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Einleitung
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Filtersysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Filtersystem mit verbesserten Langzeiteigenschaften.
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Stand der Technik und Nachteile
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Filtersysteme sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen dem Reinigen von schadstoff- oder partikelbeladenen Flüssigkeiten. Das Filtermaterial ist so beschaffen, dass gelöste Schadstoffe oder vorhandene Partikel aufgrund der Materialeigenschaften (z.B. Aktivkohle) oder der Mikrostruktur (z.B. Porengröße) des Filters auf einer Hochdruckseite zurückgehalten werden. Dabei reichern sich die zu entfernenden Komponenten nach und nach auf dieser Seite an (Partikel) bzw. dringen langsam in tiefere Schichten ein (Schadstoffe). Die Standzeit des Filters ist erreicht, wenn aufgrund einer zu großen Menge an Partikeln der Durchfluss zu stark reduziert wird, bzw. die Schadstoffe den Filter durchsetzt und diesen wirkungslos gemacht haben.
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Derartige Filtersysteme umfassen ferner ein Gehäuse, in welches der Filter eingesetzt ist, sowie (mindestens) einen Flüssigkeitszulauf und (mindestens) einen Flüssigkeitsablauf. Das Gehäuse kann zum Austausch des Filters geöffnet, der Filter gegen einen frischen getauscht, und das Gehäuse wieder geschlossen werden.
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In bestimmten Fällen enthält die zu reinigende Flüssigkeit sowohl Schadstoffe als auch Partikel. Ein dann zum Einsatz kommender, die Schadstoffe zurückhaltender Filter kann - eine entsprechende Porengröße vorausgesetzt - zugleich auch die Partikel zurückhalten. Allerdings reduziert dies die Standzeit des Filters unter Umständen erheblich, da dieser dann ausgetauscht werden muss, wenn entweder die Anzahl der Partikel zu groß, oder die Menge der Schadstoffe zu hoch geworden ist. Typischerweise ist dies nicht gleichzeitig der Fall, so dass der Filter seine vollständige Kapazität für beide zu filternden Komponenten nicht ausschöpfen kann.
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Ein weiteres Problem besteht in der Bestimmung des geeigneten Zeitpunkts zum Austausch des Filters. Beispielsweise geben die Hersteller hierzu entsprechende Intervalle vor, nach denen der Austausch erfolgen soll. Somit kann es auch zu einem verfrühten Austausch des Filters kommen, da die Intervalle im Normalfall eher zu kurz als zu lang bemessen sind. Nachteilig ist auch die Notwendigkeit des Nachhaltens des Alters des aktuell verwendeten Filters, um daraus den Tauschzeitpunkt bestimmen zu können. Steht der Austausch oder die Kontrolle des Zustands des Filters an, so ist dies jedenfalls in unzugänglichen Einbausituationen aufwändig, da zunächst das Gehäuse erreicht, dann geöffnet, und schließlich der Filter entnommen, inspiziert und ggf. und getauscht werden muss.
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Die beschriebenen Probleme sind insbesondere im Hinblick auf zum Entfernen von Schadstoffen vorgesehene Schadstofffilter relevant, wenn die zu reinigende Flüssigkeit zusätzlich auch partikelbehaftet ist.
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Aus der Druckschrift
US 5 114 570 A ist ein Filtersystem bekannt, welches zur Verlängerung der Standzeit des Schadstofffilters einen Vorfilter umfasst. Zur Kontrolle des Zustands des Vorfilters ist ein Sichtfenster vorhanden. Der als Granulatschüttung vorgesehene Schadstofffilter ist jedoch umständlich in der Austauschbarkeit. Zudem erlaubt die gezeigte Konstruktion ein Umgehen des Vorfilters, was nachteilig ist. Druckschrift
JP 2012-24 716 A offenbart ein System aus mehreren Filtern zur Reinigung von Wasser; hier besteht jedoch die Möglichkeit des Gelangens von lediglich vorgereinigtem Wasser direkt in den Auslass, was nachteilig ist. Aus der Druckschrift
DE 93 10 946 U1 ist ein magnetischen Kalkwandler zur Verhinderung und Beseitigung von Kalkablagerungen u.a. in Brauchwasseranlagen bekannt. Auch die dort gezeigte Konstruktion schließt ein Gelangen des lediglich vorgefilterten Wasser in den Auslass nicht aus. Die Druckschrift
JP H06 - 85 011 U schließlich offenbart einen Wasserfilter zur Verwendung in einem Schwimmbad. Die dort gezeigte Lösung kann jedoch ein Umgehen des Vor- sowie des Schadstofffilters nicht sicher ausschließen.
