DE202016103116U1

DE202016103116U1 - Filteranordnung

Info

Publication number: DE202016103116U1
Application number: DE202016103116.8U
Authority: DE
Original assignee: Hans Sasserath GmbH and Co KG
Current assignee: Hans Sasserath GmbH and Co KG
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2017-09-17
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: CN107485913B; CN107485913A

Abstract

Filteranordnung zum Filtern von Trinkwasser enthaltend: (a) ein Gehäuse mit einem Einlass mit Eingangsdruck und einem Auslass mit Ausgangsdruck; (b) ein im Strömungsweg zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filtermaterial; und (c) Mittel zur Erfassung des Filterzustands; dadurch gekennzeichnet, dass (d) ein Kolben vorgesehen ist, der einerseits mit Eingangsdruck und andererseits mit Ausgangsdruck beaufschlagt ist; und (e) der Kolben mit einem Magnet versehen ist, der mit einem Reed-Kontakt zusammenwirkt, wobei der Reedkontakt die Lage des Kolbens erfasst und in ein elektrisches Signal wandelt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung zum Filtern von Trinkwasser enthaltend:

(a) ein Gehäuse mit einem Einlass mit Eingangsdruck und einem Auslass mit Ausgangsdruck;
(b) ein im Strömungsweg zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filtermaterial; und
(c) Mittel zur Erfassung des Filterzustands.

Filteranordnungen zum Filtern von Trinkwasser können als Filter mit auswechselbarem Filtermaterial, etwa Sand oder Aktivkohle, oder als Rückspülfilter ausgebildet sein. Das Wasser wird durch den Einlass von einer Trinkwasserversorgung in ein Gehäuse geleitet. In dem Gehäuse fließt das Wasser durch das Filtermaterial. Dabei bleiben Schmutzpartikel in dem Filtermaterial hängen. Das gefilterte Trinkwasser fließt zum Auslass und steht dort zur weiteren Verwendung zur Verfügung.
Mit der Zeit setzt sich das Filtermaterial mit Schmutzpartikeln zu. Dann bildet der Filter einen Strömungswiderstand, der zu einem erhöhten Druckabfall führt. Je mehr Schmutzpartikel im Filtermaterial sitzen, um so größer ist die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass.
Filteranordnungen werden insbesondere in Hauswasserinstallationen verwendet. Das von einer Versorgungsleitung für ein Gebäude oder eine einzelne Zapfstelle zur Verfügung gestellte Trinkwasser wird gefiltert.
Stand der Technik Neben Filtern mit austauschbarem Filtermaterial sind Rückspülfilter, beispielsweise aus der CN 2016 10 194810.4 , CN 101 524 602 A und CN 102 485 309 A , bekannt. Die Strömung fließt bei einem Rückspülfilter in einem Betriebszustand durch den Filter. Dabei werden Schmutzpartikel zurückgehalten. Mit der Zeit setzt sich der Filter zu. Dann wird die Strömung durch den Filter umgekehrt. Das Wasser fließt in umgekehrter Richtung durch den Filter zu einem Ablauf und nimmt dabei die Schmutzpartikel mit. Auf diese Weise wird der Filter durch Rückspülen gereinigt. Bekannte Rückspülfilter verwenden Siebe um grobe Schmutzpartikel zurückzuhalten. Wenn die Siebe in umgekehrter Richtung durchströmt werden, werden die Schmutzpartikel gelöst und von der Strömung mitgerissen. CN 102 485 309 A offenbart einen Rückspülfilter mit einem drehbaren Kanalelement mit Kanälen, durch welche Rückspülwasser nach unten abgeleitet wird.
Die Druckschriften offenbaren jeweils einen Filter zur Anordnung unterhalb einer Zapfstelle. Der Filter ist als Rückspülfilter ausgebildet, bei dem ein Austauschen des Filtermaterials in der Regel nicht erforderlich ist. Der Ablauf für das Rückspülwasser befindet sich am unteren Ende der Filterflasche.
DE 10 2009 003343 A1 und CN 102068849 offenbaren Filter-Anordnungen mit einem drehbaren Kanalelement und einem Ablauf im Boden der Filterflasche. Wenn der Ablauf zum Rückspülen geöffnet wird, kann man die Rückspülung durch das Kanalelement leiten. Die Kanalelemente überstreichen den Filter und reißen dabei die Schmutzpartikel gezielt mit. Der Ablauf befindet sich bei diesen Anordnungen am Boden der Filterflasche.
EP 1 688 170 B1 offenbart einen Rückspülfilter mit einer Turbine als strömungsmessendes Mittel. Bei größerem Druckabfall wird eine Rückspülung ausgelöst. Die Anordnung ist voluminös und hat einen komplexen Aufbau.
Definitionen
In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.wikipedia.de, www.wissen.de oder www.techniklexikon.net, Publikationen der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise Deutscher Verein des Gas- und Wasserfachs e.V., Verein Deutscher Ingenieure oder Deutsche Physikalische Gesellschaft, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.

