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Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Filterpatrone für eine Filtervorrichtung zur Filtration von Flüssigkeiten, insbesondere eine Filterpatrone für eine Wasserfiltervorrichtung, zum Beispiel eine Tischwasserfiltervorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Filtervorrichtung, die mit einer erfindungsgemäßen Filterpatrone ausgerüstet ist.
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Hintergrund
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Wasserfiltervorrichtungen werden häufig dazu eingesetzt, um die Sauberkeit von Wasser zu verbessern und um nicht gewünschte gelöste Stoffe zu reduzieren oder ganz zu entfernen. Solche Vorrichtungen werden im Folgenden auch kurz als Filtervorrichtung bezeichnet. Typischerweise ist die Filtervorrichtung hierfür mit einer Filterpatrone ausgerüstet, die austauschbar ist, weil sich im Gebrauch der Filtervorrichtung die Filterpatrone verbraucht. In der Filterpatrone ist für die Reinigung von Rohwasser und Entfernung von gelösten Stoffen ein Filtermaterial enthalten, das beispielsweise Aktivkohle und ein lonentauschermaterial in Form eines Granulats umfasst. Darüber hinaus werden Schwebstoffe mit engmaschigen Sieben oder Filtergeweben entfernt. Die Filtervorrichtung wird zum Beispiel als Tischwasserkrug bzw. Tischwasserfiltervorrichtung, als Wassertank eines Gerätes zur Zubereitung von Heißgetränken oder als Wassertank in einem Kühlschrank eingesetzt.
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Typischerweise besteht eine Tischwasserfiltervorrichtung aus einem Sammelgefäß zur Aufnahme von gefiltertem Wasser, in welches ein Einlauftrichter eingesetzt ist. Der Einlauftrichter weist eine Aufnahmekammer für eine Filterpatrone auf, in die ungefiltertes Rohwasser einströmt, das die Filterpatrone als gefiltertes Wasser wieder verlässt. Der Einlauftrichter weist ein Reservoir zur Aufnahme des ungefilterten Rohwassers und eine Auslauföffnung auf, durch die das gefilterte Wasser den Einlauftrichter verlässt, um in dem Sammelgefäß der Filtervorrichtung gesammelt zu werden. Es gibt Ausführungsformen einer solchen Filtervorrichtung, bei denen in einem Strömungskanal, der zu der Auslauföffnung führt, ein Ventil angeordnet ist, das die Auslauföffnung bzw. den Strömungskanal verschließt, wenn keine Filterpatrone in dem Einlauftrichter eingesetzt ist. Wenn eine Filterpatrone in den Einlauftrichter eingesetzt wird, dann wird das Ventil in der Auslassöffnung durch mechanische Wechselwirkung zwischen einem Ventilkörper und der Filterpatrone geöffnet.
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Eine solche Filtervorrichtung ist beispielsweise in der
DE 20 2016 008 866 U1 beschrieben. Diese Filtervorrichtung weist in einem Strömungsweg für das gefilterte Wasser ein Ventil auf, dass beim Einsetzen einer speziell ausgestalteten Filterpatrone geöffnet wird. Zu diesem Zweck ist ein Ventilkörper mit helixförmigen Strukturen versehen, die mit entsprechenden Strukturen in einer Filterpatrone zusammenwirken, um das Ventil zu öffnen. Für viele Nutzer hat das Ventil in der praktischen Handhabung der Filtervorrichtung keine Vorteile, bringt aber den Nachteil mit sich, dass ein Nutzer verbrauchte Filterpatronen nur durch auf das Ventil abgestimmte Filterpatronen ersetzen kann, was die Auswahl von Filterpatronen für die Instandhaltung der Filtervorrichtung erheblich einschränkt.
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Hiervon ausgehend ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Filterpatrone zu schaffen, die vielseitig in unterschiedlichen Filtersystemen einsetzbar ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nach einem ersten Aspekt eine Filterpatrone für eine Wasserfiltervorrichtung mit einem Einlauftrichter vor, in welchem die Filterpatrone im Betrieb der Wasserfiltervorrichtung eingesetzt ist. Die Filterpatrone weist ein Gehäuse auf, das ein Filtermedium enthält. Das Gehäuse der Filterpatrone umfasst auf einer Oberseite eine Einlauföffnung für ungefiltertes Rohwasser und auf einer Unterseite eine Auslauföffnung für gefiltertes Wasser. An der Unterseite des Gehäuses ist eine Einstülpung angeordnet ist. Die Einstülpung nimmt einen Ventilzieher auf, der einen Ringkörper und mehrere von dem Ringkörper in radialer Richtung nach innen gerichtete Greiferarme umfasst. Bei der erfindungsgemäßen Filterpatrone greift der Ventilzieher den Ventilkörper kraftschlüssig, um den Ventilkörper von einem Ventilsitz anzuheben und funktioniert deshalb unabhängig von mechanischen Strukturen an der Filterpatrone, die mit Strukturen in einem Ventilkörper Zusammenwirken. Der Ventilzieher öffnet auf diese Weise einen Strömungskanal für ungefiltertes Wasser. Die Filterpatrone ist somit für Wasserfiltervorrichtung mit und ohne ein Ventil in dem Einlauftrichter verwendbar. Die flexible Verwendbarkeit der Filterpatrone reduziert die Teilevielfalt für erforderliche Instandhaltungsmaßnahmen von Wasserfiltervorrichtungen. Das ist sowohl für den Hersteller als auch für den Nutzer der Wasser Filtervorrichtungen vorteilhaft.