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Aufgabe der Erfindung und Lösung
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche bzw. welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Ein erfindungsgemäßes Filtersystem soll demnach die Standzeit eines Schadstofffilters erhöhen, ohne Abstriche hinsichtlich der Wirksamkeit hinnehmen zu müssen.
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Die Aufgabe wird durch ein Filtersystem nach Anspruch 1, einen Vorfilter nach Anspruch 10, sowie ein Verfahren zum Verbessern der Standzeit eines Filtersystems nach nebengeordnetem Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den jeweils abhängigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.
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Beschreibung
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Zunächst erfolgt die Beschreibung eines erfindungsgemäßen Filtersystems.
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Das Filtersystem dient dem Reinigen von mit Partikeln und Schadstoffen beladenem Brauchwasser, welches aus einer nicht kontrollierten Quelle stammt und demnach neben Schadstoffen auch mit Partikeln kontaminiert sein kann. Zu den Schadstoffen sind auch Keime und Bakterien zu zählen. Das Filtersystem umfasst ein Gehäuse mit Flüssigkeitszulauf und Flüssigkeitsablauf, sowie einen in dieses Gehäuse einsetzbaren und von dem zu reinigenden Brauchwasser durchströmbaren Schadstofffilter. Dieser Schadstofffilter kann zwar prinzipiell auch als Partikelfilter dienen, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Jedoch führt eine Beladung mit Partikeln zu einer Verringerung der Standzeit des Schadstofffilters.
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Das Gehäuse des Filtersystems umfasst einen Vorfilter, welcher stromaufwärts des Schadstofffilters platziert ist. Der Vorfilter ist als Partikelfilter ausgestaltet und weist eine an die jeweilige Aufgabe angepasste Porengröße auf. Diese kann beispielsweise zwischen 3 µm und 100 µm liegen. Demnach wird die Flüssigkeit zunächst durch den partikelfilternden Vorfilter geleitet, wo die Partikel (weitgehend) zurückgehalten werden. Die den Vorfilter verlassende Flüssigkeit enthält somit (im wesentlichen) nur noch die Schadstoffe. Diese werden dann vom eigentlichen Filter, der als Schadstofffilter ausgestaltet ist, zurückgehalten. Somit ist die Standzeit des Schadstofffilters erhöht, da er nicht frühzeitig durch Partikel zugesetzt wird und erst ausgetauscht werden muss, wenn seine Kapazität, Schadstoffe zu binden, erschöpft ist. Da der Vorfilter speziell an die Aufgabe des Zurückhaltens von Partikeln angepasst ist, weist dieser eine längere Standzeit als ein aus dem Stand der Technik bekannter „kombinierter“ (sowohl mit Partikeln als auch mit Schadstoffen belasteter integrierter) Filter auf.
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Trotzdem ist nicht auszuschließen, dass die Standzeit des Vorfilters erschöpft ist, bevor auch der Schadstofffilter ausgetauscht werden muss. Hierzu ist im Gehäuse ein Sichtfenster angeordnet, durch welches der Vorfilter zwecks optischer Prüfung seines Zustands inspizierbar ist. Der Zustand des Vorfilters ist somit auf einfache Weise, und insbesondere ohne ein Öffnen des Gehäuses, überprüfbar. Das Sichtfenster muss nicht den vollständigen Vorfilter erkennen lassen, sondern eine zur Beurteilung seines Zustands ausreichende Fläche.
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Schadstofffilter und der Vorfilter sind zylinderförmig ausgestaltet und ineinander platzierbar. Das bedeutet, dass die Filter eine im wesentlichen runde Grundfläche und eine senkrecht dazu stehende Höhe aufweisen, wobei der sich jeweils so ergebende Körper ferner in seinem zentralen Bereich hohl ausgestaltet ist. Beispielsweise kann ein solcher Hohlzylinder einen Durchmesser von 3 cm bis 10 cm und eine Höhe von 2 cm bis 20 cm aufweisen, wobei in seinem Inneren ein Hohlraum vorhanden ist, der jedenfalls noch ausreichend groß für die Aufnahme des anderen Filters, oder für eine angemessene Flussrate der einströmenden, ungereinigten Flüssigkeit ist. Dies ist von der Flussrichtung der Flüssigkeit abhängig, wie nachfolgend erläutert wird.
