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Filtereinsatz
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Die Erfindung betrifft einen Filtereinsatz, wie er, z.B. in stationären
oder tragbaren Geräten, zur Wasseraufbereitung verwendet wird. Diese Filter dienen
dazu, Wasser für verschiedenartige Verwendungszwecke, z.B. für gewerbliche Zwecke,
wie Labors, Batterien usw.' für den Haushalt oder auf Reisen aufzubereiten, um es
für den jeweiligen Verwendungszweck geeignet, z.B. trinkbar zu machen.
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Bekannte stationäre Geräte sind z.B. zylindrisch, gegebenenfalls mit
einem Siebboden ausgebildet und in den Flüssigkeitsstrom eingeschaltet. Tragbare
Geräte dieser Art können z.B.
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aus zwei aufeinandergesetzten Behältern bestehen, von welchen der
obere an seinem Boden eine Vertiefung aufweist, welche ihrerseits an ihrer Unterseite
mit einem Sieb versehen sein kann. Ein geeignetes Filtergranulat wird in die Vertiefung
eingefüllt,
und der obere Behälter wird dann anschließend mit der aufzubereitenden Flüssigkeit
gefüllt. Die Flüssigkeit ist dann gezwungen, durch das Granulat durchzusickern,
bevor sie in den unteren Behälter austreten kann. Die Füllhöhe des Granulats ist
hierbei derart bemessen, daß die hinlängliche Aufbereitung der Flüssigkeit sichergestellt
ist. Dies ist besonders bei der Aufbereitung von bakteriell verseuchtem Wasser zu
Trinkwasser erforderlich, da gewährleistet sein muß, daß das gewonnene Wasser keimfrei
und für den menschlichen Genuß geeignet ist.
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Da ein derartiges Filtergranulat nicht unbegrenzt verwendbar ist,
sondern sich im Laufe der Benutzung verbraucht, muß es entfernt und erneuert werden
können.
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Die soeben beschriebene, einfache Einrichtung weist eine Reihe von
Nachteilen auf: Die Dosierung des Granulats durch einfaches Einfüllen kann dazu
führen, daß infolge von Irrtum oder falscher Sparsamkeit zu wenig Granulat verwendet
wird, was zu ungenügender Aufbereitung der Flüssigkeit führt. Weiter ist die Handhabung
losen Granulats und die jeweilige Reinigung des oberen Behälters umständlich und
unbequem.
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Es wurde daher bereits vorgeschlagen, Filtereinsätze vorzusehen, welche
feste Seitenwände aufweisen, deren Form möglichst genau jener der Vertiefung entspricht.
Ein derartiger Filtereinsatz ist an seiner Ober- und Unterseite
mit
einem Sieb verschlossen und enthält die nötige Menge Filtergranulates. Ist dieses
zu erneuern, dann wird einfach der Filtereinsatz ausgewechselt.
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Diese Filtereinsätze haben aber eine Reihe von Nachteilen, z. B. den
verhältnismäßig hohen Herstellungspreis, das Erfordernis einer genauen Formgebung
der Außenhülle zur entsprechend genauen Anpassung an die Vertiefung des oberen Behälters,
insbesondere aber die Gefahr der Passagenbildung im Inneren: Da das Granulat im
Filtereinsatz eingeschlossen ist, kann es nicht, wie etwa loses Granulat, vor der
Verwendung durch Festdrücken verdichtet werden.
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Es ist daher möglich, daß sich längs der steifen Wände der Außenhülle
Flüssigkeitspassagen bilden, durch die eine verhältnismäßig große Menge an Flüssigkeit
strömen kann und hierbei nur mit einer verhältnismäßig geringen Menge an Granulat
in Kontakt gelangt. Das Ergebnis ist eine unzureichende Aufbereitung, obwohl die
Granulatmenge an sich geeignet ist und das Granulat an sich aktiv ist.
