DE19608372A1 - Aufstromfilterpatrone - Google Patents
AufstromfilterpatroneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Filterpatrone zum Einsatz in mittels Schwerkraft betriebenen
Trinkwasserfiltergeräten, insbesondere zur Entfernung von unerwünschten organischen
und anorganischen Verunreinigungen. Der eigentliche Filtervorgang erfolgt innerhalb der
Patrone im Aufstrom wobei sich deren Wassereintrittsöffnung auf der Oberseite und deren
Austrittsöffnung auf der Unterseite befindet.
Kleine Trinkwasserfilter zur Nachbehandlung von Wasser durch eine Filtration über
Ionenaustauscher und/oder Aktivkohlen sind Stand der Technik. Dabei handelt es sich um
Kannenfiltergeräte, bei denen aus einem Vorratsbehälter das aufzubereitende Rohwasser
mittels Schwerkraft durch eine mit einem geeigneten Filtermedium gefüllte Filterpatrone in
eine tiefer gelegene Kanne läuft. Nach Filtererschöpfung wird die Patrone entsorgt. Bei
diesen Geräten wird der Wasserstrom im Abstrom durch die Filterpatrone geführt, wodurch
sich in der Praxis folgende Probleme ergeben:
Bei Betriebsbeginn muß die Filterpatrone zur Konditionierung der enthaltenen Ionenaus
tauscher einige Minuten in einem Wasserbehälter gelagert werden. Erst nach ausreichender
Quellung des Austauschers ist dieser voll funktionsfähig. Danach wird die Filterpatrone in
die bekannten Geräte eingesetzt, wobei das in der Patrone befindliche Wasser abfließt und
durch Luft ersetzt wird. Die über und in dem Harzbett befindliche Luft führt beim nachfol
genden Aufbereitungsschritt zu einer ungleichmäßigen Wasserverteilung in der
Filterpatrone sowie, je nach zufälliger Schüttung des Filtermaterials und der Luftblasenver
teilung darin, zu stark unterschiedlichen Durchlaufzeiten. Dadurch, daß die Filterpatrone
nur teilweise mit Wasser gefüllt ist, ist die zusätzliche Saugwirkung durch das Gewicht der
vorhandenen Wassersäule geringer als bei vollständiger Füllung, wodurch sich die Durch
laufzeit erhöht. Mit zunehmendem Verhältnis von Filterbetthöhe zu Filterbettquerschnitt,
wie es aus Gründen der effizienten Harzkapazitätsausnutzung und besserer Strömungsver
teilung gewünscht ist, wirken vorhandene Luftblasen im Harzbett zunehmend störender. Da
die Wasserströmungsrichtung dem natürlichen Auftrieb der Gasblasen entgegenwirkt,
können die Gasblasen, insbesondere bei den hier betrachteten Filterpatronen nur schlecht
entfernt werden. Da die Geräte zudem diskontinuierlich betrieben werden, bilden sich
zwischenzeitlich immer neue Gaspolster aus. Hierdurch kann das Filtermaterial zum einen
austrocknen, zum anderen wird die Vermehrung von Keimen begünstigt. Weiterhin kann es
im Laufe der Filterbenutzungsdauer zu einer Verdichtung des Filtermaterials kommen,
wodurch sich die Filterzeiten erheblich verlängern können. Die Siebflächen zur Rückhal
tung des Filtermaterials sind bei den bekannten Filterpatronen großflächig ausgebildet. Die
Durchlaufzeit wird hier im wesentlichen durch die Eigenschaften des Filtermaterials und
seiner Schüttung bzw. dem Luftgehalt bestimmt. Das austretende Wasser tropft an den
großflächigen Sieben in Form zahlreicher Einzeltropfen ab, die beim Auftreffen auf den
Auffangbehälter zahlreiche unerwünschte Wasserspritzer nach sich ziehen. Eine Regulie
rung der Strömungsgeschwindigkeit ist kaum möglich. Die Größe der Sieböffnungen ist
nach oben durch die Größe des feinsten Filtermaterials beschränkt, nach unten durch eine
zunehmende Verstopfungsanfälligkeit. Die Wassersäule in der Filterschüttung läuft am
Ende des Filtervorgangs nur sehr langsam ab, wobei dies zu unerwünschtem Nachtropfen
führt. Wenn eine solche Filterpatrone anschließend mechanisch leicht beschleunigt wird,
tritt zusätzlich lose gebundenes Kapillarwasser aus.