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Ferner ist der Vorfilter den Schadstofffilter umgebend in einem Zwischenraum zwischen innerer Wandung des Gehäuses und Mantelfläche des Schadstofffilters angeordnet, und der zentrale Innenraum des Schadstofffilters mündet in den Flüssigkeitsablauf. Somit wird die Flüssigkeit zunächst von außen auf die Mantelfläche des Vorfilters geleitet, wo sie diesen umspült. Die Partikel werden an der Mantelfläche des Vorfilters zurückgehalten. Die dann nur noch schadstoffbelastete Flüssigkeit durchströmt den Vorfilter und gelangt an den in seinem Inneren platzierten Schadstofffilter. Dort dringt sie durch die Mantelfläche desselben ein, und durchdringt seine Wände, wobei sie von Schadstoffen befreit wird. Die gereinigte Flüssigkeit sammelt sich im zentralen Innenraum des Schadstofffilters. Dieser ist mit dem Flüssigkeitsablauf verbunden, wo die Flüssigkeit abfließen kann.
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Der Vorfilter ist als einseitig offener Hohlzylinder ausgestaltet, und über den als Kartusche ausgestalteten Schadstofffilter stülpbar. Demnach ist der Vorfilter als „Hut“ ausgestaltet, welcher dazu eingerichtet ist, in seinem Innenraum den Schadstofffilter aufzunehmen. Vorteilhafterweise „stoppt“ der Vorfilter beim Aufstülpen auf den Partikelfilter selbsttätig, wenn die beiden Grund- bzw. Deckflächen aneinander stoßen.
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Es ist klar, dass die Filter derart im Gehäuse angeordnet sind, dass möglichst wenig Flüssigkeit am Vorfilter vorbei zum Schadstofffilter gelangen kann. Jedoch haben Versuche ergeben, dass eine geringe Menge an den Vorfilter umgehender Flüssigkeit in den meisten Fällen kein ernsthaftes Problem darstellt.
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Da der Schadstofffilter als beidseitig offener Hohlzylinder ausgestaltet ist (beispielsweise bestehend aus Aktivkohle), muss sichergestellt sein, dass möglichst kein unbehandeltes oder lediglich vom Vorfilter vorgereinigtes Brauchwasser direkt in den zentralen Innenraum des Schadstofffilters, und somit ohne von Schadstoffen befreit zu sein, zum Flüssigkeitsablauf gelangen kann. Die vorgefilterte Flüssigkeit muss nämlich auch den Schadstofffilter durchdringen.
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Erfindungsgemäß umfasst der Vorfilter an seiner geschlossenen Seite eine (im Wesentlichen) „flüssigkeitsdichte Schicht“, welche die entsprechende Seite des Schadstofffilters (Grund- bzw. Deckfläche) möglichst vollständig abdeckt.
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Die Erfindung vermeidet somit die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile.
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Das erfindungsgemäße Filtersystem erhöht die Standzeit des (Schadstoff-)Filters, ohne Abstriche hinsichtlich seiner Wirksamkeit hinnehmen zu müssen, da seine Standzeit nicht durch das parallele Filtern von Partikeln reduziert wird. Der optimale Zeitpunkt des Austauschs des Vorfilters ist bestimmbar, ohne das Gehäuse öffnen zu müssen; eine optische Kontrolle ist auch in unzugänglichen Einbausituationen leichter durchführbar. Das Alter des Vorfilters muss nicht unbedingt nachgehalten werden.
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben.
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Nach einer Ausführungsform liegt die flüssigkeitsdichte Schicht als Beschichtung der geschlossenen Seite des Vorfilters vor.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine (im Wesentlichen) flüssigkeitsdichte Schicht in Form einer Dichtscheibe vorgesehen, welche vorzugsweise zwischen der geschlossenen Seite des Vorfilters und der ihr zugewandten (dann offenen) Stirnseite des Schadstofffilters angeordnet ist (eine Anordnung auf der Außenseite der geschlossenen Seite ist ebenfalls möglich). Diese Dichtscheibe stellt ebenfalls sicher, dass keine lediglich vorgefilterte (partikelbefreite) Flüssigkeit direkt in den zentralen Innenraum des Schadstofffilters gelangen kann.
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Nach einer Ausführungsform ist die geschlossene Seite (Deck- oder Grundfläche) des Vorfilters integriert mit der Mantelfläche des Hohlzylinders ausgestaltet, und besteht dann vorzugsweise aus demselben Material. Ein solcher Vorfilter ist mit geeigneten Verfahren (z.B. Pressen und Sintern von Polyethylen-Granulat) auf einfache Weise in einem Schritt herzustellen und stellt eine größtmögliche Außenfläche zum Zurückhalten der Partikel bereit.
