DE112015000093T5

DE112015000093T5 - Schwerkraftgetriebenes Wasserreinigungssystem und ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen, zusammenklappbaren Wasserbehälters

Info

Publication number: DE112015000093T5
Application number: DE112015000093.3T
Authority: DE
Inventors: Mikkel Vestergaard Frandsen; Jean-Luc Madier De Champvermeil; Jean-Marc Pascal
Original assignee: LIFESTRAW SA
Current assignee: Lifestraw Sarl Ch
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: CN106255539A; WO2016162035A1; US10266427B2; CA2913766A1; US20180201523A1; DE112015000093B4; GB201520923D0; GB2531177B; CN106255539B; CA2913766C; GB2531177A

Abstract

Eine Vorrichtung zur Reinigung von Wasser, umfassend einen flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälter (2a, 2b), an dem eine Reinigungseinheit (4) durch einen Schlauch (3) angeschlossen ist zur Reinigung von Wasser, das durch Schwerkraft durch die Reinigungseinheit (4) getrieben wird. Der Behälter wird durch Verschweißen oder Verkleben eines Laminates mit einem Überlagerungsbereich erzeugt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wasserreinigungssystem mit einem flexiblen Behälter für Wasser, das durch Schwerkraft eine Reinigungseinheit durchläuft. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälters durch Verschweißen oder Verkleben eines Laminats.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Schwerkraftgetriebene Wasserfiltrationsvorrichtungen für Freiluft-Abenteuer sind seit Jahren auf dem Markt. Beliebt zum Mitnehmen in Rucksäcken sind Vorrichtungen mit einem flexiblen, zusammenlegbaren Behälter zur Befestigung an einem Baum und mit einem am unteren Ende befestigten Schlauch, um Wasser per Schwerkraft durch eine Reinigungseinheit zu treiben. Einige Modelle haben eine Reinigungseinheit im Inneren des flexiblen Behälters, und andere haben sie außerhalb des flexiblen Behälters als Teil des Schlauches.
Beispiele solcher Beutel und anderer Schwerkraftfilter sind in US-Patenten Nummer 2.792.942 ; 3.715.035 ; 4.828.698 ; 5.126.044 offenbart.
Durch Marktanforderungen werden stets Verbesserungen gemacht, vor allem, weil schon geringe Vorteile der Produkte in Bezug auf Handhabung und Sicherheit wettbewerbliche Auswirkungen haben. Somit besteht weiterhin ein Bedarf an Verbesserungen, insbesondere im Hinblick auf die Sicherheit, Dauerhaftigkeit und Flexibilität im Einsatz.
BESCHREIBUNG/ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine allgemeine Verbesserung in der Technik zu liefern. Es ist eine weitere Aufgabe, Verbesserungen in Bezug auf die Sicherheit, Dauerhaftigkeit und Flexibilität im Gebrauch bereitzustellen. Diese Ziele werden mit einer Vorrichtung zur Reinigung von Wasser erreicht, wie es im Folgenden erläutert wird.
Die Vorrichtung umfasst einen flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälter mit einer Behälterwand aus einem flexiblen, blattförmigen Material. Der Behälter hat am Oberteil einen Wassereinlass, typischerweise einen schließbaren, Wassereinlass, und am Boden einen Wasserauslass. Vorgesehen ist ein flexibler Schlauch mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende und mit einer Länge von mindestens 30 cm, zum Beispiel mindestens 50 cm oder zumindest 70 cm, zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende. Das erste Ende ist mit dem Wasserausgang und das zweite Ende mit der Reinigungseinheit verbunden, die Reinigungsmittel zur Reinigung von Wasser durch Entfernung von Bakterien und Sub-Mikrometer-Teilchen bei Schwerkraft-Zwangsströmung des Wassers durch die Wasserreinigungseinheit umfasst. Zum Beispiel ist die Reinigungseinheit eine Filtriereinheit mit einer porösen Membran, die Poren mit einer Größe hat, die Sub-Mikrometer-Teilchen und Bakterien, und optional Virus, daran hindert, die poröse Membran zu durchqueren.
Ein Beispiel des porösen Membranfilters ist ein Bündel von Hohlfasermembranen, wie beispielsweise in WO 2008/110172 beschrieben, wobei die Hohlfasermembranen Mikrofiltrationsmembranen mit einer Porosität von 0,05 bis 0,4 Mikrometern oder Ultrafiltrationsmembranen mit einer Porosität von 0,01 bis 0,04 Mikrometern sind, wobei letztere nicht nur Bakterien herausfiltern, sondern auch Virus. Andere Typen von porösen Membranen können ebenfalls verwendet werden, beispielsweise gewickelte Membranen. Alternativ kann auch adsorptives Material verwendet werden kann, wie beispielsweise elektropositiv anziehende faserige oder körnige Materialien sowie Aktivkohle.
Vorteilhafterweise ist eine Vorfilterkammer am Boden des Behälters vorgesehen. Die Vorfilterkammer besitzt eine Öffnung zum Inneren des flexiblen Behälterbeutels, wobei die Öffnung in Fluidströmungsverbindung mit einem Vorfiltermaterial in der Vorfilterkammer zur Vorfilterung des Wassers vor dem Eintritt in den Schlauch steht.