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Es besteht daher auch kein Anlaß zur Annahme, das Filtrat könne etwa
ungenügend aufbereitet sein.
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Derartige Aufbereitungsgeräte haben ihre besondere Bedeutung in Entwicklungs]ändern,
wo es oft schwierig ist, die Versorgung mit asZeigncten Ersatzfiltern wegen ihres
hohen Preises und Raumbedarfes sicherzustellen. Schließlich können ohne erhebliche
Fertigungseinrichtungen in Entwicklungsländern aus angelieferten Rohmaterialien
derartige
Filtereinsätze nicht hergestellt werden.
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Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß bei der Verwendung von Filtergeräten,
deren, Behälter aus Gründen der besseren Haltbarkeit aus Blech bestehen, dieses
verbogen oder verdellt werden kann, so daß der Filtereinsatz mit der Außenwand seiner
Außenhülle nicht mehr überall satt auf der Innenwand der Vertiefung des oberen Behälters
aufliegt.
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Es können sich daher auch Flüssigkeitspassagen rund um den Filtereinsatz
bilden, in welchen die hindurchtretende Flüssigkeit überhaupt nicht mit dem Filtergranulat
in Berührung gelangt.
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Ferner macht die genaue Formgebungsanpassung von Filtergerät und Filtereinsatz
eine weitgehende Normierung erforderlich, wobei größere Filtergeräte mit einem größeren
Flüssigkeitsdurchsatz auch eigene, größer geformte Filtereinsätze benötigen. Es
wird daher bei der Lieferung von Ersatz-Filtereinsätzen nahezu unvermeidlich zu
Fehllieferungen kommen, wobei Filtereinsätze angeliefert werden, die nicht in vorhandene
Geräte passen und deshalb auch nicht verwendet werden können.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, für die obengenannten Nachteile weitgehend Abhilfe zu schaffen und einen
einfachen, billigen und mit einfachen Mitteln herstellbaren Filtereinsatz zu finden,
welcher in unterschiedlichen Geräten verwendet werden kann, wobei stets di-e Bildung
von Passagen durch
den Filtereinsatz hindurch oder am Filtereinsatz
vorbei weitgehend verhindert sein soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenhülle
von einem Gewebe oder Gewirk geformt ist, welches seinerseits aus Stretchgan besteht.
Die Filtereinsätze sind somit granulatgefüllte Stoffbeutel, bei welchen der Stoff
derart beschaffen ist, daß er praktisch jede beliebige Form annehmen kann, ohne
daß sich Falten bilden. Infolge der Eigenspannung des Strechgarnes wird das Granulat
stets vom Stoff umspannt und zusammengedrückt, so daß es stets den kleinsten nur
möglichen Schüttraum einnimmt. Eine Passagenbildung im Inneren des Granulats ist
somit verhindert. Ferner schmiegt sich dieser Stoff aus Stretchgarn jeder Unebenheit
an, gegen welche der Beutel gedrückt wird.
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Wird der erfindungsgemäße Filtereinsatz in die Bodenvertiefung des
oberen Behälters eines Filtergerätes eingelegt, dann muß dieser Filtereinsatz nur
kurz festgedrückt werden. Dies reicht aus, daß sich der Stoff an alle Oberflächenunebenheiten
satt anschmiegt und gleichzeitig von dem sich spannenden Stoff an den freien Oberflächen
dafür gesorgt wird, daß das Granulat im Inneren des Filtereinsatzes dessen Innenraum
völlig ausfüllt. Die Bildung einer Flüssigkeitspassage an der Außen- oder Innenseite
der Außenhülle des erfindungsgemäßen Filtereinsatzes ist somit
wirksam
verhindert.