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Nötigenfalls kann die vorstehend beschriebene „flüssigkeitsdichte Schicht“ in einem weiteren Schritt (als Beschichtung) aufgebracht, oder beispielsweise durch Verändern der Herstell-Parameter (z.B. Erhöhung des Pressdruckes im gewünschten Bereich und dadurch starke Verdichtung des Materials) hergestellt werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform liegt die geschlossene Seite (Deck- oder Grundfläche) des Vorfilters als separates Bauteil vor. Das bedeutet, dass die geschlossene Seite nicht mit der Mantelfläche integriert ausgestaltet und hergestellt ist. Beispielsweise kann die geschlossene Seite aus Kunststoff bestehen, und form-, stoff- oder kraftschlüssig mit der Mantelfläche verbunden sein. Die geschlossene Seite kann prinzipiell auch Teil der Innenwand des Gehäuses sein (Doppelfunktion). Der Vorfilter hat in diesen Fällen die Form eines beidseitig offenen Hohlzylinders. Ein aus einem flüssigkeitsundurchlässigen Material hergestelltes separates Bauteil erfüllt dann auch die Funktion der weiter oben beschriebenen „flüssigkeitsdichten Schicht“.
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Liegt die geschlossene Seite als separates Bauteil vor, so ist es besonders bevorzugt als Scheibe ausgestaltet, die einen Randbereich aufweist, welcher zwei in längsaxialer Richtung des Gehäuses hervorstehende ringförmige Erhebungen aufweist. Der Innendurchmesser der inneren Erhebung entspricht dem Außendurchmesser der Kartusche, so dass diese an der inneren Erhebung anliegen kann. Der Außendurchmesser der inneren Erhebung entspricht dem Innendurchmesser des Vorfilters, so dass die Innenseite seiner Mantelfläche außen an der inneren Erhebung anliegen kann. Der Innendurchmesser der äußeren Erhebung entspricht dem Außendurchmesser des Vorfilters, so dass dieser von der äußeren Erhebung zentriert und gehalten wird. Der Außendurchmesser der äußeren Erhebung schließlich entspricht dem Innendurchmesser des Gehäuses, so dass das Gebilde aus Vorfilter und separatem Bauteil in das Gehäuse einsetzbar ist. Zugleich ist sowohl zwischen der Außenseite der Kartusche und der Innenseite des Vorfilters, als auch zwischen der Außenseite des Vorfilters und der Innenwand des Gehäuses ein Zwischenraum bereitgestellt. Dies gilt jedenfalls für den Fall von im wesentlichen ebenen Mantelflächen der Zylinder. Die Breite des inneren Zwischenraums wird durch die Differenz zwischen den Durchmessern der inneren Erhebung bestimmt, und die Breite des äußeren Zwischenraums wird durch die Differenz zwischen den Durchmessern der äußeren Erhebung bestimmt. Es ist klar, dass in diesem Fall der Innendurchmesser des Vorfilters um die Breite des inneren Zwischenraums größer sein muss als der Außendurchmesser des Schadstofffilters.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform ist das Vorhandensein besagter Zwischenräume, die zu einem verbesserten Flüssigkeitsaustausch insbesondere zwischen Vorfilter und Schadstofffilter führen. Der Vorfilter ist außerdem auf einfache Weise exakt positionierbar, da die Erhebungen diesen zentrieren helfen. Schließlich eignet sich die beschriebene Ausführungsform insbesondere für sehr lange und eher dünne (z.B. 20 cm lange und 2 cm dünne), stabförmige Vorfilter, da diese andernfalls nur schwer und unter Bruchgefahr aus dem Gehäuse entnehmbar wären. Insbesondere muss hier der Schadstofffilter nicht entfernt werden, wenn der Vorfilter ausgetauscht werden muss, und die Entnahmeseite des Gehäuses der geschlossenen Seite des Vorfilters gegenüberliegt.
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Nach einer Ausführungsform erstreckt sich der Vorfilter in längsaxialer Richtung über die gesamte Höhe des Schadstofffilters. Somit ist die maximal mögliche Aufnahmefläche für Partikel bereitgestellt.
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In bestimmten Fällen kann es jedoch ausreichend sein, wenn diese Fläche geringer ausfällt. Demnach erstreckt sich nach einer anderen Ausführungsform der Vorfilter in längsaxialer Richtung über nur über 1% bis 70%, vorzugsweise 5% bis 50%, und besonders bevorzugt 7% bis 25% der Höhe des Schadstofffilters. Die jeweils geschlossenen Seiten der Zylinder sind weiterhin im Einbauzustand einander anliegend oder nur geringfügig voneinander beabstandet positioniert.
