DE69304551T2

DE69304551T2 - Kompakte pumpe zur filtrierung und reinigung von wasser

Info

Publication number: DE69304551T2
Application number: DE69304551T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey K. Boulder Co 80302 Aldred; Richard J. Boulder Co 80302 Kraemer; Sanford Boulder Co 80302 Platter
Original assignee: KPA Inc USA
Current assignee: KPA Inc USA
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-02-06
Also published as: CA2146849A1; EP0676010A1; EP0676010B1; CA2146849C; WO1994013954A1; DE69304551D1; AU3605793A; US5366642A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wasserreinigungseinheiten und insbesondere das Gebiet der tragbaren Wasserfiltrationspumpen zur Verwendung in entlegenen Gebieten oder auf Reisen und in anderen Situationen, wo manuelle Wasserreinigung erforderlich ist.
Wasserreinigung ist in der heutigen Welt ein entscheidendes bzw. kritisches Problem. Zur Zeit ist eine große Anzahl an Systemen zur Wasserreinigung in Haushalt und Industrie erhältlich. Diese Einheiten sind jedoch relativ groß und so konstruiert, daß sie an eine Druckwasserquelle anzuschließen sind. Es besteht dringender Bedarf an einem tragbaren System zur Wasserreinigung, insbesondere an einer leichtgewichtigen, kompakten Wasserfiltrationseinheit. Eine solche Einheit ist notwendig, um auf Reisen, beim Campieren, Trampen, Fischen, Jagen, Floßfahren und in Notsituationen und dergleichen Wasserquellen zu reinigen.
Wasserquellen, auch solche, die rein zu sein scheinen, sind oft verunreinigt. Zu den Wasserverunreinigungen gehören Materialteilchen, Chemikalien, Insekten, Fadenwürmer, Pilze, Algen, Hefepilze, Mikroorgnismen, Verfärbung und radioaktive Verseuchung. Zu den Mikroorganismen, die häufig in Wasserquelen vorkommen, gehören pathogene Mikroben, wie Protozoen (darunter Giardia Lamblia), Bakterien und Viren. Zu den Chemikalien, die in Wasserquellen oft zu finden sind, gehören Halogene und andere mit Halogen in Zusammenhang stehende Verbindungen, wie Herbizide und Pestizide.
Die gegenwärtigen tragbaren Systeme zur Wasserreinigung lassen sich in drei Arten unterteilen: Abkochen, chemische Behandlung und mechanische Filtration. Das Abkochen von Wasser ist zeitaufwendig und erfordert das Vorhandensein von Feuer. Auch werden durch das Abkochen von Wasser nur Mikroorganismen abgetötet Die Verunreinigungen werden nicht beseitigt. Chemische Behandungsarten, wie Jodtabletten, hinterlassen einen Nachgeschmack und können bei manchen Menschen allergische Reaktionen hervorrufen. Auch töten chemische Behandlungen nur Mikroorganismen ab und entfernen die Verunreinigungen nicht.
Die einzigen Filtrationssysteme, die tatsächlich Verunreinigungen aus dem Wasser entfernen, sind mechanische Filtrationseinheiten. Typischerweise gehören mechanische Filtrationseinheiten zu zwei Typen, nämlich passiven Filtrationseinheiten und Pumpenfiltrationseinheiten.
Bei passiven Filtrationssystemen wird typischerweise ein Wassersack verwendet, an dessen Boden sich ein Filtrationssystem befindet. Wasser wird in den Sack gegossen und dieser dann auf einen Baum oder eine höherliegende Struktur gehängt. Wasser fließt durch die Schwerkraft durch die Filter im Sack nach unten und in ein Reservoir. Diese Art von System ist mühsam zu transportieren, arbeitet langsam und erfordert aufgrund von Bakterienwachstum in den Filtern deren häufiges Auswechseln.
Zur Zeit sind auf dem Markt mehrere Wasserreiniger mit Pumpe erhältlich. Eine solche Vorrichtung ist der FIRST NEED WATER PURIFIER, der bei General Ecology, Inc., 151 Sherree Blvd, Lionville, Pennsylvania, erhältlich ist. Bei dieser Reinigungsvorrichtung wird ein Handgriff verwendet, um einen Pumpenkolben vertikal in einem Zylinder zu bewegen. Ein Kanister, der einen Kohlefilter enthält, ist parallel zum Zylinder montiert und durch einen Kunststoffschlauch mit dem Zylinder verbunden. Der Boden des Zylinders weist ein weiteres Schlauchstück auf, das in die Wasserquelle ragt. Durch das Betätigen des Handgriffs wird Wasser durch den Kanister gepumpt, um das Wasser zu filtrieren. Dieses System wiegt etwa 0,45 kg und erfordert häufiges Sterilisieren des Filters mit Halogen, um Bakterienwachstum zu verhindern. Der Kanister muß in periodischen Intervallen ausgetauscht werden. Die Ersatzkanister sind relativ teuer. Bei der üblichen Verwendung reinigt dieses System Wasser mit einer Rate von 1 l pro 90 s. Es empfiehlt sich, bei diesem System einen Vorfilter zu verwenden.
Ein weiterer beliebter tragbarer Wasserreinigungsfilter wird von Katadyn hergestellt. Bei diesem System wird ein Keramikfilter verwendet. Es kommt ebenfalls eine Pumpe mit Handgriff zum Einsatz, um Wasser durch das System zu bewegen. Dieses System ist im Vergleich zu anderen Vorrichtungen teuer.
Eine dritte im Handel erhältliche Wasserfiltrationspumpe ist der von Mountain Safety Research, Seattle, Washington hergestellte MSR WATERWORKS FILTER. Bei diesem System wird eine kleine, horizontal montierte Pumpe mit einem Hebel zum Pumpen von Wasser durch eine Serie von Filtern verwendet. Zu diesen Filtern gehören ein Vorfilter aus Urethanschaum mit Gelenk, ein feinmaschiges Gitter aus rostfreiem Stahl, ein Aktivkohlezylinder und eine Patrone mit mikroporöser Membran, die ein Porengrößenverhältnis von 0,1 µm absolut aufweist. Dieses System läßt sich auf einen Wasserbehälter aufschrauben. Es ist relativ teuer, und auch die Ersatzfilter sind teuer. Das ungefähre Gewicht dieses Systems beträgt 0,57 kg. Es sind andere Vorrichtungen bekannt, bei denen typischerweise ein getrennter Pumpen- und Filtermechanismus verwendet wird. Der Betrieb dieser Vorrichtungen ist mühsam und die Wasserfiltration relativ langsam.
Das am 29. Dezember 1988 veröffentlichte PCT-Dokument WO 88/10239 offenbart eine tragbare Pumpe zur Behandlung von Trinkwasser. Die Pumpe saugt das zu behandelnde Wasser durch ein Einlaßsieb und gibt es an eine Einheit ab, die Stufen für zunehmend feine Filtration enthält. Ein Reservoir, das in einer an das Einlaßsieb angrenzenden Kammer montiert ist, enthält eine Lösung eines Flockungsmittels. Das Pulsieren der Pumpe setzt den Transfer dieses Mittels im Wasser durch eine Kapillare in Gang. Der Pumpenausstoß erfolgt in ein Flockungsrohr, das spiralförmig um die Filtrationseinheit gewunden ist. Beim Verlassen des Rohres fließt das Wasser kontinuierlich durch den ersten Filter in der Einheit, der die durch die Flockung entstehenden Flocken zurückhält. Der letzte Filter hat, auch wenn er sehr fein ist, einen hohen Autonomiegrad, weil ein Blockieren durch Kolloidmaterie nicht wahrscheinlich ist.
Die WO-A-91 19555 offenbart einen Doppelwirkungskolbenpumpzylinder, der koaxial innerhalb eines zylindrischen Filters angeordnet ist. Die zylindrische Wand der Pumpe weist Auslaßöffnungen an ihrem oberen Ende auf, die das Fluid gegen die Innenwand des Filters lenken. Ein Auslaß für gefiltertes Fluid befindet sich am Boden des Filters.
Ein Problem bei den Filtrationseinheiten nach dem Stand der Technik ist die turbulente Fluidströmung durch die Pumpen. Nichtlaminare (turbulente) Fluidströmung erzeugt Probleme beim Pumpvorgang. Zu diesen Problemen gehören ungleichmäßige Fluidströmung durch die Pumpe, Druckabfall in den Filtern, Erosion der Pumpenkomponenten und Filter und erhöhte Arbeitsbelastung für den Benutzer. Aufgrund der höheren Strömung in eine Richtung des Pumpenkolbens als in die andere Richtung des Pumpenkobens entstehen bei den Pumpen nach dem Stand der Technik Druckabfälle. Dieser Druckabfall macht größere Anstrengungen beim Pumpen des Wassers durch die Filter erforderlich. Auch kann der Druckabfall die Lebensdauer und die Effizienz des Filtervorganges verringern.
Zur Zeit besteht Bedarf an einer Leichtgewichtigen, kompakten, kostengünstigen Wasserreinigungspumpe, die mit gleichmäßiger Strömung mit hohen Raten ohne übermäßige Anstrengung arbeitet.
Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für diese und andere Probleme. Die vorliegende Erfindung stellt eine leichte Pumpe bereit, die kompakt aufbewahrt werden und Fluid mit hohen Raten mit minimaler Anstrengung filtrieren kann.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiters eine tragbare, händisch betätigte Fluidfiltrationspumpe zum Filtrieren von Fluid (nachstehend "Wasser") mit schädlicher Verunreinigung. Bei der Pumpe wird ein Hebel verwendet, um einen Kolben mit mechanischer Kraftverstärkung zu betätigen. Dieser Hebel kann zwecks kompakter Aufbewahrung zu einer Seite der Pumpe zusammenklappbar sein, wobei der Hebel zur Betätigung der Pumpe einfach am Kolben befestigbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpe mit einem "Sicherungsstift" am Kolben befestigt, der mit einem Arretierungsbolzen ineinandergreift, um den Handgriff am Kolben zu befestigen.
Die Pumpe umfaßt eine kostengünstige Einweg-Filterpatrone, die leicht ausgewechselt werden kann, wenn die Filterelemente ihre Wirkung verloren haben. Die Filterpatrone ist ein röhrenförmiger Zylinder mit einer Innenbohrung, durch die der Kolben bewegt werden kann.
Einlaßmittel, die ein Rückschlagventil umfassen können, ermöglichen es, daß das Wasser während des einen Hubs des Kolbens eintritt, verhindern aber das Austreten von Wasser während des anderen Hubs des Kolbens. Auf dem Kolben ist beispielsweise eine flexible Dichtung vorgesehen, die verhindert, daß Wasser während des einen Hubs um den Kolben strömt, aber während des anderen Hubs das Strömen von Wasser um den Kolben zuläßt. Dadurch entsteht ein Doppelwirkungskolben für gleichmäßige Fluidströmung und gleichmäßigen Druck während des Pumpvorgangs.
Wasser wird von der Innenbohrung durch eine Ablenkplatte bzw. Drossel zum Filter gepumpt. Die Drossel verhindert Strömung in Form eines Hochgeschwindigkeitsstrahles und gewährleistet eine Laminarströmung entlang der Achse der Filterpatrone. Ein Innenplenum kann innerhalb der Patrone gebildet sein und eine Ringweite aufweisen, die so gewählt ist, daß Druckabfälle minimiert werden und für gleichmäßige Strömung durch den Filter gesorgt wird. Diese Laminarströmung und minimalen Druckabfälle verringern die für den Pumpvorgang erforderliche Arbeit und minimieren die Erosion der Pumpe und der Filter.
Die Filterpatrone kann an das Innenpenum angrenzend einen zylindrischen mechanischen Filter aufweisen, der mit der Innenbohrung konzentrisch ist, um Teilchen auszufiltern, die größer als z.B. 0,1 µm sind, sowie einen den mechanischen Filter umgebenden fluidisierten körnigen Aktivkohlefilter zum Absorbieren von Halogenen und mit Halogen in Zusammenhang stehenden Verbindungen, wie Herbiziden und Pestiziden. Ein Sieb verhindert, daß sich die körnige Aktivkohle durch das System bewegt. Ein Auslaß zum Filtrieren von Wasser befindet sich am oberen Ende der Filterpatrone.
Vorzugsweise ist ein Außenplenum vorgesehen, damit das filtrierte Wasser den Kohlefilter in einem gleichmäßigen Strom verläßt. Das Außenplenum ist durch den Auslaß mit einem Flaschenadapter verbunden, der auf die meisten Standard- Wasserbehälter paßt. Der Adapter verhindert das Verschütten des behandelten Wassers im Behälter während des Pumpvorgangs oder die Verunreinigung des behandelten Wassers.
Ein Vorfilter kann vorgesehen sein, um große Teilchen aus der Pumpe auszusieben, um die Lebensdauer der Filterelemente zu erhöhen. Der Vorfilter ist durch eine abgesetzte Einlaßöffnung angeschlossen, sodaß der Vorfilter in Wasserquellen eintaucht, während der Einlaß in stehendem Wasser aufrecht steht oder in fließendem Wasser stromabwärts angeordnet ist.
Die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellende Pumpe ist so konstruiert, daß sie relativ billig ist und recyclingfähige kostengünstige Filter verwendet. Die Pumpe hat ein geringes Gewicht, etwa 0,114 bis 0,145 kg, kann bei normaler Verwendung mehr als 1,5 l pro min pumpen und ist kompakt, etwa 20 cm lang, mit einem Durchmesser von etwa 5 cm. Die Pumpe ist aus leichtgewichtigen haltbaren Bestandteilen gebildet, sodaß sie rauhe Behandlung aushalten kann, und ist leicht von einer Person zu benutzen.
Diese und andere Merkmale werden aufgrund der detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung klar werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer möglichen bevorzugten exemplarischen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Pumpe von Fig. 1, von der die Wegwerf- Filterpatrone abgenommen ist;
Fig. 3 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Pumpe von Fig. 1, wobei sich der Handgriff in der Aufbewahrungsposition befindet;
Fig. 4 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Pumpe von Fig. 1, wobei sich der Handgriff in der Betriebsposition und der Kolben in einem Aufwärtshub befindet;
Fig. 5 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Pumpe von Fig. 1, wobei sich der Kolben in einem Abwärtshub befindet;
Fig. 6 ist eine aufgeschnittene Ansicht des Vorfilters der bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 7 ist eine Ansicht einer Pumpe der bevorzugten Ausführungsform, an der eine Vorkonditionierungseinheit angebracht ist;
Fig. 8 ist eine aufgeschnittene Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine aufgeschnittene Ansicht der Ausführungsform von Fig. 8 in zusammengebautem Zustand;
Fig. 10 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht des Vorfilters in fließendem Wasser;
Fig. 11 ist eine Seitenansicht, die eine zweite Ausführungsform des zusammenklappbaren Pumpenhandgriffs zeigt;
Fig. 12 ist eine Draufsicht des zusammenklappbaren Pumpenhandgriffs von Fig. 11;
Fig. 13 ist eine Seitenansicht des zusammenklappbaren Pumpen handgriffs von Fig. 11, am Kolbenk-Kreuzkopf befestigt;
Fig. 14 ist eine Draufsicht des Pumpenhandgriffs von Fig. 11 in einem ersten Montagestadium;
Fig. 15 ist eine Seitenansicht des Pumpenhandgriffs von Fig. 11 in einem zweiten Montagestadium;
Fig. 16 ist eine Draufsicht der Vorrichtung von Fig. 15;
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Flaschenadapters gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 18 ist eine aufgeschnittene Seitenansicht entlang der Linien 2-2 von Fig. 17, auf einem Wasserbehälter montiert; und
Fig. 19 ist eine Unterseitenansicht des Flaschenadapters von Fig. 17.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die vorliegende Ausführungsform umfaßt eine tragbare, kompakte, leichte Wasserfiltrationspumpe, die Teilchen bis hinunter zu 0,1 µm (ein µm ist der millionste Teil eines Meters) wirksam ausfiltert. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht bei normaler Verwendung gleichmäßiges Strömen mit Raten über 1,0 l pro 60 s. Die Pumpe kann leicht von einer Person mit minimaler Anstrengung benutzt werden. Diese Vorrichtung ist relativ kostengünstig und verwendet billige Wegwerffilter, die bis zu 378 l Wasser reinigen. Die Wegwerffilter sind recyclingfähig und leicht auszutauschen.
Eine mögliche bevorzugte Ausführungsform wird in den Fig. 1-6 dargestellt. Diese Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient zur Erklärung und soll den Schutzumfang des beanspruchten Erfindungskonzeptes nicht einschränken. Andere Variationen und Ausführungsformen werden als im Schutzumfang des beanspruchten Erfindungskonzeptes liegend betrachtet.
Die Wasserfiltrationspumpe gemäß vorliegender Erfindung umfaßt ein Pumpengehäuse, eine Filterpatrone und einen Doppelwirkungskolben, die nachstehend alle im Detail erörtert werden.

