DE19603884C1 - Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein leicht handhabbares, preiswert realisierbares und transportables Wasseraufbereitungsgerät zur Behandlung von Trinkwasser, insbesondere zur Entfernung von unerwünschten Verunreinigungen wie organischen und anorganischen Bestandteilen sowie zur Anreicherung mit gewünschten Zusatzstoffen, z. B. Aromastoffen. Als Filtermate­ rial können im Gerät allgemein übliche Filterstoffe wie Aktivkohlen oder Ionenaustauscher eingesetzt werden. Der Filtervorgang wird ohne Zuführung von Fremdenergie allein durch Schwerkraft und Dichteunterschiede zwischen einer Tauchfilterpatrone und Wasser bewirkt.

Kleine Trinkwasserfilter zur Nachbehandlung von Wasser durch eine Filtration über Ionenaustauscher und/oder Aktivkohlen sind Stand der Technik. Dabei handelt es sich um Kannenfiltergeräte, bei denen aus einem Vorratsbehälter das aufzubereitende Rohwasser mittels Schwerkraft durch eine mit einem geeigneten Filtermedium gefüllte Filterpatrone in eine tiefer gelegene Kanne läuft.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 44 24 256 -A1 ist eine Vorrichtung zur Verbesse­ rung der Trinkwasserqualität durch Filtration und Desinfektion bekannt, bestehend aus einem unteren Reinwassertank, einem oberen Rohwassertank sowie einem dazwischen befindlichen Technikteil, das eine Filterpatrone und UV-Lampe enthält.

Die bekannten Geräte beanspruchen jedoch ein großes Volumen, da der Vorratsbehälter und die Kanne jeweils für die gesamte Wassermenge ausgelegt sein müssen.

Zwar ist die Vorrichtung nach DE 44 24 256 -A1 so ausgestaltet, daß ihre Einzelteile bei Nichtbenutzung ineinander einfügbar sind, im betriebsbereiten Zustand beansprucht diese jedoch das zweifache des aufzubereitenden Wasservolumens zuzüglich dem Volumen des Technikteils mit der Filterpatrone.

Weiterhin ist bei diesen Geräten nachteilig, daß das Wasser mittels Schwerkraft durch eine feststehende Filterpatrone läuft, wobei mit abnehmender Wasserhöhe im Rohwasserbehälter die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Filterpatrone abnimmt, das Wasser bei feinkörni­ gem Filtermaterial im Extremfall sogar nur teilweise aus dem Rohwasserbehälter abläuft. Durch die praktische Beschränkung der Bauhöhe solcher Geräte ist der wirksame Wasser­ druck auf wenige mbar beschränkt. Der Einsatz von feinkörnigem Filtermaterial ist jedoch aufgrund der großen Oberfläche im Beispiel der Wasseraufbereitung mit Ionenaustauschern sinnvoll, da hierdurch die Austauschvorgänge schneller abgeschlossen sind, die sogenannte Durchbruchskurve steiler wird und damit die Austauschkapazität bei gleicher Ionenaustau­ schermenge höher ist als bei grobkörnigem Material. Weiterhin nachteilig ist bei den bekannten Verfahren, daß die Durchlaufgeschwindigkeit durch das Filter bei hohem Wasserstand im Vorratsbehälter anfangs sehr hoch ist, wobei der Reinigungsvorgang schlecht ist und die Durchbruchskurve flacher wird. Aufgrund der statisch angeordneten Filterpatrone kann es weiterhin im Laufe der Benutzungsdauer zur Setzung des Filterma­ terials und damit zu längeren Durchlaufzeiten oder auch zur Kanalbildung in der Filterschüttung kommen, wodurch Teilströme des Wassers den Filter unbehandelt passie­ ren.

Problematisch bei den bekannten Verfahrens sind auch die Anschlußstellen und Dichtungen der Filterpatronen im Filtergehäuse, da hier aufgrund der geringen Wasserbewegung eine erhöhte Verkeimungsgefahr besteht.

Zwar wurden verschiedentlich Verfahren zur Lösung dieser Probleme vorgeschlagen, wie z. B. in US-Patent 4,902,411-A ein Wasserreinigungssystem bei dem das aufbereitete Wasser in den für Roh- und Reinwasser gemeinsamen Wasserbehälter zurückgeführt wird. Nachteilig ist hier der hohe apparative Aufwand und die Zuführung von Fremdenergie für die Wasserumwälzung mittels Pumpe und daß die Rückführung des Reinwassers in den Rohwasserbehälter zu einer Vermischung der Wassermassen führt. Zur vollständigen Reinigung muß das Wasser daher mehrfach über das Filter geführt werden.