Weiterhin werden hier folgende Bedeutungen für die verwendeten Begriffe zugrundegelegt:

Armatur:	ist ein Bauteil zur Installation in oder an einer Rohrleitung oder
	anderen Fluidinstallation zum Absperren, Regeln oder Beinflussen
	von Stoffströmen. Eine Armatur kann einteilig oder mehrteilig
	ausgebildet sein und wird an einer Stelle in oder an der Rohrleitung
	installiert. Armaturen sind beispielsweise und nicht abschließend:
	Anschlussvorrichtungen, Anschlussarmaturen,
	Hauptabsperrarmaturen, Wartungsarmaturen, Drosselarmaturen,
	Entnahmestellen, Entnahmearmaturen, Entleerungsarmaturen,
	Sicherungsarmaturen, Sicherheitsarmaturen und Stellarmaturen.
Ausgangsdruck	Druck im Auslass und allen mit dem Auslass direkt verbundenen
	Bereichen innerhalb eines Gehäuses
Auslass	ist eine ablaufseitige Öffnung in einem Gehäuse, aus welcher ein
	Stoffstrom herausfließen kann. Die Öffnung kann insbesondere an
	eine Rohrleitung oder eine weitere Armatur angeschlossen sein
	oder frei zur Atmosphäre hin öffnen.
Automatik	Anordnung, die einen Vorgang selbsttätig ohne menschlichen
	Eingriff steuert oder regelt
axial	ist die Richtung der Rotationsachse von ganz oder teilweise
	rotationssymmetrischen Bauteilen, wie etwas Rohren oder
	langgestreckten Gehäusen. Bei Bauteilen ohne
	Rotationssymmetrie ist es die Hauptströmungsrichtung in einem
	Bauteilabschnitt.
Bohrung	ist jede Art von Verbindung zweier Hohlräume, sowie Sacklöcher.
Druck	Kraft pro Flächeneinheit
Differenzdruck	Differenz zwischen zwei Drücken, beispielsweise Eingangs- und
	Ausgangsdruck
Durchgang	ist eine Verbindung, welche Stoffströme ermöglicht.
Eingangsdruck	Druck im Einlass und allen direkt mit dem Einlass verbundenen
	Bereichen innerhalb eines Gehäuses.
Einlass	ist eine zulaufseitige Öffnung in einem Gehäuse, in welchen ein
	Stoffstrom hineinfließen kann. Die Öffnung kann insbesondere an
	eine Rohrleitung oder eine weitere Armatur angeschlossen sein
	oder frei zur Atmosphäre hin öffnen.
Feder	elastisches Bauteil, dass sich verformen lässt, insbesondere aber
	nicht ausschließlich metallische Schraubenfeder
Filter	ist eine Einrichtung, mit welcher Feststoffe aus einem Fluidstrom
	zurückgehalten werden.
Gehäuse	Begrenzung für Stoffe, Bauteile, Instrumente und Messgeräte nach
	außen. Ein Gehäuse kann einteilig oder aus mehreren verbundenen
	Gehäuseteilen mehrteilig ausgebildet sein und aus einem oder
	mehreren Materialien bestehen.
Kolben	Bauteil, das zusammen mit einem umgebenden Gehäuse einen
	Hohlraum bildet, dessen Volumen sich durch eine Bewegung des
	Bauteils verändert.
Motor	Maschine, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie eine
	Energieform, z.B. thermische, chemische oder elektrische Energie,
	in Bewegungsenergie umwandelt.
radial	senkrecht zu einer axialen Richtung.
Reed-Kontakt	Kontaktzungen, beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung,
	in einem abgeschlossenen Hohlraum, die magnetisch betätigt
	werden.
Rohr	Hohlkörper aus zylindrischen Abschnitten. Dient üblicherweise als
	Rohrleitung.
Rückspülen	Durchströmen einer Komponente oder von Filtermaterial in
	umgekehrter Richtung und Ablassen des Spülmediums nach außen
Rückspülfilter	Filter, welcher durch Rückspülen gereinigt wird.
Schulter	Übergang von Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser oder
	Dicken.
Stutzen	Rand oder Übergangsstück an einer Öffnung.
Ventil	Bauteil zur Absperrung oder Regelung des Durchflusses von
	Fluiden.
Zapfstelle	(= Entnahmestelle) die Stelle, an der entweder das Trinkwasser
	durch den Benutzer direkt oder durch den Anschluss eines
	Apparates entnommen wird.

Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kostengünstigen Filter der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem der Filterzustand sicher erfasst werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass

(d) ein Kolben vorgesehen ist, der einerseits mit Eingangsdruck und andererseits mit Ausgangsdruck beaufschlagt ist; und
(e) der Kolben mit einem Magnet versehen ist, der mit einem Reed-Kontakt zusammenwirkt, wobei der Reedkontakt die Lage des Kolbens erfasst und in ein elektrisches Signal wandelt.

Der Kolben wird bei einem solchen Filter immer in die Richtung des geringeren Drucks bewegt. Bei einer Filteranordnung ist der Eingangsdruck in der Regel größer als der Ausgangsdruck. Wenn sich der Filter nach und nach zusetzt, wird der Kolben in der Richtung bewegt, in welcher der Kolben vom Ausgangsdruck beaufschlagt ist. Wenn die Bewegung so weit erfolgt, dass der im Kolben vorgesehene Magnet den Reed-Kontakt erreicht, wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches das Erreichen einer ausgewählten Kolbenlage anzeigt. Eine solche Kolbenlage entspricht einem zugehörigen Differenzdruck. Das bei diesem Differenzdruck erzeugte, elektrische Signal kann genutzt werden, um eine Rückspülung – von Hand oder mit einer Rückspülautomatik – auszulösen. Es kann auch ein einfaches akustischen und/oder optisches Signal etwa mittels einer Leuchte erzeugt werden. Alternativ kann ein Motor betätigt werden, welcher eine Rückspülautomatik bedient.
Bei einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Feder vorgesehen, mit deren Federkraft der Kolben beaufschlagt ist. Dadurch können die Kräfteverhältnisse am Kolben gezielt beeinflusst werden. Wenn die Feder den Kolben entgegen der Bewegungsrichtung des Kolbens bei Druckabfall vorspannt, muss die Federkraft zusätzlich überwunden werden, bevor der Kolben die vom Reedkontakt erfasstbare Position erreicht. Es ist also eine größere Druckdifferenz erforderlich als ohne Feder. In gleicher Weise kann der Kolben durch eine Zugfeder oder in entgegengesetzter Richtung vorgespannt werden.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn der Magnet auf einer Stirnseite des Kolbens angeordnet ist. Der Reed-Kontakt kann dann ebenfalls stirnseitig angeordnet sein. Hierzu kann insbesondere ein Vorsprung vorgesehen sein, der zusätzlich als Führung für eine Feder dienen kann.
Vorteilhafterweise ist der Filter ein Rückspülfilter. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Rückspülfilter mit einer Rückspülautomatik versehen ist, mit welcher eine Rückspülung nach Maßgabe des vom Reedkontakt erzeugten Signals auslösbar ist. Alternativ ist ein Filter mit auswechselbarem Filtermaterial vorgesehen. Bei beiden Filterarten kann ein akustisches und/oder optisches Signal erzeugt werden, welches darauf hinweist, dass der Filter zu reinigen ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben in einem ersten Gehäuseteil vorgesehen, welches in ein zweites Gehäuseteil mit dem Filtermaterial einsetzbar ist. Dann kann eine Filteranordnung mit geeignetem Anschluss mit einem solchen ersten Gehäuseteil nachgerüstet werden. Der Kolben ist gut zugänglich und kann leicht ersetzt oder gewartet werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass

(a) der Kolben in einem gehäusefesten Einsatzteil des Kolbens geführt ist,
(b) das Einsatzteil eine sich in Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Steigbohrung aufweist, welche den Auslass mit dem vom Ausgangsdruck beaufschlagten Bereich verbindet; und
(c) das Einsatzteil eine quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Querbohrung aufweist, welche den Einlass mit dem vom Eingangsdruck beaufschlagten Bereich auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite beaufschlagt.