Das Vorfiltermaterial hat eine Porosität mit einem vorgegebenen Grenzwert, so dass Partikel, die größer als der vorgegebene Grenzwert sind, das Vorfiltermaterial nicht durchqueren könne, aber kleinere Partikel durch das Vorfiltermaterial und in den Schlauch fließen. Typischerweise ist der vorgegebene Grenzwert eine bestimmte Größe im Intervall von 20 bis 100 Mikrometern, zum Beispiel 50 Mikrometer, 80 Mikrometer, oder ein Wert dazwischen. Beispiele von Materialien für den Vorfilter sind Metallnetze, Textilien und poröse Papierbögen, beispielsweise flache Bögen. Andernfalls ist das Vorfiltermaterial ein adsorptionsfähiges Material von elektrostatischer Art. Ein solches Vorfiltermaterial gewährleistet eine hohe Durchflussrate, hindert aber Sand und andere relativ große Partikel daran, in den Schlauch und die Reinigungseinheit zu gelangen. Kleinere Teilchen und Mikroben durchqueren das Vorfiltermaterial und werden durch die Reinigungseinheit entfernt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorfilterkammer eine starre Basis und eine starre Kappe, die miteinander verbunden sind, beispielsweise durch einen gegenseitigen Schraubenmechanismus oder einer Bajonettverbindung. Dadurch bildet sich ein Innenvolumen innerhalb der Vorfilterkammer mit der Kappe, die eine Decke des Innenraums bildet, wobei die Kappe im Inneren des flexiblen Beutels vorgesehen ist. Manuelles Entfernen der Kappe von der Basis ermöglicht den Zugang zum Vorfiltermaterial zu dessen manueller Reinigung oder Austausch. Zum Beispiel ist die Kappe mit einer Öffnung oder mehreren Öffnungen versehen, die typischerweise an der Unterseite der Kappe mit einen Vorfiltermaterial zur Vorfiltrierung des Wassers vor dem Fließen in das Innenvolumen der Vorfilterkammer abgedeckt ist/sind. In einigen Ausführungsformen hat die Kappe eine Oberseite mit einer Vielzahl von Öffnungen, die mit dem Vorfiltermaterial abgedeckt sind, welches eine Lage aus Textil oder Papier ist, das sich lateral und gegebenenfalls flach quer über die Kappe erstreckt. Zum Beispiel ist das Blatt an der Unterseite der Kappe vorgesehen, so dass Wasser durch die Öffnungen eindringt und somit nach unten in das Vorfiltermaterial fließt.
In einigen Ausführungsformen ist die Öffnung oder sind die Öffnungen der Vorfilterkammer in einer Höhe von zwischen 1 und 5 cm über dem Boden des flexiblen Behälters vorgesehen. Da die seitliche Ausdehnung der Vorfilterkammer kleiner ist als die seitliche Ausdehnung des Bodens des flexiblen Behälters, weist der Boden des Behälters ein Volumen um die Vorfilterkammer herum auf, in dem sich Verunreinigungen ansammeln und den Vorfilter nicht bedecken und verstopfen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Behälter periodisch bewegt oder geschüttelt wird, wodurch Verunreinigungen von den Öffnungen mit dem Vorfiltermaterial weggespült werden.
Vorteilhafterweise ist die Basis unlösbar an der Behälterwand am Boden des flexiblen Behälters durch eine wasserdichte Klebe- oder Schweißverbindung befestigt. Zum Beispiel ist die Basis mit einem kreisförmigen Kragen versehen, der sich seitlich parallel zum Boden erstreckt und auf dem die flexible Behälterwand am Boden befestigt ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Basis eine Anschlusseinheit, an der der Schlauch für die Strömung von Wasser aus dem Innenvolumen der Vorfilterkammer durch das Verbindungselement in den Schlauch angeschlossen ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Innenvolumen der Vorfilterkammer als Torus ausgebildet und durch einen Vorfilterkammerboden, einer zentralen Rohrförmigen sich vom Vorfilterkammerboden nach oben erstreckende Erhebung, und einer sich vom Vorfilterkammerboden noch oben erstreckende und die zentrale rohrförmige Erhebung umgebende hochstehende Wand begrenzt. Der Torus ist des Weiteren durch die Kappe, die eine Abdeckung des Innenvolumens der Vorfilterkammer bildet, begrenzt. Die zentrale rohrförmige Erhebung ist mit der Anschlusseinheit strömungsverbunden oder ist Teil der Anschlusseinheit für die Strömung von Wasser aus dem Innenvolumen der Vorfilterkammer, durch die zentrale rohrförmige Erhebung und durch die Anschlusseinheit in den Schlauch.
In einigen Ausführungsformen hat das Innenvolumen eine Höhe H vom Vorfilterboden bis zur Kappe, und die zentrale rohrförmige Erhebung hat einen Einlass zur Aufnahme vorgefilterten Wassers aus dem Innenraum, wobei der Einlass einem Abstand D von der Kappe hat, der weniger als 20% von H ausmacht, zum Beispiel weniger als 10%.
Gegebenenfalls ist die rohrförmige Erhebung mit einem Innengewinde versehen, und eine Schnellanschlusseinheit ist mit diesem Innengewinde verschraubt. Alternativ wird die Schnellanschlusseinheit an die Vorfilterkammer durch eine Schnappverbindung befestigt. Die Schnellanschlusseinheit hat einen zentralen Kanal mit einem federnd betätigten Schnappverschluss zur Aufnahme und Fixierung des ersten Endes des Schlauches innerhalb des Kanals. Gegebenenfalls ist der Schlauch mit einem zusammenwirkenden Schnellverbinder versehen, obwohl dies nicht immer unbedingt erforderlich ist und von der Art der Schnellanschlusseinheit abhängt. Zum Beispiel weist die Schnellanschlusseinheit einen Rückhaltemechanismus auf, der ohne Schnellverbinder abdichtend um einen Schlauch passt und den Schlauch direkt und automatisch festhält, wenn der Schlauch in die Schnellanschlusseinheit eingeführt wird.
Gegebenenfalls enthält das Innenvolumen der Vorfilterkammer ein körniges Reinigungsmaterial, dass mindestens eines der folgenden umfasst: Aktivkohle, Ionenaustausch-Resin, Zeolite, Eisenhydroxid, Eisenoxid, aktiviertes Aluminiumoxid. Doch trotz solchen Granulatmaterials wird die endgültige Filterung oder sonstige Reinigung mit der Reinigungseinheit erreicht. Das körnige Material wird optional verwendet, um Arsen, Chlor, Pestiziden, verschiedene Chemikalien und/oder Spuren von Schwermetallen zu entfernen.