Die bekannten Geräte beanspruchen relativ viel Stellraum und lassen sich normalerweise nicht für andere Anwendungszwecke, wie zum Beispiel zur Teezubereitung nutzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wasseraufbereitungsgerät der einleitend beschriebenen Art zu bilden, das einfach aufgebaut und handhabbar ist, ein nur wenig größeres Volumen als das des zu behandelnden Wassers aufweist, eine gleichmäßige Filterwirkung bei guter Ausnutzung des Filtermaterials zeigt und als Zusatznutzen auch für eine Getränkezubereitung und Darreichung einsetzbar ist.

Die Erfindung vermeidet die oben genannten Nachteile dadurch, daß sich ein Tauchfilter aufgrund eines Dichteunterschieds zum umgebenden Wasser durch eine Wassersäule in einem Wasserbehälter bewegt wobei das Tauchfilter weitgehend dicht aber noch beweglich an den Wänden des Wasserbehälters anschließt. Das durch die Bewegung des Tauchfilters verdrängte Wasser durchströmt die Filterkammer des Tauchfilters. Die Bewegungsge­ schwindigkeit des Tauchfilters ist im wesentlichen vorgegeben durch die Dichte und Viskosität des Wassers, den Filterwiderstand der Filterkammer, der Beschaffenheit des Spaltes zwischen Tauchfilter und Wasserbehälter und der Dichte des Tauchfilters. Diese Bewegungsgeschwindigkeit und damit die Durchströmung der Filterkammer ist bereits kurze Zeit nach Beginn des Betriebsspiels konstant, nämlich sobald die Auftriebs- bzw. Abtriebskraft der am Tauchfilter angreifenden Reibungskraft entspricht. Durch Variation der Dichte des Tauchfilters, dem Einsatz von Blenden oder Sieben in der Filterkammer läßt sich die Sinkgeschwindigkeit innerhalb weiter Grenzen gezielt variieren, wobei im Vergleich zu einfachen Kannenfiltern auch relativ große Filterdrücke erreicht werden können. Wird der Dichteunterschied zum Wasser ausreichend groß gewählt, kann auch bei einer Filterkammer mit feinkörnigem Filtermaterial eine ausreichende und gleichbleibende Durchströmung erreicht werden. Restrohwassermengen können wegen des gleichbleibenden Filterdrucks nicht stehenbleiben.

Ein wichtiger Vorteil des Geräts besteht darin, daß das Tauchfilter die Wassersäule in einen Roh- und Reinwasserraum mit veränderlichen Volumina teilt, so daß keine Vermischung stattfinden kann. Weiterhin ist das Volumen des Wasseraufbereitungsgeräts nur um das Volumen des Tauchfilters größer als die aufzubereitende Wassermenge. Das Wasseraufbe­ reitungsgerät besteht im einfachsten Fall nur aus dem Wasserbehälter und dem Tauchfilter.

Der Wasserbehälter kann in Form einer im Haushalt üblicherweise benötigten Kanne oder eines Meßzylinders ausgeführt sein und ist daher vielseitig verwendbar, so daß außer für das Tauchfilter kein zusätzlicher Lagerplatz beansprucht wird. Weiterhin ist das Gerät auch zur Zubereitung von Getränken, wie z. B. Tee geeignet, sofern in das Tauchfilter geeignete Rohstoffe eingefüllt werden. Durch die Bewegung des Tauchfilters entlang des Wasserbehäl­ ters wird die Bildung von stehenden Wassernestern, die zur Verkeimung neigen vermieden, die Dichtflächen reinigen sich selbst. Weiterhin vorteilhaft ist, daß sich während eines Betriebszyklusses das Harzbett auflockern kann und Kanalbildung vermieden wird.

