der Druckwirkung auf die Oberfläche des
Stellelements 10 durch dieses verschlossen. Ab diesem Zeitpunkt
ist, für
die Ausführungsform,
die ein Wechsel-Stellorgan
mit einem zusätzlichen,
zweiten Auslass 17 darstellt, der entsprechende Durchfluss
für den
Flüssigkeitsstrom 7 vom
Einlass 3 zum zweiten Auslass 17 freigeschaltet. Diese
zweite, beispielhafte Ausführungsform
eines Stellorgans in der Form eines Wechsel-Stellorgans ermöglicht somit
eine autonome, betriebsparameterabhängig gesteuerte Umschaltung
für einen
Flüssigkeitsstrom
von einem ersten Ausgang 4 auf einen zweiten Ausgang 17.
-
In
Abwandlung zum flüssigkeitslöslichen Stellmedium 5 kann
aber auch ein schrumpffähiges Stellmedium 5 zur
Steuerung des Stellelements 10 entsprechend obiger Darlegung
vorgesehen sein. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn das Stellmedium
lebensmitteltauglich ist, also als gesundheitsförderndes Nahrungsmittel und/oder
als Trinkwasserzusatz geeignet ist. Hierzu bieten sich insbesondere
Vitamin C, Siliphosphat, Phosphatkombinationen oder Polyphosphat
an. Das Stellmedium 5 selbst kann hierzu als Pulver, Kristall,
Kugeln oder auch als Pressling vorliegen und insbesondere auch verschiedene
räumlich
geometrische Strukturen ausbilden, die von der oben beschriebenen
Ausführungsform (Ring 8, 16)
abweichen. Beispielhaft wären
säulen- und/oder
gitterförmige
Strukturen, feste und/oder ggf. porös zusammengefügte Materialien
und/oder daraus gebildete Strukturen und dergleichen mehr zu erwähnen.
-
Die 2 zeigt
in Entsprechung zur 1 das gleiche Stellorgan 1 zur
Steuerung eines Flüssigkeitsstromes 7,
grundsätzlich
als Abschaltstellorgan (Abschaltventil), jedoch ebenfalls mit der
gleichen Zusatzergänzung
eines schematisch durch gestrichelte Linien dargestellten, zweiten
Auslasses 17, mit einem ebenfalls nur beispielhaft durch
gestrichelte Linien dargestellten Flüssigkeitsstrom 7,
für den Fall,
dass dieser Auslass 17 reell vorhanden ist.
-
Die 3 und 4 zeigen
eine weitere Ausführungsform
eines Stellorgans 1 zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms 7,
bei dem das Stellmedium 5 selbst das im betriebsneuen Zustand
den Auslass 4 verschließende Stellelement 10 ausbildet.
Seine Struktur bzw. sein Volumen ändern sich im Laufe der Betriebszeit
durch die am Stellmedium 5 anstehende Flüssigkeit 6 in
der Art, dass das beispielhaft stopfenförmig dargestellte Stellelement 10 im
Laufe der Betriebsdauer einen Durchgang für den Flüssigkeitsstrom 7 durch
das Stellelement 10 ausbilden kann. Ein solches Stellorgan 1 eignet
sich beispielsweise zur Freischaltung des Auslasses 4 in
Abhängigkeit der
an diesem Strömungspfad 6 (Zulauf 19)
vorbeifließenden,
am Auslass 18 austretenden Flüssigkeitsmenge.
-
Die
Steuerung der Durchlasseigenschaft des Stellelements 10 kann
dabei beispielsweise durch die Beeinflussung der Lösungskonzentration
der Flüssigkeit 6 im
Zulauf 19 vordem Stellelement 10 erfolgen. Dies
ist beispielsweise über
einen entsprechenden Konzentrationsaustausch in den beiden Flüssigkeitsstromabschnitten
im Zulauf 19 bzw. im Auslass 18 realisierbar.
Solange am Auslass 18 keine Flüssigkeit austritt kann sich
im Zulauf 19 eine gesättigte
Lösung
einstellen, ohne das Volumen des stopfenförmigen Stellmediums 5 weiter
zu reduzieren, und insbesondere nicht weiter aufzulösen. Der bis
dahin betriebsbedingt eingetretene Durchlasszustand (geschlossen,
teilgeöffnet
oder geöffnet)
bleibt solange unverändert
aufrecht, bis weitere Flüssigkeit durch
das Stellorgan 1 hindurchfließt.