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Bei einer Ausführungsform der Filterpatrone kommen die Greiferarme in dem Einlauftrichter mit einem Anschlag in Kontakt, bevor die Filterpatrone ihre Endposition in dem Einlauftrichter erreicht. Der Anschlag bewirkt eine Auslenkung der Greiferarme, wenn die Filterpatrone in ihre Endstellung bewegt wird. Mittels der Auslenkung ziehen die Greiferarme einen Ventilkörper eines in dem Einlauftrichter angeordneten Ventils nach oben und öffnen dadurch das Ventil.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Filterpatrone weist der Ringkörper auf seiner Außenseite Abstandsrippen auf, sodass zwischen dem Ringkörper und einer Innenseite der Einstülpung in dem Gehäuse der Filterpatrone mindestens ein Spalt entsteht. Der Spalt kann durch eine entsprechende Wahl der Abmessungen der Abstandsrippen wie eine Drosseleinrichtung funktionieren, die den Wasserdurchfluss durch die Filterpatrone begrenzt.
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Mit Vorteil setzen sich die Abstandsrippen bis auf eine Stirnseite des Ringkörpers fort, insbesondere ist die Stirnseite in Einbaulage des Ventilziehers auf einen Boden der Einstülpung gerichtet. Durch die Abstandsrippen auf der Stirnseite des Ringkörpers entsteht ein spaltförmiger Durchlass zwischen dem Boden der Einstülpung und der Stirnseite des Ringkörpers. Je nach Dimensionierung der Abstandsrippen auf Außenumfang bzw. Stirnseite begrenzt der eine oder der andere Spalt die Durchflussgeschwindigkeit durch die Wasserfiltervorrichtung. Dadurch ist es möglich, die Zeit einzustellen wie lange das zu filternde Wasser mit dem Filtermedium in Kontakt ist, wodurch die Intensität der Behandlung des Rohwassers einstellbar ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Filterpatrone sind die Greiferarme gerade oder abgewinkelt ausgebildet. Bei der Ausführungsform mit abgewinkelten Greiferarmen können sich die abgewinkelten Schenkel der Greiferarme auf einem Bauteil des Einlauftrichter abstützen und dadurch eine Bewegung der Greiferarme begrenzen.
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Vorteilhafterweise sind an dem nach innen gerichteten Ende der Greiferarme Greiferelemente angeordnet. Die Greiferelemente liegen bei eingesetzter Filterpatrone an dem Ventilkörper des Einlauftrichter an und stellen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Ventilzieher und dem Ventilkörper her.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die die nach innen gerichteten Enden der Greiferarme durch einen Ring miteinander verbunden. Der ring ist elastisch ausgebildet und ermöglicht es, einen Betätigungsabschnitt eines Ventilkörpers zu fassen, wobei der Ventilkörper zu einem in einem Einlauftrichter einer Wasserfiltervorrichtung angeordneten Ventil gehört.
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Mit Vorteil sind die Greiferarme elastisch ausgebildet und sind dadurch in der Lage, durch eine Krümmung quer zu ihrer Längsachse ihre Länge zu verändern, insbesondere zu verkürzen. Kurz vor Erreichen der Endstellung die Greiferarme in Längsrichtung komprimiert werden, denn die Greiferarme liegen bereits an dem Ventilkörper an, bevor die Filterpatrone ihre Entstellung erreicht hat. Die Greiferarme weichen der Kompression durch eine Biegung in Querrichtung aus. Die Elastizität der Greiferarme verhindert somit, dass die Filterpatrone bei dem Einsetzen in den Einlauftrichter klemmt.