Pumpengehäuse

Die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellende Wasserfiltrationspumpe 10 wird in Fig. 1 gezeigt. Pumpe 10 kann auch einen Vorfilter 70 und einen Behälteradapter 62 umfassen, die beide nachstehend umfassend erörtert werden. Pumpe 10 umfaßt ein Pumpengehäuse 12, wie in Fig. 2 gezeigt, das eine zylindrische Gestalt und eine Innenbohrung aufweist, in der eine Kolbenstange 14 gleiten kann. Ein Kolben 16 ist an einem Ende von Kolbenstange 14 ausgebildet oder montiert. Eine Dichtungsrille 18 ist um den Umfang von Kolben 16 ausgebildet, wie nachstehend beschrieben. Eine O-Ring- oder U-Schalendichtung 20 oder irgendeine wohlbekannte Art von Dichtung ist in Gehäuse 12 so montiert, daß Kolbenstange 14 durch Gehäuse 12 gehen kann, während verhindert wird, daß Wasser durch die Kraft von Kolben 16, wie nachstehend beschrieben, nach oben durch Gehäuse 12 gelangt oder verunreinigt wird, indem es durch Gehäuse 12 nach unten gelangt. Am oberen Ende von Kolbenstange 14 ist ein Kreuzkopf 9 befestigt.
Ein Schlitz 26 eines Hebels 22 greift in einen Stift 28 am Kreuzkopf ein. Hebel 22 ist durch eine Gelenkverbindung 24 auch am Gehäuse 12 befestigt. Das ermöglicht es Hebel 22, den Kolben 16 in einer Patrone 30 mit mechanischer Kraftverstärkung aufwärts und abwärts zu bewegen, wie nachstehend beschrieben. Bei der beschriebenen Ausführungsform macht die mechanische Kraftverstärkung das Drei- bis Fünffache aus. Das ermöglicht es dem Hebel, drei- bis fünfmal so viel Kraft auszuüben, wie die gleiche Anstrengung zum Aufwärts- und Abwärtsbewegen von Kolben 16 ohne die Hebewirkung.
Hebel 22 ist so konstruiert, daß er in eine Aufbewahrungsposition bewegt werden kann, wenn Pumpe 10 nicht in Verwendung ist. Hebel 22 wird aus Stift 28 ausgeklinkt und zu einer Seite von Pumpe 10 zusammengeklappt, wie in Fig. 3 gezeigt. Dadurch entsteht eine kompakte Einheit für Aufbewahrung und Transport. Das kann ein wichtiges Anliegen für Reisende und Tramper sein, die nur begrenzt Platz zur Verfügung haben.