-
Dies
gilt auch für
die anderen, oben beschriebenen Möglichkeiten zur Beeinflussung
der Durchlassfähigkeit
eines Stellelements 10, wie z. B. physikalische und/oder
chemische Eigenschaften.
-
Die 5 zeigt
entsprechend eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung eine
Filtervorrichtung 20, in welcher ein Stellorgan 1 entsprechend obiger
Darlegungen vorgesehen ist. Die Filtervorrichtung 20 umfasst
ein Gehäuse 21,
ein darin angeordnetes Filtermaterial 22 und, durch Pfeile
symbolisch dargestellt, einen Flüssigkeitszulauf 23 sowie
einen Flüssigkeitsablauf 24, über die
die Flüssigkeit 6 zur Steuerung
des Flüssigkeitsstroms 7 geführt wird.
-
Die
Flüssigkeit 6 geht über das
Filtermaterial 22 durch die Filtervorrichtung 20 hindurch
und dringt, wie hier beispielhaft dargestellt, durch Öffnungen 25 von
der Unterseite in das Gehäuse 32 des
Stellorgans 1 ein und verlässt dieses über den Ablauf 24. Die Öffnungen 25 können beispielsweise
als Bohrungen, als Sieb, als Gitter oder dergleichen ausgebildet sein.
-
Zur
Einflussnahme auf die Gesamtfilterwirkung der Filtervorrichtung 20 umfasst
diese im Weiteren eine Verschnittvorrichtung 26 mit einer
Bypassleitung 27. Durch diese Bypassleitung 27 fließt ein Teil des
Flüssigkeitsstroms 7 ungefiltert
am Filtermaterial 22 vorbei ins Innere des Stellorgans 1.
Dieser ungefilterte Anteil der Flüssigkeit 6 kommt im
Inneren des Stellorgans 1 mit dem Stellmedium 5 in
Kontakt, so dass dieses, abhängig
vom dafür
verwendeten Material sein Volumen und/oder und seine Struktur zum Zwecke
der Steuerung des Flüssigkeitsstroms 7 verändert.
-
Im
Beispiel zur 5 könnte es sich bei diesem Stellmedium 5 bevorzugt
wieder um ein sich auflösendes
Stellmedium handeln, welches sich während des Auflösungsprozesses
im Volumen verkleinert. Dadurch kann das z. B. als Ventilteller
ausgebildete Stellelement 10 in diesen frei werdenden Volumenbereich
nachrücken
und so die beiden Schließelemente 29 und 30 aufeinander
zuführen
und dem zum Flüssigkeitsablauf 24 führenden
Durchlass 28 in seinem wirksamen Durchflussquerschnitt
verringern, bis hin zum völligen
Verschluss.
-
Die
beiden Schließelemente 29, 30 sind
hier beispielhaft als zwei koaxial ineinander greifende, vorzugsweise
rohrstutzenförmig
ausgebildete Ansätze
realisiert. Der zwischen Ihnen ausgebildete Dichtsitz 31 kann
beispielsweise zwischen den beiden aneinander zugewandten Oberflächen der
beiden Schließelemente 29 und 30 ausgebildet
sein. Er kann aber auch zusätzlich
oder separat zwischen der Stirnseite des oberen Schließelements 29 und
dem ihr gegenüberliegenden
oberen Flächenbereich
des Stellelements 10 ausgebildet sein. Bei Bedarf kann sogar
ein zusätzliches
Dichtelement, z. B. in der Form eines O-Rings oder dergleichen,
an einer geeigneten Stelle zur Ausbildung einer axialen und/oder
radialen Dichtung vorgesehen sein.