Beispielsweise umfasst das Innenvolumen eine Kartusche mit dem granularen Reinigungsmaterial oder andere Reinigungsmaterialien. Eine solche Kartusche macht das Granulat einfach zu tauschen oder zu ersetzen. Um zu gewährleisten, dass das Wasser durch die weiteren Reinigungsmittel fließt, wird die direkte Strömung von der Kappe durch das Vorfiltermaterial, beispielsweise blattförmige Vorfiltermaterial, und aus der Vorfilterkammer vermieden. Dies wird mit dem folgenden Ausführungsbeispiel erreicht. In dieser Ausführungsform umfasst die Kartusche eine wasserundurchlässige Deckenwand und eine wasserdurchlässige Seitenwand oder wasserdurchlässige Bodenwand oder beides. Die Deckenwand erstreckt sich quer über das Vorfiltermaterial unter der Kappe zur Führung des Wassers aus den Öffnungen in der Kappe und aus dem Vorfiltermaterial in Richtung Seitenwand und in den Raum um die Kartusche herum, damit das Wasser durch das Granulat fließt bevor es in den Wasserauslass einläuft.
In flexiblen und zusammenlegbaren Behältern von Wasserreinigungssystemen laut Stand der Technik bemerkt man, dass aus dem Behälter Wasser austritt, insbesondere bei Behältern aus einem Laminat aus Textil und wasserundurchlässiger Polymerfolie, die das typische Material für solche zusammenlegbaren Behälter sind. Dieses Wasserleck ist nachteilig, weshalb ein Bedarf für ein besseres Herstellungsverfahren besteht. Eine gute Methode zur Herstellung eines solchen flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälters ist im Folgenden beschrieben. Das Verfahren umfasst das Überlappen eines ersten Teils des Laminats mit einem zweiten Teil des Laminats, so dass das Textil des ersten Teils an der Polymerfolie des zweiten Teils anliegt. Typischerweise wird das Laminat mit der wasserundurchlässigen Polymerfolie nach innen und das Textile nach außen orientiert. Die beiden aneinander liegenden Teile werden dann zusammengeschweißt oder verklebt, wodurch eine erste Verbindung zwischen dem Textil des ersten Teils und der Polymerfolie des zweiten Teils entsteht. Ferner wird ein Stück der wasserundurchlässigen Polymerfolie bereitgestellt zum Schweißen oder Kleben des Stücks auf die erste Polymerschicht und auf die zweite Polymerschicht um dadurch die erste Verbindung abzudecken und ein Durchsickern von Wasser vom Inneren zum Äußeren des Wasserbehälters zu verhindern. Die Befestigung des Stücks aus Polymerfolie kann nach dem Verschweißen oder Verkleben der überlagerten Teile oder gleichzeitig damit erfolgen. Oder das Stück kann mit dem ersten Teil verbunden werden, wonach der zweite Teil überlappend angebracht wird und mit dem ersten Teil als auch an dem Stück verbunden wird.
Brauchbare Materialien sind thermoplastische Polymere für die Folien, beispielsweise thermoplastisches Polyurethan (TPU) und thermoplastische Textilien, beispielsweise Nylon (Polyamid). Andere nicht einschränkende Beispiele für thermoplastische Materialien sind Polyester, Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylalkohol.
Der Ausdruck zusammenlegbar für die Behälterwand beschreibt ein flexibles Blatt, das gefaltet werden kann oder auf andere Weise flexibel kleiner und kompakter gemacht werden kann, zum Beispiel um in einen Rucksack zu passen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme der Zeichnung näher erläutert, wobei
1 ein Bild von dem Wasserreinigungssystem in zwei Varianten ist;
2 ein Bild des Schlauches mit der Reinigungseinheit ausführlicher darstellt;
3 eine Zeichnung des Wasserbehälters in a) Perspektivansicht und b) Draufsicht ist;
4 eine Zeichnung der Vorfilterkammer in a) perspektivische Ansicht von unten, b) perspektivische Ansicht von oben, und c) perspektivische Querschnittansicht ist;
5 eine Skizze des Schweißverfahrens des Wasserbehälters in a) Systemen des Standes der Technik, und b) einem System laut Erfindung darstellt;
6 ein Beispiel einer Reinigungseinheit darstellt;
7 eine Zeichnung einer alternativen
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG/BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt ein Wasserreinigungssystem 1 mit einem flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b, beispielsweise mit einem Wassergehalt von 12 und 5 Litern wie gezeigt, und ferner mit einem Schlauch 3 und einer Reinigungseinheit 4. Der Schlauch 3 ist mit einem Schnellverbinder an seinem ersten Ende 5 zum schnellen und einfachen Anschluss an den flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b versehen. Der flexible Wasserbehälter 2a, 2b hat einen gedrehten oberen Teil 6 mit einem Riemen 7, wobei der Riemen 7 einen Schnappverbinder 8 mit zwei lösbaren zusammenwirkenden Verbindungsteilen aufweist.
2 zeigt die Reinigungseinheit 4 die mit dem unteren Ende 9 des Schlauches 3 verbunden ist. Die Reinigungseinheit 4 umfasst einen Schmutzwassereinlass 10 und einen Reinwasserauslass 11, der mit einem Reinwasserauslassventil 12 versehen ist. Wenn Wasser im flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b ist, fließt es durch die Schwerkraft durch des Schlauch 3 in den oberen Teil der Reinigungseinheit 4, durchläuft die Reinigungsmittel innerhalb der Reinigungseinheit 4 und verlässt die Reinigungseinheit 4 nach Reinigung durch das Reinwasserauslassventil 12 und den Reinwasserauslass 11. Typischerweise umfasst das Reinigungsmittel in der Reinigungseinheit ein Filtersystem, beispielsweise eine mikroporöse Membran, gegebenenfalls hohle poröse Kapillaren, wobei das Wasser durch die Poren fließt, wo Sub-Mikrometer-Teilchen und Mikroorganismen, einschließlich Bakterien und Zysten und möglicherweise auch Viren in Abhängigkeit von der Porengröße der Membranen, beispielsweise Mikrofiltrations- oder Ultrafiltrationsmembranen, zurückgehalten werden.