Bei einer solchen Ausgestaltung der Erfindung wird der Kolben in einem Einsatzteil bewegt. Das Einsatzteil ist oben geschlossen. Hierzu kann ein Deckel eingeschraubt, aufgesetzt oder angeformt sein. Dort wird vor der einen Stirnseite des Kolbens ein Hohlraum gebildet. Die Steigbohrung durch das Einsatzteil verbindet den Auslass oder einen mit dem Auslass verbundenen Bereich mit Ausgangsdruck mit dem Hohlraum Auf diese Weise wird der Hohlraum ebenfalls mit Ausgangsdruck beaufschlagt. Die gegenüberliegende Seite des Einsatzteils ist ebenfalls geschlossen. Auch dort ist ein Hohlraum vor der Stirnseite des Kolbens gebildet. Der Kolben arbeitet also quasi als Doppelkolben. Dieser Hohlraum ist über eine Querbohrung mit dem Gehäuseinnenraum bzw. dem Einlass verbunden, in dem Eingangsdruck herrscht. Auf diese Weise herrscht auch in diesem Hohlraum Eingangsdruck. Es versteht sich, dass die Steigbohrungen und die Querbohrung jede beliebige Form und/oder Lage innerhalb des Einsatzteils annehmen können, bei der der Eingangs- und Ausgangsdruck auf die beiden Kolbenstirnseiten übertragen wird. Auch ist es möglich, die Bohrungen durch eine Gehäusewandung zu führen. Dann kann auf das Einsatzteil vollständig verzichtet werden. Die Verwendung eines Einsatzteil vereinfacht die Herstellung und ermöglicht die kostengünstige Verwirklichung der Anordnung.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Rückspülfilteranordnung mit Differenzdruckschalter.
2 zeigt die Anordnung aus 1 von der Seite.
3 zeigt die Anordnung aus 1 von vorne.
4 ist ein Querschnitt durch die Anordnung aus 1 in Betriebsstellung.
5 ist ein Querschnitt durch die Anordnung aus 1 in einer Betriebsstellung im Detail.
6 ist eine angeschnittene, perspektivische Darstellung der Rückspülfilteranordnung aus 1 in Betriebsstellung.
7 ist ein horizontaler Querschnitt durch den Filter aus 1.
8 ist eine Explosionsdarstellung der Filterelemente für eine Anordnung nach 1.
9 zeigt die Anordnung aus 5 in Rückspülstellung.
10 zeigt die Anordnung aus 9 in einer um 90° winkelversetzten Ebene.
11 ist eine angeschnittene, perspektivische Darstellung der Rückspülfilteranordnung analog zu 6 in Rückspülstellung.
12 zeigt das Filterelement in perspektivischer Darstellung im Detail.
13 zeigt einen Querschnitt des Filterelements aus 12 im Detail.
14 ist ein horizontaler Querschnitt durch die Filteranordnung aus 1.
15 ist ein Querschnitt durch einen Rückspülkanal im Detail.
16 ist eine perspektivische Ansicht eines modul-artigen Differenzdruckschalters.
17 ist ein Querschnitt durch den Differenzdruckschalter aus 16.
18 ist ein Querschnitt durch den Differenzdruckschalter aus 16 in einer gegenüber 17 um 90° winkelversetzten Ebene.
19 ist eine Explosionsdarstellung des Differenzdruckschalters aus 16.
20 ist eine Explosionsdarstellung des Differenzdruckschalters aus 16, bei dem die Steigbohrung erkennbar ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Rückspülfilteranordnung. Die Anordnung 10 umfasst eine Anschlussarmatur 12 mit einem Einlass 14 und einem Auslass 16. Ein Pfeil 18 auf der Anschlussarmatur 12 zeigt die Durchflussrichtung an. Die Anschlussarmatur 12 kann in eine Rohrleitung vor einer Zapfstelle, beispielsweise unter einem Waschbecken, vor Ort installiert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine einteilige Armatur vorgesehen, die direkt in die Rohrleitung installiert wird. Alternativ ist eine zweiteilige Anschlussarmatur 12 vorgesehen. Dann kann ein erster Armaturenteil mit einer Mutter an einen rohrseitigen, zweiten Armaturenteil angeschlossen werden. Statt einer Mutter kann auch ein Flansch verwendet werden.
Der Einlass 14 ist mit einem Kanal 30 im Gehäuse 12 verbunden. In einen äußeren, nach unten ragenden Stutzen 38 der Anschlussarmatur 12 ist eine transparente Filtertasse 20 aus Kunststoff eingeschraubt. Hierzu ist ein Gewinde 22 und eine Dichtung 34 vorgesehen. Der Kanal 30 knickt am Ende nach unten ab und mündet in einem inneren Stutzen 36. Auf den inneren Stutzen 36 ist ein zylindrischer Filtereinsatz 40 mit Dichtung 42 aufgesteckt. Hierzu ist der Filtereinsatz 40 am oberen Ende auf den Durchmesser des inneren Stutzens 36 angeschrägt. Dies ist in 5 und 6 im Detail dargestellt.