-
Um
eine Volumenreduzierung im Gehäuse 32 des
Stellorgans 1 zwischen dem als Ventilteller ausgebildeten
Stellelements 10 und der oben aufgesetzten Kappe 33 zu
erreichen, kann in einer davon abgewandelten Ausführungsform
auch ein schrumpffähiges
Stellmedium 5 vorgesehen sein, ggf. auch in Kombination
mit einem anderen Stellmedium 5. Sofern diese Stellmedien 5 auf
der gleichen Seite des Stellelements 10 angeordnet sind,
wird insbesondere eine Kombination eines ersten mit einem ebenfalls sich
im Volumen reduzierenden und/oder in seiner Struktur schwächenden
zweiten Mediums bevorzugt, z. B. ein sich auflösendes und ein schrumpfendes. Entsprechend
geeignete Formen, Strukturen und Materialien wurden bereits oben
ausführlich
dargelegt.
-
Im
Weiteren ist aber auch der Einsatz eines sich im Volumen vergrößernden
Stellmediums 5 möglich,
wobei beim gleichen Aufbau wie oben beschrieben dieses Stellmedium
dann vorzugsweise zwischen der Unterseite des Stellelements 10 und dem
Boden des Gehäuses 32 des
Stellorgans 1 vorzusehen ist. Durch die quellende Eigenschaft
hebt es dann in entsprechender Weise ebenfalls das Stellelement 10 an,
um die beiden Schließelemente 29, 30 bis
hin zur Abdichtung gegeneinander zu führen.
-
Die
Auswahl eines bestimmten Stellmediums 5 kann besonders
bevorzugt auf Eigenschaften und/oder Wirkungen der zu filternden
Flüssigkeit
hin erfolgen. Durch die Kombination verschiedener Stellmedien und/oder
verschiedener Formen und/oder Strukturen der Stellmedien können ganz
gezielt vorgegebene Kurvenverläufe
für den
Verschlussvorgang der Bypassschaltung realisiert werden. Neben der
Kombination von in der Wirkungsweise gleicher Stellmedien (Volumen
verringernd bzw. volumenvergrößernd) kann
auch eine Kombination von Stellmedien mit unterschiedlichen Wirkungsweisen
(Volumen vergrößernd und
Volumen verkleinernd) vorteilhafte Steuermöglichkeiten bewirken, wie z.
B. eine Homogenisierung und/oder Verstärkung der Wirkung des einen
Stellmediums durch die Wirkung des zweiten und/oder auch eines weiteren
Stellmediums. So könnte
z. B. die Verringerung des Volumens auf der einen Seite des Stellelements 10 durch
Unterstützung
eines auf der anderen Seite angeordneten, sich im Volumen vergrößernden
Stellelements dahingehend homogenisiert werden, dass durch die Druckbeeinflussung
des sich im Volumen vergrößernden Stellmediums
eine im Wesentlichen konstant bleibende, gleichmäßige Verteilung des sich auflösenden Mediums
erfolgt, und damit eine überwiegend kontinuierliche
Verschließbewegung
des Durchlasses 28 bewirkt wird.
-
In
einer demgegenüber
abgewandelten Ausführungsform
ist es auch denkbar, dass die Formen und/oder Strukturen eines oder
auch beider solcher kombinierter Stellmedien 5 eine sprunghafte
Volumenänderung
ermöglichen.
Für das
sich im Volumen reduzierende Medium wäre beispielsweise die Ausbildung
von säulenartigen
Strukturen oder dergleichen denkbar, die nach entsprechender Schwächung durch
Einwirkung der Flüssigkeit
zumindest abschnittsweise zusammenbrechen und dadurch ruckartig
das Volumen verringern. Denkbar sind hierbei aber auch Kombinationen
wie schwach und stark lösliche
Anteile im Stellmedium aufgrund unterschiedlicher Lösungsverhalten
und/oder aufgrund unterschiedlicher Größen bzw. Dimensionen und dergleichen
mehr.
-
Eine
weitere Möglichkeit
zur Einflussnahme auf das Stellverhalten des Stellorgans 1 durch
die Positionsveränderung
des Stellelements 10 kann durch die Anordnung eines Rückstellelements 34 realisiert
werden. Je nach gewünschter
Wirkungsweise kann ein solches Rückstellelement
wiederum so auf das Stellelement 10 wirken, dass es dieses ziehend
bzw. drückend
in dessen Stelleigenschaft unterstützt. Hierbei kann es sich beispielsweise
um ein elastisches Federelement handeln, welches auf Zug und/oder
Druck belastbar ist, um ein komprimier- oder dehnbares Elastomer,
oder um irgend ein anderes, für
den Anwendungsfall taugliches, elastisch verformbares Element.