Weitere wesentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfol­ genden Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau des Geräts in einer einfachen Ausführungsform. Es besteht im wesentlichen aus einem Wasserbehälter (1) zur Aufnahme des Roh- und Reinwassers, und einem Tauchfilter (3). Der Wasserbehälter (1) hat unten einen abnehmba­ ren Boden (14) der mittels einer Gewinde- oder Steckverbindung (hier nicht eingezeichnet) und einer Dichtung (15) angefügt ist. Hierdurch kann der Wasserbehälter leichter gereinigt werden und das Tauchfilter auch unten entnommen werden. Der Boden (14) kann natürlich auch fest angeformter Bestandteil des Wasserbehälter (1) sein. Der Wasserbehälter (1) ist oben und unten bezüglich des Bodenteils (14, 15) gleich geformt, so daß dieses auf beiden Enden des Behälters angesetzt werden und auch als Deckel dienen kann. Zur besseren Handhabung des Wasserbehälters ein Haltegriff (9) vorgesehen. Das Tauchfilter (3) ist in seinem Umfang der inneren Form des Wasserbehälters (1) angepaßt. Zweckmäßigerweise wird man aufgrund der einfachen Herstellung kreiszylindrische Formen bevorzugen, allerdings sind auch alle anderen Formen, z. B. mit elliptischem oder rechteckigem Quer­ schnitt denkbar. Wichtig ist, daß der Spalt (8) zwischen dem Tauchfilter (3) und dem Wasserbehälter (1) möglichst gering ist, wobei das Tauchfilter jedoch noch beweglich sein muß, so daß bei einer durch die Tauchfilterdichte vorgegebenen Druckdifferenz vor/nach dem Tauchfilter (3) sowenig Wasser wie möglich am Tauchfilter vorbeiströmen kann, sondern das Wasser vorzugsweise durch den Filterraum (16) strömt. Das Tauchfilter (3) gliedert sich in eine Tauchkammer (4) und in den Filterraum (16), der mit einem üblichen Filtermittel, z. B. Aktivkohle, Ionenaustauschern oder Mischungen bzw. Schichtungen derselben gefüllt ist. Der Filterraum (16) ist oben und unten durch die Siebplatten (5, 6) verschlossen, die die Filtermaterialien im Filterraum zurückhalten. Über der oberen Siebplatte (6) ist eine Blende (7) mit einer kleinen Öffnung (17) angeordnet, an der bei gegebener Filterdurchströmung ein deutlich höherer Druckabfall als am Filterraum (16) entsteht. Mäßige Änderungen des Druckabfalls im Filterraum (16), z. B. durch Verschmut­ zung während der Betriebsdauer des Filters wirken sich auf den Wasserdurchsatz des Tauchfilters damit nur geringfügig aus. Bei geringeren Ansprüchen an die Konstanz des Durchflusses kann die Blende (7) jedoch auch entfallen. Anstelle einer einfachen Blende (7) können auch bekannte Durchflußkonstanter eingesetzt werden. Diese haben einen geringe­ ren Druckabfall als eine einfache Blende. Die Tauchkammer (4) kann je nach gewünschter Betriebsart des Tauchfilters ausgeführt werden. Dies wird nachfolgend beispielhaft geschildert:

a) Absteigende Betriebsart

Der Filterraum (16) sei mit einem schwach sauren Ionenaustauscher zur Entcarbonisierung des Wassers ausgefüllt. Dieses Filtermaterial hat normalerweise eine etwas höhere Dichte als Wasser. Das Tauchfiltergehäuse ist vorzugsweise aus einem Material mit einer höheren Dichte als Wasser ausgeführt, beispielsweise PVC, Glas oder Edelstahl. Das Tauchfilter (3) hat damit eine höhere Dichte als Wasser. Der Wasserbehälter (1) wird mit dem aufzuberei­ tenden Wasser gefüllt und das Tauchfilter von oben her eingeführt. Aufgrund seiner Dichte sinkt das Tauchfilter in die Wassersäule (2) ein, hierbei wird das unter dem Tauchfilter liegende Wasser verdrängt, durch den Filterraum (16) geführt und tritt oberhalb des Tauchfilters an der Blendenöffnung (17) gereinigt wieder aus. Die Bewegungsgeschwindig­ keit des Tauchfilters wird im wesentlichen vorgegeben durch die Dichte und Viskosität des Wassers, die bei vorgegebener Temperatur als konstant anzusehen ist, dem Druckabfall an der Blende (7), im Filterraum (16) und an den Siebplatten (5, 6), der Dichtheit des Tauchfil­ ters zum Wasserbehälter (Beschaffenheit der Spalte 8, wie Spaltweite, Spaltlänge, Oberflächenbeschaffenheit) und insbesondere der Dichte des Tauchfilters (3). Die Bewe­ gungsgeschwindigkeit und damit die Durchströmung des Filterraums (16) ist bereits kurze Zeit nach Beginn des Eintauchens konstant, nämlich sobald die durch die Erdanziehung bewirkte Abtriebskraft des Tauchfilters durch die am Tauchfilter angreifenden Reibungs­ kräfte kompensiert wird. Die Wasseraufbereitung ist abgeschlossen, sobald das Tauchfilter den Boden des Wasserbehälters erreicht hat. Der Benutzer kann jedoch bereits vorzeitig Teilmenge des aufbereiteten Wassers durch Ausgießen aus dem Behälter entnehmen, da der Rohwasser- und Reinwasseranteil voneinander getrennt sind. Durch das kurzzeitige Ausgießen wird der Wasseraufbereitungsprozeß nur unwesentlich beeinflußt. Während der Restentleerung des Wasserbehälters (1) durch den Benutzer wird dieser um mehr als 90° gegenüber der Normallage geneigt, wobei langsam das Wasser aus dem Spalt (8) und aus dem Filterraum (16) herausläuft und durch Luft ersetzt wird. Dadurch wird der Raum zwischen dem Boden des Tauchfilters (3) und dem Wasserbehälterboden (14) belüftet. Der Ventilstößel (11) in der durchlässigen Führung (12) beschleunigt hierbei die Hinterlüftung.