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Mit Vorteil ist in einer Stirnseite des Ringkörpers eine umlaufende Ringnut angeordnet ist. Die Ringnut übergreift einen Rohransatz in dem Einlauftrichter und sorgt für eine formschlüssige Zentrierung des Ventilziehers auf dem Rohransatz. Gleichzeitig bildet die Ringnut einen Anschlag für die Einsetzbewegung der Filterpatrone in eine Aufnahmekammer des Einlauftrichters.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Ventilzieher für eine Filterpatrone nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen. Der Ventilzieher umfasst einen Ringkörper und mehrere von dem Ringkörper in radialer Richtung nach innen gerichtete Greiferarme. Der Ventilzieher kann in Filterpatronen eingesetzt werden, die eine passende Einstülpung in einem Unterteil des Filterpatronen Gehäuses aufweisen. Bei Wasser Filtervorrichtung in mit einem Ventil in dem Einlauftrichter öffnet der Ventilzieher beim Einsetzen in einen Einlauftrichter das Ventil und stellt gleichzeitig eine Drosseleinrichtung zur Begrenzung der Durchflussgeschwindigkeit der Filterpatrone bereit. Bei Wasser Filtervorrichtung in ohne Ventil in dem Einlauftrichter funktioniert der Ventilzieher nur als Drosseleinrichtung.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Wasserfiltervorrichtung mit einer Filterpatrone nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren exemplarisch näher erläutert. Alle Figuren sind rein schematisch und nicht maßstäblich. Es zeigen:
- 1 eine Filtervorrichtung in Gestalt eines Wasserkruges in einer perspektivischen Ansicht;
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Filterpatrone schräg von oben;
- 3 einen Ausschnitt aus einem Einlauftrichter der Filtervorrichtung aus 1 im Querschnitt;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Filterpatrone aus 2 schräg von unten;
- 5 einen Ausschnitt einer Aufnahmekammer mit einem Ventilzieher im Querschnitt;
- 6A ein Ventilkörper in einer perspektivischen Ansicht;
- 6B der Ventilkörper aus 6A im Querschnitt;
- 7A ein Ausschnitt aus der Aufnahmekammer mit eingesetzter Filterpatrone, bevor die Filterpatrone ihre Endstellung erreicht;
- 7B der Ausschnitt aus 7A mit der Filterpatrone in ihrer Endstellung;
- 7C symbolische Veranschaulichung der Wechselwirkung zwischen Ventilzieher und Ventilkörper;
- 8A ein Ausschnitt aus der Aufnahmekammer mit eingesetzter Filterpatrone mit einem alternativen Ventilzieher, bevor die Filterpatrone ihre Endstellung erreicht; und
- 8B der Ausschnitt aus 8A mit der Filterpatrone in ihrer Endstellung.
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Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiel betreffen Richtungsangaben wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „nach oben“ oder „nach unten“ die entsprechende Position bzw. Richtung in der jeweils beschriebenen Figur.
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Ausführungsbeispiele
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von der Seite ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zur Filtration von Flüssigkeiten. Die Vorrichtung 100 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Tischwasserkrug ausgebildet und weist ein Sammelgefäß 101 zur Aufnahme von gefiltertem Wasser auf. An dem Sammelgefäß 101 ist zu seiner Handhabung ein Griff 102 angeordnet. Weiterhin weist das Sammelgefäß 101 an seinem oberen Rand eine Ausgießtülle 103 auf. Im Gebrauch der Vorrichtung kann ein Benutzer das Sammelgefäß 101 an dem Griff 102 fassen und über die Ausgießtülle 103 gefiltertes Wasser beispielsweise in ein Glas (nicht dargestellt) ausgießen. In das Sammelgefäß 101 ist ein oben offener Einlauftrichter 104 eingesetzt, der in seinem unteren Bereich eine Aufnahmekammer 106 für eine Filterpatrone 200 (2) aufweist. Der Einlauftrichter 104 weist an seinem oberen Rand einen umlaufenden Flansch 107 auf, der auf einer Kante des Sammelgefäßes 101 aufliegt, so dass der Einlauftrichter 104 in dem Sammelgefäß 101 gehaltert ist. Ein Boden 108 des Einlauftrichters 104 hat dabei einen Abstand H von einem Boden 109 des Sammelgefäßes 101. Der Boden 108 des Einlauftrichters 104 weist eine oder mehrere Auslauföffnungen auf, aus der oder denen gefiltertes Wasser aus dem Einlauftrichter 104 in das Sammelgefäß 101 fließt. Der Einlauftrichter 104 ist auf seiner Oberseite mit einem abnehmbaren Deckel 111 verschlossen, der verhindert, dass im Gebrauch der Filtervorrichtung 100 Staub oder Schmutzpartikel in den Einlauftrichter 104 hineinfallen.
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In 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht schräg von oben auf eine Filterpatrone 200 dargestellt. Ein Gehäuseoberteil oder Deckel 201 bildet eine Oberseite der Filterpatrone 200, das auf einem becherförmigen Gehäuseunterteil 202 sitzt. Der Deckel 201 und das Gehäuseunterteil 202 bilden gemeinsam ein Gehäuse der Filterpatrone 200, das als Ganzes mit dem Bezugszeichen 203 bezeichnet ist. In dem Gehäuse 203 der Filterpatrone ist Filtermaterial aufgenommen. Das Filtermaterial liegt zum Beispiel als Filtergranulat vor, das lose oder in einer in 2 nicht sichtbaren Filtertasche aufgenommen ist. Es können unterschiedliche Filtermaterialien zum Einsatz kommen, um unerwünschte Stoffe, Ionen und/oder Partikel bzw. Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen.