Filterpatrone

Filterpatrone 30 ist so konstruiert, daß sie rasch und einfach am Gehäuse 12 befestigt werden kann. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird das durch eine Schraubenmontagebefestigung erreicht. Filterpatrone 30 wird in den unteren Abschnitt von Gehäuse 12 geschraubt und gedreht, bis die Montage fixiert ist. Eine Dichtung 32 ist zwischen Gehäuse 12 und Filterpatrone 30 vorgesehen, um Undichtigkeit an der Verbindung zwischen Gehäuse 12 und Filterpatrone 30 zu verhindern. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf diese beschreibende Ausführungsform beschränkt sein, sondern umfaßt auch andere Variationen. Beispielsweise kann bei der Filterpatrone eine Bajonettbefestigung oder eine Schnappverschlußbefestigung oder andere wohlbekannte Befestigungsvorrichtung verwendet werden.
Filterpatrone 30 umfaßt einen röhrenförmigen Kunststoffaußenzylinder 34. In Filterpatrone 30 ist eine Innenbohrung 36 ausgebildet, die einen Innendurchmesser aufweist, der gemeinsam mit einer flexiblen Dichtung, wie nachstehend erörtert, eine Feinpassung darin ermöglicht. Am unteren Ende der Innenbohrung 36 befindet sich ein Einlaß 38, durch den unfiltriertes Wasser in Filterpatrone 30 eintreten kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt Einlaß 38 einen verlängerten Außenrückhalter 40, an dem ein Schlauchabschnitt befestigt ist. Ein Einlaßrückschlagventil 42 ist angrenzend an Einlaß 38 in der Innenbohrung 36 montiert. Einlaßrückschlagventil 42 ist ein einseitig befestiges Zungenventil, das zuläßt, daß Wasser in Filterpatrone 30 eindringt, aber verhindert, daß Wasser durch Einlaß 38 austritt. Der Betrieb des Einlaßrückschlagventils 42 wird nachstehend im Detail erörtert.

Doppelwirkungskolben

Eine flexible Dichtung 60 ist innerhalb von Rille 18 von Kolben 16 montiert, wie in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellt. Dichtung 60 ist aus einem Elastomer oder einem elastomerartigen Thermoplast gebildet. Die in Rille 18 montierte Dichtung 60 (Fig. 2) von Kolben 16 ermöglicht eine Doppelwirkung von Kolben 16, sodaß sowohl während des Aufwärts- als auch während des Abwärtshubes von Kolben 16 gleichmäßige(r) Strömung und Druck erzeugt wird. Dichtung 60 weist eine zickzackförmige, flexible Lippe auf, die sich während des Kolbenaufwärtshubs zur Wand der Innenbohrung 36 hin bewegt, sodaß Wasser über Kolben 16 um die Oberseite von Innenbohrung 36 und durch Ablenk- bzw. Drosselbereich 48 (Fig. 4) und in Innenplenum 46 gedrängt wird. Gleichzeitig wird Wasser durch Einlaß 38 und durch das offene Einlaßrückschlagventil 42 aufwärts gezogen, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Außenlippe von Dichtung 60 bewegt sich während des Abwärtshubs von Kolben 16 durch die Kraft des Wassers von der Wand von Innenbohrung 36 weg, wie in Fig. 5 gezeigt. Das Wasser unterhalb von Kolben 16 wird abwärts gedrängt, wodurch das einseitig befestigte Zungenrückschlagventil 42 oder ähnliche Ventil geschlossen wird, sodaß das Wasser um Kolben 16 und durch Dichtung 60 aufwärts gedrängt wird, wie in Fig. 5 gezeigt.

Filter

Ein in Fig. 4 und 5 gezeigter Einlaß 44 ist am oberen Ende der Innenbohrung 36 ausgebildet, die ins Innenplenum 46 führt. Das Innenplenum 46 umgibt die Innenbohrung 36 und hat eine kritische Größe, wie nachstehend erörtert wird. Die Drossel 48 ist im Einlaß 44 ausgebildet, um eine Strömung in Form eines Hochgeschwindigkeitsstrahls in das Innenplenum 46 zu verhindern und für Laminarströmung von Innenbohrung 36 in das Innenplenum 46 zu sorgen. Wie im Abschnitt über den Stand der Technik erörtert, führt nichlaminare Strömung zu ungleichmäßiger Strömung, hohen Druckabfällen und Arbeitserschwernis für den Benutzer. Auch wird die Lebensdauer von Pumpe und Filter durch Erosion verringert. Drossel 48 ist aus einem nicht-erodierbaren Material wie Strukturkunststoff gebildet. Strömung von Innenbohrung 36 wird durch Einlaß 44 gegen Drossel 48 gedrängt, die die Fluidströmung parallel zur Oberfläche eines Filters 50 lenkt. Diese Parallelströmung begünstigt Laminarströmung. Auch kann das Wasser leichter in Filter 50 eintreten, ohne daß erhöhter Druck erforderlich ist.
An Innenplenum 46 grenzt ein mechanischer Filter 50 an. Der mechanische Filter so ist ein Borsilikatzylider oder ein Kunststoffmembranzylinder, oder ein rohrförmiger Zylinder aus porösem Kunststoff mit Poren, die Teilchen mit einer Größe über 0,1 bis 1,0 pm ausfiltrieren, sodaß sie nicht aus der Pumpe austreten. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Filtergröße 0,3 pm. Diese Größe filtriert wirksam die meisten teilchenförmigen Verunreinigungen aus, deren Filtration machbar ist. Festgehaltene Teilchenverunreinigungen können rückgespült werden, um das Anhäufen von Teilchen in der Pumpe zu verhindern. Der mechanische Filter so ist durch mechanischen Eingriff an der Oberseite gegen Dichtung 32 und an der Unterseite gegen das untere Ende 41 von Filterpatronenzylinder 30 abgedichtet (Fig. 5).
Den mechanischen Filter 50 umgibt ein Bett aus körniger Aktivkohle 52. Das Bett aus körniger Aktivkohle 52 ist ein röhrenförmiger Zylinder, der aus fluidisierter körniger Aktivkohle gebildet ist und eine solche Teilchengröße aufweist, daß die Adsorption von Halogenen, mit Halogen in Zusammenhang stehenden Erzeugnissen und anderen Chemikalien, wie Herbiziden und Pestiziden, maximiert wird. Die fluidisierte körnige Aktivkohle sorgt für eine effiziente Adsorptionsrate bei geringem Druckabfall.
Das untere Ende des Bettes aus fluidisierter körniger Aktivikohle 52 ist durch mechanischen Eingriff gegen das untere Ende 41 von Filterpatrone 30 abgedichtet. Am oberen Ende von Filter 52 ist ein Außenplenum 54 ausgebildet. Außenplenum 54 hat die Gestalt eines Kreisrings, der um die Oberseite des Bettes aus fluidisierter körniger Aktivkohle 52 ausgebildet ist. Die Abmessungen von Außenplenum 54 sind kritisch gewählt, um für gleichmäßige Strömungsraten durch das Kohlebett 52 zu Auslaß 56 zu sorgen. Auslaß 56 ist mit Außenplenum 54 verbunden und umfaßt einen Schlauchrückhalter 58 zur Befestigung an einem Schlauchabschnitt, wie nachstehend erörtert.