-
Sowohl
mit als auch ohne zusätzlichem Rückstellelement 34 kann
somit je nach Anforderung z. B. eine kontinuierliche, eine sprunghafte
und/oder auch eine schwellwertabhängige Verstellung des Verschnittverhältnisses
realisiert werden.
-
Neben
der bisher unter Bezug auf die Ausführungsform 5 beschriebene
Steuerung des Verschnittverhältnisses
durch Verschließen
der Bypassleitung 27 kann aber auch in Entsprechung zu
den Ausführungen
in den 3 und 4 eine Öffnung einer Bypassleitung
zur Steuerung der den Flüssigkeitsstrom 7 bildenden
Flüssigkeit 6 realisiert
werden. Alle für
die in Bezug auf eine verschließende Steuerung
eines Flüssigkeitsstroms
dargelegten Angaben sind auch in entsprechender Weise für eine öffnende
Vorrichtung in der Form eines Stellorgans 1 gültig. Als
mögliche
Ausführungsform
eines derartigen Stellorgans 1 sei hier nur beispielhaft
und ohne Bezug auf eine Figur die Umkehrung der Funktion des in
der 5 gezeigten Stellelements erwähnt. Hierzu wären sinngemäß die Positionen
der sich im Volumen verringernden und der sich im Volumen vergrößernden
Stellmedien 5, und sofern vorhanden, der zusätzlichen
Rückstellelemente 34 zu
vertauschen.
-
Hinsichtlich
der Schaltfunktion aller solcher Stellorgane 1 sind neben
Stellelementen mit vergleichsweise langsamer Veränderung des wirksamen Durchlassquerschnitts
auch Schaltelemente realisierbar, z. B. durch die oben beschriebenen,
in ihrem Schaltwiderstand rasch zusammenbrechenden Stellmedien,
z. B. in der Form säulenartiger
Stützelement.
-
Alle
oben dargelegten Ausführungsformen von
Stell- bzw. Schaltelementen realisieren im Grunde jeweils auch ein
entsprechendes Ventil, mit dem ein Flüssigkeitsstrom gesteuert werden
kann.
-
Solche
Steuer- bzw. Schaltventile können nicht
nur als Abschalt- oder Einschaltventil sondern als auch Umschaltventil
ausgebildet sein, wie beispielhaft unter Bezug auf die 1 und 2 oben dargelegt.
-
Die
Verwendung solcher Steuer- und/oder Schaltventile kann zur Beeinflussung
aller möglicher Flüssigkeitsströme vorgesehen
werden. Besonders bevorzugt werden sie für die Steuerung von Wasser in
leitungsgebundenen Anwendungsfällen
vorgeschlagen, wie z. B. als Vorschaltgerät für einen Wasserhahn, für eine Brause
an einer Dusche, und ganz allgemein für wasserverbrauchende Geräte und/oder Vorrichtungen.
Ein erster wesentlicher Anwendungsbereich solcher Steuerelemente
bzw. Stellorgane ist der von druckleitungsungebundenen Wasseraufbereitungen,
welche z. B. über
einen Wassertank versorgt werden können.
-
Wiederum
unter Bezug auf die Darstellung in 5 ist es
hierbei bevorzugt, wenn der Einlass 23 in das Filtergehäuse 21 offen
ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform kann z. B. als Filter-Steckpatrone
realisiert werden, welche in einen Wassertank 44 für ein wasseraufbereitendes und/oder
wasserverbrauchendes Gerät 45 vorgesehen
ist. Die gesamte Steuerung des Filters 20 zur möglichst
gleichbleibenden Filterqualität über die
gesamte Betriebsdauer des Filters, z. B. mittels einer wie oben
dargelegten Bypasssteuerung für
eine Verschnittvorrichtung, kann somit ohne zusätzliche Maßnahmen mit einer derartigen
Filterpatrone 20, oder auch Filterkerze genannt, vorgesehen
bzw. nach deren Erschöpfung
mit ihr getauscht werden.