In senkrechter Lage ist durch das Eigengewicht des Ventilstößels das Belüftungsrohr (19) verschlossen, bei einer völliger Entleerung des Wasserbehälters rutscht der Ventilstößel nach vorn und gibt das Belüftungsrohr (19), das durch die Tauchkammer (4) zur Unterseite des Tauchfilters (3) führt, frei. Da sich im Spalt (8) und vor Tauchfilter (3) jetzt Luft mit vergleichsweise geringer Dichte und niedriger Viskosität befindet, rutscht das Tauchfilter in dieser Behälterlage rasch nach unten zur Einfüllöffnung des Wasserbehälters und kann vom Benutzer entnommen werden. Alternativ kann das Tauchfilter (3) auch nach Abnahme des Bodens (14) unten entnommen werden. Während des Bewegungsablaufes des Tauchfilters (3) wird die Filterfüllung jedesmal etwas aufgelockert, sofern diese nicht in Form eines Preßbettes vorliegt. Kanalbildung und Setzungen im Filterbett werden so vermieden.

Die Sinkgeschwindigkeit des Tauchfilters kann in weiten Grenzen durch die Beschaffenheit der Tauchkammer (4) varitiert werden. Im einfachsten Fall wird durch die Dichte des Filtermaterials bereits die gewünschte Sinkgeschwindigkeit des Tauchfilters erreicht. In diesem Fall entspricht die Tauchkammer (4) einer normalen, einschaligen Behälter­ wandung. Um eine höhere Sinkgeschwindigkeit zu erreichen, wird die Tauchkammer (4) entweder dick aus einem Vollmaterial höherer Dichte als Wasser oder als Hohlkörper, gefüllt mit einem Material hoher Dichte ausgeführt. Hierdurch können erheblich höhere sowie gleichbleibende Filterdrücke als bei Wasserfilterkannen entsprechend dem Stand der Technik erreicht werden und damit feinere Filtermaterialien eingesetzt bzw. höhere Filtergeschwindigkeiten erreicht werden.

Soll eine geringere Sinkgeschwindigkeit erzielt werden, kann die Tauchkammer (4) mit einem Material geringer Dichte, z. B. Luft gefüllt sein oder aus einem geschlossenporigen Schaum bestehen.

Durch Einsatz eines hier nicht gezeichneten zweiten Deckels (14, 15) kann das Tauchfilter (3) bis zur Filtererschöpfung in dem Wasserbehälter (1) verbleiben, indem nach erfolgter Wasseraufbereitung und Entleerung des Reinwassers frisches Rohwasser in den Wasserbe­ hälter (1) gefüllt wird, der Wasserbehälter mit dem zweiten Deckel (14, 15) verschlossen wird und das Gerät umgekehrt hingestellt wird. Das Tauchfilter (3), das ist in diesem Fall ohne die Belüftungsvorrichtung (11, 12, 19) mit oben und unten geschlossener Tauchkammer (4) ausgeführt ist, befindet sich nun wieder am oberen Ende der Wassersäule womit der Aufbereitungsvorgang beginnen kann. Dieser Vorgang kann nun beliebig oft wiederholt werden.

b) Aufsteigende Betriebsart

Wenn die Beschaffenheit der Tauchkammer (4) und die Füllung der Filterkammer (16) zu einem Tauchfilter (3) mit einer insgesamt geringeren Dichte als Wasser führt, kann das Wasseraufbereitungsgerät im umgekehrten Betriebssinn benutzt werden, das heißt, das Tauchfilter (3) wird in den leeren Wasserbehälter (1) eingeführt und sinkt rasch auf den Behälterboden (14). Nach dem Einfüllen von Wasser in den Behälter steigt das Tauchfilter langsam und mit weitgehend konstanter Geschwindigkeit an die Wasseroberfläche, wobei das verdrängte Wasser durch den Filterraum (16) geführt wird. Die Patrone kann anschlie­ ßend oben leicht vom Benutzer entnommen werden.

Die beschriebenen Filtervorgänge lassen sich sowohl bei absteigender als auch bei aufstei­ gender Betriebsart bei gleicher Wasserfüllung zur Verbesserung des Aufbereitungs­ ergebnisses mehrfach hintereinander durchführen, indem das offene Ende des Wasserbehäl­ ters (1) mit einem hier nicht eingezeichneten zweiten Deckel (14, 15) verschlossen wird und der Wasserbehälter nach jedem Durchlauf des Tauchfilters einfach umgedreht wird.