Gleichmäßige Fluidströmung durch die Pumpe

Der Druckabfall über Filter 50,52 kann als AP=C&sub1;QN charakterisiert werden,
worin ΔP = Druckabfall über den Filter
worin C&sub1; = Filterwiderstand, der von der Filterkonstruktion und der Menge an vom Filter zurückgehaltenen Teilchen abhängig ist
worin N = 1 für Laminarströmung; 2 für völlig turbulente Strömung; und zwischen 1 und 2 für Übergangsströmung (laminar bis turbulent).
Der Minimalarbeitsaufwand, der erforderlich ist, um eine bestimmte Wassermenge durch den Filter zu pumpen, ergibt sich bei gleichmäßiger Strömungsrate Bei einer Doppelwirkungskolbenpumpe ergibt sich der Minimalarbeitsaufwand, wenn die Strömungsrate bei den Aufwärts- und Abwärtshüben gleich ist.
Die Verwendung eines Doppelwirkungskolbens mit gleicher Strömungsrate beim Aufwärts- und beim Abwärtshub sorgt für eine gleichmäßige Strömungsrate und so für einen minimalen Druckabfall in der Pumpe und den Filtern. Das verringert die zum Betreiben der Pumpe notwendige Kraft und verringert die Gefahr einer Beschädigung der Filterelemente und der Pumpe. Das gleiche Volumen in beide Richtung des Doppelwirkungskolbens, die kritischen Abmessungen des Innen- und des Außenplenums und die Verwendung von Laminarströmung in das Innenplenum minimieren Druckabfälle und ungleichmäßige turbulente Strömung, sodaß der zum Betrieb der erfindungsgemäßen Pumpe erforderliche Arbeitsaufwand verringert wird.
Das Innenvolumen der Innenbohrung 36 und die Abmessungen von Kolbenstange 14 sind nach den Lehren der vorliegenden Erfindung so gewählt, daß das während des Aufwärtshubs des Kolbens verdrängte Wasservolumen gleich dem während des Abwärtshubs des Kolbens verdrängtem Wasservolumen ist, sodaß weiterhin gleichmäßige Strömung und minimaler Druckabfall gewährleistet sind. Das im Aufwärtshub verdrängte Wasser ist gleich dem Volumen der Innenbohrung 36 minus dem Volumen von Kolbenstange 14. Das im Abwärtshub verdrängte Wasser ist gleich dem Volumen von Kolbenstange 14. Daher muß das Volumen von Kolbenstange 14 gleich dem Volumen von Innenbohrung 36 minus dem Volumen von Kolbenstange 14 sein. Die Abmessungen von Kolbenstange 14 und Innenbohrung 36 können so variiert werden, um die gewünschten Abmessungen zu erreichen.
Die Abmessungen von Innenplenum 46 sind ebenfalls nach den Lehren der vorliegenden Erfindung so gewählt, daß Druckabfälle minimiert werden und für gleichmäßige Strömung durch Pumpe 10 gesorgt ist. Innenplenum 46 ist als Kreisring um Innenbohrung 36 mit einer Breite t im Bereich von 0,02 bis 0,05 des Durchmessers des gesamten Filters und einer Länge LP konstruiert. Eine Breite untr diesem Bereich erzeugt einen hohen Druckabfall im Innenplenum 46. Eine Breite über diesem Bereich verursacht ungleichmäßige Strömung durch den Filter, wodurch hohe Druckverluste im Filter erzeugt werden. Die Abmessungen von Innenplenum 46 können in dimensionslosen Termen durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
RN = K Q LP/Peff DF (1)
worin:
RN = eine dimensionslose Zahl im Bereich zwischen 500 und 1.500;
K = eine von der Fluidviskosität abhängige Konstante;
Q = volumetrische Strömungsrate durch das Plenum;
LP = wirksame Länge des Plenums
Peff = wirksamer benetzter Umfang des Plenums; und
Df = Innendurchmesser des an das Plenum angrenzenden Filtermittels
Bei der in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist Breite t (Abstand zwischen der Außenseite der Innenbohrung 36 und der Innenfläche des Filters) von Innenplenum 46 kritisch. Diese Abmessung ist von der Geometrie des Filtersystems und der Strömungsrate abhängig. Diese Funktion kann wie folgt in dimensionslosen Zahlen ausgedrückt werden:
RN = V DP/µ K
worin:
V = Wassergeschwindigkeit durch das Plenum
µ = Wasserviskosität
D = wirksame Plenumabmessung = 4A/P (2)
A = Querschnittsfläche des Plenum
K = LP/DF
LP = Plenumlänge
Df = Filterinnendurchmesser
RN ist eine Reynoldssche Zahl
Bei der bevorzugten Ausführungstorm hat Innenplenum 46 eine Breite t im Bereich von 0,02 bis 0,05 des Durchmessers des gesamten Filters. Eine Breite unter diesem Breich erzeugt einen hohen Druckabfall im Innenplenum 46. Eine Breite über diesem Breich verursacht ungleichmäßige Strömung durch den Filter, was hohe Druckverluste im Filter hervorruft. Die Abmessungen des Außenplenums sind ebenfalls so gewählt, daß für gleichmäßiges Strömen aus dem Filter gesorgt wird. Außenplenum 54 ist mit Auslaß 56 verbunden.

Betrieb der ersten bevorzugten Ausführungsform

Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ist Pumpe 10 leicht und kompakt konstruiert, um sie auf Reisen oder beim Trampen problemlos aufbewahren zu können. Pumpe 10 hat, wenn Hebel 22 sich in Aufbewahrungsposition befindet, eine Gesamtlänge von etwa 8 Inches, wobei Filterpatrone 30 einen Durchmesser von 2 Inches und eine Länge von 5 Inches aufweist. Das Gesamtgewicht beträgt 0,22 kg. Pumper 10 filtriert Wasser bei normaler Verwendung mit einer Rate über 1,0 l pro min. Filterpatrone 30 reicht bei normaler Verwendung für etwa 378 l. Filterpatrone 30 ist kostengünstig und leicht auszuwechseln, wenn die Filter 50 und 52 ihre Wirksamkeit verloren haben. Auch können die Filterpatronen 30 nach längerer Nichtverwendung ausgetauscht werden, um den Wirkungen von Bakterienwachstum vorzubeugen, wenn die Filter nach der Verwendung nicht sterilisiert wurden. Die verwendeten Filterpatronen sind so konstruiert, daß sie recyclingfähig sind. Diese Konstruktionsparameter dienen der Beschreibung. Auch andere Größen und Konstruktionen fallen in den Schutzumfang der Erfindung.
Pumpe 10 und das Gehäuse von Filterpatrone 30 sind aus Polykarbonat oder einem anderen geeigneten Strukturkunststoff gebildet, wobei Hebel 22 aus glasgefülltem oder graphitfasergefülltem Polykarbonat oder einem anderen geeigneten Strukturkunststoff besteht, damit er leicht und doch haltbar ist. Der mechanische Filter 50 besteht aus Borsilikat oder porösem Kunststoff, um haltbar zu sein. Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen mit Silber imprägnierte Keramik verwendet wurde, bestand die Tendenz zu Zerbrechlichkeit, wobei befürchtet wurde, daß die Silberimprägnierung Auswirkungen auf das Trinkwasser haben könnte. Die Verwendung einer fluidisierten körnigen Aktivkohle sorgt für eine effizientere Adsorption bei geringerem Druckabfall als viele Kohlefilter. Die obige Beschreibung dient der Erklärung und soll den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Auch andere Materialien, Pumpenkonstruktionen und Filterkonstruktionen fallen in den Schutzumfang des beanspruchten Erfindungskonzepts.
Pumpe 10 wird mit Hebel 22 in die Aufbewahrungsposition gebracht, wie in Fig. 3 gezeigt. Wenn Wasser von einer Wasserquelle gereinigt werden soll, wird Hebel 22 aufgeklappt, sodaß er in Stift 28 von Kreuzkopf 9 einrastet (Fig. 1). Ein nachstehend erörterter Wasserbehälteradapter 62 (Fig. 1) oder 620 (Fig. 17, 18 oder 19) wird in die Öffnung eines Wasserbehälters eingesetzt. Ein nachstehend erörterter Vorfilter 70 (Fig. 6) wird in die Wasserquelle geworfen. Hebel 22 wird auf und ab bewegt, um Wasser von der Wasserquelle durch Vorfilter 70 und in Pumpe 10 zu pumpen. Das Wasser wird durch Doppelwirkungskolben 16 in einem gleichmäßigen laminaren Strom bewegt, um Teilchenverunreinigung zu entfernen, und dann durch Kohlebett 52, um chemische Verunreinigung zu entfernen. Das Wasser wird dann durch Auslaß 56 und in den Wasserbehälter gepumpt.
Nachdem etwa 378 l gepumpt worden sind oder nach längerer Nichtverwendung der Pumpe kann Filterpatrone 30 rasch und einfach durch eine neue Filterpatrone ersetzt werden. Die alte Filterpatrone kann dann recycled werden.

Zweite Pumpenausführungsform

Eine zweite mögliche bevorzugte Ausführungsforrn ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Diese Ausführungsform arbeitet ähnlich wie die oben beschriebene. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist auf Pumpengehäuse 12 ein Pumpeninnenzylinder 100 ausgebildet. Pumpeninnenzylinder 100 umfaßt die Gewindebefestigung 102, die mit der Gewindebefestigung 104 auf Filterpatrone 30 zusammenpaßt. Filterpatrone 30 weist einen mechanischen Innenfilter 50' auf, der mit dem oben beschriebenen Filter 50 identisch ist, ein Kohlebett 52', das mit dem oben beschriebenen Kohlebett 52 identisch ist, sowie Auslaßplenum 54', das an Auslaß 56' befestigt ist, die beide den oben beschriebenen 54 und 56 ähnlich sind.
Pumpeninnenzylinder 100 umfaßt eine Einlaßöffnung 38', die sich durch Einlaßventil 42 in Pumpeninnenzylinder 100 öffnet. Eine U-Schale oder ein O-Ring 106 ist nahe der Unterseite von Pumpeninnenzylinder 100 an Einlaßöffnung 38' und Rückhalter 40' angrenzend montiert. Pumpeninnenzylinder 100 weist ein dünnwandiges Gehäuse 108 auf, in dem Kolben 16 bewegt werden kann. Dichtung 60 steht in Wechselwirkung mit Einlaßventil 42, um für die oben beschriebene Doppelwirkung zu sorgen.
In den Fig. 8 und 9 ist auch ein Überdruckventil 110 dargestellt. Überdruckventil 110 umfaßt radiale Löcher 112, die in Kolbenstange 14 über Kolben 16 ausgebildet sind. In Kolbenstange 14 ist ein Längsdurchgang 118 ausgebildet, der mit dem radialen Loch 112 und einer in Kolbenstange 13 ausgebildeten Öffnung kommuniziert. Eine Feder 114 ist zum Vorspannen einer Kugel 116 im radialen Loch 112 eingefügt. Die Vorspannung ist so gewählt, daß, wenn sich im Pumpenzylinder aufgrund von Verstopfung des mechanischen Filters 50 oder aus anderen Gründen Druck aufbaut, Kugel 116 gegen Feder 114 nach innen gedrängt wird, sodaß Wasser durch den Durchgang 118 und aus der Pumpe hinausströmen kann, um den aufgebauten Druck zu verringern.
Pumpeninnenzylinder 100 läßt sich durch Zusammenschrauben der mit Gewinde versehenen Elemente 102 und 104 leicht am Pumpengehäuse 32 montieren. Ein U- schalenförmiger Dichtungsrichtung 106 dichtet den unteren Abschnitt von Pumpeninnenzylinder 100 gegen den unteren Abschnitt des Filterpatronengehäuses ab (Fig. 8). Innenplenum 46 (Fig. 9) umfaßt den Raum zwischen der Außenwand 55 von Pumpeninnenzylinder 100 und der Innenwand des mechanischen Filters 50'. Die Drossel 48' (Fig. 9) arbeitet ähnlich wie oben, sodaß eine gleichmäßige, laminare Strömung in die Filter erzeugt wird. Die Pumpe arbeitet wie die bereits beschriebene Ausführungsform, sodaß sie für gleichmäßigen Druck und gleichmäßige Strömung durch die Pumpe sorgt. Die zweite Ausführungsform ermöglicht die Verwendung einer kostengünstigeren Filterpatrone, weil der Pumpeninnenzylinder beim Pumpengehäuse verbleibt.