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Der Deckel 201 weist eine Mehrzahl von Einlauföffnungen 204 auf, durch die ungefilterte Flüssigkeit, insbesondere Rohwasser, in das Innere der Filterpatrone 200 strömt. Ein Griffteil 206 ermöglicht es, die Filterpatrone 200 zu fassen und für einen notwendigen Wechsel der Filterpatrone 200 aus der Aufnahmekammer 106 des Einlauftrichters 104 herauszuziehen. Am oberen Rand des Gehäuseunterteils 201 ist ein Dichtrand 207 erkennbar. Das Gehäuseunterteil 201 umfasst weiterhin einen Gehäuseboden 208 und eine umlaufende Seitenwand 209.
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Das Gehäuseunterteil hat eine im Wesentlichen ovale Form, die in Längsrichtung zum Beispiel 70-80 mm und in Querrichtung 40-50 mm lang ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Deckel 201 von dem Gehäuseunterteil 202 abnehmbar, wodurch das Innere der Filterpatrone 200 zugänglich wird. Bei abgenommenen Deckel 201 kann ein Nutzer verbrauchtes Filtergranulat durch neues Filtergranulat ersetzen. Dieser Austausch ist besonders unkompliziert und einfach ausführbar, wenn das Filtergranulat in einer verschlossenen Filtertasche aufgenommen ist.
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3 zeigt die Aufnahmekammer 106 des Einlauftrichter 104 im Querschnitt.
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Die Aufnahmekammer 106 hat einen Boden 301, der einen Rohransatz 302 aufweist. In den Rohransatz 302 ist ein Ventilbodenteil 303 eingesetzt, das einen beweglichen Ventilkörper 304 aufnimmt. Der Ventilkörper 304 ist in vertikaler Richtung hin und her bewegbar. Die Bewegungsrichtung ist in 3 durch einen Doppelpfeil 306 angedeutet. Wenn der Ventilkörper 304 eine in der Darstellung von 3 unten liegenden Endstellung einnimmt, dann liegt der Ventilkörper auf einem Ventilsitz (nicht dargestellt) auf und verschließt einen Strömungsweg für gefiltertes Wasser durch den Rohransatz 302. Der Ventilsitz bildet einen unteren Anschlag für die Bewegung des Ventilkörpers 304. Wenn der Ventilkörper aus seiner unteren Endstellung angehoben ist, dann gibt er den Strömungsweg für Wasser durch den Rohransatz 302 frei. Rohransatz 302 weist einen umlaufenden Ringwulst 305 auf, der einen oberen Anschlag für den Ventilkörper 304 bildet, so dass der Ventilkörper in dem Rohransatz 302 gefangen ist und auch dann nicht herausfallen kann, wenn der Einlauftrichter auf den Kopf gestellt wird. Das Ventilbodenteil 303 und der Ventilkörper 304 bilden gemeinsam ein Ventil im Strömungsweg für gefiltertes Wasser.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht schräg von unten auf die Filterpatrone 300 dargestellt. Das becherförmige Gehäuseunterteil 201 weist Führungsnuten 401A und 401B auf, die mit entsprechenden Führungsleisten (nicht dargestellt) in der Aufnahmekammer 106 des Einlauftrichters 104 in Eingriff kommen, wenn die Filterpatrone 200 in die Aufnahmekammer 106 eingesetzt ist. Auf diese Weise wird eine stabile Einbaulage der Filterpatrone 300 in der Aufnahmekammer 106 unterstützt. 4 zeigt die Anordnung einer Einstülpung 402 in dem Boden 208 des Gehäuseunterteils 201. Beidseits der Einstülpung 402 sind Auslauföffnungen 403A und 403B vorgesehen, die Auslaufsiebe 404A und 404B aufweisen. Durch die Auslauföffnungen 403A und 403B tritt im Betrieb der Filtervorrichtung die gefilterte Flüssigkeit aus der Filterpatrone 200 aus.
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Die Einstülpung 402 übergreift den Rohransatz 302 in der Aufnahmekammer 106. Bei einer betriebsbereiten Filterpatrone 200 ist in der Einstülpung 402 ein in 5 gezeigter Ventilzieher 500 angeordnet, welcher der Übersichtlichkeit halber in 4 weggelassen ist.
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5 zeigt den Ventilzieher 500 in einer perspektivischen Schnittansicht wie er auf dem Rohransatz 302 aufsitzt, wobei der Klarheit halber alle anderen Komponenten der Filterpatrone 200 weggelassen sind. Der Ventilzieher 500 umfasst einen Ringkörper 501, auf dessen Außenseite 502 Abstandsrippen 503 angeordnet sind, die einen Strömungsweg für das gefilterte Wasser in das Sammelgefäß 101 bereitstellen, wie weiter unten noch erläutert wird. Die Abstandsrippen 503 erstrecken sich über die Außenseite 502 des Ringkörpers 501 bis auf die in 5 oben liegende Stirnseite 504 des Ringkörpers 501. Auf einer Innenseite 506 des Ringkörpers 501 sind radial nach innen zum Mittelpunkt des Ringkörpers 504 gerichtete Greiferarme 507 an geformt sind, die an ihren freien Enden jeweils ein Greiferelement 508 tragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ventilzieher 503 drei Greiferarme 507 auf, von denen in der 5 nur zwei sichtbar sind. In anderen Ausführungsbeispielen können auch nur zwei oder mehr als drei Greiferarme 506 vorgesehen sein. Auf der der Stirnseite 504 gegenüberliegenden Seite ist in dem Ringkörper 501 eine Ringnut 509 angeordnet, die auf ihrer in radialer Richtung innen liegenden Seite offen ist. Der Durchmesser der Ringnut 509 an den Außendurchmesser des Rohrsatzes 302 angepasst, sodass der Ringkörper 501 den Rohransatz 302 auf einer Strecke übergreift, die der Tiefe der Ringnut 509 entspricht. Mittels der Ringnut 509 ist der Ventilzieher 500 bzw. der Ringkörper 501 formschlüssig auf dem Rohransatz zentriert. An seinem freien Ende weist der Rohransatz 302 einen in radialer Richtung nach innen gerichteten umlaufenden Ringwulst 511 auf.