Die Filtertasse 20 hat im unteren Bereich 44 einen etwas geringeren Durchmesser. Das Filtereinsatz 40 erstreckt sich über die gesamte Höhe der Filtertasse mit größerem Durchmesser und trifft mit dem unteren Ende auf die Verjüngungsstelle 46. Zwischen dem Filtereinsatz 40 und dem oberen Bereich der Filtertasse 20 ist ein Ringraum 48 gebildet. Der Ringraum 48 ist nach unten mit einer Dichtung 50 abgedichtet, die in einer außen umlaufenden Ringnut an dem Filtereinsatz 40 sitzt. Der Ringraum 48 ist mit dem Ringkanal 32 und somit auch mit dem Auslass 16 verbunden.
Der Filtereinsatz 40 weist eine Vielzahl von ringförmigen Rippen 80 auf, die axial übereinander angeordnet sind. Dies ist in 8 gut zu erkennen. Die Rippen 80 bilden eine zylindrische Form. Die Rippen 80 sind über vertikale Verbindungsstreben 52 miteinander verbunden. Die Verbindunsgstreben 52 haben einen dreieckigen Querschnitt und sind in 3 gut zu erkennen.
Der Filtereinsatz 40 ist mit den Dichtungen 42 und 50 und den Verbindungsstreben 52 gehäusefest und unverdrehbar in der Filtertasse 20 gehalten. Seine Position ist in der in 5 gezeigten Betriebsstellung und in der nachstehend anhand von 9 bis 11 beschriebenen Rückspülstellung die gleiche.
Koaxial zur Filtertasse 20 und zum Filtereinsatz 40 ist ein axialbewegliches Kanalelement 60 in der Filtertasse angeordnet. Das Kanalelement 60 ist in den 12 bis 15 noch einmal separat dargestellt. Das Kanalelement 60 hat eine zylindrische Grundform aus einer Vielzahl von Ringen 72. An der Oberseite des Kanalelements 60 ist ein Ring 56 mit radial verlaufenden Rippen 58 vorgesehen. Die Rippen 58 halten einen mittigen Profilzapfen 62, der nach oben vorspringt. Der Profilzapfen 62 ist ein einer Aufnahme 64 geführt, die von radialen Rippen 66 im oberen Bereich des Filtereinsatzs 40 gehalten ist. Dies ist in 5, 6 und 8 zu erkennen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Profilzapfen 62 sternförmig ausgebildet. Entsprechend kann auch das Kanalelement 60 nicht rotieren und wird drehfest gehalten.
Das Kanalelement 60 weist einen zylindrischen Körper 70 aus einer Vielzahl von Ringen 72 auf, die über vier um 90° winkelversetzte axiale Stege 74 miteinander verbunden sind. Die Stege 74 weisen Kanäle 68 auf. Dies ist in 14 gut zu erkennen. Die Stege 74 mit den Kanälen 68 erstrecken sich über die gesamte Länge des Kanalelements 60. Es versteht sich, dass auch mehr oder weniger Kanäle entlang des Umfangs des Kanalelements 60 vorgesehen können. Die axialen Stege 74 mit den Kanälen 68 sind auf der Innenseite des Kanalelements 60 angeformt. Zwischen den Stegen 74 und den Ringen 72 sind Öffnungen 76 gebildet.
Zwischen dem Kanalelement 60 und dem Filtereinsatz 40 ist ein Ringraum 90 gebildet. Außen an das Kanalelement 60 sind Vorsprünge 78 angeformt. Diese sind in 15 gut zu erkennen. Der Ringraum 90 wird von den Vorsprüngen 78 in vier Segmente aufgeteilt. Die Stege 74 liegen im Winkelbereich etwa mittig zwischen den Vorsprüngen 78. Im Bereich der Stege 74 weisen die Ringe 72 Schlitze 100 auf. Die Schlitze 100 stellen eine Verbindung zwischen den Kanälen 68 und dem zugehörigen Segment des Ringraums 90 her. Dies ist in 15 gut zu erkennen.
Die Kanäle 68 sind am oberen Ende mit dem Ring 56 verschlossen. Die unteren Enden der Stege sind innen mit einem durchgehenden, trichterförmigen Boden 82 verbunden. Dies ist in 13 zu erkennen. In die äußeren Enden der Stege 74 ist unterhalb des Bodens 82 ein trichterförmiger Boden 86 eingeklipst. Der Boden 86 ist von einer Feder 98 beaufschlagt, die sich am Boden der Filtertasse 20 abstützt. An den unteren Boden 86 ist ein nach unten vorspringender Rand mit einer umlaufenden Nut angeformt. In die Nut ist eine umlaufende Gummilippe 87 eingesteckt. Die Feder 98 wird in dem Rand geführt.
Im Bodenbereich der Filtertasse 20 ist ein Ablauf 126 vorgesehen. Der Ablauf 126 ist mittels eines Kugelventils 128 verschlossen. Ablauf 126 und Kugelventil 128 sind in einem gegenüber der Filtertasse 20 verdrehbar gelagerten, unteren Gehäusegriffteil 130 angeordnet. Der Kanal 90 erstreckt sich durch den Boden 124 dieses unteren Gehäusegriffteils 130 bis zum Ablauf 126.
Das Kugelventil 128 weist eine Kugel 129 und eine mit der Kugel 129 verbundene Ventilspindel 131 auf. Die Ventilspindel 131 ist horizontal nach außen geführt. Ein Motor 132 ist mit der Ventilspindel 131 verbunden. Über den Motor 132 und die Ventilspindel 131 kann die Kugel 129 um eine horizontal in der Darstellungsebene liegende Drehachse gedreht werden. Durch Drehen des Griffteils 130 um eine vertikale Achse kann der Motor 132 in eine gewünschte Lage gebracht und so an die Einbaubedingungen angepasst werden. Statt eines handbetätigten Motors mit einer Rückspülautomatik 132 kann auch ein Griff an die Spindel 131 angeschlossen werden.