Zweite Ausführungsform des Hebels

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform (Fig. 11-13) der Befestigung von Hebel 220 (ähnlich Hebel 22 in Fig. 1) an einem Kreuzkopf 260 (ähnlich dem Kreuzkopf von Fig. 1) einer Kolbenstange nicht gezeigt ist, aber ähnlich Kolbenstange 14 von Fig. 1. Hebel 220 funktioniert ähnlich wie Hebel 22 in Fig. 1. Hebel 220 umfaßt einen texturierten Griffabschnitt 222 zum einfachen Halten von Hebel 220. Hebel 220 umfaßt auch einen rechteckigen reduzierten Abschnitt 224 (Fig. 11) mit Abschnitten mit reduzierter Breite 226, 228 (Fig. 11), um das Gesamtgewicht der Pumpe zu verringern. Das in Fig. 11 gezeigte Befestigungsmittel 230 von Hebel 220 umfaßt einen Kreislochabschnitt 232 mit Loch- oder Keilnutabschnitten 234, die über dem Umfang von Lochabschnitt 232 angeordnet sind.
Eine Gelenksmittelverbindung 240 (Fig. 11) mit reduziertem Breitenabschnitte 242 ist durch Stift 244 gelenkig mit Griff 220 verbunden. Das gegenüberliegende untere Ende von Gelenksverbindung 240 ist durch einen Stift 246 gelenkig an einem Ansatz 250 befestigt. Hebel 220 kann so zur kompakten Aufbewahrung gegen Pumpe 30 hin geschwenkt werden, wie in Fig. 11 gezeigt.
Eine Kolbenanordnung 8 (Fig. 11) umfaßt einen Kreuzkopf 260 (vergleichbar mit Kreuzkopf 9 von Fig. 1) sowie eine (nicht gezeigte) Kolbenstange 14 und einen (nicht gezeigten) Kolben 16, da sie mit Elementen 12 und 16 der Ausführungsform der Fig. 1-5 vergleichbar sind. Kreuzkopf 260 ist an der Oberseite von (nicht gezeigter) Kolbenstange 14 befestigt, um einen Kolben ähnlich Kolben 16 mit mechanischer Kraftverstärkung zu bewegen. Wie in Fig. 12 gezeigt, umfaßt Kreuzkopf 260 einen rechteckig geformten Schlitz 262 an der Oberseite von Kreuzkopf 260 und ein im wesentlichen kreisförmiges Loch 264 in der unteren Wand 270 von Schlitz 262, das sich senkrecht zu Schlitz 262 erstreckt. Schlitz 266 erstreckt sich entlang einer Seite von Loch 264, wie nachstehend im Detail erörtert, und endet in einer oberen Endwand 268. Ein unterer Wandabschnitt 270 ist auf Kreuzkopf 260 gegenüber der oberen Endwand 268 ausgebildet.
An der Außenseite des unteren Wandabschnitts 270 ist eine Nockenfläche 272 ausgebildet, die am Ende von Schlitz 266 beginnt und an der Außenfläche von Wandabschnitt 270 eine nach außen geneigte Rampenfläche bildet. Nockenfläche 272 beginnt in Schlitz 266 (wo sie relativ dünn ist) und endet nach einer Drehung um 270º gegen den Uhrzeigersinn zu ihrem dicksten Abschnitt in Arretierungsschlitz 276 (Fig. 15).
Eine Sicherungsstiftanordnung 280 (Fig. 12) umfaßt einen Griff 282 und einen am oberen Ende von Stiftabschnitt 286 befestigten Verstärkungsflansch 284, der aus einem reibungsarmen Material gebildet ist und einen solchen Durchmesser aufweist, daß er satt in Loch 264 anliegt. Stift 288 erstreckt sich senkrecht aus einer Seite des unteren Endes von Stift 286. Stiftanordnung 280 (Fig. 12) wird auf Kreuzkopf 260 montiert, indem Stift 286 durch Loch 264 geschoben wird, sodaß sich sein unteres Ende aus dem unteren Wandabschnitt 270 erstreckt. Stift 288 wird dann in das untere Ende von Stift 286 eingefügt, um Stift 286 auf Kreuzkopf 260 zu sichern. Die obere Endwand 268 von Loch 264 verhindert, daß Stift 280 aus Kreuzkopf 260 austritt.
Ein Hebel 220 wird von der in Fig. 11 gezeigten Aufbewahrungsposition in die Betriebsposition bewegt, wie durch die in Fig. 13 gezeigten Pfeile 300, 302 angegeben, wenn Pumpe 30 arbeiten soll. Ein Mittelabschnitt 230 von Hebel 220 (Fig. 13) wird in Schlitz 262 von Kreuzkopf 260 eingesetzt, sodaß Loch 232 (Fig. 11) von Griffabschnitt 230 mit Loch 264 in Kreuzkopf 260 ausgerichtet ist. In dieser Position ist Keilnut 234 (Fig. 11) ebenfalls mit Schlitz 266 ausgerichtet. Stiftanordnung 280 wird dann, wie in Fig. 14 gezeigt, durch Loch 264 von Kreuzkopf 260 und Loch 232 von Hebel 220 geschoben, wie durch Pfeile 304 und 306 angegeben (Fig. 14). Sobald Stift 288 Loch 264 frei macht, wird Griff 282, wie in Fig. 15 gezeigt, gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wie durch Pfeil 308 angegeben. Das bewirkt, daß sich Stift 288 gegen die geneigte Nockenfläche 272 bewegt, wie durch Pfeil 310 angegeben (Fig. 15). Stift 286 und Kreuzkopf 260 werden durch die Wirkung von Stift 288 elastisch gegen die geneigte Nockenfläche 272 gepreßt, sodaß, wenn Stift 288 in Arretierungsschlitz 276 eintritt, Stift 288 (Fig. 15) elastisch in Arretierungsschlitz 276 vorgespannt wird. So ist Hebel 220 fest am Kreuzkopf 260 befestigt. Hebel 220 kann dann auf und ab bewegt werden, um Kolben 12 innerhalb des Pumpenzylinders zu bewegen, um Fluid durch den Filter zu drängen.
Um Pumpe 30 zur Aufbewahrung bereit zu machen, wird der Vorgang umgedreht. Stift 288 wird im Uhrzeigersinn gedreht, bis Stift 288 in Schlitz 266 ausgerichtet ist. Handgriff 282 wird zurückgezogen, bis Stift 286 gegen Endwand 268 anliegt. Habel 220 wird dann nach oben und gegen die Wand von Pumpe 30 geschwenkt. Pumpe 30 befindet sich dann in der kompakten Aufbewahrungsposition.

Adapter

Ein Auslaßrückhalter 56 (Fig. 2) ist mit einem in Fig. 1 dargestellten Schlauchabschnitt 58 verbunden, der zu Wasserbehäteradapter 62 führt. Adapter 62 ist so konstruiert, daß er in den Öffnungen der meisten Standard-Wasserbehälter satt anliegt. Bei einer in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform weist Adapter 62 einen ersten Abschnitt 64 auf, der in kleinere Öffnungen paßt, sowie einen zweiten Abschnitt 66, der in größere Öffnungen paßt. Das ermöglicht den freihändigen Betrieb der Vorrichtung, ohne daß der zu befüllende Wasserbehälter gehalten werden muß. Die Passung des Adapters in der Wasserbehälteröffnung ist eine solche, daß, falls der Wasserbehälter kippen oder umfallen sollte, kein filtriertes Wasser ausläuft und keine Verunreinigungen in den Wasserbehälter gelangen. Adapter 62 kann auch so konstruiert sein, daß er sich in die Öffnungen der Wasserbehälter schrauben läßt. Schlauch 58 kann, wenn gewünscht, am Auslaßschlauchrückhalter 56 und am Adapter 62 festgeklemmt oder damit verbunden sein.

Zweiter Flaschenadapter

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Flaschenadapters 62 wird in den Fig. 17- 19 gezeigt. Flaschenadapter 620 (Fig. 17) umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 622. Ein zylindrischer Schlauchverbinder 624 (Fig. 18) erstreckt sich zur Verbindung mit Auslaßschlauch 58 von der Mitte der Deckfläche des zylindrischen Abschnitts 622 nach oben. Öffnung 626 (Fig. 18) erstreckt sich durch die Mitte von Schlauchverbinder 624, sodaß filtriertes Fluid durch Schlauch 58 und durch Adapter 622 gepumpt werden kann. Eine Entlüftungskappe 647 ist an Einlaß 626 angrenzend angeordnet, sodaß die Druckluft in der Wasserflasche aus dieser austreten kann, wenn sie gefüllt wird.
Eine Reihe konzentrisch beabstandeter Ringe 630, 636, 642 (Fig. 18 und 19) erstreckt sich senkrecht von der Bodenfläche des zylindrischen Abschnitts 622 nach unten. Die Ringe 630, 636, 642 haben solche Außendurchmesser, daß sie jeweils genau anliegend in die Öffnungen von Wasserbehältern mit Standardgröße passen. Die unteren Ränder 632, 638, 644 eines jeden Rings 630, 636, 642 sind verjüngt, sodaß sie leicht in den entsprechenden Wasserbehälter eingefügt werden können. Außerdem umfaßt jeder Ring 630, 636, 642 einen oberen Dichtungsabschnitt 634, 640, 646, um den Wasserbehälter gegen Verschütten abzudichten. Der Adapter ist aus einem elastischen Material gebildet, sodaß er sich eng angliegend der gewünschten Wasserbehäteröffnung anpassen kann. So können Wasserbehälter mit unterschiedlicher Größe leicht freihändig mit filtriertem Fluid gefüllt werden, ohne daß die Gefahr von Verschütten oder Verunreinigung besteht.