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Die beschriebene Ausführungsform ist insbesondere in Fällen vorteilhaft, in welchen der Flüssigkeitszulauf im Bereich der Stirnfläche des Gehäuses angeordnet ist, da sich dann auch Partikel im Wesentlichen an der entsprechenden geschlossenen Seite des Vorfilters anlagern. Die (kurze) Mantelfläche des Vorfilters dient dann weiterhin dem einfachen zentrierten Positionieren sowie ggf. dem Festklemmen oder Haltern des Vorfilters auf dem Schadstofffilter, sowie des Vorfilters im Gehäuse.
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Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in der Reduktion des Vorfilter-Materials und somit einer Kostenersparnis, sowie der einfacheren Herstellbarkeit eines kürzeren Hohlzylinders.
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Wie bereits oben erwähnt, ist das Sichtfenster auf den Vorfilter ebenfalls Teil der Erfindung. Dieses ist nach einer Ausführungsform als kreisförmige Scheibe, oder nach einer anderen Ausführungsform als ringförmige Sichtscheibe ausgestaltet. Die ringförmige Sichtscheibe weist den Vorteil auf, dass der zentrale Bereich für den Flüssigkeitszu- oder -ablauf zur Verfügung steht. Nach einer anderen Ausführungsform ist das Sichtfenster exzentrisch zur Längsachse des zylindrischen Gehäuses angeordnet. Bevorzugt ist in allen Fällen eine Anordnung des Sichtfensters in der Grund- oder Deckfläche des zylinderförmigen Gehäuses. Es ist jedoch auch möglich, das Sichtfenster entlang der Mantelfläche vorzusehen, so dass unterschiedliche Stellen der Mantelfläche des Vorfilters erkennbar sind. So ist einfach überprüfbar, ob der Vorfilter gleichmäßig oder ungleichmäßig mit Partikeln beladen wird.
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Besonders bevorzugt weist der Vorfilter bei zunehmendem Gebrauch einen Farbumschlag auf. Das bedeutet, dass mittels eines Vergleichs der jeweiligen Farbe des Vorfilters mit der Farbe eines frischen oder verbrauchten Vorfilters auf besonders einfache Weise und ohne weitere Hilfsmittel der Zustand des Vorfilters bestimmbar und seine restliche Standzeit abschätzbar ist. Im einfachsten Fall ist der Vorfilter aus einem beispielsweise weißen Material hergestellt, und die Partikel weisen eine andere, beispielsweise gelbe oder braune Farbe auf. Dies ist insbesondere beim Reinigen von Wasser aus älteren oder schlecht gewarteten Wasserleitungen der Fall. Je dunkler die Färbung des Vorfilters ist, desto mehr Partikel befinden sich auf seiner Mantelfläche, je dicker ist also die Sedimentschicht, und desto näher ist das Ende der Standzeit, denn eine zu dicke Sedimentschicht verstopft die Poren, so dass die Durchflussrate zu stark absinkt. Es ist aber auch möglich, spezielle, auf chemischen Reaktionen basierende Komponenten an der Außenseite des Vorfilters vorzusehen, welche mit den Partikeln reagieren und sich dementsprechend färben. Ferner ist es möglich, das Filtermaterial dunkel auszuwählen, so dass Schichten aus im Wesentlichen hellen Schwebstoffen wie z.B. Kalkflocken besser erkennbar sind.
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Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf einen Vorfilter für ein Filtersystem gemäß vorstehender Beschreibung. Auf die Vorteile eines solchen Filters wurde bereits ausführlich eingegangen, weswegen hierfür auf die obenstehenden Erläuterungen verwiesen werden kann.
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Der Vorfilter kann demnach die oben beschriebenen Formen und Merkmale haben, so dass er in ein entsprechendes Filtersystem einbaubar ist. Wichtig ist, dass der Vorfilter tatsächlich wechselbar ist, um ihn bei Bedarf gegen einen frischen Vorfilter, oder auch einen Vorfilter mit anderen Eigenschaften (z.B. anderer Porengröße) austauschen zu können.
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Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zum Verbessern der Standzeit eines Filtersystems gemäß obiger Beschreibung.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Brauchwasser stromaufwärts des Schadstofffilters durch einen zum Zurückhalten grober Partikel eingerichteten Vorfilter strömt, welcher bei zunehmendem Gebrauch einen Farbumschlag aufweist, der durch ein im Gehäuse angeordnetes Sichtfenster erkennbar ist. Dabei wird der Vorfilter regelmäßig optisch auf Farbumschlag untersucht, und bei Anzeige eines das Erreichen seiner Lebensdauer entsprechenden Farbumschlags ausgetauscht. Somit wird der Schadstofffilter vor einem Zusetzen mit groben Partikeln dauerhaft geschont, seine Standzeit verlängert sich, bzw. wird nicht durch ggf. in der zu reinigenden Flüssigkeit enthaltene Partikel reduziert.