-
Ein
zweiter wesentlicher, nachfolgend noch näher beschriebener Anwendungsfall,
z. B. für
ein geschlossenes Filtergehäuse 53,
für einen
entsprechenden Filter 47 ( 8 bis 10),
könnte
beispielsweise eine sogenannte druckleitungsgebundene Filterkartusche 47 sein.
Mit entsprechenden Anschlusselementen 48, 49 versehen
kann sie in eine Druckleitung, insbesondere eine Wasserleitung in
einem Hausanschluss, zwischengeschaltet sein kann.
-
Nochmals
Bezug nehmend auf die Filterpatrone nach der 5 kann diese
für einen
weiteren Anwendungsfall demgegenüber
beispielsweise auch als Saugfilter 20 ausgebildet sein,
wobei hierzu der Auslass 24 mit einer Saugvorrichtung 52,
z. B. eines wasserverbrauchenden Gerätes 45 (11)
verbunden ist.
-
Noch
ein weiterer wesentlicher Anwendungsfall für eine solche Wasserfilterpatrone
wäre eine
sogenannte "gravimetrische
Filtervorrichtung", wie
z. B. für
Tischfiltergeräte
oder dergleichen. Hierbei drückt
der Flüssigkeitsspiegel
einer zu filternden Flüssigkeit
diese aus einem ersten Behältnis
durch den Filter hindurch in ein zweites, zur Aufnahme der gefilterten
Flüssigkeit
vorgesehenes Behältnis.
Der Filterzulauf 23 kann hierzu je nach Ausführungsform, wie
in der 5 gezeigt, im unteren Bereich des Filters vorgesehen
sein, durchaus aber auch weiter oberhalb oder auch ganz oben.
-
Alle
beschriebenen Filtervorrichtungen können mit einem Stellorgan 1 entsprechend
obiger Darlegungen versehen sein, um eine über ihren wesentlichen Betriebszeitraum
hinweg vorzugsweise konstante, zumindest jedoch für den jeweiligen
Anwendungsfall ausreichend gute Filterqualität zur Verfügung stellen zu können.
-
In
der 6 ist die in der 5 dargestellte Steuerposition
für eine
offene Durchlassschaltung der Bypassleitung 27 zur besseren Übersicht
ohne das Filterelement 20 gezeigt.
-
In
der 7 ist dieses Stellorgan 1 nach entsprechender
Volumenverringerung des oberhalb des Stellelements 10 ursprünglich eingebrachten
Stellmediums 5 in geschlossener Darstellung gezeigt. Der
in der Darstellung der 6 gezeigte Flüssigkeitsstrom 7 durch
die Bypassleitung 27 ist in der Darstellung in der 7 unterbunden.
Die beiden Schließelemente 29 und 30 liegen
aneinander an und verschließen
den Durchlass 28.
-
Die 8 und 9 zeigen
im Weiteren beispielhaft im Detail die zuvor erwähnte, zweite wesentliche Ausführungsform
einer Filtervorrichtung 47 mit einem Gehäuse 53,
wie sie beispielsweise in ein Filtergerät 51 mit Filterkopf 50 zum
Einsetzen eines solchen Filtereinsatzes 47 vorgesehen sein
kann.
-
In
der Ansicht der 8 ist das im Filtergehäuse 47 angeordnete
Stellorgan 1 im Neuzustand dargestellt. Das Stellmedium 5,
hier beispielsweise in der Form von Granulat, ist hierzu als in
drei Reihen übereinander
geordnetes Granulat-Volumen gezeigt. Demgegenüber ist in der 9 ein
bereits soweit verbrauchter Zustand gezeigt, dass nunmehr zwei Reihen
Granulat des Stellemediums das sich verringernde Volumen ausbilden.
Die Bypassleitung 27 ist hier beispielhaft durch zwei Kanäle, einem
linken und einem rechten, gezeigt. Grundsätzlich könnte diese auch als eine koaxial
um die Auslassleitung 24 verlaufende größere Leitung realisiert sein.
-
Zum
besseren Verständnis
sind in der 8 im rechten Teil der Bypassleitung 27 kleine
Pfeile 7 zur Symbolisierung des Flüssigkeitsstromes 7 eingezeichnet.