Vorfilter

Ein Filterpatroneneinlaß 38, wie in Fig. 2 dargestellt, ist durch Schlauch 72 mit einem Vorfilter 70 (Fig. 1) verbunden. Wenn gewünscht, kann Schlauch 72 durch Klemmen oder Verbinden über Schlauchrückhalter 40 mit Einlaß 38 und über Schlauchrückhalter 74 mit Vorfilter 70 fest verbunden werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Typischerweise wird ein Elastomer- oder Kunststoffschlauch mit einem Innendurchmesser von 0,635 bis 0,965 cm (0,25 bis 0,38 lnch) in einer Länge von bis zu 1,52 m (5 Fuß) verwendet. Vorfilter 70 wird in eine Wasserquelle geworfen, um große Verunreinigungen in Form von Teilchen mit einer Größe bis hinunter zu 70 bis 120 µm auszufiltern. Bei normaler Verwendung kann Pumpe 10 Wasser problemlos zumindest über eine Steigung von 1,52 m (5 Fuß) "ziehen". Das ermöglicht es dem Benutzer, die Pumpe bequem zu betreiben, ohne sich niederzuknien oder tatsächlich in die Wasserquelle zu steigen.
Wie in Fig. 6 dargestellt, weist Vorfilter 70 einen halbkugelförmigen unteren Abschnitt 76 auf. Ein oberer Abschnitt 78 ist durch ein Gelenk 80 und einen Schnappverschluß 82 am unteren Abschnitt 76 befestigt, sodaß der obere Abschnitt 78 leicht geöffnet werden kann, um Vorfilter 70 zu reinigen. Eine Einlaßöffnung 84 ist ein geformtes oder gewebtes oder aus Metallgitter bestehendes Sieb mit einer Porengröße von 0,01 bis 0,02 mm und ist im oberen Abschnitt 78 ausgebildet. Im Inneren 90 des unteren Abschnitts 76 ist ein Filtersieb 88 montiert, das entweder aus Metall oder Kunststoff besteht und Teilchen über 100 µm ausfiltert. Das spezifisches Gewicht von Vorfilter 72 ist gleich oder größer als 1,94 g/cm³ (0,07 Pfund pro Kubikinch), um den Auftrieb im Wasser zu überwinden. Der Schwerpunkt 91 von Vorfilter 72 befindet sich in einem Abstand Z vom Auslaß 92, wie in Fig. 6 gezeigt.
Die Geometrie und das Gewicht von Vorfilter 70 werden kritisch bestimmt, um zu gewährleisten, daß sich die Einlaßöffnung 84 sowohl in stehendem als auch in fließendem Wasser unter Wasser befindet. Die Geometrie gewährleistet auch, daß Einlaßöffnung 84 sich vom Boden einer stehenden Wasserquelle entfernt befindet und in fließendem Wasser aus der Horizontalen gekippt ist. Das minimiert die Aufnahme von Teilchen in den Vorfilter. Vorfilter 70 hat ein spezifisches Gewicht (Gewicht des Vorfilters/Volumen des Vorfilters), das bewirkt, daß sich der Vorfilter in stehendem Wasser und fließendem Wasser unter der Oberfläche befindet. Fließendes Wasser ist so definiert, daß die Strömungsgeschwindigkeit größer als 0,6 m/s ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist Vorfilter 70 ein spezifisches Gewicht über 2,0 auf. Das Vorfiltergehäuse ist so gewählt, daß es einen Radius R mit einem eingeschlossenen Winkel zwischen 90 und 140º aufweist.
Die Geometrie des Vorfilters 70 bewirkt, daß er in fließendem Waser geneigt angeordnet ist, sodaß das Einlaßsieb des Vorfilters aus der Horizontalen gekippt ist, um die Menge der im fließenden Wasser mitgeführten Teilchen zu verringern, die auf das Einlaßsieb auftreffen, wie in Fig. 10 gezeigt. Dieses Kippen wird durch die Kombination aus den hydraulischen Kräften auf der kugelförmgien Oberfläche von Vorfilter 94 und dem durch den Abstand zwischen Einlaßrohrverbindung 74 und Schwerpunkt 91 von Vorfilter 70 verursachten Moment bewirkt. Dieser Abstand Z muß 0,5 bis 0,8 des Radius R der Kugel betragen, wie in Fig. 6 gezeigt.

Betrieb von Vorfilter 70 (Fig. 1,6 und 10)

Wasser wird von Pumpe 10 durch Einlaßsieb 84 hinunter durch Filtersieb 88 ins Innere 90 gezogen. Das Wasser wird dann durch Auslaß 92 hinauf durch Schlauch 72 in Einlaß 38 von Filterpatrone 30 von Pumpe 10 gezogen. Vorfilter 70 siebt große Teilchenverunreiniungen aus und verhindert, daß sie in Pumpe 10 gelangen, wodurch die Lebensdauer der Wegwerf-Filterpatronen 30 erhöht wird. Der obere Abschnitt 78 (Fig. 6) kann aus der Schnappverbindung gelöst werden, um jedes der Filtersiebe 86 und 88 je nach Anforderung zu reinigen. Wenn gewünscht, kann der obere Abschnitt 80 übergeschlagen und permanent am oberen Abschnitt 78 befestigt werden, wenn es nicht erwünscht ist, Vorfilter 70 zur Reinigung zu öffnen.
Der Hauptteil der Verunreinigungen befindet sich typischerweise an der Oberfläche der Wasserquelle. Indem Vorfilter 70 in fließendem und stehendem Wasser unter die Oberfläche sinkt, verfehlt er die Verunreinigungen an der Oberfläche. Außerdem wird Vorfilter 70 in stehendem Wasser mit Einlaßsieb 84 in einer im wesentlichen horizontalen Position gehalten, um zu verhindert, daß Schmutz vom Boden in Vorfilter 70 gezogen wird. Auch die versetzte Anordnung des Schlauchrückhalters 74 von Auslaß 92 bewirkt ein Moment zwischen Schlauch 72 und dem Schwerpunkt 91 des Vorfilters 70. In fließendem Wasser, wie in Fig. 10 gezeigt, bewirkt das, daß sich der untere Abschnitt des Vorfilters stromabwärts bewegt und den oberen Abschnitt 78 und Einlaßsieb 84 wieder aus der Horizontalen weg kippt. Das verhindert, daß im Wasser befindliche große Teilchen in Einlaßöffnung 84 strömen und verringert das Verstopfen von Vorfilter 70.
Vorfilter 70 ist so konstruiert, daß er klein, leicht und kostengünstig ist und einen unwesentlichen Druckabfall verursacht, sodaß gleichmäßige Strömung durch Pumpe 10 ermöglicht wird. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform weist Vorfilter 70 einen Außendurchmesser von weniger als 4,5 cm und einen Druckabfall von weniger als 1723 Pascal bei einer Strömungsrate von 1,0 l/min auf.
Vorfilter 70 und Wasserbehäteradapter 60 ermöglichen es, daß Pumpe 10 von einer einzigen Person verwendet wird, ohne daß zusätzliche Hilfe notwendig ist oder es zu Fehlern beim Filtrieren aus einem Strom oder einer anderen Wasserquelle kommt.

Zusätzliche Konditionierungseinheiten

Filterpatrone 30 ist so ausgebildet, daß sie mit zusätzlichen Vor- oder Nachkonditionierungseinheiten zur weiteren Reinigung des Wassers versehen ist. Beispielsweise ist, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Vorkonditionierungseinheit 96 durch Aufschraubbefestigung 98 am unteren Ende von Filterpatrone 30 befestigt. Vorkonditionierungseinheit 96 enthält ein jodbeschichtetes Harzbett zum Abtöten von Viren, Bakterien und dergleichen, die zu klein zum Ausfiltern sind. Ein Bett 52 aus fluidisierter körniger Aktivkohle 52 absorbiert dann allfällige Jodionen im Wasser.
Die vorliegende Erfindung stellte ein leichte, kompakte, kostengünstige Filtrationseinheit bereit, die einfach zu verwenden ist.

Claims

1. Pumpe (10) zur Fluidfiltration, wobei die Pumpe umfaßt:

ein Gehäuse (12);

einen zylindrischen Patronenfiter (30) mit Filtermitteln (50,50',52,52');

Verbindungsmittel (102,104) zum lösbaren Ineinandergreifen des Patronenfilters (30) mit dem Pumpengehäuse (12);

Einlaßmittel (42,38,38'), um das Eintreten von Fluid in die Pumpe zu ermöglichen und das Austreten von Fluid aus der Pumpe durch das Einlaßmittel zu verhindern;

einen Kolben (16), der gleitend in der Pumpe angeordnet ist;

Mittel (14), um den Kolben mit mechanischer Kraftverstärkung in Längsrichtung in bezug zum Gehäuse gleitend zu bewegen, um Fluid durch das Einlaßmittel und aus der Pumpe zu pumpen;

Auslaßmittel (56,56'), um das Abfließen von Fluid aus der Pumpe zu ermöglichen, nachdem das Fluid mit im wesentlichen gleichmäßiger Strömung durch den Patronenfilter und das Filtermittel gepumpt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

Ablenk- bzw. Drosselmittel (48,48') zwischen dem Kolben (16) und dem Filtermittel angeordnet sind, um das gepumpte Fluid vom Einlaßmittel durch das Filtermittel zu leiten;

wobei das Ablenk- bzw. Drosselmittel den Fluidstrom in Laminarströmung vom Kolben parallel zu einer Längsachse des Filtermittels lenkt; und sich die Auslaßmittel (56,56') an einem oberen Ende des Patronenfilters befinden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, worin

das Mittel zum gleitenden Bewegen eine Kolbenstange (14) umfaßt, die entlang einer ersten Längsachse des Gehäuses gleitfähig am Gehäuse montiert ist;

der Kolben (16) an einem unteren Ende der Kolbenstange (14) montiert ist;

eine Innenbohrung (36) des Patronenfilters einen Pumpenzylinder zum beweglichen Aufnehmen des Kolbens (16) bildet, wenn sich der Patronenfilter mit dem Gehäuse in Eingriff befindet;

das Einlaßmittel (38) an einem ersten Ende der Innenbohrung des Patronenfilters ausgebildet ist, um das Eintreten von Fluid in die Innenbohrung zu ermöglichen, wenn sich der Kolben vom Einlaßmittel weg bewegt;

das Filtermittel (50, 52) mit der Innenbohrung zum Filtrieren von Fluid konzentrisch ist und diese umgibt;

wobei die Pumpe weiters ein Innenplenum (46) umfaßt, das zwischen der Innenbohrung und dem Filtermittel ausgebildet ist, um das Pumpen von unfiltriertem Fluid von der Innenbohrung durch das Innenplenum und das Filtermittel hindurch als Reaktion auf Bewegung des Kolbens innerhalb der Innenbohrung zu ermöglichen; und

das Ablenk- bzw. Drosselmittel (48) an das Innenplenum und ein zweites Ende der Innenbohrung angrenzend angeordnet ist, um für gleichmäßige Laminarströmung von Fluid zu sorgen, das von der Bohrung in das Innenplenum gepumpt wird.