In der Kugel 129 ist eine Bohrung vorgesehen. Die Bohrung fluchtet in der Rückspülstellung mit dem Ablauf 126. Dann ist das Kugelventil geöffnet. Dies ist in 9 bis 11 dargestellt. 6 zeigt die Situation, wenn der Durchgang in der Kugel 129 um 90° mittels des Motors 132 verdreht ist. Dann verläuft die Bohrung senkrecht zum Ablauf 126. Das Kugelventil ist geschlossen. Das ist die Betriebsstellung.
Der äußere Boden 86 ist über einen Kanal 90 mit dem Ablauf 126 verbunden, wie dies in 6 zu erkennen ist. Auf diese Weise sind die in den Stegen 74 gebildeten Kanäle 68 über den doppelten Boden 80, 86 mit dem Ablauf 126 verbunden. Wenn der Kugelhahn 128 geöffnet (Rückspülbetrieb) wird, fließt Wasser nach unten durch den Ablauf 126 ab. Dabei entsteht eine Sogwirkung in den Kanälen 68 in den Stegen 74.
Am oberen Ende weist die Anschlussarmatur 12 einen Stutzen 150 auf. Der Stutzen 150 ist unter einem Winkel von etwa 45° gegenüber der Rohrleitungsachse an die Oberseite der Anschlussarmatur 12 angeformt. Ein Differenzdruckschalter, der allgemein mit 152 bezeichnet ist, ist in den Stutzen 150 eingesetzt. Dies ist in 16 illustriert.
17 bis 20 illustrieren den Aufbau des Differenzdruckschalters 152. Dabei zeigt 17 die Stellung mit verdrecktem Filter und entsprechend hohem Differenzdruck und 18 die Stellung mit voll funktionsfähigem, sauberen oder annähernd sauberen Filter und geringerem Differenzdruck.
Der Differenzdruckschalter 152 umfasst einen Kolben 154. Der Kolben 154 weist eine Ringnut mit einem Nutring 156 auf. Mit dem Nutring 156 ist der Kolben 154 in der Bohrung 158 eines Einsatzteils 160 axialverschieblich geführt. Auf der dem Gehäuse 12 abgewandten Seite des Kolbens 154 weist der Kolben eine Aussparung auf. In der Aussparung ist ein Permanentmagnet 162 angeordnet. Der Magnet 162 folgt der Bewegung des Kolbens 154. Das Einsatzteil 160 bildet auf der dem Gehäuse 12 zugewandten Seite einen Kranz von Rippen 164. Die Rippen 164 bilden einen Anschlag, der die Bewegung des Kolbens 154 in Gehäuserichtung begrenzt. Das Einsatzteil 160 ragt über die Rippen 164 hinaus und ist in Gehäuserichtung mit einer integrierten Stirnplatte 166 verschlossen. Auf diese Weise ist zwischen Kolben 154 und Stirnplatte 166 ein Hohlraum 168 gebildet, der auch dann besteht, wenn der Kolben 154 am Anschlag 164 anliegt.
Das Einsatzteil 160 ist von unten in einen Deckel 170 eingesteckt und mit einer Dichtung 171 abgedichtet. Auf diese Weise ist auch der Bereich auf der gegenüberliegenden, gehäusefernen Seite des Kolbens 154 geschlossen. Dort ist ein Hohlraum 174 gebildet. Der Deckel 170 ist mit einer Dichtung 172 in den Stutzen 150 eingesteckt. Der Hohlraum 174 wird also vom Deckel 170 und dem Kolben 154 begrenzt. Auf der Innenseite des Deckels 170 ist ein Vorsprung 176 angeformt. In dem Vorsprung 176 ist ein Reedkontakt 178 eingelassen. Der Reedkontakt 178 ist an eine nicht-dargestellte Elektronik zur Signalauswertung und -übertragung angeschlossen. Die Elektronik sitzt in einem Gehäuse 180.
Um den Vorsprung 176 herum bildet der Deckel eine Ringnut 182. Diese ist in 19 und 20 gut zu erkennen. Die Ringnut 182 dient als Federwiderlager für eine Feder 184. In zusammengebautem Zustand drückt die Feder 184 auf die gehäuseferne Seite des Kolbens 154, d.h. weg vom Reed-Kontakt 178. Der Reed-Kontakt 178 ist dann außerhalb des Magnetfelds des Magneten 162.
In 18 ist ein Durchgang 188 im Gehäuse 12 zu erkennen. Der Durchgang 188 mündet in einer Querbohrung 190 im gehäusefesten Einsatzteil 160. Der Durchgang 188 und die Querbohrung 190 verbinden den Kanal 30 mit Eingangsdruck mit dem Hohlraum 168.
Entsprechend ist auch der Hohlraum 168 mit Eingangsdruck beaufschlagt. Der Hohlraum 168 wird vom Kolben 154 begrenzt. Auf die gehäusenahe Seite des Kolbens 154 wirkt folglich Eingangsdruck.
19 ist ein Schnitt durch das Einsatzteil 160 entlang einer Ebene, die gegenüber der Schnittebene aus 18 um einen Winkel von 90° um die Mittenachse versetzt ist. Man erkennt Steigbohrungen 192. Die Steigbohrungen 192 erstrecken sich in achsialer Richtung über die gesamte Länge des Einsatzteils 160. Der dem Gehäuse 12 und dem Auslass 14 zugewandte Teil 194 des Stutzens 150 mündet im Auslass 16. Dort herrscht Ausgangsdruck. Die Steigbohrungen 192 verbinden den Bereich 194 mit dem Hohlraum 174. Im Hohlraum 174 herrscht dann ebenfalls Ausgangsdruck. Entsprechend ist die gehäuseferne Seite des Kolbens 154 mit Ausgangsdruck beaufschlagt. Auf diese Seite wirken also Ausgangsdruck und Federkraft der Feder 184 in Richtung des Gehäuses und weg vom Reed-Kontakt.