6 zeigt ein Beispiel einer solchen Reinigungseinheit 4. Unter Bezugnahme auf 2 und 6 beinhaltet die Reinigungseinheit 4 eine Rückwaschfunktion zum Reinigen eines solchen Filtrationssystems mit Membranen, die Hohlkapillaren 16 mit einer porösen, mit beiden Enden in einem Harzpfropfen 19 eingebetteten Membranwand 20 sind. Alternativ könnten die Kapillaren 16 an ihren zweiten Enden geschlossen sein, und nur an ihrem ersten Ende eingebettet sein, oder die Kapillaren könnten gebogen sein und mit dem gebogenen Teil sich vom Harzpfropfen weg erstrecken. Als Ausführungsformen sind sowohl eine von innen nach außen gerichtete Strömung sowie eine von außen nach innen gerichtete Strömung möglich.
Ein Rückspülfilterbalg 13 ist an der Seite der Reinigungseinheit 4 verbunden und mit der stromabwärts gelegenen Seite 17 der hohlen porösen Kapillaren 16 strömungsverbunden um mit reinem Wasser während des Filtrationsprozesses gefüllt zu werden. Durch manuelles Zusammendrücken des Rückspülbalgs 13 wird gereinigtes Wasser aus dem Balg 13 und dadurch rückwärts von der Abströmseite 17 der Kapillaren 16 durch die Kapillaren 16 zu der Anströmseite 18 der Kapillaren 16 gezwungen. Solche Rückspülung bewirkt ein Lösen möglicher Mikroben und anderer Partikel auf der Anströmseite 18 der Membrane 16. Um dieses Material freizugeben, ist die Reinigungseinheit 4 mit einem Spülventil 14 an seinem unteren Ende versehen. Öffnung dieses Spülventils 14 führt zu einer Vorwärtsspülung, wo Wasser aus dem Schlauch 3 durch den Schmutzwassereinlass 10 entlang der Anströmseite 18 der Membranen, durch das Spülventil 14 und aus dem Auslass 15 fließt.
3a veranschaulicht den flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b in perspektivischer Ansicht ohne den Riemen und mit dem oberen Teil 6 in einem unverdrehten Zustand. Der flache Boden 22 des flexiblen Wasserbehälters 2a, 2b ist mit einer Schnellanschlusseinheit 21 zum Zusammenwirken mit dem Schnellverbinder an dem ersten Ende 5 des Schlauches 3 zur Verbindung mit dem Schlauch 3 vorgesehen. Die Schnellanschlusseinheit 21 ist Teil einer Vorfilterkammer 23, die am Boden 22 des flexiblen Behälters 2a, 2b abdichtend befestigt ist.
Wie ersichtlich aus 3b hat das Oberteil 6 des flexiblen Behälters 2a, 2b eine obere Öffnung 24, wenn der obere Teil ist in einem unverdrehten Zustand ist. In 3b ist die Vorfilterkammer 23 dargestellt, wie sie von oben durch die obere Öffnung 24 zu sehen ist. Das Oberteil 6 hat einen Kragen 25 aus einem Material, das steifer ist als die Seitenwände 26 des flexiblen Wasserbehälters 2a, 2b, und der mit Ösen 27 zum Anhängen des Riemens 7, der in 1 gezeigt ist, versehen ist.
4a, b und c sind Darstellungen der Vorfilterkammer 23 mit, die die Kappe 28 umfasst mit einem Innengewinde 30 und einer Basis 29 mit einer nach oben stehenden Wand 39 mit einem entsprechenden Außengewinde so, dass die Kappe 28 auf dem Sockel aufgeschraubt 29 wird, obwohl andere Befestigungen als Alternativen möglich sind. Der Deckel 28 hat Öffnungen 31, die durch Speichen 34 definiert sind, die von einer zentralen Stütze 35 unterstützt werden. Die Öffnungen 31 sind an der Unterseite durch ein Vorfiltermaterial 32 abgedeckt, beispielsweise durch ein flaches poröses Blatt aus Papier oder Textil, das relativ grobförmige Partikel daran hindert, in das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 29 zu gelangen. Wenn ein Textil verwendet wird, kann diese ein Gewebe oder Vliesstoff sein, beispielsweise aus Polymerfasern.
Das Vorfiltermaterial 31 hat eine Porosität mit einem vorgegebenen Grenzwert, dass Partikel, die größer als der vorgegebene Grenzwert sind, daran hindert das Vorfiltermaterial 32 zu durchqueren, aber kleinere Partikel durch das Vorfiltermaterial 32 und in den Schlauch 3 passieren lässt. Somit ist das Vorfiltermaterial anders als das Reinigungsmittel, beispielsweise die hohlen Membrankapillaren 16, in der Reinigungseinheit 4, da das Vorfiltermaterial 32 nur die größeren Partikel zurückhält aber nicht Mikroben und Submikrometerteilchen. Typischerweise ist der vorbestimmte Grenzwert eine bestimmte Größe aus dem Intervall von 10 bis 120 Mikrometer, beispielsweise 100 Mikrometer, so dass nur Teilchen und Mikroben kleiner als 100 Mikrometer durchgelassen werden. Zum Beispiel ist das Vorfilter ein Gitter mit Poren, die eine minimale Porengröße zwischen 10 und 100 Mikrometern aufweisen. Vorfilter mit einer Porosität, die größere Teilchen als der vorbestimmte Grenzwert am Passieren hindert, wobei die vorbestimmte Grenzwert im Intervall von bis zu 100 Mikrometern gewählt ist, beispielsweise 10 bis 100 Mikrometern, sind besonders nützlich, wenn das Vorfiltersystem ein poröses Netz oder eine Membran aufweist und Aktivkohle in der Vorfilterkammer als weiteren Vorfilterschritt enthält. Wenn das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer keine solche Aktivkohle enthält, kann die obere Grenze des Intervalls größer sein, zum Beispiel 120 Mikrometer. Ein gegebenenfalls vorteilhaftes Intervall ist 50 bis 120 Mikrometer.