3. Pumpe nach Anspruch 2, worin die Pumpe weiters umfaßt:

Dichtungsmittel (60) an der Peripherie des Kolbens, um eine Doppelwirkungskolbeneffekt zu erzeugen, um für gleichmäßige Fluidströmung durch die Pumpe zu sorgen, wenn der Kolben innerhalb der Innenbohrung gleitet;

wobei das Dichtungsmittel (60) Mittel (60) umfaßt, die die Strömung von Fluid am Dichtungsmittel und am Kolben vorbei nur in eine Richtung zulassen, wenn der Kolben bewegt wird, um das Fluid zu pumpen;

und

die Innenbohrung (36) ein Innenvolumen aufweist, das gleich dem Doppelten des Volumens der Kolbenstange der Pumpe ist, sodaß das Fluidvolumen, das verdrängt wird, wenn sich der Kolben in der Innenbohrung vom Einlaßmittel weg bewegt, gleich dem Fluidvolumen ist, das verdrängt wird, wenn sich der Kolben zum Einlaßmittel in der Innenbohrung hin bewegt, um für gleichmäßige Fluidströmung durch die Pumpe zu sorgen.

4. Pumpe nach Anspruch 2, worin das Innenplenum (46) dafür sorgt, daß ein Druckabfall durch den Filter minimiert wird; und worin

das Auslaßmittel (56) ein Außenplenum (54) umfaßt, das angrenzend an einen Ausgangsbereich des Filtermittels ausgebildet ist, um für einen geringen Druckabfall durch die Pumpe und eine gleichmäßige Fluidströmung aus der Pumpe hinaus zu sorgen.

5. Pumpe nach Anspruch 4, worin das Ablenk- bzw. Drosselmittel (48) an einem Eingang des Innenplenums ausgebildet ist, um eine Strömung in Form eines Hochgeschwindigkeitsfluidstrahls in das Innenpenum zu verhindern und um Laminarfluidströmung von der Innenbohrung in das Innenpenum zu erzeugen; und worin das Ablenk- bzw. Drosselmittel eine nicht-erodierbare Oberfläche umfaßt, die im Ablenkmittel ausgebildet ist, um die Fluidströmung vom Kolben parallel zu einer Längsachse des Filtermittels zu lenken.

6. Pumpe nach Anspruch 1, worin Mittel zum Bewegen des Kolbens einen Handhebel (22) umfassen, der eine mechanische Kraftverstärkung für die Kolbenstange darstellt, wodurch die Strömungsrate der Pumpe mit geringer Kraft erhöht wird, wobei der Handhebel von einer kompakten Aufbewahrungsposition, in der er um ein Ende gegen das Gehäuse gefaltet ist (Fig. 3) und sich mit dem Kolben außer Eingriff befindet, in eine Pumpposition bewegt werden kann, in der ein Zwischenabschnitt des Hebelmittels an der Kolbenstange angreift, um den Kolben innerhalb des Gehäuses mit einer mechanischen Kraftverstärkung zu bewegen, wenn der Handhebel geschwenkt wird.

7. Pumpe nach Anspruch 1, worin das Filtermittel umfaßt:

ein starres zylindrisches röhrenförmiges mechanisches Filtermittel (50), das mit dem Innenpenum (46) konzentrisch ist und es umgibt, um Teilchenverunreinigungen zu entfernen; und

ein zylindrisches körniges Aktivkohlefiltermittel (52), das mit dem mechanischen Filtermittel konzentrisch ist und es umgibt, um Halogen und Halogenverbindungen zu absorbieren.

8. Pumpe nach Anspruch 1, worin die Pumpe weiters umfaßt:

eine Kolbenstange (14), die zur Bewegung entlang einer Längsachse des Gehäuses am Gehäuse gleitbar montiert ist;

wobei der Kolben an einem Ende der Kolbenstange befestigt ist;

wobei das Mittel zum gleitenden Bewegen Hebelmittel (22) umfaßt, die schwenkbar am Gehäuse und an einem Kreuzkopf (9) an einem oberen Ende der Kolbenstange befestigt sind, um den Kolben entlang der Längsachse des Gehäuses gleitend zu bewegen, wenn der Hebel geschwenkt wird;

einen Pumpenzylinder (100), der am Gehäuse montiert ist, um das Gleiten des Kolbens innerhalb des Zylinders zu ermöglichen,

wobei sich das Einlaßmitel (40') an einem unteren Ende des Zylinders befindet, um das Eintreten von Wasser in den Zylinder zu ermöglichen, wenn sich der Kolben vom Einlaßmittel weg bewegt;

wobei der Patronenfilter (30) eine auswechselbare Patrone ist und weiters abnehmbar am Gehäuse befestigt ist, wobei die auswechselbare Patrone umfaßt:

Filtermittel (50', 52'), die mit dem Pumpenzylinder zum Filtrieren von Fluid konzentrisch sind und ihn umgeben;

ein Innenplenum (46) zwischen dem Pumpenzylinder und dem Filtermittel, um eine gleichmäßige Laminarströmung von unfiltriertem Fluid vom Pumpenzylinder und durch das Filtermittel senkrecht zur Längsachse des Filtermittels zu ermöglichen, wenn sich der Kolben vom Einlaßmittel weg bewegt; und

Auslaßmittel (56') an einem oberen Abschnitt der auswechselbaren Ptrone, um das Austreten von Fluid aus der auswechselbaren Patrone zu ermöglichen, nachdem das Fluid durch das Filtermittel gepumpt ist;

wobei das Auslaßmittel (56') ein Außenplenum (54') umfaßt, das an einen Ausgangsbereich des Filtermittels angrenzend ausgebildet ist, um für einen geringen Druckabfall durch die Pumpe und eine gleichmäßige Fluidströmung aus der Pumpe hinaus zu sorgen.

9. Pumpe nach Anspruch 8, worin das Ablenk- bzw. Drosselmittel (48') an einem Eingang des Innenplenums (146) ausgebildet ist, um das Strömen eines Hochgeschwindigkeitsfluidstrahls in das Innenplenum zu verhindern und für Laminarfluidströmung von der Innenbohrung in das Innenplenum zu sorgen;

und worin das Ablenk- bzw. Drosselmittel eine nicht-erodierbare Oberfläche aufweist, die im Ablenkmittel ausgebildet ist, um die Fluidströmung vom Kolben parallel zum Filtermittel zu lenken.

10. Pumpe nach Anspruch 1, worin die Pumpe weiters ein Vorfiltermittel (70) umfaßt, das an das Einlaßmittel angeschlossen ist, um relativ große Verunreinigungen aus dem Wasser zu entfernen, wobei das Vorfiltermittel umfaßt:

einen unteren halbkugelförmigen Abschnitt (94, 76) mit einem oberen planaren Einlaßabschnitt (84);

einen am oberen Abschnitt ausgebildeten Auslaßabschnitt (92); und

einen schweren Abschnitt (94), der am unteren Abschnitt des halbkugelförmigen Abschnitts befestigt ist, um das Vorfiltermittel abzusenken und den Einlaßabschnitt in stehendem Wasser im wesentlichen horizontal und in fließendem Wasser aus der Horizontalen gekippt zu halten.

11. Pumpe nach Anspruch 1, worin die Pumpe weiters einen durch ein flexibles Rohr (58) mit dem Pumpenauslaß verbundenen Behälteradapter (622) zum Ineinandergreifen mit einer Öffnung eines Behälters umfaßt;

wobei der Behälter Fluid aufnimmt, das von der Pumpe gepumpt und filtriert ist;

wobei eine Vielzahl konzentrischer Zylinder (630,636,642), die verjüngte Enden (632,638,644) ausweisen, Öffnungen mit unterschiedlichem Durchmesser am Behälteradapter bilden, um das Abdichten durch Ineinanderstecken des Behälteradaptermittels mit einer Vielzahl von Behälteröffnungen mit unterschiedlichem Durchmesser zu ermöglichen.