Die Anordnung arbeitet wie folgt:
In der in 6 und 6 dargestellten Betriebsstellung fließt Wasser in Richtung der Pfeile 140 und 142 vom Einlass 14 durch den Kanal 30 in den Innenraum des Kanalelements 60. Das Kanalelement 60 sitzt im Filtereinsatz 40 und ist nach unten hin durch den Boden 82 und den geschlossenen Kugelhahn geschlossen. Durch die Öffnungen 76 im Kanalelement 60 gelangt das Wasser durch den Ringraum 90 und den Filtereinsatz 40 in radialer Richtung nach außen. Dabei bleiben Schmutzpartikl innen am Filtereinsatz hängen. Das Wasser fließt im Ringraum 48 nach oben. Der Ringraum 48 ist mit dem Auslass 16 verbunden. Dort steht das gefilterte Wasser zur weiteren Verwendung zur Verfügung.
Mit der Zeit setzt sich der Filter zu. Dann sinkt der Ausgangsdruck allmählich ab. Dadurch wird die Kraft auf die gehäuseferne Seite des Kolbens 154 kleiner. Entsprechend wird der Kolben in Richtung Reed-Kontakt bewegt. Wenn der am Kolben vorgesehne Magnet 162 in den Bereich des Reed-Kontakts gelangt, wird dieser aktiviert und erzeugt ein elektrische Signal. Diese Situation ist in 17 dargestellt. Die am Reed-Kontakt angeschlossene Elektronik 180 erzeugt ein Steuersignal, welches über eine Signalleitung 196 zur Rückspülautomatik 132 übertragen wird. Die Rückspülautomatik 132 betätigt das Kugelventil 126 und löst so eine Rückspülung aus.
Für den Rückspülbetrieb wird das Kugelventil 126 geöffnet. Dies ist in 9 bis 11 dargestellt. Wasser aus den Kanälen 68 fließt durch den Zwischenraum zwischen den Böden 80 und 86 in den Kanal 90 nach unten ab und erzeugt dadurch einen Sog. Das Kanalelement 60 mit der Lippe 87 ist axialbeweglich innerhalb des fixierten Filtereinsatzs 40 angeordnet. In der Betriebsstellung wird das Kanalelement 60 mit der Feder 98 nach oben gedrückt. Durch den Sog wird das Kanalelement 60 im Rückspülbetrieb gegen den Federdruck nach unten bewegt. Dann liegt die Lippe 87 auf am Boden der Filtertasse 20 auf und verschließt den Durchgang zwischen dem Bodenbereich der Filtertasse 20 und dem Ablauf 126. Entsprechend kann ausschließlich Wasser aus den Kanälen 68 nach unten ablaufen. Dadurch wird der Sog in den Kanälen erhöht.
Pfeile 102, 104 und 106 in 10 illustrieren den Strömungsweg in der Rückspülstellung. Das Wasser fließt zunächst vom Einlass 14 durch den Kanal 30 nach unten in den Innenraum des Kanalelements 60. Es fließt wie bei der Betriebsstellung durch die Öffnungen 76 im Kanalelement und den dahinterliegenden Abschnitt des Filtereinsatzs 40 nach außen in den Ringraum 48.
In den Kanälen 68 fließt das Wasser in Richtung der Pfeile 106 nach unten. Der so entstehende Sog zieht das Wasser aus dem schmalen Ringraum 90 zwischen Kanalelement 60 und Filtereinsatz 40 durch die Schlitze 100. Die Strömung erfolgt in umgekehrter Richtung durch den Filter. Dies ist durch den Pfeil 102 illustriert. Dabei werden Schmutzpartikel, die innen am Filtereinsatz 40 haften, mitgerissen. Auf diese Weise wird der Filtereinsatz rückgespült und gereinigt. Das Wasser fließt mit den Schmutzpartikeln in Richtung der Pfeile 104 nach unten ab.
Während des Rückspülens ist der Strömungsweg zum Auslass 16 nicht unterbrochen. 9 illustriert anhand von Pfeilen 110, 112 und 114 den Strömungsweg, wenn Wasser gezapft wird. Das Wasser fließt wie in der Betriebsstellung vom Einlass von innen nach außen durch den Filter und weiter zum Auslass.
Es ist keine zusätzliche Filterhülse erforderlich. Eine Rotation von Bauteilen erfolgt nicht. Der Filtereinsatz 40 ist am unteren Ende gegenüber der Filtertasse 20 abgedichtet und am oberen Ende gegenüber Einlasskanal 30.
Nach Ende des Rückspülvorgangs wird das Kugelventil 126 wieder von der Rückspülautomatik geschlossen. Dann herrscht wieder ein höherer Ausgangsdruck, mit dem der Kolben in die in 18 dargestellte Ausgangslage bewegt wird.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.
Die Begriffe "oben", "unten", "rechts" und "links" beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff "enthaltend" und der Begriff "umfassend" bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff "im Wesentlichen", "vorwiegend" und "überwiegend" fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 201610194810 [0005]
CN 101524602 A [0005]
CN 102485309 A [0005, 0005]
DE 102009003343 A1 [0007]
CN 102068849 [0007]
EP 1688170 B1 [0008]