Sie führen
den Flüssigkeitsstrom 7 durch den
Durchlass 28 in den unterhalb des Stellelements 10 gelegenen
Teil des Stellorgans 1, in welchem das hier beispielhaft
granulatförmig
gezeigte Stellmedium eingebracht ist und durch die Flüssigkeit 6 des
Flüssigkeitsstroms 7 in
seinem Volumen reduziert wird.
-
Nach
entsprechender Volumenreduktion, wie in der 9 dargestellt,
ist der Auslass 28 verschlossen. Ohne weitere Maßnahme würde nun
ein gegenüber
der offenen Bypassschaltung im Volumen reduzierter Flüssigkeitsstrom 7 durch
die Filtervorrichtung 47 fließen und den darin vorherrschenden Fließwiderstand
verändern.
Dies würde
aber wiederum eine Qualitätsänderung
der Filterwirkung verursachen, welche insbesondere bei kleinen Filtern
sehr drastische Auswirkungen haben kann.
-
Zur
Vermeidung solcher nachteiliger Auswirkungen durch Abschalten eines
Teilstroms des zu filternden Flüssigkeitsstroms 7 ist
deshalb in dieser Ausführungsform
der Filtervorrichtung 47, beispielhaft für alle hier
beschriebenen Filterausführungsformen,
ein weiterer Durchlass 35 in der linken Seite der Bypassleitung 27 dargestellt,
welcher in der 8 geschlossen und in der 9 aufgrund
der Volumenreduktion des Stellmediums 5 geöffnet ist.
Das so realisierte Stellorgan 1 wirkt somit in diesem Ausführungsbeispiel
als Umsteuer- bzw. Umschaltelement für die Führung des Bypassstroms der
Verschnittvorrichtung.
-
In
der Darstellung der 9 ist der Anteil des Flüssigkeitsstroms 7,
welcher in der 8 durch das Stellmedium 5 geflossen
ist, durch den Endabschnitt der Filterstrecke geführt, welcher
aufgrund des fortgeschrittenen Erschöpfungszustands des Filtermaterials 4 in
diesem unteren, dem Auslass zugewandten Bereich des Filtermaterials
noch aktiver ist, als im oberen, dem Einlass zugewandten Bereich.
-
Eine
vergrößerte Darstellung
dieses Schemas zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms 7 ist
in der 10 beispielhaft unter Bezug
auf die Darstellung in der 8 gezeigt.
Der Durchlass 28 ist geöffnet,
die den Flüssigkeitsstrom 7 bildende
Flüssigkeit 6 kann
in den Raum eindringen, in welchem das Stellmedium 5 angeordnet
bzw. eingebracht ist und entsprechend der vorgesehenen Steuerwirkung
dieses in seinem Volumen reduzieren, z. B. durch Auflösen oder
durch Schrumpfen.
-
Nach
Durchfließen
dieses Filterabschnitts kann die Flüssigkeit 6 durch im
Boden 37 angeordnete Löcher 36 im
Inneren des Filters 47 weiter nach unten durch ein zusätzliches
Filtermaterial 38 (z. B. Aktivkohle oder dergleichen, zur
Filterung des ansonsten ungefilterten Verschnittstroms) hindurch
und anschließend
weiter zum Auslass 24 fließen.
-
Der
Durchlass 35 auf der linken Seite dieser Darstellung ist
in der 10 entsprechend geschlossen
und weist eine Öffnung 39 an
der Außenwandung
der Bypassleitung 27 auf. Bei entsprechender Reduzierung
des Volumens des Stellmediums 5 rutscht das Stellelement 10 nach
unten und mit ihm die daran ausgebildete, rohrförmige Blende 41 und gibt
so die Öffnung 39 in
diesem linken Bypassbereich zur Einleitung dieses Flüssigkeitsstromanteils in
den unteren Bereich des Filtermaterials 22 frei.
-
Für den Fall,
dass anstelle eines sich im Volumen reduzierenden Stellmediums ein
sich im Volumen vergrößerndes
Stellmedium 5 vorgesehen ist, kann die gleiche Umschalt-Funktionsweise durch
Anheben des Stellelements 10 und einer Überdeckung der in der Blende 41 vorgesehenen,
zusätzlichen Öffnung 40 mit
der Öffnung 39 zur
Ausbildung des Durchlasses 35 realisiert werden.