In Fig. 1 ist weiterhin ein etwa in halber Behälterhöhe befindlicher Sensor (10) eingezeich­ net, der zur Überwachung der Wirksamkeit des Tauchfilters (3) dient. Der Sensor besteht hier aus zwei korrosionsfesten Metallelektroden, die durch die Behälterwandung reichen und an seiner inneren Oberfläche abschließen. Mittels dieser Elektroden kann der elektri­ sche Leitwert des Wassers vor und nach der Passage des Tauchfilters gemessen werden, wodurch sich im Falle eines Ionenaustausches im Filterraum Rückschlüsse auf die Filter­ wirksamkeit ziehen lassen. Nach einer Teilentsalzung ist z. B. der Leitwert des Wassers geringer als vorher. Wenn das Filter sich erschöpft, werden die Leitwertunterschiede geringer. Vorteilhaft ist hier, daß beide Meßwerte mit dem gleichen Sensor erfaßt werden, so daß eine Drift oder Verschmutzung sowie geometrische Faktoren bei einer solchen Ver­ gleichsmessung keine Rolle spielen und so auch kleine Leitwertdifferenzen zuverlässig erfaßt werden können. Eine Erfassung des Leitwerts ist natürlich auch mit bekannten elektrodenlosen induktiven oder kapazitiven Meßverfahren möglich. Dies ist hierfür insofern interessant, da hierdurch auch die Leitwerte innerhalb des Filterraums (16) gemessen werden können. Leitwertmessungen innerhalb von Filterschichten mittels Elektroden sind aufgrund der inhomogenen Materialverteilung, der Bildung von Luftblasen oder der Verschmutzungsanfälligkeit der Meßelektroden in der Praxis sehr ungenau. Bei dem hier vorgeschlagenen Tauchfiltersystem könnte der Sensor (10) anders als in Fig. 1 gezeigt, auch in Form einer oder mehrerer Drahtspulen mit im Vergleich zum Tauchfilter (3) geringen vertikalen Höhe, um den Wasserbehälter herumgeführt werden. Mittels bekannter induktiver Verfahren kann der elektrische Widerstand innerhalb des Filterraums (16) in der Ebene der Drahtspulen gemessen werden. Da das Tauchfilter sich während der Messung langsam und mit gleichbleibender Geschwindigkeit durch die Spule bewegt, kann hierbei der Leitwertverlauf in Abhängigkeit von der vertikalen Höhe des Filterbetts und damit im Falle einer Füllung mit Ionenaustauschern eine Kennlinie des Beladungszustands ermittelt werden. Kleine räumliche Inhomogenitäten des Filters wirken sich hier nur wenig auf die Messung aus.

Das Sensorsignal kann durch ein batteriebetriebenes Elektronik- und Anzeigemodul (18) dem Benutzer zugänglich gemacht werden. Solche Auswerteschaltungen sind Stand der Technik und brauchen hier nicht näher erläutert werden.

Die Abb. 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Tauchfilters (3), die in einen Wasserbehälter (1 nach Fig. 1) eingesetzt werden können.

Fig. 2 zeigt ein Tauchfilter (3), bei dem der Filterraum (16) in Form einer abnehmbaren Patrone (23) ausgebildet ist. Die Anschläge (20, 21) sorgen hier für eine dichte und mecha­ nisch feste Steck- oder Schraubverbindung. Die Tauchkammer des Kolbens (22) ist hier auf die Kolbenwandung (24) reduziert und nur für die Dichtfunktion zum Wasserbehälter (1, Fig. 1) zuständig. Durch entsprechende Materialausführung und Wanddicke dieses Teils wird die gewünschte Dichte des Tauchfilters eingestellt. Besonders vorteilhaft ist diese Zweiteilung des Tauchfilters (3), wenn zum Beispiel nur geringe Filtermaterialmengen benötigt werden oder aus technischen Gründen eine schlanke und hohe Patronenform gewünscht wird, die eine wesentlich geringere Querschnittsfläche als der Wasserbehälter (1) hat. Die Filterpatrone (23) könnte auch z. B. zur Einmalbenutzung gedacht sein, z. B. zur heißen Extraktion von Teeblättern. Die Patrone hierfür könnte aus billigem Material wie Papier oder dünnem Kunststoff gefertigt sein, der wiederverwendbare Kolben bevorzugt aus hochwertigem Kunststoff, Glas oder Edelstahl. Da die Viskosität des Wassers mit zuneh­ mender Temperatur abnimmt, steigt hierbei die Bewegungsgeschwindigkeit des Tauchfilters. Dies kann dadurch kompensiert werden, daß der thermische Ausdehnungs­ koeffizient des Kolbens (22) größer als der Ausdehnungskoeffizient des Wasserbehälters (1) ist. Der Spalt zwischen der Kolbenwand (24) und dem Wasserbehälter (1) wird dann mit zunehmender Temperatur kleiner, wodurch das Tauchfilter (3) außen eine stärkere Reibungskraft erfährt und die Bewegungsgeschwindigkeit trotz der Viskositätserniedrigung des Wassers im wesentlichen gleich bleibt.

Fig. 3 zeigt ein Tauchfilter für die dritte vorgesehene Betriebsart der Erfindung, nämlich die nacheinander auf- und absteigende Bewegung des Tauchfilters (3) durch die Wassersäule (2) des Wasserbehälters (1).