Das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 23 ist als Torus ausgebildet, der nach unten durch einen Vorfilterkammerboden 41 und in Richtung Mitte durch eine zentrale rohrförmige, sich vom Vorfilterkammerboden 41 nach oben erstreckende Erhebung 42, begrenzt ist. Radial nach außen, ist der Torus durch die hochstehende Wand 39 begrenzt, die sich vom Vorfilterkammerboden 41 nach oben erstreckt und die zentrale rohrförmige Erhebung 42 umschließt. Der Torus ist des Weiteren nach oben durch die Kappe 28 mit dem Vorfiltermaterial 32, das eine Obergrenze für das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 23 bildet, begrenzt. Die zentrale rohrförmige Erhebung 42 ist mit der Anschlusseinheit 21 für die Strömung von Wasser aus dem Innenvolumen 33 durch die zentrale rohrförmige Erhebung 42 und durch die Anschlusseinheit 21 in den Schlauch 3 strömungsverbunden.
Nützlich ist das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 29 für verschiedene weitere Reinigungsmittel, beispielsweise adsorbierende Mittel, wie Aktivkohle oder chemische Vorbehandlungsmittel, sowie Ionenaustausch-Resine oder Mittel, die Halogene, insbesondere Chlor oder Iod, freisetzen. Vorteilhafterweise sind die weiteren Reinigungsmittel in der Vorfilterkammer granular. Diese weiteren Reinigungsmittel können als Granulat vorgesehen sein und direkt in die Vorfilterkammer gefüllt werden. Alternativ sind die weiteren Reinigungsmittel in einer Kartusche zum Einsetzen in das Innenvolumen der Vorfilterkammer vorgesehen, was es für den Benutzer einfach macht sie auszutauschen.
Wie dargestellt, hat der Torus-förmige Innenraum 33 eine Höhe H vom Vorfilterboden 41 bis zur der Kappe 28. Die Schnellanschlusseinheit 21 in Kombination mit der zentralen rohrförmigen Erhebung 42 weist einen Einlass 43 zur Aufnahme vorgefilterten Wassers aus dem Innenvolumen 33 auf, wobei der Einlass 43 in einem Abstand D von der Kappe vorgesehen ist, wobei der Abstand weniger als 20% von H ist, beispielsweise weniger als 10% von H. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das vorgefilterte Wasser den Torus, wahlweise mit dem weiteren Reinigungsmittel, füllt.
Um eine sichere und dichte Verbindung zwischen dem Boden 22 des flexiblen Wasserbehälters 2a, 2b und der Vorfilterkammer 23 zu bewerkstelligen, wird die Basis 29 mit dem Behälterwandmaterial am flachen Boden 22 verschweißt oder verklebt. Für eine gute Verbindung hat die Basis 29 einem Kragen 37 lateral zur hochstehenden Wand 39 mit dem Gewinde 30. Auf diese Weise ist die Basis 23 im Wesentlichen bündig mit dem Boden 22 des flexiblen Behälters 2a, 2b.
Die Tatsache, dass die entfernbare Kappe 28 sich innerhalb des flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b befindet, minimiert Leckrisiken und ist daher vorteilhaft gegenüber bekannten Systemen, in denen eine Schraubkappe außerhalb und unterhalb eines flexiblen Wasserbehälters vorgesehen ist.
Die Schnellanschlusseinheit 21 in der Basis 29 ist mit einem flüssigkeitsdichten Gewinde 36 befestigt. Wie in 4a ersichtlich, hat die Schnellanschlusseinheit 21 eine Schnappverbindung mit einem lateralen Schieber, der für eine federnde ein- und ausgleitende Bewegung in der Buchse der Schnellanschlusseinheit 21 konfiguriert ist und für das Festhalten der Schnellverbindung 5 des Schlauches 3 im Inneren der Schnellanschlusseinheit 21 und zum Lösen des Schnellverbinders 5 des Schlauchs, wenn der Schieber elastisch in die Schnellanschlusseinheit geschoben wird, konfiguriert ist.
Das Wasser kann somit den flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b nur durch die Schnellanschlusseinheit 21 verlassen. Wenn der Schnellverbinder 5 des Schlauchs 3 mit der Schnellanschlusseinheit 21 verbunden ist, füllt das Wasser den Schlauch und fließt zur Reinigungseinheit am gegenüberliegenden Ende des Schlauches 3. Wenn das Schlauch 3 allerdings nicht mit der Schnellanschlusseinheit 21 via Schnellverbinder 5 verbunden ist, ist es vorteilhaft, den mittleren Kanal 40 der Schnellanschlusseinheit 5 durch ein Ventil (nicht gezeigt) zu blockieren, zum Beispiel ein Rückschlagventil, oder ein Ventil, dass durch das Einsetzen des ersten Endes 5 des Schlauches 3 in die Schnellanschlusseinheit 21 geöffnet wird.
