DE202007000153U1 - Filtercapsule - Google Patents
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Abstract
Filtercapsule
(1, 1') insbesondere zum Anschluss insbesondere an einen Wasserhahn
mit einem Gehäuse
(2, 2'), das an seiner Oberseite (7) einen Wasserzulauf (8, 8')
und an seiner der Oberseite (7) abgewandten Unterseite (9) einen
Wasserablauf (10, 10') aufweist, und mit einem in einem Gehäuseinnenraum
(6, 6') angeordneten Filtereinsatz (5), der einen mit seitlichen Flussöffnungen
(31) versehenen und mit Hohlfasermembranen (17) gefüllten Ring
(15) umfasst, wobei die Hohlfasermembranen (17) an ihren Enden jeweils über eine
Klebeschicht (20, 21) mit den Enden des Ringes (15) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnungen (22) der Hohlfasermembranen (17) an einem Ende durch eine Klebeschicht (21) verschlossen sind,
dass eine erste Stirnfläche (25) des Ringes (15) an dem Ende, das den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen (17) benachbart ist, an einem ringförmigen Ansatz (32, 32) des Gehäuseinnenraumes (6, 6') dichtend anliegt und seitlich nicht umspült werden kann, und
dass die den verschlossenen...
dadurch gekennzeichnet,
dass die Öffnungen (22) der Hohlfasermembranen (17) an einem Ende durch eine Klebeschicht (21) verschlossen sind,
dass eine erste Stirnfläche (25) des Ringes (15) an dem Ende, das den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen (17) benachbart ist, an einem ringförmigen Ansatz (32, 32) des Gehäuseinnenraumes (6, 6') dichtend anliegt und seitlich nicht umspült werden kann, und
dass die den verschlossenen...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Filtercapsule insbesondere zum Anschluss an einen Wasserhahn mit einem Gehäuse, das an seiner Oberseite einen Wasserzulauf und an seiner der Oberseite abgewandten Unterseite einen Wasserablauf aufweist, und mit einem in einem Gehäuseinnenraum angeordneten Filtereinsatz, der einen mit seitlichen Flussöffnungen versehenen und mit Hohlfasermembranen gefüllten Ring umfasst, wobei die Hohlfasermembranen an ihren Enden jeweils über eine Klebeschicht mit den Enden des Ringes verbunden sind.
- Aus der
DE 199 18 221 C1 ist eine Filtercapsule bzw. ein Filtergerät zur Elimination von Keimen, Schweb- und Feststoffen aus Wasser bekannt, die ein Gehäuse mit einem Filtereinsatz aus Hohlfasermembranen aufweist. Das Gehäuse weist an seiner Oberseite einen Wasserzulauf auf und ist an einen Wasserhahn anschließbar. An der Unterseite des Gehäuses befinden sind separate Auslässe für filtriertes und unfiltriertes Wasser, wobei der Auslass für nichtfiltriertes Wasser, d.h. für einen Retentatstrom, ein Ventil benötigt. - Nachteilig bei der bekannten Filtercapsule ist, dass sie zum einen ein Retentatventil mit entsprechenden Kanälen benötigt und dass zum anderen ihr Filtereinsatz an beiden Stirnseiten gegenüber dem Gehäuse abgedichtet sein muss. Dies führt zu einem relativ aufwendigen und kostenintensiven Aufbau und kann zudem zu Fehlbedienungen führen.
- Weiterhin ist aus der
US 4 980 056 eine Filtervorrichtung zum Filtrieren von Wasser bekannt, die ebenfalls Hohlfasermembranen verwendet. Der Filtereinsatz dieser Filtriervorrichtung weist eine Vielzahl von Hohlfasermembranen auf, die zu einer U-förmigen Schleife gebogen sind, wobei ihre Enden auf der gleichen Seite des Filtereinsatzes vergossen bzw. verklebt sind. - Nachteilig bei einer solchen Anordnung der Hohlfasermembranen ist, dass eine flache Bauweise praktisch nicht möglich ist. Durch die längliche Form eines solchen Filtergerätes ist es wenig geeignet, an übliche Wasserhähne, beispielsweise in Krankenhäusern, angeschlossen zu werden. Insbesondere ist es wenig geeignet, beispielsweise zum Händewaschen verwendet zu werden.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Filtercapsule zu schaffen, die zum einen einfach und kostengünstig herzustellen ist und die unter Verwendung von Hohlfasermembranen eine möglichst flache, kompakte Bauweise aufweist.
- Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass die Öffnungen der Hohlfasermembranen an einem Ende durch eine Klebeschicht verschlossen sind, dass eine erste Stirnfläche des Ringes an dem Ende, das den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen benachbart ist, an einem ringförmigen Ansatz des Gehäuseinnenraumes dichtend anliegt und seitlich nicht umgespült werden kann, und dass die den verschlossenen Enden der Hohlfasermembranen benachbarte zweite Stirnfläche des Ringes auf radial zur benachbarten Gehäusewandung angeordneten Rippen aufliegt und seitlich umspült werden kann. Dadurch, dass die Öffnungen der Hohlfasermembranen an einem Ende durch eine Klebeschicht verschlossen sind, wird auf einfache Art ein „Dead-End-Filter" erreicht, ohne zusätzliche Ventile mit entsprechenden Kanälen verwenden zu müssen. Gleichzeitig ist es nicht nötig, die geschlossene Seite des Filtereinsatzes bzw. des Ringes gegenüber dem Gehäuse abdichten zu müssen. Lediglich das offene Ende des Filtereinsatzes muss gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Gehäuseinnenraum abgedichtet werden. Dadurch, dass die den verschlossenen Enden der Hohlfasermembranen benachbarte zweite Stirnfläche des Ringes auf radial zur benachbarten Gehäusewandung angeordneten Rippen aufliegt, kann sie seitlich gut umspült werden. Die erfindungsgemäße Filtercapsule weist einen einfachen, kostengünstigen Aufbau und zudem eine flache, kompakte Form auf, die besonders geeignet ist, um beispielsweise in Krankenhäusern an Wasserhähne angeschlossenen zu werden. Zugleich weist sie die guten Filtereigenschaften von Hohlfasermembranen auf. Als Hohlfasermembranen werden vorzugsweise solche aus polymeren Stoffen eingesetzt. Bevorzugt sind solche, die ausgewählt sind aus der Gruppe der Polysulfone, Polyethersulfone, Polyamide, Cellulose und deren Derivate sowie Gemische daraus. Als Hohlfasermembranen kommen poröse Membranen in Frage, vorzugsweise im Ultrafiltrations- und Mikrofiltrationsbereich, deren mittlere Porengröße auf den jeweiligen Anwendungszweck der Filtercapsule abgestimmt ist. Für den Einsatz der Filtercapsulen als Waschwassercapsulen sind poröse Membranen im Porenbereich von etwa 5 nm bis etwa 0,3 μm bevorzugt, wobei der Bereich von etwa 8 bis 20 nm besonders bevorzugt ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Stirnfläche des Ringes gegenüber dem ringförmigen Ansatz des Gehäuseinnenraumes über ein Dichtungselement abgedichtet. Hierbei wird nur ein Dichtungselement benötigt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtungselement an dem ringförmigen Ansatz des Gehäuseinnenraumes angeformt. Durch die Anformung des Dichtungselementes an das Gehäuse wird die Montage einer Filtercapsule vereinfacht und damit die Kosten reduziert.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Packungsdichte der Hohlfasermembranen in dem Filtereinsatz mehr als 46%. Ein günstiger Filterdurchsatz bzw. Volumenstrom an Filtrat bei kompakter Bauweise der Filtercapsule wird erzielt, wenn die Packungsdichte zwischen 50% und 58% beträgt. Eine derartige Packungsdichte ist zudem kostengünstig herstellbar.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis der effektiv genutzten Membranlänge zum Durchmesser des Hohlfasermembranenbündels bzw. des Innendurchmessers des Ringes größer als 1:6. Gute Ergebnisse zeigen sich insbesondere, wenn das Verhältnis der effektiv genutzten Membranlänge zum Durchmesser etwa 1:4,6 beträgt.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Filtereinsatz mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen zum Wasserzulauf hin in den Gehäuseinnenraum eingesetzt ist und gegenüber dem Gehäuse so abgedichtet, dass zugeführtes Wasser in die stirnseitigen Öffnungen der Hohlfasermembranen geleitet wird und seitlich aus den porösen Wandungen der Hohlfasermembranen gefiltert austritt und zu dem Wasserablauf geleitet wird.