Erreicht wird dieser Bewegungsablauf durch den Einsatz einer be- und entlüftbaren Tauchkammer (4), die den Filterraum (16) beispielsweise ringförmig umschließt. Bei Inbetriebnahme wird das Tauchfilter mit leerer Tauchkammer (4) in einen leeren Wasser­ behälter (1, Fig. 1) eingesetzt und gleitet schnell auf den Behälterboden. Ohne Wasser ist die Tauchkammer (4) mittels zweier Schwimmervorrichtungen (30, 31) verschlossen. Die Schwimmervorrichtungen (30, 31) haben eine geringere Dichte als Wasser. Die Schwimmer­ vorrichtung (30) schließt die Öffnungen (32) und (33) aufgrund ihres Gewichts, die Schwimmervorrichtung (31) sitzt mit der Dichtkugel (34) am Wasserbehälterboden (14, Fig. 1) auf und verschließt dadurch die Öffnungen (35, 36). Das Tauchfilter (3) hat in diesem Zustand eine geringere Dichte als Wasser. Wird Wasser in den Wasserbehälter (1) gefüllt, steigt das Tauchfilter (3) auf. Die Öffnungen (35,36) bleiben auch weiterhin durch die nun auf den Schwimmer (mit geringerer Dichte als Wasser) (38) wirkende Auftriebskraft geschlossen. Wenn die Tauchfilteroberfläche die Wasseroberfläche erreicht bzw. übersteigt, sinkt die Schwimmervorrichtung (31) ab und gibt die Öffnungen (35, 36) frei, so daß Wasser durch die Öffnung (34) in die Tauchkammer (4) eintreten kann. Dadurch wird die Schwimmvorrichtung (30) angehoben und gibt die Öffnungen (32, 33) frei so daß sich die Tauchkammer (4) sehr schnell mit Wasser füllt. Im diesem Zustand hat das Tauchfilter (3) eine größere Dichte als Wasser und es sinkt langsam wieder auf den Boden des Wasserbe­ hälters (1). Die Wasseraufbereitung ist damit abgeschlossen. Wenn der Wasserbehälter (1) durch den Benutzer beim Ausgießen völlig entleert wird, öffnet aufgrund der hierfür nötigen Behälterneigung die Schwimmervorrichtung (30) indem sie in ihrer durchlässigen Führung (29) nach vorne rutscht und das Wasser kann aus der Tauchkammer (4) durch die Öffnung (32) abfließen. Das Gewicht (37) in der Nähe der Austrittsöffnung (32) im Tauchfilter (3) bewirkt eine leichte Verschiebung seines Schwerpunkts in Richtung der Austrittsöffnung (32). Bei kreiszylindrischer Gestaltung des Tauchfilters (3) pendelt dieses bei Neigung automatisch mit der Öffnung (32) an die tiefste Stelle und die Tauchkammer (4) kann völlig leer laufen. Die Öffnung (32) ist hierfür natürlich möglichst randnah angeordnet. Das Tauchfilter (3) rutscht bei diesem Vorgang nur langsam in Richtung Wasserbehälteröffnung.

Nach Entleeren und Abstellen der Kanne rutscht das Tauchfilter mit den belüfteten Tauchkammern nach unten und ein weiterer Aufbereitungszyklus kann beginnen. Wenn das Tauchfilter gewechselt werden soll, genügt es, die Kanne nach dem Entleeren etwas länger in steiler Kipposition zu halten.

Besonders vorteilhaft ist bei diesem Ausführungsbeispiel, daß das Tauchfilter (3) während der gesamten Gebrauchsdauer seiner Filterstoffe nicht aus dem Wasserbehälter (1) entnommen zu werden braucht. Aufgrund der auf- und absteigenden Bewegung wird die Reinigungsleistung des Filter vervielfacht, insbesondere auch dadurch, daß geringe Leckwassermengen, die beim Aufstieg des Tauchfilters durch den Spalt (8) am Filter vorbeifließen, beim Abstieg zum größten Teil den Filterraum (16) durchströmen.