Wie dargestellt ist die laterale Ausdehnung der Vorfilterkammer 23 kleiner als die laterale Ausdehnung des Bodens 22 des Behälters 2a, 2b, und die Öffnung 30 in der Kappe 28 der Vorfilterkammer 23 ist in einer Höhe, beispielsweise zwischen 1 und 5 cm, über dem Boden 22 des Behälters 2a, 2b vorgesehen. Dadurch wird ein ringförmiges Volumen um die Vorfilterkammer 23 herum am Boden 22 zum Sammeln von Wasser mit Verunreinigungen neben der Vorfilterkammer erreicht. Die Verunreinigungen setzen sich am Boden 22 ab und werden am Zugang zu den Öffnungen 30 gehindert. Insbesondere, wenn der Behälter 2a, 2b bewegt oder geschüttelt wird, bewirkt die Turbulenz des Wassers, dass die Verunreinigungen von der oberen Oberfläche der Kappe 28 beseitigt werden, was zu einer erhöhten Strömung durch das Vorfiltermaterial 32 führt.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Vorfilterkammer 23. Die Kappe 28 ist mit alternativen Öffnungen 31, die Quadratisch sind, versehen. Im Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 23 ist eine Kartusche 53, die weitere Reinigungsmittel 52 enthält, vorgesehen. Die Kartusche 53 ist unterhalb des porösen Vorfiltermaterials 32 vorgesehen und weist eine Deckenwand 54 auf, die das Wasser daran hindert, direkt durch die Öffnungen in den zentralen Kanal 40 zu fließen, der zu einem Wasserauslass 60 für Wasser aus der Vorfilterkammer 23 führt. Stattdessen fließt das Wasser lateral zwischen dem Vorfiltermaterial 32 und der Deckenwand 54, bis das Wasser die wasserdurchlässige Seitenwand 55 der Kartusche erreicht, wo es in die Kartusche eindringt, wie mit Pfeil 56 gezeigt, und mit den weiteren Reinigungsmittel, beispielsweise Aktivkohle, in Kontakt gerät, bevor es in die Vorfilterkammer durch den Zentralkanal 40 und den Wasserauslass 60 verlässt.
7 veranschaulicht auch eine Alternative zu dem Schraubenkopf 36 der 4c. Die alternative Schnellanschlusseinheit 21 umfasst einen Schnappverschluss 57 mit federnden Halteelementen 57, die um die Oberkante 58 der mittleren rohrförmigen Erhebung 42 greifen. Die federnden Halteelemente 57 werden zusammengedrückt, wenn die Schnellanschlusseinheit 21 in die rohrförmige Erhebung 42 gedrückt wird und elastisch expandiert zum Greifen um den oberen Rand 58. Eine Dichtung 59, hier als O-Ring dargestellt, gibt eine abdichtende Verbindung. Die Schnellanschlusseinheit 21 weist eine Schnappverbindung auf mit einem seitlichen Schieber 50, der für eine federnde ein- und ausgleitende Bewegung in der Buchse der Schnellanschlusseinheit 21 und für das Festhalten des ersten Endes 5 des Schlauches 3 mit dem Schnellverbinder durch eine entsprechend bewegliche Kante 51 konfiguriert ist, wenn der Schnellverbinder in die Schnellanschlusseinheit 21 geschoben wird. Manuelles Drücken des Schiebers 50 löst den Schnellverbinder des Schlauchs 3 aus der Schnellanschlusseinheit 21, wenn der bewegliche Schieber 50 mit seinem Rand 51 elastisch in die Schnellanschlusseinheit 21 geschoben wird.
In einer weiteren Alternative, die nicht gezeigt ist, ist die Vorfilterkammer ohne eine zentrale Erhebung 42 vorgesehen, sondern ist mit einer ähnlichen nach unten gerichteten Schnellanschlusseinheit 21 außerhalb der Vorfilterkammer 23 versehen. Das Innenvolumen 33 der Vorfilterkammer 23 ist in dieser alternativen Konfiguration zylindrisch ist und nicht wie ein Torus geformt.
5a veranschaulicht ein Schweißprinzip für eine Wand 26' eines flexiblen Wasserbehälters. Die Wand umfasst ein Textil 47 und eine Polymerfolie 48 als Laminat 49. Wenn ein Stück des Laminats 49 auf ein anderes Stück Laminat 49' mit Textil 47' und Folie 48' geklebt oder geschweißt wird, kann Wasser durch das Textil zwischen den zwei Folienschichten 48, 48' durchsickern, was mit dem Pfeil dargestellt ist. Hervorzuheben ist, dass der Abstand zwischen dem Textil 47, 47'und der Folie 48, 48' in der Zeichnung aus Gründen der Darstellung übertrieben dargestellt ist, da das Textil 47, 47' und die Folie 48, 48' aneinander anliegen.
5b zeigt ein vorteilhaftes Schweißprinzip für flexible Wasserbehälter 2a, 2b aus einem Laminat 49, 49'von Textil 47, 47', beispielsweise ein Nylongewebe, und einer wasserundurchlässigen Folie 48, 48', beispielsweise eine thermoplastische Polyurethanfolie. In diesem Fall ist ein zusätzliches Stück 45 der wasserdichten Folie über der Schweißnaht 46 vorgesehen. Das zusätzliche Stück 45 hat einen ersten Befestigungsbereich 46 an einem Laminat 49 und einem weiteren Befestigungsbereich 46' an dem zusätzlichen Laminat 49', wodurch die Folie 48 von dem einem Laminat mit der Folie 48' des anderen Laminats 49' verbunden wird. Auf diese Weise wird eine wasserdichte Abdichtung erzielt und eine Leckage verhindert. Das somit erläuterte Prinzip ist nicht nur für die Seitenwand des flexiblen Wasserbehälters nützlich, sondern auch für den Boden 22.