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Es kann sich aber auch innerhalb der Außenhülle, die von einem flüssigkeitsdurchlässigen
Stoff gebildet ist, keine Strömung ausbilden, da das verwendete Strechgarn infolge
seiner Oberflächenform dazu neigt, Flüssigkeit aufzusaugen und an der Strömung zu
hindern. Aus diesem Grund behindert der Strechstoff noch zusätzlich die Ausbildung
einer Strömung längs seiner Oberfläche. Sollte der erfindungsgemäße Filtereinsatz
einmal unsorgfältig eingelegt und nicht hinlänglich angedrückt worden sein, so daß
es zur Bildung von Passagen kommt, kann sich in diesen dann keine Strömung einstellen.
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Da der erfindungegemäße Stretchstoffbeutel in praktisch jede beliebige
Form gedrückt werden kann, ist es möglich, falls erforderlich, in die Vertiefung
eines Filtergerätes mehrere Beutel einzulegen. Es ist dann nicht notwendig, Beutel
einer besonderen Größe anzufertigen, sondern durch Einlegen und festes Zusammendrücken
mehrerer Beutel entsteht ein größerer, leistungsfähigerer Filtereinsatz für erhöhten
Flüssigkeitsdurchsatz. Hierbei greift der Strechstoff der einzelnen Filtereinsätze
an den aneinanderangrenzenden Berührungsflächen derart ineinander ein, daß auch
dort keine Passagen gebildet werden. Da der erfindungsgemäße Filtereinsatz nicht,
wie der bekannte Einsatz, flüssigkeitsundurchlässige Oberflächenbereiche aufweist,
ist es mithin auch nicht wesentlich, mit welcher Orientierung der Filtereinsatz
in die zugehörige Vertiefung des Filtergerätes
eingelegt wird.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß zur Herstellung
der Filtereinsätze lediglich die Meterware eines Strechstoffes, das lose Filtergranulat
als Schüttgut und eine Einrichtung zum Vernähen ocer Verschweißen des Strechstoffes
erforderlich ist, so daß die erfindungsgemäßen Filtereinsätze selbst in Entwicklungsländern
mit ungeübten Arbeitskräften und einfachsten Mitteln hergestellt werden können.
Außerdem ist der Strechstoff, insbesondere im Verhältnis zum Preis des Filtergranulats
gesehen, derart billig, daß er bei den Kosten des Filtereinsatzes kaum ins Gewicht
fällt.
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Es ist im Prinzip möglich, aus dem Strechstoff kissenartige Hüllen
herzustellen und hieraus bevorzugt runde Filterkissen zu bilden. Wo keinerlei technische
Hilfsmittel zur Verfügung stehen, ist es auch ausreichend, die erforderliche Menge
an Filtergranulat lediglich in ein genügend großes Flächenstück des Strechstoffes
einzubinden. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung aber ist es besonders von Vorteil,
daß die Außenhülle des Filtereinsatzes aus einem Strechstoff schlauch gebildet ist,
der an seinen Enden zugebunden oder zugeklammert, bevorzugt aber zugeschweißt ist.
Ein derartiger Strechstoffschlauch bildet seinerseits das Rohmaterial zur Herstellung
der Filtereinsätze und ermöglicht somit die noch einfachere Herstellung des erfindungsgemäßen
Filtereinsatzes.
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Dieser Schlauch kann aus einer Webbahn mittels einer Textil- oder
Schweißnaht zusammengefügt sein. Da eine derartige Naht aber eine geringere Nachgiebigkeit
aufweist als der benachbarte Strechstoff, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung der Schlauch bevorzugt nahtlos gewirkt. Die Herstellung hierzu macht
keinerlei Schwierigkeiten, sondern ist vielmehr auf jeder üblichen Strumpfwirkmaschine
möglich.
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Ein derartiger Filtereinsatz ist länglich ausgebildet und weist lediglich
an seinen beiden Enden jeweils eine kurze Verschlußnaht auf. Diese beiden Enden
sind ohnehin nicht dazu bestimmt, sich an eine Oberfläche anzuschmiegen, sondern
bilden vielmehr die Zonen für den Flüssigkeitsein-und -austritt, während in allen
jenen Bereichen, in welchen sich der Einsatz an die Wandung der zugehörigen Vertiefung
anzuschmiegen hat, die volle Elastizität des Strechstoffes zur Verfügung steht.