Claims

Filteranordnung zum Filtern von Trinkwasser enthaltend: (a) ein Gehäuse mit einem Einlass mit Eingangsdruck und einem Auslass mit Ausgangsdruck; (b) ein im Strömungsweg zwischen Einlass und Auslass angeordnetes Filtermaterial; und (c) Mittel zur Erfassung des Filterzustands; dadurch gekennzeichnet, dass (d) ein Kolben vorgesehen ist, der einerseits mit Eingangsdruck und andererseits mit Ausgangsdruck beaufschlagt ist; und (e) der Kolben mit einem Magnet versehen ist, der mit einem Reed-Kontakt zusammenwirkt, wobei der Reedkontakt die Lage des Kolbens erfasst und in ein elektrisches Signal wandelt.
Filteranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder, mit deren Federkraft der Kolben beaufschlagt ist.
Filteranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet auf einer Stirnseite des Kolbens angeordnet ist.
Filteranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Rückspülfilter ist.
Filteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückspülfilter mit einer Rückspülautomatik versehen ist, mit welcher eine Rückspülung nach Maßgabe des vom Reedkontakt erzeugten Signals auslösbar ist.
Filteranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben in einem ersten Gehäuseteil vorgesehen ist, welches in ein zweites Gehäuseteil mit dem Filtermaterial einsetzbar ist.
Filteranordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass (a) der Kolben in einem gehäusefesten Einsatzteil des Kolbens geführt ist, (b) das Einsatzteil eine sich in Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Steigbohrung aufweist, welche den Auslass mit dem vom Ausgangsdruck beaufschlagten Bereich verbindet; und (c) das Einsatzteil eine quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckende Querbohrung aufweist, welche den Einlass mit dem vom Eingangsdruck beaufschlagten Bereich auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite beaufschlagt.