-
Das
Abschalten der Bypasstrecke 27 auf der rechten Figurenseite
durch Versatz der beiden Öffnungen 42 und 43 gegeneinander
aufgrund der Verschiebung der rohrförmigen Blende 41 in
Längsrichtung
gegenüber
der Bypassleitung 27, wirkt aufgrund der Positionierung
der beiden Öffnungen 42 und 43 zueinander
sowohl bei einem sich im Volumen reduzierenden als auch bei einem
sich im Volumen vergrößernden
Stellmedium 5.
-
Die 11 ergänzt beispielhaft
die grafische Offenbarung der vorliegenden Erfindung durch die Darstellung
eines in einem als Steckfilter ausgebildeten Wasserfilter 20 angeordneten
Stellorgans 1 zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms 7.
Das Stellorgan 1 steuert die Bypassstrecke der Verschnittvorrichtung 26,
versorgt durch Wasser aus einem Tank 44. Dieser Tank 44 ist
wiederum einem Wasser verbrauchenden Gerät 45 zugeordnet, z.
B. einer Espressomaschine, und versorgt mittels einer Saugvorrichtung 52 über die
Leitung 46 eine Entnahmestelle 54. Die Unterbrechung
der Leitung 46 symbolisiert eine ggf. vorhandene, wie auch
immer geartete Aufbereitungsstrecke für das so zugeführte Wasser 6 in dem
Gerät 45.
-
12 zeigt
symbolisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Erschöpfungsanzeige 55 mit einem
in einem Fenster 56 den Erschöpfungszustandes des Wasseraufbereitungsmittels
darstellenden Signalelement 57. Abhängig vom Erschöpfungszustand
des Wasseraufbereitungsmittels verändert ein Stellglied oder Sensor 58,
z. B. entsprechend einer der oben beschriebenen Ausführungen,
quell- und/oder schrumpffähig,
sich auflösend,
ein Volumen reduzierend und/oder vergrößernd oder dgl., die optische
Erscheinungsform des im Fenster sichtbaren Signalelementes. Beispielsweise
kann dies durch Wirkung auf ein Stellmittel 59 zur Verschiebung
des Signalelementes 57 in Richtung des Pfeils 60 erfolgen.
-
- 1
- Stellorgan
- 2
- Gehäuse
- 3
- Einlass
- 4
- Auslass
- 5
- Stellmedium
- 6
- Flüssigkeit
- 7
- Flüssigkeitsstrom
- 8
- Ring
- 9
- Boden
- 10
- Stellelement
- 11
- Stirnseite
- 12
- Stirnseite
- 13
- Durchlass
- 14
- Dichtbereich
- 15
- Anlage
- 16
- Ring
- 17
- Auslass
- 18
- Auslass
- 19
- Zulauf
- 20
- Filtervorrichtung
- 21
- Gehäuse
- 22
- Filtermaterial
- 23
- Flüssigkeitszulauf
- 24
- Flüssigkeitsablauf
- 25
- Öffnung
- 26
- Verschnittvorrichtung
- 27
- Bypassleitung
- 28
- Durchlass
- 29
- Schließelement
- 30
- Schließelement
- 31
- Dichtsitz
- 32
- Gehäuse
- 33
- Kappe
- 34
- Rückstellelement
- 35
- Durchlass
- 36
- Öffnung
- 37
- Boden
- 38
- Filtermaterial
- 39
- Öffnung
- 40
- Öffnung
- 41
- Blende
- 42
- Öffnung
- 43
- Öffnung
- 44
- Tank
- 45
- Gerät
- 46
- Leitung
- 47
- Filter
- 48
- Zulauf
- 49
- Ablauf
- 50
- Kopf
- 51
- Filtergerät
- 52
- Saugvorrichtung
- 53
- Gehäuse
- 55
- Erschöpfungsanzeige
- 56
- Fenster
- 57
- Signalelement
- 58
- Stellglied/Sensor
- 59
- Verbindung
- 60
- Pfeil