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Aufgrund des Sichtfensters ist auf einfache Weise erkennbar, ob der Vorfilter bereits ausgetauscht werden muss, so dass immer für einen ausreichend großen Fluidstrom zum Schadstofffilter gesorgt ist; ohne das Sichtfenster wäre dies nicht gegeben, der Vorfilter würde entweder zur früh oder zu spät ausgetauscht werden, es sei denn, eine Zustandskontrolle durch Öffnen des Gehäuses würde ausreichend häufig durchgeführt, was jedoch aufwändig ist und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gerade entfällt.
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Im übrigen wird auf die obenstehenden Erläuterungen verwiesen, welche sich sinngemäß weitgehend auch auf das erfindungsgemäße Verfahren beziehen.
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Im Falle eines Filtersystems, bei welchem die geschlossene Seite des Vorfilters als separates Bauteil ausgestaltet ist, wird der Vorfilter zum Austausch in längsaxialer Richtung aus dem Zwischenraum der ringförmigen Erhebungen und anschließend aus dem Gehäuse herausgezogen, wobei der Schadstofffilter im Gehäuse verbleibt. Das bedeutet, dass der Austausch auch sehr langer und/oder dünner Vorfilter möglich ist, ohne den Schadstofffilter entnehmen zu müssen, und zwar auch dann, wenn das Bauteil sich auf der einer Öffnung des Gehäuses („Entnahmeseite“) gegenüberliegenden Seite befindet.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt
- 1 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems;
- 2 einen Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems,
- 3 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems mit Vorfilter mit integrierter geschlossener Seite, und
- 4 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems mit einer geschlossenen Seite des Vorfilters, die als separates Bauteil vorliegt.
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In der 1 ist der Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems gezeigt. Überall, wo von einer längsaxialen Richtung gesprochen wird, ist damit die in dieser Figur mit „L“ bezeichnete, strichpunktiert dargestellte Achse gemeint.
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Das Filtersystem 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit Flüssigkeitszulauf 3 und Flüssigkeitsablauf 4. Typischerweise vorhandene Stutzen oder andere Anschlussstücke sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ebenso nicht dargestellt ist die Möglichkeit, das Gehäuse 2 zwecks Wartung zu öffnen.
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Ferner umfasst das Filtersystem 1 einen in dieses Gehäuse 2 einsetzbaren und von der zu reinigenden Flüssigkeit (angedeutet durch die Pfeile ohne Bezugszeichen) durchströmbaren Schadstofffilter 5 (schraffiert). Dieser dient dem Reinigen der Flüssigkeit von Schadstoffen, die ihn vorliegend von außen nach innen durchströmt. Die gereinigte Flüssigkeit sammelt sich in einem zentralen Innenraum 6 des Schadstofffilters 5, den sie durch den stromabwärts gelegenen Flüssigkeitsablauf 4 verlässt (unten im Bild).
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Das Gehäuse 2 umfasst außerdem einen Vorfilter 7 (punktiert), welcher stromaufwärts des Schadstofffilters 6 platziert ist. Demnach muss die Flüssigkeit nach dem Durchströmen des Flüssigkeitszulaufs 3 zunächst den Vorfilter 7 passieren. In der Flüssigkeit enthaltene Partikel lagern sich an der Außenseite des Vorfilters 7 in Form einer Partikelschicht 8 an (schwarze Fläche). Zudem ist im Gehäuse 2 ein Sichtfenster 9 angeordnet, durch welches der Vorfilter 7 zwecks optischer Prüfung seines Zustands inspizierbar ist.
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Vorliegend sind Schadstofffilter 5 und Vorfilter 7 zylinderförmig ausgestaltet und ineinander platziert. Der Vorfilter 7 ist den Schadstofffilter 5 umgebend in einem Zwischenraum zwischen innerer Wandung des Gehäuses 2 und Mantelfläche des Schadstofffilters 5 angeordnet. Der Vorfilter 7 ist als einseitig offener Hohlzylinder ausgestaltet, und über den einseitig offenen Schadstofffilter gestülpt. Die geschlossene Seite des Vorfilters 7 ist integriert mit der Mantelfläche des Hohlzylinders ausgestaltet und besteht aus demselben Material.