Bezugszeichenliste

1: Wasserreinigungssystem
2a, 2b: flexibler Wasserbehälter
3: Schlauch
4: Reinigungseinheit
5: Erstes, oberes Ende des Schlauches 3 mit Schnellverbinder
6: obere Teil des Behälters 2a, 26
7: Riemen
8: Schnappverbinder mit zwei lösbaren zusammenwirkenden Verbindungsteilen
9: Zweites, untere Ende des Schlauchs 3
10: Schmutzwassereinlass der Reinigungseinheit 4
11: Reinwasserauslass Reinigungseinheit 4
12: Reinwasserauslassventil der Reinigungseinheit 4
13: Rückspül-Balg
14: Spülventil an der Unterseite der Reinigungseinheit 4
15: Spülauslass
16: Hohle poröse Membrankapillaren
17: Abströmseite der Kapillaren 16
18: Anströmseite der Kapillaren
19: Harz-Pfropfen zum Halten der Kapillaren 16
20: Kapillarwand
21: Schnellanschlusseinheit für das Zusammenwirken mit dem Schnellverbinder 5
22: Unterseite des flexiblen Wasserbehälters 2a, 2b
23: Vorfilterkammer
24: obere Öffnung des flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b
25: Kragen des flexiblen Wasserbehälters 2a, 2b
26: Seitenwand des flexiblen Wasserbehälter 2a, 2b
27: Ösen des Kragens 25 zum Anbringen des Riemens 7
28: Kappe der Vorfilterkammer 23
29: Basis der Vorfilterkammer 23
30: Gewinde zwischen Kappe 28 und Basis 29
31: Öffnungen in der Kappe 28
32: Vorfiltermaterial
33: Innenvolumen der Vorfilterkammer 29
34: Speichen, die Öffnungen 31 in der Kappe 28 definieren
35: Zentrale Stütze unter den Speichen 34
36: Gewinde der Schnellverbindereinheit 21 in der Basis 29 der Vorfilterkammer 23
37: Kragen der Basis 29
38: Schweißnaht oder Klebstoff zwischen Bund 37 und dem flachen Boden 22 des Wasserbehälters 2a, 2b
39: Hochstehende Wand der Basis 29
40: Zentraler Kanal, der einen Wasseraustritt bildet
41: Boden der Vorfilterkammer 29
42: Zentrale rohrförmige Erhebung
43: Wassereinlass der Schnellanschlusseinheit 21 in Verbindung mit der zentralen rohrförmigen Erhebung 42
44: Pfeil, der durchsickerndes Wasser illustriert
45: Zusätzliches Stück wasserdichter Folie
46: Schweißnaht
47: Textil der Wand 26, 26'
47': Textil des zusätzlichen Stückes 45
48: Polymerfolie der Wand 26, 26'
48': Polymerfolie vom zusätzlichen Stückes 45
49: Laminat
49': Zweites Laminat als Teil des zusätzlichen Stücks 45
50: Seitlicher Schieber der Schnellanschlusseinheit 21
51: Rand des Seitlichen Schiebers 50
52: Weitere Reinigungsmedien
53: Patrone für weitere Reinigungsmedien 52
54: Deckenwand der Patrone 53
55: Wasserdurchlässige Seitenwand der Patrone 53
56: Wasserdurchfluss
57: Halteelemente, die als ein Schnappverschluss funktionieren
58: Obere Kante der zentralen rohrförmigen Erhebung 42
59: O-Ring Dichtung

Claims

Eine Vorrichtung zum Reinigen von Wasser, folgendes umfassend: – einen flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälter (2a, 2b) mit einer Behälterwand (22, 26) aus einem flexiblen blattförmigen Material, wobei der Behälter (2a, 2b) an der Oberseite einen Wassereinlass (25) und am Boden einem Wasserauslass (22) des Behälters (2a, 2b) besitzt; – einen flexiblen Schlauch (3) mit einem ersten Ende (5) und einem zweites Ende (9) und mit einer Länge von mindestens 30 cm zwischen dem ersten Ende (5) und dem zweiten Ende (9); wobei das erste Ende (5) mit dem Wasserauslass (60) verbunden ist; – eine Wasserreinigungseinheit (4), die mit dem zweiten Ende (9) des Schlauches (3) verbunden ist zur Aufnahme von Wasser aus dem Behälter (2a, 2b) durch den Schlauch (3); wobei die Reinigungseinheit (4) mit Reinigungsmittel (16) versehen ist zur Reinigung von Wasser durch Entfernung von Bakterien und Sub-Mikron-Teilchen bei Schwerkraft-Zwangsströmung des Wassers durch die Wasserreinigungseinheit (4); wobei eine Vorfilterkammer (23) am Boden (22) des Behälters (2a, 2b) vorgesehen ist; wobei die Vorfilterkammer (23) eine Öffnung (30) zum Inneren des flexiblen Behälterbeutels (2a, 2b) aufweist, wobei die Öffnung (30) in Fluidströmungsverbindung mit einem Vorfiltermaterial (32) in der Vorfilterkammer (23) zur Vorfilterung des Wassers vor Eintritt in den Schlauch (3) steht; wobei das Vorfiltermaterial eine Porosität mit einem vorgegebenen Grenzwert hat, so dass es Partikel, die größer als der vorgegebene Grenzwert sind, daran hindert das Vorfiltermaterial (32) zu durchqueren, aber kleinere Partikel erlaubt das Vorfiltermaterial (32) zu durchqueren und in den Schlauch zu fließen; wobei der vorbestimmte Grenzwert eine bestimmte Größe im Intervall von 10 bis 120 Mikrometern hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die laterale Ausdehnung der Vorfilterkammer (23) kleiner ist als die laterale Ausdehnung des Behälterbodens (22), und wobei sich die Öffnung (30) der Vorfilterkammer nur auf einer Höhe von zwischen 1 und 5 cm über dem Boden (22) des Behälters (2a, 2b) befindet, wodurch ein Volumen um die Vorfilterkammer (23) herum am Boden (22) bereitgestellt wird zum Ansammeln von Wasser mit Verunreinigungen am Boden (22), ohne dass die Verunreinigungen Zugang zur Öffnung (30) haben.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorfilterkammer (23) eine starre Basis (29) und eine starre Kappe (28) umfasst, die miteinander verbunden sind, um ein Innenvolumen (33) innerhalb der Vorfilterkammer (23) zu bilden; wobei die Kappe (28) eine Decke des Innenraums (33) bildet und innerhalb des flexiblen Behälterbeutels (2a, 2b) ist; und wobei die Kappe (28) manuell entfernbar von der Basis (29) ist für den manuellen Zugang zu dem Vorfiltermaterial (32); wobei die Basis (29) unlösbar mit der Behälterwand (26) am Boden (22) des flexiblen Behälters (2a, 2b) angebracht ist durch eine wasserdichte geklebte oder geschweißte Verbindung (38); wobei die Basis (29) eine Anschlusseinheit (21) aufweist, an dem der Schlauch (3) angeschlossen ist für die Strömung von Wasser aus dem Innenraum (23) der Vorfilterkammer (23) durch die Anschlusseinheit (21) in den Schlauch (3).