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6A zeigt den Ventilkörper 304 in einer perspektivischen Ansicht. Wie es in 3 dargestellt ist, ist der Ventilkörper 304 in dem Rohransatz 302 aufgenommen und kann sich in dem Rohransatz 302 in vertikaler Richtung hin und her bewegen (3, Doppelpfeil 306). Für die Führung des Ventilkörpers 304 in dem Rohransatz 302 sorgen zwei voneinander beanstandete Führungsringe 601,602 deren Außendurchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohransatzes 302 ist, sodass der Ventilkörper 304 innerhalb des Rohransatzes 302 mit Spiel geführt ist. Die beiden Führungsringe 601,602 sind mittels Stegen 603 miteinander verbunden. Auf der in Einbaulage unten liegenden Seite des Ventilkörpers 304 ist eine Dichtfläche 604 ausgebildet. Auf der in Einbaulage oben liegenden Seite des Ventilkörpers 304 ist ein zapfenförmige Betätigungsabschnitt 606 angeordnet.
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In 6B ist der Ventilkörper 304 im Querschnitt dargestellt. Die Führungsringe 601,602 weisen in axialer Richtung Durchbrüche 607,608 auf, die in axialer Richtung des Ventilkörper 304 einen Strömungsweg für Flüssigkeiten, insbesondere für Wasser, bereitstellen. Die axiale Richtung verläuft entlang einer Achse 609, die als Strich punktierte Linie gezeigt ist.
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7A zeigt einen Ausschnitt der Aufnahmekammer 106 mit einer Filterpatrone 200 im Querschnitt. Die Filterpatrone ist in die Aufnahmekammer 106 eingesetzt, wobei die Einstülpung 402 den Rohransatz 302 übergreift Zwischen dem Rohransatz 302 und der Einstülpung 402 entsteht dabei ein Ringspalt 701. Der Gehäuseboden 208 der Filterpatrone 200 befindet sich in einem Abstand oberhalb des Bodens 301 der Aufnahmekammer 106. In dem Gehäuseboden 208 der Filterpatrone 200 sind die Auslaufsiebe 404A,404B erkennbar, die von einem ringförmigen Rand 702A bzw. 702B umgeben sind, um den Wasserstrom zu vergleichmäßigen.
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Der Ventilzieher 500 ist mit Presssitz in die Einstülpung 402 eingesetzt. Die Abstandsrippen 503 bilden dabei Kontaktflächen zu der Einstülpung 402. Wegen der Abstandsrippen 503 bleiben zwischen der Einstülpung 402 und dem Ringkörper 501 Spalte. Die Spalte sind in 7A nicht sichtbar und befinden sich in den Bereichen zwischen den Abstandsrippen 503. Da sich die Abstandsrippen 503 bis auf die Stirnseite 504 des Ringkörpers 501 fortsetzen, bleiben auch zwischen den Abstandsrippen 503 und einem Boden 703 der Einstülpung kreisbogenförmige Spalte (5), während die auf der Stirnseite 504 des Ringkörpers 501 befindlichen Abschnitte der Abstandsrippen 503 an dem Boden der Einstülpung 703 anliegen. Durch die genannten Spalte wird ein Strömungsweg für das gefilterte Wasser in das Sammelgefäß 101 bereitgestellt, wie weiter unten noch erläutert wird. Die Greiferelemente 508 liegen am Außenumfang des Ventilkörpers 304 an.
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In der in 7A gezeigten Darstellung hat die Filterpatrone 200 ihre Endstellung, die sie im Betrieb der Filtervorrichtung 100 einnimmt, noch nicht erreicht, wie an einem Spalt 703 zwischen einer Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 und der Ringnut 509 in dem Ringkörper 501 erkennbar ist.
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Die Greiferarme 507 sind abgewinkelt. Ein erster Schenkel 706 des Greiferarms 507 ist an dem Ringkörper 501 angeformt und verläuft in horizontaler Richtung im Wesentlichen parallel zu den Boden 208 der Filterpatrone 200. Ein zweiter Schenkel 707 des Greiferarms 507 ist gegenüber dem ersten Schenkel 706 ungefähr rechtwinklig nach unten abgewinkelt und verläuft im Wesentlichen vertikal zu dem Boden 208 der Filterpatrone 200. In der in 7A dargestellten Stellung der Filterpatrone 200 steht eine Stirnseite 708 des zweiten Schenkels 707 auf dem Ringwulst 511 auf.