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Mit zunehmender Nutzung wächst auch die Dicke der an der Außenseite angelagerten Partikelschicht 8. Der darunter liegende Vorfilter wird nach und nach abgedeckt, was sich typischerweise in einer Änderung (Verdunklung) der Färbung widerspiegelt. Dieser Zustand ist im laufenden Betrieb, insbesondere ohne ein Öffnen des Gehäuses 2, erkenn- und überprüfbar. Erreicht die Färbung einen Grenzwert, kann das Gehäuse 2 geöffnet, der Vorfilter 7 entnommen, gegen einen frischen Vorfilter getauscht, und das Gehäuse 2 wieder verschlossen werden. Der Schadstofffilter 5 kann ebenfalls gewechselt werden, typischerweise aber nur dann, wenn dies tatsächlich auch nötig ist. Da die typischerweise in Flüssigkeiten enthaltenen Partikel bereits durch den Vorfilter 7 entfernt wurden, wird die Standzeit des Schadstofffilters 5 durch diese nicht reduziert. Eine Verlängerung der Nutzungsdauer des Schadstofffilters 5 ist die Folge.
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Es ist klar, dass das Sichtfenster 9, das vorliegend als umlaufendes Ringfenster ausgebildet ist, auch an anderer Stelle angeordnet und/oder eine andere Form aufweisen kann. Auch mehrere Sichtfenster sind möglich.
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In der 2 ist ein Querschnitt durch eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems gezeigt. Die Bezugszeichen entsprechen denselben Komponenten wie in der 1.
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Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 liegt die geschlossene Seite des Vorfilters 7 als separates Bauteil 10 vor. Der Vorfilter 7 selber hat die Form eines beidseitig offenen Hohlzylinders.
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Dieses separate Bauteil 10 ist als Dichtscheibe ausgestaltet. Diese ist aus einem flüssigkeitsundurchlässigen Material hergestellt, und kann so auch die Funktion der weiter oben beschriebenen „flüssigkeitsdichten Schicht“ erfüllen. Sie weist einen Randbereich auf, welcher zwei in längsaxialer Richtung des Gehäuses 2 hervorstehende ringförmige Erhebungen 11A, 11B aufweist. Der Innendurchmesser der inneren Erhebung 11A entspricht dem Außendurchmesser des als Kartusche ausgestalteten Schadstofffilters 5, und der Außendurchmesser der inneren Erhebung 11A entspricht dem Innendurchmesser des Vorfilters 7. Der Innendurchmesser der äußeren Erhebung 11B entspricht dem Außendurchmesser des Vorfilters 7, und der Außendurchmesser der äußeren Erhebung 11B entspricht dem Innendurchmesser des Gehäuses 2. Somit ist sowohl zwischen der Außenseite des Schadstofffilters 5 und der Innenseite des Vorfilters 7, als auch zwischen der Außenseite des Vorfilters 7 und der Innenwand des Gehäuses 2 ein Zwischenraum 12A, 12B bereitgestellt.
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Die Zwischenräume 12A, 12B führen zu einem verbesserten Flüssigkeitsaustausch insbesondere zwischen Vorfilter 7 und Schadstofffilter 5. Der Vorfilter 7 ist außerdem auf einfache Weise exakt positionierbar, da die Erhebungen diesen zentrieren helfen. Schließlich erlaubt es diese Konstruktion, den Vorfilter 7 aus dem Gehäuse 2 zu ziehen, ohne den Schadstofffilter 5 entnehmen zu müssen. Dazu ist das Gehäuse 2 an der Auslassseite zu öffnen; die entsprechenden lösbaren Verbindungen sind nicht dargestellt.
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3 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems mit Vorfilter mit integrierter geschlossener Seite, vergleichbar mit der in 1 gezeigten Ausführungsform.
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Das Gehäuse 2 weist an seiner im Bild nach links weisenden Mantelfläche den Flüssigkeitszulauf 3, und an seiner im Bild untenliegenden Seite den Flüssigkeitsablauf 4 auf. Der Flüssigkeitszulauf 3 ist mit einem Bypass 13 verbunden, der z.B. an einem nicht dargestellten Wasserhahn anbringbar ist. Somit ist wahlweise Flüssigkeit direkt aus dem Wasserhahn, oder durch das Filtersystem 1 entnehmbar.
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In das Gehäuse 2 eingesetzt ist ein als Filterkartusche ausgebildeter Schadstofffilter 5. Dieser ist mit einem durchgehenden längsaxialen zentralen Innenraum 6 versehen (gestrichelt dargestellt), der sich von dessen Deck- bis dessen Bodenfläche erstreckt.
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Den Schadstofffilter 5 umgebend ausgestaltet ist der Vorfilter 7. Seine geschlossene Seite (im Bild oben) ist mit der Mantelfläche integriert ausgestaltet, so dass der Vorfilter 7 als einseitig offener Körper vorliegt. Der Vorfilter 7 ist demnach den Schadstofffilter 5 umgebend in einem Zwischenraum zwischen innerer Wandung des Gehäuses 2 und Mantelfläche des Schadstofffilters 5 angeordnet.