Fig. 4 zeigt ein Tauchfilter mit abnehmbarer Filterpatrone ähnlich dem Beispiel in Fig. 2. Der Kolben (22) wird hier zum Wasserbehälter (1) mit Dichtringen (60) angeschlossen. Hierdurch kann eine Verringerung des Wasserflusses durch den Spalt (8, Fig. 1) erreicht werden. Der Kolben besitzt eine Tauchkammer (4), die im Ausführungsbeispiel luftgefüllt ist und einen Auftrieb des Tauchfilters (3) in der Wassersäule bewirkt. Die Filterpatrone (62) ist hier zweigeteilt ausgeführt. Im oberen Teil (63) befindet sich ein Filtermaterial zur Wasseraufbereitung, im unteren Teil (64) ein Material zur Aromatisierung des Wassers, z. B. Teeblätter. Das Tauchfilter wird in den leeren Wasserbehälter (1) eingeführt und mit heißem Wasser gefüllt. Während des Auftauchens des Tauchfilters (3) wird das Wasser zugleich aufbereitet und aromatisiert. Die Auftauchzeit kann durch Variation der Dichte des Tauchfilters (3) an die gewünschte Extraktionszeit verschiedener Teesorten angepaßt werden. Zur leichteren Entnahme aus dem Wasserbehälter (1, Fig. 1) besitzt das Tauchfilter (3) einen Haltegriff (65). Die Dichte des Tauchfilters (3) kann hier durch den Benutzer variiert werden, indem dieser durch die verschließbare Öffnung (66) Ballaststoffe, z. B. Wasser in die Tauchkammer (4) einfüllt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besteht das Tauchfilter (3) im wesentlichen aus dem Filterraum (16), der hier durch einen schneckenförmigen Einsatz (41) unterteilt ist. Hierdurch kann bei niedriger Bauhöhe des Tauchfilters ein langer Wasserverfahrensweg erreicht werden. Dadurch wird bei Ionenaustauschern als Filtermaterial eine effektiv höhere Betthöhe und damit eine bessere Aufbereitungsleistung erreicht. Hierdurch wird allerdings bei einem absteigend ausgeführten Tauchfilter (3) die Entnahme aus dem Wasserbehälter (1) erschwert, falls dieser keinen abnehmbaren Boden hat, da der Raum zwischen dem Wasserbehälterboden (14) und dem Tauchfilterboden schlecht belüftet wird und das Tauchfilter selbst bei extremer Neigung des Wasserbehälters beim Ausgießen am Wasserbehälterboden verharrt. Daher ist hier zur Belüftung das Ventil (47) vorgesehen, das bei einer Behälterneigung um mehr als 90° durch Schwerkraft öffnet und eine Hinterlüf­ tung des Tauchfilters erlaubt. Die durchlässige Hülse (44) dient der seitlichen Führung des Gewichts (48). Im normalen Betriebszustand sind die Öffnungen des Belüftungsventils über die Dichtringe (42, 49) und die Ventilplatten (43, 59) verschlossen. Der Filter (40) und das Belüftungsventil (47) sind mechanisch lösbar mittels Klemmringen (45, 46) miteinander verbunden, bei Filtererschöpfung kann das Belüftungsventil (47) daher wiederverwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausbaustufe des Wasserfiltergeräts. In der Bodenplatte (14) des Wasserbehälters (1) ist zur Wassererwärmung eine elektrische Heizung (39) eingebaut. Das Ventil (53) erlaubt eine manuelle Belüftung des Raumes zwischen Tauchfilter (3) und Behälterboden (14) und ist im Normalfall durch die Feder (52) geschlossen. Auf dem Wasserbehälter befindet sich ein Deckel (56) mit einer UVC-Bestrahlungslampe (54) zur Entkeimung des Wassers oberhalb des Tauchfilters (3). Die Lampe wird beim Aufsetzen des Deckels (56) über den Mikroschalter (55) mittels bekannter Elektronikschaltungen (nicht eingezeichnet) für die Dauer der Wasseraufbereitung aktiviert. Die Elektronik und Strom­ versorgung hierfür kann im Deckel (56) untergebracht sein. Alternativ kann die Stromversorgung des Geräts auch extern über die Zuleitungen (35) erfolgen. Zur besseren Strahlungsausbeute sitzt über der UVC-Lampe ein Reflektor (57). Die Deckelunterseite ist zum mechanischen Schutz mit einem UVC-durchlässigen Material, vorzugsweise einer Quarzglasscheibe (58) abgedeckt. Das dargestellte Tauchfilter (3) hat hier auf beiden Seiten Durchflußblenden (7). Weiterhin ist im Tauchfilter eine Überwachungs- und Anzeigelek­ tronik (70, 71) nebst Stromversorgung (72) sowie dazugehörigen Leitwertsensorpaaren (73, 74, 75). Durch Vergleichsmessungen der Wasserleitfähigkeiten vor und hinter dem Tauchfilter sowie im Filterraum (16) kann eine Aussage über den Erschöpfungsgrad des Filters im Falle einer Füllung mit Ionenaustauschern gewonnen werden und dem Benutzer angezeigt werden. Grundlagen hierzu sind z. B. in der DE 36 29 712 -A1 veröffentlicht worden.