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So weit nicht Filtergranulate verwendet werden, die nach einmaligem
Gebrauch bereits unbrauchbar geworden sind und ausgetauscht werden müssen, ist Filtergranulaten
in der Regel ein Zusatz beigegeben, welcher durch eine Verfärbung anzeigt, daß das
Granulat verbraucht ist und nicht mehr seiner Aufgabe genügen kann.
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Es war movJic;, daß bei stark kalkhaltigem Wasser bei dem bisher bekannten
Filtereinsatz mit starrer Außenhülle
diese bereits nach kurzer
Zeit opak wurde, selbst wenn sie ursprünglich durchsichtig war. Es wird gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagent daß das für die Außenhülle verwendete
Stretchgarn farblos ist. Die Verwendung eines derartigen farblosen Garnes für die
Außenhülle stellt sicher, daß nicht etwa durch die Farbe des Garnes Beobachtungssehler
beim Beurteilen des Zustandes des in der Außenhülle enthaltenen Granulats auftreten.
Ablageruncien am Garn beeinträchtigen die Beobachtung nicht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist -das Stretchgarn
bei kleineren Filtern von z.B. 5 - 10 cm Durchmesser einen Titer von etwa 1,2 tex
bis 2,2 tex, bei Siröueren Filtern mit entsprechend c3r;Bberem Granulat z.B. 1,5
- 20 tex auf. Ein höherer Titer würde zu einem zu groben Gewirk ouer Gewebe führen,
wobei wegen des großen Garndurchmessers nicht mehr mit Sicherheit gewährleistet
wäre, daß sich nicht an der Außenseite des Stoffes Flüssigkeitspassagen bilden können
Ein kleinerer als der bevorzugt genannte Titer würde zu einem zu empfindlichen und
zu feinen Garn führen, das leicht reißen kann. In diesem Fall könnte Filtergranulat
austreten, in das Filtrat gelangen und dieses verschmutzen.
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Wichtig ist auch die rlaschcnabmessung des verwendeten Stoffes: Bevorzugt
ist die Maschenweite kleiner als die Korngröße des Filtergranulats, so daß dieses
nicht durch die Maschen hindurchfallen kann. Zur Beurteilung dieses Verhältnisses
wird eine Maschenweite herangezogen, wie sie sich erst bei der während des Gebrauches
auftretenden
Dehnung des Stoffes ergibt.
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Es ist im Prinzip möglich, Stretchgarne mit nur verhältnismäßig niedrigem
Kunstfaseranteil herzustellen;#r Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es aber besonders
von Vorteil, daß das Stretchgarn einen Anteil von mindestens 75 %, insbesondere
mindestens 85 % eines synthetischen Garnes, z.B. aus Acrylfaser oder Polyamidfaser
enthält, so daß die leichte Verschweißbarkeit des Stoffes stets gewährleistet ist.
Ferner weist die erfindungsqemäße Außenhülle imStretchqarn einen Anteil von höchstens
25 t insbesondere höchstens 15 % Elasthan auf. Ein größerer Gehalt hat sich als
nicht vorteilhaft herausgestellt.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Filtereinsatz
mit dem erschöpften Filtermaterial leicht-beseitigt werden kann und das erschöpfte
Filtermaterial, nicht wie es bislang bisweilen üblich, in das Abwasser gelangte.
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Der Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten, schematischen
Zeichnung noch näher beschrieben, in welcher im Aufriß ein Fi#triergerät dargestellt
ist, das von einen unteren Behälter 1 und einem oberen Behälter 2 gebildet ist,
der auf einer Randverbreiterung des unteren Behälters 1 aufsitzt. An der Unterseite
des oberen Behälters 2 ist eine nach unten in den unteren Behälter 1 hineinragende,
im wesentlichen kegelsturnpfförmige, längliche Vertiefung
3 ausgebildet,
welche von einer flüssigkeitsundurchlässigen, zumindest auf der Innenseite glatten
Wand begrenzt ist.