- Es ist grundsätzlich aber auch möglich, dass der Filtereinsatz mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen zum Wasserablauf hin in den Gehäuseinnenraum eingesetzt ist und gegenüber dem Gehäuse so abgedichtet ist, dass zugeführtes Wasser über die seitlichen Poren der Wandungen der Hohlfasermembranen in diese eintritt und gefiltert über deren dem Wasserablauf zugewandte Öffnungen austritt und zu dem Wasserablauf geleitet wird.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Wasserablauf durch eine Mehrzahl auf einer Kreisfläche im unteren Bodenbereich des Gehäuses angeordnete Austrittsöffnungen gebildet. Der Wasserablauf kann dabei im Bodenbereich außen eine zentrale, konvexe Abtropfnase aufweisen. Dabei kann eine einen Duschkopf ähnliche Wasserverteilung erzielt werden.
- Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bodenbereich des Wasserablaufes in den Gehäuseinnenraum hinein gewölbt oder kegelförmig ausgebildet, wobei die Austrittsöffnungen ringförmig an der tiefsten Stelle des Gehäuseinnenraumes angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung wird erreicht, dass innerhalb des Gehäuseinnenraumes kein bereits gefiltertes Wasser stehen bleibt und bei längerer Nichtbenutzung kontaminiert wird bzw. Keime sich ausbreiten können.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind dabei die ringförmig angeordneten Austrittsöffnungen im Bodenbereich außen von einer ringförmigen Leitwandung umgeben. Durch die Leitwandung kann dem austretenden Wasser eine gewisse Richtung gegeben werden.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.
- In den Zeichnungen zeigen:
-
1 : eine Seitenansicht einer Filtercapsule im Schnitt, -
2 : eine Seitenansicht der Filtercapsule von1 , -
3 : eine Untersicht unter die Filtercapsule von2 aus Richtung III, -
4 : eine Seitenansicht dreier Hohlfasern im Schnitt in vergrößerter Darstellung, wie sie bei einem Filtereinsatz entsprechend1 eingesetzt werden, -
5 : eine Seitenansicht dreier Hohlfasermembranen im Schnitt und vergrößerter Darstellung, wie sie bei einem Filtereinsatz entsprechend6 eingesetzt werden, -
6 : eine Seitenansicht im Schnitt einer weiteren Filtercapsule und -
7 : eine Seitenansicht einer Filtereinheit teilweise im Schnitt. - Eine Filtercapsule
1 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse2 mit einem Gehäuseoberteil3 und einem Gehäuseunterteil4 sowie aus einem Filtereinsatz5 . - Das Gehäuseoberteil
3 und das Gehäuseunterteil4 umschließen einen Gehäuseinnenraum6 , in dem der Filtereinsatz5 angeordnet ist. Das Gehäuseoberteil3 weist an seiner in vertikaler Richtung oben liegenden Oberseite7 einen Wasserzulauf8 zum Anschluss an einen nicht dargestellten Wasserhahn auf. Das Gehäuseunterteil4 weist an seiner in vertikaler Richtung unten liegenden Unterseite9 einen Wasserablauf10 auf. - Der Wasserablauf
10 wird durch eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen11 gebildet, die in einem unteren Bodenbereich12 des Gehäuseunterteiles4 auf einer Kreisfläche angeordnet sind. Der Wasserablauf10 weist im Bodenbereich12 außen eine zentrale, konvexe Abtropfnase13 auf (siehe1 bis3 ). - Nach einer Ausführungsform entsprechend