12. Pumpe nach Anspruch 1, worin die Pumpe weiters umfaßt:

einen operativ mit dem Einlaß verbundenen Zylinder (100);

eine Kolbenanordnung, die einen Kreuzkopf (9) und eine Kolbenstange (14) sowie einen genannten Kolben umfaßt;

ein längliches Hebelmittel (22,24), das an einem Ende (11) gelenkig mit dem Gehäuse verbunden und durch einen Stift (286) mit dem Kreuzkopf verbindbar ist;

wobei der Kolben durch das Hebemittel innerhalb des Zylinders beweglich ist, um Fluid vom Einlaß durch den Zylinder und das Filtermittel aus dem Auslaß hinaus zu pumpen;

Mittel, die den länglichen Stift umfassen, um das Hebelmittel und den Kreuzkopf an einer Stelle auf dem Hebelmittel zwischen den Enden des Hebelmittels in Eingriff zu bringen, um den Kolben mit mechanischer Kraftverstärkung innerhalb des Zylinders zu bewegen, und um das Hebelmittel und den Kreuzkopf außer Eingriff zu bringen, sodaß das Hebelmittel in eine Aufbewahrungsposition bewegt werden kann;

worin das Mittel zum In-Eingriff-Bringen umfaßt:

Arretierungsmittel (276), die an einer Vorderfläche (270) des Kreuzkopfs ausgebildet sind;

wobei der längliche Stift (286) in Querrichtung durch das Hebelmittel und einen Abschnitt des Kreuzkopfs eingefügt ist;

Mittel zum Drehen (282) des länglichen Stifts in eine erste Richtung um seine Längsachse;

Nockenstößelmittel (288), die mit dem länglichen Stift verbunden sind und bei der Rotation in die erste Richtung mitgedreht werden, um elastisch in das Arretierungsmittel einzurasten, um zu verhindern, daß das Hebelmittel mit dem Kreuzkopf außer Eingriff kommt; und

worin eine Drehung des länglichen Stifts in eine zweite Richtung das Außer-Eingriff- Bringen des Hebemittels mit dem länglichen Stift ermöglicht, sodaß das Hebelmittel in eine Aufbewahrungsposition bewegt werden kann (Fig. 11).

13. Pumpe nach Anspruch 12, worin das Mittel zum In-Eingriff-Bringen weiters umfaßt:

eine Nockenfläche (270), die in der Vorderfläche des Kreuzkopfs senkrecht zur Längsachse des länglichen Stifts ausgebildet ist, der durch das Hebelmittel und den Abschnitt des Kreuzkopfs hindurch eingefügt ist; und

wobei das Mittel zum elastischen Ineinandergreifen ein genanntes Nockenstößelmittel (288) zum Angriff an der Nockenfläche umfaßt, um für eine elastische Vorspannung zu sorgen, wenn der längliche Stift in die erste Richtung gedreht wird, um das Nockenstößelmittel in das Arretiermittel einzurasten;

worin das Nockenstößelmittel (288) einen Nockenstößelstift (288) umfaßt, der sich nahe einem vorderen Ende des länglichen Stifts senkrecht von der Längsachse des länglichen Stifts erstreckt; und

das Arretiermittel einen in der Nockenfläche (270) ausgebildeten Schlitz (276) umfaßt.

14. Pumpe nach Anspruch 13, worin der Nockenstößelstift (288) auf dem Kreuzkopf gehalten wird, wenn der längliche Stift und der Nockenstößelstift in die erste Richtung gedreht werden, um in die Arretierung (276) einzurasten, um zu verhindern, daß das Hebelmittel mit dem Kreuzkopf außer Eingriff kommt;

wobei der längliche Stift (286) in eine zweite Richtung gedreht wird, um das Außer- Eingriff-Bringen des Hebelmittels mit dem Kreuzkopf zu ermöglichen, wobei sich der längliche Stift frei in eine Richtung parallel zu seiner Längsachse bewegen und um seine Längsachse drehen kann; und

Sicherungsmittel (268) umfaßt, um das Entfernen des länglichen Stifts aus dem Kolbenkreuzkopf zu verhindern.

15. Pumpe nach Anspruch 1, worin die Pumpe weiters umfaßt:

eine Kolbenanordnung, die einen Kolbenkreuzkopf (8) und eine Kolbenstange (14) sowie einen Kolben (16) umfaßt;

ein Hebemittel (22,24), um den Kolben innerhalb des Zylinders mit einer mechanischen Kraftverstärkung zu bewegen;

Mittel (11), um ein Ende des Hebemittels gelenkig mit dem Gehäuse zu verbinden;

ein Loch, das sich in Querrichtung zur Längsachse des Hebelmittels durch das Hebemittel erstreckt;

wobei sich das Loch zwischen den Enden des Hebemittels befindet;

wobei der Kolben (16) vom Hebelmittel innerhalb des Zylinders (36) bewegt wird, um Fluid vom Einlaß (40,40') durch den Zylinder und das Filtermittel hindurch und aus dem Auslaß hinaus zu pumpen;

einen länglichen Stift (286), der entfernbar durch das Loch im Hebelmittel eingefügt ist, aber im Kreuzkopf zurückgehalten wird, um das Hebelmittel zum Pumpen des Fluids abnehmbar mit dem Kolbenkreuzkopf in Eingriff zu bringen;

wobei der längliche Stift aus dem Loch im Hebelmittel entfernbar ist, um das Hebelmittel und den Kolbenkreuzkopf außer Eingriff zu bringen, sodaß das Hebelmittel um einen ersten und einen zweiten Drehpunkt geschwenkt werden kann und angrenzend an und parallel zu einer Seite des Gehäuses angeordnet ist, um eine Aufbewahrungsposition der Pumpe zu definieren;

eine an der Vorderfläche des Kolbenkreuzkopfs senkrecht zur Längsachse des länglichen Stifts ausgebildete geneigte Nockenfläche (270);

einen in der Nockenfläche ausgebildeten Arretierungsschlitz (276); und

einen Nockenstößelstift (288), der mit einem Ende des länglichen Stifts verbunden und nahe daran angeordnet ist, zum Angriff an der Nockenfläche, um den Nockenstößelstift als Reaktion auf eine Drehung des länglichen Stifts in eine erste Richtung um seine Längsachse elastisch in den Arretierschlitz vorzuspannen, um zu verhindern, daß das Hebelmittel und der Kolbenkreuzkopf außer Eingriff kommen; und wobei es das Mittel zum elastischen Ineinandergreifen bei der Drehung des länglichen Stifts um seine Längsachse in eine zweite Richtung wirksam ermöglicht, das Hebemittel mit dem länglichen Stift und dem Kreuzkopf außer Eingriff zu bringen;

worin die Pumpe weiters Mittel (276) umfaßt, um den länglichen Stift (286) gegen Entfernen aus dem Kreuzkopf zu sichern, wobei sich der längliche Stift frei senkrecht zur Bewegung des Kolbens und des Hebelmittels bewegen und frei um seine Längsachse drehen kann,

worin der längliche Stift umfaßt:

das vordere Ende und ein hinteres Ende; sowie

einen Nockenstößelstift (288), der nahe dem vorderen Ende des länglichen Stifts befestigt ist und sich vom länglichen Stift im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des länglichen Stifts erstreckt, um das Ineinandergreifen des Nockenstößelstifts mit dem Arretiermittel ermöglicht, wenn sich das vordere Ende des länglichen Stifts durch den Kreuzkopf über die Vorderfläche des Kreuzkopfs hinaus erstreckt.

16. Pumpe nach Anspruch 15, worin die Pumpe weiters umfaßt:

eine Keilöffnung (264) im Kolbenkreuzkopf koaxial zum Loch im Kolbenkreuzkopf;

wobei ein Oberabschnitt des Kreuzkopfs eine U-förmige Öffnung umfaßt (Fig. 14), die sich quer zum Loch im Kreuzkopf durch diesen erstreckt, um den das Loch enthaltenden Abschnitt des Handgriffs aufzunehmen; und

eine zweite, mit dem Loch im Handgriff koaxiale und sich durch dieses hindurch erstreckende Keilöffnung (Fig. 16), worin der längliche Stift und der Nockenstoßelstift durch die Keilöffnung im Kreuzkopf und den Kolbenhandgriff gleiten können, wenn der längliche Stift durch das Loch im Kreuzkopfloch und das Loch im Handgriff gesteckt wird;

worin die Nockenfläche (270) an der Vorderfläche des Kreuzkopfs ausgebildet ist, sodaß der Nockenstößelstift, wenn der längliche Stift um seine Längsachse von einer ersten Position in eine zweite Position gedreht wird, auf der Nockenfläche gleitet, wodurch eine zunehmende Verformung des länglichen Stifts und eine zunehmende resultierende Kraft auf den Nockenstößelstift verursacht wird; und

worin der Arretierschlitz (276), der auf der Nockenfläche ausgebildet ist, um den Nockenstößelstift aufgrund dieser Kraft auf den Nockenstößelstift zurückzuhalten, wenn der längliche Stift von der ersten in die zweite Position gedreht wird, sodaß der Nockenstößelstift in die Arretierung gelangt, um zu verhindern, daß der Handgriff mit dem Kreuzkopf außer Eingriff kommt,

worin die Pumpe weiters umfaßt.

einen Knauf (282) am hinteren Ende des länglichen Stifts, um den länglichen Stift in die erste Richtung zu drehen, um zu verhindern, daß der Handgriff mit dem Kreuzkopf außer Eingriff kommt, und um den länglichen Stift in eine zweite Richtung zu drehen, um es zu ermöglichen, daß der Handgriff mit dem Kreuzkopf außer Eingriff kommt; und

worin die im wesentlichen U-förmige Öffnung (Fig. 14) in einem oberen Abschnitt des Kolbenkreuzkopfs ausgebildet ist, um den Handgriff aufzunehmen, sodaß der längliche Stift durch das Loch des Kreuzkopfs und das Loch im Handgriff verlaufen kann.

17. Pumpe nach Anspruch 4, worin die Abmessungen des Plenums für Laminarströmung durch das Plenum nach dem folgenden Verhältnis gewählt sind:

RN = K Q LP/Peff DF

wobei gilt:

RN = eine dimensionslose Zahl im Bereich zwischen 500 und 1.500;

K = eine von der Fluidviskosität abhängige Konstante;

Q = Volumetrische Strömungsrate durch das Plenum;

LP = wirksame Länge des Plenums;

Peff = wirksamer benetzter Umfang des Plenums; und

Df = Innendurchmesser des an das Plenum angrenzenden Filtermittels.