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Der Rohransatz 307 ist mit dem Ventilbodenteil 303 verschlossen, das einen Ventilsitz für den Ventilkörper 304 bildet und mindestens eine Auslassöffnung 711 aufweist, die von dem Ventilkörper 304 verschlossen ist bzw. sind, wenn der Ventilkörper 304 an dem Ventilsitz anliegt.
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Die Führungsabschnitte 601,602 des Ventilkörpers 304 lassen zwar eine longitudinale Hin- und Herbewegung 306 (3) zu, aber der Ventilkörper 304 bleibt unverlierbar zwischen dem Ventilbodenteil 709 und dem Ringwulst 511 gefangen. Der Betätigungsabschnitt 606 des Ventilkörpers 304 ragt aus dem Rohransatz 302 heraus.
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Der Ventilzieher 503 ist dazu eingerichtet, um den Ventilkörper 304 von dem Ventilsitz weg nach oben zu ziehen, wenn die Filterpatrone 200 aus der in 7A gezeigten Stellung I in die in 7B dargestellten Stellung bewegt wird.
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7B zeigt die Filterpatrone 200 in einer Endstellung, die von der Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 definiert wird und einen Anschlag für die Ringnut 509 bildet. Die Endstellung wird im Folgenden als Stellung II bezeichnet, in der ungefiltertes Wasser aus den Auslaufsieben 404A, 404B und in dem Ringspalt 701 nach oben steigt. Die Ringnut 509 sorgt für einen zentrierten und formschlüssigen Sitz des Ventilziehers 500 auf dem Rohransatz 302 und dadurch auch für einen zentrierten Sitz der Filterpatrone 200 in der Aufnahmekammer 106. Der Spalt 703 ist verschwunden. Der Ventilkörper 304 ist relativ zu dem Ventilbodenteil 709 angehoben, sodass zwischen dem Ventilbodenteil 709 und dem Ventilkörper 304 ein Spalt 712 entsteht und die Auslassöffnungen 711 geöffnet sind. Das Anheben des Ventilkörpers 304 erfolgt, wenn die Filterpatrone 200 aus der in 7A gezeigten Stellung I in die Stellung II übergeht. Die Wirkungsweise des Ventilziehers 503 wird mit Bezug auf 7C näher erläutert.
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7C ist eine schematische Darstellung wie beim Einsetzen der Filterpatrone 200 in die Aufnahmekammer 106 unmittelbar vor Erreichen der Endstellung der Filterpatrone 200 mittels des Ventilzieher 500 eine Kraft erzeugt wird, die den Ventilkörper 304 von dem Ventilbodenteil 303 anhebt und dadurch die Auslassöffnungen 711 freigibt. Ausgehend von der in 7A gezeigten Stellung I befindet sich der Mittelpunkt von der Anschlussstelle des ersten Schenkels 706 des Greiferarms 507 in 7C an dem Punkt A. Die höchste Stelle, an der das Greiferelement 508 an dem Ventilkörper 304 anliegt, ist als Punkt B bezeichnet. Die Verbindungslinie AB zeigt einen gegenüber einer Horizontalen leicht schrägen Verlauf, wobei die Neigung der Linie AB zur besseren Veranschaulichung übertrieben dargestellt ist. Die Horizontalrichtung und die Vertikalrichtung sind in 7C mit Pfeilen H bzw. V angedeutet. Bei dem Übergang aus der Stellung I in die Stellung II der Filterpatrone bewegt sich der Mittelpunkt der Anschlussstelle von dem Punkt A über den Punkt C hin zu dem Punkt D. In der Stellung I liegen die Greiferelemente 508 bereits an dem Ventilkörper 304 an. Auf dem Weg von A nach C entsteht eine longitudinale Kraft in dem jeweiligen ersten Schenkel 706 der Greiferarme, die anfangs parallel zu der Linie AB verläuft. Die longitudinale Kraft kann in eine horizontale Kraftkomponente und eine vertikale Kraftkomponente zerlegt werden. Die horizontale Kraftkomponente drückt die Greiferelemente 508 fester gegen den Ventilkörper 304, wobei sich die horizontalen Kraftkomponenten der drei Greiferarme 507 gegenseitig aufheben. Die vertikale Kraftkomponente drückt die Stirnseite 708 des zweiten Schenkels 707 der Greifarme 507 gegen den Ringwulst 511, der eine Gegenkraft erzeugt. Wenn die Anschlussstelle des ersten Schenkels 706 der Greifarme den Punkt C passiert, klappt die vertikale Kraftkomponente gewissermaßen um und es entsteht eine nach oben gerichtete vertikale Kraft, die den Ventilkörper 304 anhebt. Dabei bewegt sich die Anschlussstelle der ersten Schenkel über den Punkt C hinaus bis zu dem Punkt D, während sich gleichzeitig der Angriffspunkt an dem Ventilkörper 304 von dem Punkt B zu dem Punkt B' bewegt. Dabei wird der Ventilkörper 304 von dem Ventilbodenteil 303 angehoben und ein Strömungskanal durch die Auslassöffnungen 711 freigegeben. Da die Strecke AB länger ist als die Strecke CB werden die Greifarme 506 auf dem Weg aus der Stellung I in die Stellung II elastisch verformt, ohne dass die Filterpatrone 200 beim Einsetzen in die Aufnahmekammer 106 klemmt. Diese elastische Verformung ist durch eine gekrümmte und gestrichelte Verbindungslinie CB symbolisiert. In dem Maße wie der Ventilkörper 304 in vertikaler Richtung angehoben wird, baut sich die elastische Verformung der Greiferarme 506 wieder ab. Die Einsetzbewegung findet ihr Ende, wenn die Ringnut 509 auf der Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 aufliegt. Die Bewegung der Anschlussstelle des ersten Schenkels 706 (und damit des Ventilziehers 500) ist durch den Pfeil 713 und die Bewegung des Ventilkörper 304 ist durch den Pfeil 714 in 7C symbolisiert. Anschaulich gesprochen bewirkt das nach unten Drücken des Ventilziehers 500 ein Anheben des Ventilkörpers 304.