6 ist der Bodenbereich12' des Wasserablaufes10' in den Gehäuseinnenraum6' hineingewölbt bzw. im Beispiel kegelförmig ausgebildet, wobei die Austrittöffnungen11' ringförmig an der tiefsten Stelle des Gehäuseinnenraumes6' angeordnet sind. Die ringförmig angeordneten Austrittsöffnungen11' sind im Bodenbereich12' außen von einer ringförmigen Leitwandung14 umgeben. - Der Filtereinsatz
5 besteht aus einem Ring15 , dessen Innendurchmesser von einem Hohlfasermembranenbündel16 gefüllt ist. Die Anzahl der Hohlfasermembranen17 liegt dabei im Ausführungsbeispiel bei etwa 12.600. Die einzelnen Hohlfasermembranen17 weisen in ihren Wandungen18 Poren von einer Größe von 15 nm auf. Die Packungsdichte im Beispiel liegt bei 51,8%. Das Verhältnis der effektiv genutzten Membranlänge19 zum Innendurchmesser des Ringes15 beträgt im Beispiel bei 70 mm Innendurchmesser und 15 mm effektiv genutzter Membranlänge 1:4,6. - Die Hohlfasermembranen
17 sind an ihren Enden miteinander und mit den Enden des Ringes15 jeweils über eine Klebeschicht20 ,21 , verbunden. Die stirnseitigen Öffnungen22 der Hohlfasermembranen17 sind an einem Ende durch die Klebeschicht21 verschlossen. - In dem Ausführungsbeispiel gemäß
1 weist der Gehäuseinnenraum6 an seinem Gehäuseunterteil4 einen ringförmigen Ansatz23 mit einem angeformten Dichtungselement24 auf. Der Ring15 wird dabei so in das Gehäuseunterteil4 eingesetzt, dass seine erste Stirnfläche25 , die den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen17 bzw. deren Öffnungen22 benachbart ist, dichtend an dem ringförmigen Ansatz23 bzw. dessen angeformten Dichtungselement24 anliegt. Das Gehäuseoberteil3 weist dabei radial zur benachbarten Gehäusewandung26 angeordnete Rippen27 mit jeweils einem Aufnahmeansatz28 auf, auf denen die der ersten Stirnfläche25 gegenüberliegende, zweite Stirnfläche29 des Ringes15 aufliegt. Der Ring15 weist im Bereich der nicht mit Klebstoff bedeckten effektiv wirkenden Membranlängen19 in seiner Ringwandung30 seitliche Öffnungen bzw. Flussöffnungen31 auf, um einen freien Zugang zu den Membranwandungen18 zu gewährleisten. - Gemäß
1 ist der Filtereinsatz5 somit mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen17 zum Wasserablauf10 hin in dem Gehäuseinnenraum6 eingesetzt und gegenüber dem Gehäuse2 bzw. dem Gehäuseunterteil4 so abgedichtet, dass über den Wasserzulauf8 zugeführtes Wasser über die Flussöffnungen31 und über die seitlichen Poren der Wandungen18 der Hohlfasermembranen17 in diese eintritt und gefiltert über deren dem Wasserablauf10 zugewandte Öffnungen22 austritt und zu dem Wasserablauf10 geleitet wird. - Gemäß der Ausführungsform nach
6 weist das Gehäuseoberteil3' einen ringförmigen Ansatz32 auf, auf dem die erste Stirnfläche25 des Ringes15 aufliegt. Das Gehäuseunterteil4' weist dabei radial zur Gehäusewandung26' angeordnete Rippen33 auf, auf denen der Ring15 mit seiner zweiten Stirnfläche29 aufsitzt. Somit wird der Filtereinsatz5 in diesem Beispiel mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen17 zum Wasserzulauf8' in den Gehäuseinnenraum6' eingesetzt und ist gegenüber dem Gehäuse2' bzw. dem Gehäuseoberteil3' so abgedichtet, dass über den Wasserzulauf8' zugeführtes Wasser in die stirnseitigen Öffnungen22 der Hohlfasermembranen17 geleitet wird und seitlich aus den porösen Wandungen18 der Hohlfasermembranen17 gefiltert austritt und zu dem Wasserablauf10' geleitet wird.