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kappe (28) die Öffnung (30) aufweist, und wobei die Öffnung (30) durch ein Vorfiltermaterial (32) bedeckt ist zur Vorfilterung des Wassers vor dem Fließen in das Innenvolumen (33) der Vorfilterkammer (23).
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kappe (28) eine Oberseite mit einer Vielzahl von Öffnungen (30) hat und eine Unterseite, die mit Vorfiltermaterial (32), das als Blatt aus Textil oder Papier sich lateral über die Kappe erstreckt, abgedeckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei das Innenvolumen (33) der Vorfilterkammer (23) als Torus ausgebildet ist und durch einem Vorfilterkammerboden (41), einer zentralen rohrförmigen sich vom Vorfilterkammerboden (41) nach oben erstreckenden Erhebung (42) und einer sich vom Vorfilterkammerboden (4) nach oben erstreckende und die zentrale Rohrförmige Erhebung (42) umgebende hochstehende Wand (39) begrenzt ist, und wobei der Torus des Weiteren durch die Kappe (28) begrenzt ist, die in Kombination mit dem Vorfiltermaterial eine Abdeckung des Innenvolumens der Vorfilterkammer bildet; wobei die zentrale Rohrförmige Erhebung (42) zur Anschlusseinheit (21) fluid-strömungsverbunden ist oder Teil der Anschlusseinheit (21) ist zur Strömung von Wasser aus dem Innenvolumen (33) durch die zentrale rohrförmige Erhebung (42) und durch die Anschlusseinheit (21) in den Schlauch (3).
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Innenvolumen (33) vom Vorfilterboden (41) bis zur Kappe (28) eine Höhe H hat, und wobei die Schnellanschlusseinheit (21) in Verbindung mit der zentralen rohrförmigen Erhebung (42) einen Einlass (43) zur Aufnahme vorgefilterten Wassers aus dem Innenvolumen (33) aufweist, wobei der Einlass (43) in einem Abstand D von der Kappe vorgesehen ist, wobei der Abstand kleiner als 20% H.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3–6, wobei eine Schnellanschlusseinheit (21) an der Vorfilterkammer (23) befestigt ist, wobei die Schnellanschlusseinheit (21) einen zentralen Kanal (40) aufweist mit einem federnd betrieben Schnappverschluss (50, 51) zur Aufnahme und Fixierung eines zusammenwirkenden Schnellverbinders am ersten Ende (5) des Schlauches (3) innerhalb des zentralen Kanals (40).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3–8, wobei das Innenvolumen (33) des Vorfilterkammer (23) ein körniges Reinigungsmaterial enthält, dass mindestens einen der folgenden umfasst: Aktivkohle, Ionenaustausch-Resin, Zeolite, Eisenhydroxid, Eisenoxid, aktiviertes Aluminiumoxid.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9, wobei das Innenvolumen (33) eine Kartusche (53) mit dem körnigen Reinigungsmaterial (52) umfasst, wobei die Kartusche eine wasserundurchlässige Deckenwand (54), eine wasserdurchlässige Seitenwand (55) oder wasserdurchlässige Bodenwand umfasst, wobei sich die Deckenwand (54) quer über das Vorfiltermaterial (32) erstreckt, zur Führung des Wassers aus den Öffnungen (31) in der Kappe (28) und aus dem Vorfiltermaterial (32) in Richtung der Seitenwand und um die Kartusche, damit das Wasser durch das Granulat (52) fließt (56) bevor es in den Wasserauslass (60) einläuft.
Ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen, zusammenlegbaren Wasserbehälters (2a, 2b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (2a, 2b) eine Wand (26) umfasst; wobei die Wand (26) ein flexibles Laminat (49, 49') aus einem Textil (47, 47') und einer wasserundurchlässige Polymerfolie (48, 48') umfasst; wobei das Verfahren folgendes umfasst: das Überlagern eines ersten Teils (49') des Laminats mit einem zweiten Teil (49) des Laminats, so dass das Textil (47') des ersten Teils (49') an der Polymerfolie (48) des zweiten Teil (49) anliegt, und Zusammenschweißen oder Zusammenkleben der zwei aneinander liegenden Teilen (49,49'), um dadurch eine erste Befestigung zwischen dem Textil (47') des ersten Teils und der Polymerfolie (48) des zweiten Teils (49) zu erreichen; Bereitstellen eines Stücks (45) aus wasserundurchlässiger Polymerfolie und Schweißen oder Kleben des Stücks (45) auf die erste Polymerfolie (48') und die zweite Polymerfolie (48), um dadurch die erste Befestigung abzudecken und ein Durchsickern von Wasser vom Inneren zum Äußeren des Wasserbehälters (2a, 2b) zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Laminat (49, 49') mit der wasserundurchlässigen Folie (48, 48) nach innen ausgerichtet ist und das Textil (47, 47') nach außen.