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8A zeigt entsprechend zu 7A einen Ausschnitt der Aufnahmekammer 106 mit einer alternativen Ausführungsform einer Filterpatrone 200 im Querschnitt. Die alternative Filterpatrone 200 unterscheidet sich durch einen abgewandelten Ventilzieher 500, der drei gerade Greiferarme 801 aufweist, die sich von dem Ringkörper 501 ausgehend in radialer Richtung nach innen erstrecken. Das in 8A dargestellten Ausführungsbeispiel weist vier Greiferarme 801 auf, von denen in 8 jedoch nur drei sichtbar sind. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch weniger oder mehr als vier Greiferarme vorgesehen sein. Die nach innen gerichteten Enden 802 der Greiferarme 801 liegen am Außenumfang des Betätigungsabschnittes 606 des Ventilkörper aus 304 an. Bei der in 8A gezeigten Stellung I hat die Filterpatrone 200 wie in 7A ihre Endstellung noch nicht erreicht, was wieder an dem Spalt 703 zwischen der Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 und der Ringnut 509 in dem Ringkörper 501 erkennbar ist. In der Stellung I liegen die Greiferarme 801 auf dem Ringwulst 511 auf. Wenn die Filterpatrone 200 weiter nach unten gedrückt wird, bis die Ringnut 709 auf der Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 aufliegt und somit ihre Endstellung erreicht (8B), dann bildet die Kante zwischen der Stirnfläche 704 und dem Ringwulst 511 einen Drehpunkt für die Greiferarme 801. Während sich das an dem Ringkörper. 501 angeformte Ende der Greifarme 801 nach unten bewegt, bewegen sich die an dem Ventilkörper 304 anliegenden Enden 802 der Greifarme 801 nach oben und heben dadurch den Ventilkörper 304 an.
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Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Filterpatrone mit geraden Greiferarmen 801 sind dort, wo die Greiferarme 801 die Kante an der Stirnfläche 704 berühren, Lagerelemente (nicht dargestellt) angeformt, welche die Schwenkbewegung der Greiferarme 801 führen. Die Lagerelemente können beispielsweise die Gestalt von Höckern haben, zwischen denen die Kante der Stirnfläche 704 aufgenommen ist. Andere Ausgestaltungen der Lagerelemente mit zum Beispiel Mulden oder Rillen sind ebenfalls möglich, welche die Kante der Stirnfläche 704 aufnehmen.
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8B zeigt die Filterpatrone 200 in der Stellung II, in der die Ringnut 509 auf der Stirnfläche 704 des Rohransatzes 302 anliegt und in welcher der Ventilkörper 304 eine angehobene Stellung einnimmt, wodurch wieder der Spalt 712 zwischen dem Ventilkörper 304 und dem Ventilbodenteil 303 entsteht. Das Anheben des Ventilkörpers 304 bewirkt, dass ein Strömungsweg für das von der Filterpatrone 200 gefiltert Wasser freigegeben wird, welches an denen Auslassöffnungen 711 abgegeben wird und sich in dem Sammelgefäß 101 sammelt.