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Die Unterseite der Vertiefung 3 ist durch ein verhältnismäßig grobmaschiges
Sieb 4 oder (ritter abgeschlossen.
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Die Vertiefung 3 ist am Boden des oberen Behälters 2 derart flüssigkeitsdicht
befestigt, daß der einzig mögliche Strömungskanal für eine Flüssigkeit im oberen
Behälter 2 (Flüssigkeit 5) in den unteren Behälter 1 hinein durch das Sieb bzw.
Gitter 4 hindurch besteht.
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Bevorzugt sind der obere und der untere Behälter 2, 1 aus einem insbesondere
durchsichtigem Kunststoff hergestellt, wobei der obere Behälter 2 und die Vertiefung
3 sowie gegebenenfalls auch das Sieb 4 einstückig geformt sind.
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Das Filtriergerät kann aber besonders dann, wenn es für schweren Einsatz
vorgesehen ist, wie z.B. bei der Verwendung auf Expeditionen, beim Militär oder
dergleichen, aus Blech gebildet sein. In diesem Fall kann der obere Behälter 2 mit
seiner Vertiefung aus einer Blechtafel tiefgezogen sein oder aus mehreren Teilen
zusammengelötet sein.
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In die Vertiefung 3 ist ein Filtereinsatz 6 eingesetzt, welcher aus
einem Stretchstoffbeutel 7 gebildet ist, welcher mit Filtergranulat 8 vollgefüllt
ist. Um sicherzustellen, daß der Stretchstoffbeutel 7 flächig an der Innenseite
der
Vertiefung 3 anliegt, ist der Filtereinsatz 6 in diese hineingestopft.
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Der Stretchstoffbeutel 7 ist aus einem gewirkten, nahtlosen Schlauch
hergestellt, welcher beiderseits zugeschweißt ist.
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Die Schweißstellen sind in der Zeichnung nicht zu seren.
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Bei der Benutzung wird der Filtereinsatz 6 in die Vertiefung 3 gestopft,
dort festgedrückt, und dann wird der obere Behälter 2 auf den unteren Behälter 1
aufgelegt. Anschließend wird der obere Behälter mit einer Flüssigkeit 5 gefüllt,
welche in Pfeilrichtung durch den Stretchstoff des Beutels 7 hindurchdringt, durch
das Filtergranulat 8 sickert und hierbei gereinigt wird, und das Sieb 4 in Pfeilrichtung
verläßt, wonach sich die gereinigte Flüssigkeit als Filtrat 9 am Boden des unteren
Behälters 1 sammelt.
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Das Filtergranulat 8 kann, abgesehen von rein mechanischen Filtern,
vorzugsweise von Ionenaustauschern, insbesondere Austauscher-Harzen, gebildet sein.
Beliebige Gemische von Filtermaterialien sind ohne weiteres brauchbar, beispielsweise
das Gemisch eines schwach sauren Ionenaustauschers mit Aktivkohle mit antibakteriellem
Zusatz. In diesem Falle ist ein Stretchstoffbeutel aus sehr fein gewirkten: Polyamid-Stretchgarn
mit 1,7 tex von Vorteil.
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Besonders universell ist ein dichtes Gewirk aus einem Stretchgarn,
dessen Titer ca. 1,5 - 3,0 insbesondere 2,2 tex beträgt und dessen Anteil an Polyamid
mindestens 85 % beträgt.
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Ein derartiger Stoff kann auch als Gewebe hergestellt und zu einem
Schlauch genäht werden. Ein derartiger Stretchstoffbeutel beeinträchtigt nicht die
Durchlaufgeschwindigkeit von Flüssigkeit und ist besonders für ein Granulat zur
Wasseraufbereitung geeignet.
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L e e r s e i t e