Die in den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 bis 6 jeweils genannten Eigenschaften des Tauchfilters (3) können naheliegenderweise beliebig kombiniert werden und sind haupt­ sächlich zur besseren Darstellung der Erfindung gewählt worden. Selbstverständlich kann z. B. auch im Ausführungsbeispiel Fig. 1 der Filterraum (16) als Patrone für den Benutzer nachfüllbar, ein- oder mehrteilig, abnehmbar gestaltet sein, der Filterraum (16) kann auch ringförmig um eine Tauchkammer (4) gelegt sein, Blende (7) kann vor, nach, vor und nach, im Filterraum (16) angeordnet sein oder ganz weggelassen werden. Ebenfalls kann der Ausdehnungskoeffizient des Tauchfilters (3) auch in den anderen Ausführungsbeispielen entsprechend der Beschreibung zu Fig. 2 angepaßt sein. Alle beschriebenen Tauchfilter können mit oder ohne Dichtringe (Fig. 4, 60) ausgeführt sein. Alle Patronen können Griffe zur besseren Handhabung haben. Anstelle von Siebplatten können natürlich auch Gewebe oder Vliese eingesetzt werden. Die Tauchkammer (4) kann auch aus mehreren einzelnen, getrennten oder verbundenen Kammern bestehen. Die Be- und Entlüftungselemente können anders angeordnet oder mehrfach vorhanden sein. Zur besseren Einführung des Tauchfilters (3) in den Wasserbehälter (1) kann dieses oben und abgeschrägt oder abgerun­ det sein, wobei der Boden des Wasserbehälters (1) bzw. der Boden/Deckel (14,15) entsprechend aufnahmefähig ausgeformt ist.

Claims (17)

1. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter bestehend aus einem äußeren Wasserbehäl­ ter (1) und einem in den Wasserbehälter einsetzbaren Tauchfilter (3) mit einer oder mehreren Filterkammern, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter weitgehend dicht aber beweglich mit seinem Umfang an die Innenwandung des Wasserbehälters (1) anschließt und eine von Wasser unterschiedliche Dichte hat, aufgrund dessen es sich durch die Wassersäule (2) auf- oder abwärts bewegt, die Wassersäule in einen Roh- und Reinwasserraum mit veränderlichen Volumenanteilen teilend, wobei das verdrängte Wasser durch die Filterkammer des Tauchfilters strömt, und daß die Dichtheit zwischen der Tauchfilteraußenseite und der Wasserbehälterinnenseite allein durch paßgenaue Formgebung der Teile und/oder mit Hilfe von Dichtelementen erreicht wird.

2. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter eine oder mehrere Tauchkammern besitzt, die mit Wasser oder Luft oder anderen Stoffen gefüllt sein können, bei deren Wasserfüllung das Tauchfilter eine größere, bei deren Luftfüllung eine kleinere Dichte als Wasser hat.

3. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Luft gefüllte Tauchkammer unter Wasser mit Schwimmer­ ventilvorrichtungen geschlossen ist, das Tauchfilter hierdurch im Wasser zuerst aufsteigt, die Schwimmerventilvorrichtungen sich bei Erreichen der Wasseroberfläche automatisch öffnen und dies zu einer Flutung der Schwimmerkammer führt, wobei das Tauchfilter wieder absteigt so daß das Wasser zweifach gefiltert wird.

4. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wassergefüllten Tauchkammern des Tauchfilters nach dem vollständigen Ent­ leeren des Wasserbehälters über ein Entleerungsventil mit einer Schwimmer­ einrichtung (30) selbsttätig entleert und belüftet werden, wobei sein Schwerpunkt auf der Seite des Entleerungsventils liegt und das Tauchfilter kreiszylindrisch gestaltet ist.

5. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserbehälter 1 bezüglich der Verschließbarkeit mit den Endstücken (14, 15) symmetrisch ausgeführt ist.

6. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter ein von seiner Oberseite zur Unterseite durchrei­ chendes Hinterlüftungsventil enthält.

7. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter Blenden im Wasserdurchfluß enthält, an denen ein höherer Druckabfall als im Filtermaterial selbst entsteht.

8. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter Durchflußkonstanter enthält.

9. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserführung innerhalb der Filterkammer des Tauchfilters durch schneckenförmige Gestaltung des Filters verlängert ist.

10. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter mehrteilig ausgeführt ist, wobei die Filterkammer in Form einer wechselbaren ein- oder mehrteiligen Filterpatrone ausgeführt ist.

11. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone in einem ersten Abschnitt Filtermittel zur Was­ serreinigung, in einem zweiten Abschnitt eine zumindest teilweise extrahierbare Füllung enthält.

12. Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Inneren ein oder mehrere Sensoren sowie die Elektronik und Stromversorgung zur Überwachung des Filtermaterials angeordnet sind.

13. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Wasserbehälter (1) Leitwertsensoren in Form von in das Was­ ser reichende Elektroden oder in Form von induktiv messenden Drahtspulen sowie die Elektronik und Stromversorgung zur Signalauswertung und Benutzerführung ange­ ordnet sind.

14. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenplatte (14) des Wasserbehälters eine elektrische Hei­ zung (39) eingebaut ist.

15. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenplatte (14) des Wasserbehälters ein Belüftungsventil (53) angeordnet ist.

16. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Tauchfilters (3), im Deckel (56) des Wasserbehälters, eine UV-Bestrahlungslampe (54) angeordnet ist.

17. Wasseraufbereitungsgerät mit Tauchfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchfilter oder Teile davon Handgriffe zur leichteren Hand­ habung tragen.