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Der Strömungsweg des gefilterten Wassers bei den in den 7B und 8B dargestellten Ausführungsbeispielen verläuft wie folgt: Das gefilterte Wasser strömt aus den Auslaufsiebe 404A, 404B aus, füllt zunächst den Zwischenraum zwischen dem Boden 301 der Aufnahmekammer und dem Boden 208 der Filterpatrone, steigt in den Ringspalt 701 in dem Rohransatz 302 nach oben, bis es schließlich durch die Spalte fließt, die mittels der Abstandsrippen 503 zwischen der Einstülpung 402 und dem Ringkörper 501 freigehalten sind. Dann fließt das Wasser zwischen den Greiferarmen 507 bzw. 801 vorbei und durch die Durchbrüche 607,608 in den Führungsringen 601,602 des Ventilkörpers 304 nach unten, um schließlich durch die Auslassöffnungen 711 die Aufnahmekammer 106 zu veranlassen. Der anfängliche Strömungsweg ist in 8B durch die Pfeile 803 veranschaulicht. Durch eine entsprechende Auswahl von Breite und Dicke der Abstandsrippen 503 können die genannten Spalte eine Drosseleinrichtung für die Filterpatrone 200 bilden. Mittels der Drosseleinrichtung lässt sich die Durchflussgeschwindigkeit von Wasser durch die Filterpatrone und damit die Zeitdauer einstellen, während der das Rohwasser in Kontakt mit dem Filtermedium ist.
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Bei Filtervorrichtungen ohne Ventil in den Einlauftrichter bildete die Ringsnote 709 des Ringkörpers 501 des Ventilzieher des 500 eine Dichtfläche gegenüber der Stirnseite 704 des Rohransatzes 302. Das gefilterte Wasser strömt daher genauso wie in den in den 7B und 8B gezeigten Ausführungsbeispielen aus den Auslaufsieben 404A, 404B entlang der Pfeile 803 und steigt in dem Ringspalt 701 nach oben (8B). Danach strömt es durch die Spalte zwischen der Einstülpung 402 und dem Ringkörper 501. Wie oben erwähnt, liegen die Spalte zwischen den Abstandsrippen 503. Bei geeigneter Dimensionierung der Abstandsrippen 503 bilden die genannten Spalte eine Drosseleinrichtung, welche die Strömungsmenge pro Zeiteinheit durch die Filterpatrone begrenzt.
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Beide beschriebenen Ausführungsformen der Filterpatrone 200 mit abgewinkelten Greiferarme 507 bzw. geraden Greiferarme 801 sind auch für Filtervorrichtungen verwendbar, die in dem Rohransatz 302 nicht mit einem Ventil ausgestattet sind. In einem solchen Fall werden die Greiferarme 507 bzw. 801 zwar betätigt, aber greifen sozusagen „ins Leere“ und bewirken keinen Effekt. Auf die Wasserströmung aus der Filterpatrone 200 hat das keine Auswirkungen. Die Wirkungen des Ringkörpers 501 und der darauf angeordneten Abstandsrippen 503 als Drosseleinrichtung ist unabhängig von dem Vorhandensein eines Ventilkörpers. D.h. die Drosselung der Strömungsmenge pro Zeiteinheit durch die Filterpatrone 200 durch die Drosseleinrichtung bleibt auch ohne das Vorhandensein eines Ventils in der Aufnahmekammer gewährleistet.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Filtervorrichtung
- 101
- Sammelgefäß
- 102
- Griff
- 103
- Ausgießtülle
- 104
- Einlauftrichter
- 106
- Aufnahmekammer
- 107
- umlaufender Flansch
- 108
- Einlauftrichterboden
- 109
- Gefäßboden
- 111
- Deckel
- 200
- Filterpatrone
- 201
- Gehäuseoberteil, Deckel
- 202
- Gehäuseunterteil
- 203
- Gehäuse als Ganzes
- 204
- Einlauföffnungen
- 206
- Griffteil
- 207
- Dichtrand
- 208
- Gehäuseboden
- 209
- umlaufende Seitenwand
- 301
- Boden
- 302
- Rohransatz
- 303
- Ventilbodenteil
- 304
- Ventilkörper
- 305
- Ringwulst
- 306
- Doppelpfeil
- 401A,401B
- Führungsnut
- 402
- Einstülpung
- 403A,403B
- Auslassöffnungen
- 404A,404B
- Auslaufsiebe
- 500
- Ventilzieher
- 501
- Ringkörper
- 502
- Außenseite des Ringkörpers
- 503
- Abstandsrippen
- 504
- Stirnseite des Ringkörpers
- 506
- Innenseite des Ringkörpers
- 507
- Greiferarme
- 508
- Greiferelemente
- 509
- Ringnut
- 511
- Ringwulst
- 601,602
- Führungsringe
- 603
- Stege
- 604
- Dichtfläche
- 606
- Betätigungsabschnitt
- 607,608
- Durchbrüche
- 609
- Achse
- 701
- Ringspalt
- 702A,702B
- Ringförmiger Rand
- 703
- Spalt
- 704
- Stirnfläche
- 706
- erster Schenkel
- 707
- zweiter Schenkel
- 708
- Stirnseite von 2. Schenkel
- 709
- Ringnut
- 711
- Auslauföffnung
- 712
- Spalt
- 713
- Pfeil
- 714
- Pfeil
- 716
- Pfeile (Wasserströmung)
- 801
- Greifarm
- 802
- Ende des Greifarms 801
- 803
- Fließrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202016008866 U1 [0004]