Claims (13)
- Filtercapsule (
1 ,1' ) insbesondere zum Anschluss insbesondere an einen Wasserhahn mit einem Gehäuse (2 ,2' ), das an seiner Oberseite (7 ) einen Wasserzulauf (8 ,8' ) und an seiner der Oberseite (7 ) abgewandten Unterseite (9 ) einen Wasserablauf (10 ,10' ) aufweist, und mit einem in einem Gehäuseinnenraum (6 ,6' ) angeordneten Filtereinsatz (5 ), der einen mit seitlichen Flussöffnungen (31 ) versehenen und mit Hohlfasermembranen (17 ) gefüllten Ring (15 ) umfasst, wobei die Hohlfasermembranen (17 ) an ihren Enden jeweils über eine Klebeschicht (20 ,21 ) mit den Enden des Ringes (15 ) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (22 ) der Hohlfasermembranen (17 ) an einem Ende durch eine Klebeschicht (21 ) verschlossen sind, dass eine erste Stirnfläche (25 ) des Ringes (15 ) an dem Ende, das den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen (17 ) benachbart ist, an einem ringförmigen Ansatz (32 ,32 ) des Gehäuseinnenraumes (6 ,6' ) dichtend anliegt und seitlich nicht umspült werden kann, und dass die den verschlossenen Enden der Hohlfasermembranen (17 ) benachbarte zweite Stirnfläche (29 ) des Ringes (15 ) auf radial zur benachbarten Gehäusewandung (26 ,26' ) angeordneten Rippen (27 ) aufliegt und seitlich umspült werden kann. - Filtercapsule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (
25 ) des Ringes (15 ) gegenüber dem ringförmigen Ansatz (23 ,32 ) des Gehäuseinnenraumes (6 ,6' ) über ein Dichtungselement (24 ) abgedichtet ist. - Filtercapsule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (
24 ) an dem ringförmigen Ansatz (23 ) angeformt ist. - Filtercapsule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Packungsdichte der Hohlfasermembranen (
17 ) in dem Filtereinsatz (5 ) mehr als 46% an Hohlfasermembranen (17 ) beträgt. - Filtercapsule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Packungsdichte zwischen 50% und 58% beträgt.
- Filtercapsule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der effektiv genutzten Membranlänge (
19 ) zum Durchmesser des Hohlfasermembranenbündels (16 ) größer als 1:6 ist. - Filtercapsule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der effektiv genutzten Membranlänge (
19 ) zum Durchmesser etwa 1:4,6 ist. - Filtercapsule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (
5 ) mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen (17 ) zum Wasserzulauf (8' ) hin in den Gehäuseinnenraum (6' ) eingesetzt ist und gegenüber dem Gehäuse (2' ) so abgedichtet ist, dass zugeführtes Wasser in die stirnseitigen Öffnungen (22 ) der Hohlfasermembranen (17 ) geleitet wird und seitlich aus den porösen Wandungen (18 ) der Hohlfasermembranen (17 ) gefiltert austritt und zu dem Wasserablauf (10' ) geleitet wird. - Filtercapsule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtereinsatz (
5 ) mit den geöffneten Enden der Hohlfasermembranen (17 ) zum Wasserablauf (10 ) hin in den Gehäuseinnenraum (6 ) eingesetzt ist und gegenüber dem Gehäuse (2 ) so abgedichtet ist, dass zugeführtes Wasser über die seitlichen Poren der Wandungen (18 ) der Hohlfasermembranen (17 ) in diese eintritt und gefiltert über deren dem Wasserablauf (10 ) zugewandte Öffnungen (22 ) austritt und zu dem Wasserablauf (10 ) geleitet wird. - Filtercapsule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablauf (
10 ,10' ) durch eine Mehrzahl auf einer Kreisfläche im unteren Bodenbereich (12 ,12' ) des Gehäuses (2 ) angeordnete Austrittsöffnungen (11 ,11' ) gebildet wird. - Filtercapsule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserablauf (
10 ) im Bodenbereich (12 ) außen eine zentrale, konvexe Abtropfnase (13 ) aufweist. - Filtercapsule nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (
12' ) des Wasserablaufes (10' ) in den Gehäuseinnenraum (6' ) hinein gewölbt oder kegelförmig ausgebildet ist und die Austrittsöffnungen (11' ) ringförmig an der tiefsten Stelle des Gehäuseinnenraumes (6' ) angeordnet sind. - Filtercapsule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmig angeordneten Austrittsöffnungen (
11' ) im Bodenbereich (12' ) außen von einer ringförmigen Leitwandung (14 ) umgeben sind.
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