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Um ein unerwünschtes Eindringen von unbehandelter Flüssigkeit zu verhindern, ist zwischen Innenseite der Deckfläche des Vorfilters 7 und der dieser Deckfläche angrenzenden Deckfläche des Schadstofffilters 5 eine dichtend ausgestaltete Dichtscheibe 14 angeordnet. Sie wird vorliegend als dem Vorfilter 7 zugehörig definiert, und wird (im Bild) von unten in diesen eingeschoben, bis sie an der geschlossenen Seite des Vorfilters anliegt. Wie in der 3 erkennbar, passt sie zugleich auch, ähnlich einer Kappe, auf den Schadstofffilter 5.
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Die Flüssigkeit (nicht dargestellt) strömt durch den Flüssigkeitszulauf 3 in den Zwischenraum, welcher sich zwischen Innenseite des Gehäuses 2 und Außenseite des Vorfilters 7 befindet, und umspült den Vorfilter 7. Die Flüssigkeit durchdringt diesen, wobei Partikel an der Außenseite des Vorfilters 7 angelagert werden (nicht dargestellt) . Auf der Innenseite des Vorfilters 7 verlässt sie diesen wieder und gelangt zur Mantelfläche des Schadstofffilters 5. Diese durchdringt sie ebenfalls, wobei sie von Schadstoffen gereinigt wird. Die gereinigte Flüssigkeit sammelt sich im zentralen Innenraum 6. Von dort aus kann sie das Filtersystem 1 durch den Flüssigkeitsablauf 4 verlassen.
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Um den Zustand des Vorfilters 7 beurteilen zu können, ohne das Gehäuse 2 öffnen zu müssen, ist an der im Bild oben liegenden Seite des Gehäuses 2 ein Sichtfenster 9 vorhanden. Durch dieses ist insbesondere die geschlossene Seite des Vorfilters 7 auf einfache Weise inspizierbar. Nur bei Auftreten eines entsprechend starken Farbumschlags ist das Auswechseln des Vorfilters 7 unter Öffnung des Gehäuses 2 nötig.
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In der 4 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtersystems mit einer geschlossenen Seite des Vorfilters, die als separates Bauteil vorliegt, gezeigt. Diese ist vergleichbar mit der in 2 gezeigten Ausführungsform.
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Die bereits in der 3 erläuterten Komponenten bedürfen keiner erneuten Beschreibung. Im Unterschied zu der in 3 gezeigten Ausführungsform weist der Schadstofffilter 5 jedoch keine integriert hergestellte geschlossene Seite auf. Stattdessen liegt diese als separates Bauteil 10 vor. Der Vorfilter 7 ist dementsprechend an seiner im Bild nach oben weisenden Seite offen ausgestaltet, angedeutet durch die kurzen gestrichelten Innenkanten der Mantelfläche. Das separate Bauteil 10 ist aus einem flüssigkeitsdichten Material gefertigt, so dass es auch die weiter oben beschriebene Funktion der „flüssigkeitsdichten Schicht“ erfüllen kann.
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Das separate Bauteil 10 weist in seinem Randbereich zwei in längsaxialer Richtung L des Gehäuses 2 hervorstehende ringförmige Erhebungen auf (innere Erhebung 11A, äußere Erhebung 11B). Der Abstand zwischen den beiden Erhebungen 11A, 11B ist so bemessen, dass er der Dicke der Mantelfläche des Vorfilters 7 in etwa entspricht. Somit kann dieser form- und/oder reib- bzw. kraftschlüssig aufgenommen werden; zugleich ist bei geeigneter Materialwahl eine ausreichende Dichtigkeit vorhanden, um zu verhindern, dass unbehandelte Flüssigkeit, die den Vorfilter 7 umspült, unmittelbar in den zentralen Innenraum 6 des Schadstofffilters gelangt.
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In den 3 und 4 fortgelassen sind Bezugszeichen für die typischerweise vorhandenen Dichtungen und weitere, zur Montage benötigten Komponenten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtersystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- Flüssigkeitszulauf
- 4
- Flüssigkeitsablauf
- 5
- Schadstofffilter
- 6
- zentraler Innenraum
- 7
- Vorfilter
- 8
- Partikelschicht
- 9
- Sichtfenster
- 10
- separates Bauteil
- 11A
- innere Erhebung, ringförmige Erhebung
- 11B
- äußere Erhebung, ringförmige Erhebung
- 12A,12B
- Zwischenraum
- 13
- Bypass
- 14
- Dichtscheibe
- L
- Längsachse, längsaxiale Richtung