Die Erfindung vermeidet die oben genannten Nachteile dadurch, daß der Filtervorgang im
Aufstrom durchgeführt wird und das zu- bzw. abfließende Wasser außerhalb der Filter
masse in Rohren gebündelt wird. Hierdurch wird eine automatische Entlüftung des
Patroneninneren erreicht, da die Wasserströmung das Harzbett im Betrieb leicht auflockert
und die Gasblasen mit der Wasserströmung nach oben zu einem Ablaufrohr, das bis kurz
unter den Patronendeckel reicht, verdrängt und hier leicht nach unten abgeführt werden
können. Durch geeignete Wahl der Rohrquerschnitte oder durch Einsatz von Drossel- und
Regelelementen kann der Durchfluß einfach dem unterschiedlichen hydraulischen Verhal
ten der Filterschüttungen angepaßt werden und eine gewünschte Durchlaufgeschwindigkeit
weitgehend unabhängig von der Geometrie der Sieböffnungen erreicht werden. Bei engen
Rohrquerschnitten bzw. Düsen wird die Filtergeschwindigkeit wesentlich durch den
Druckverlust in diesen mitbestimmt, so daß sich die Eigenschaften des Filtermaterials
weniger stark auswirken können. Da das gesamte Filtrat durch einen Rohrquerschnitt
fließt, ist dieser im Vergleich zu den zahlreichen Sieböffnungen bei den bekannten Filterpa
tronen größer ausgebildet und damit nicht verstopfungsanfällig. Weiterhin kann nach
vollständigem Ablauf des Filtrats bei mechanischer Beschleunigung der Filterpatrone nur
wenig Wasser ablaufen. Das Wasser läuft zudem in einem feinen Strahl ab und verursacht
wenig Wasserspritzer. Die anfängliche Harzkonditionierung kann in normaler Betriebsposi
tion erfolgen, da sich die Patrone anfangs vollständig mit Wasser füllt und das Harz
dauerhaft bedeckt hält. Dadurch ist es bezüglich Verkeimung und Austrocknung ebenfalls
besser geschützt. Weiter vorteilhaft ist, daß die Aufstromfilterpatrone bezüglich ihrer
äußeren Maße und Eigenschaften zu verfügbaren Abstromfilterpatronen für Wasserfilterge
räte kompatibel gestaltet werden kann. Durch die begrenzten Ein- und Auslauföffnungen
der Patrone besteht zudem leicht die Möglichkeit diese durch entsprechende Verschluß
ventile oder Hebel des Wasserfiltergeräts öffnen und schließen zu lassen.
Weitere wesentliche Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfol
genden Ausführungsbeispielen.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der Aufstromfilterpatrone (1) in einer ersten Ausfüh
rungsform. Sie besteht aus der hier konisch ausgeführten Patronenhülle (14), dem Deckel
(13) und dem Boden (12). Am Deckel (13) ist ein Einlaufrohr (2) mit kleinem Querschnitt,
typischerweise 2 bis 8 mm Durchmesser angesetzt, das dicht vor dem Boden (12) in den
Siebfänger (4) mündet. Der Siebfänger (4) hat die Aufgabe, das Filtermaterial in der Patrone
sowie grobe Schmutzteilchen aus dem Rohwasser zurückzuhalten, das Wasser hierbei jedoch
durchzulassen und es gleichmäßig über den unteren Bereich der Filterpatrone zu verteilen.
Der Siebfänger (4) kann zum Beispiel in Form eines zylinderförmigen Schlitzsiebes ausge
führt sein oder aus einer porösen Sintermasse bestehen. Das Wasser strömt, in Fig. 1 durch
gefüllte Pfeile angedeutet, aus einem hier nicht gezeigtem Vorratsbehälter durch die
Öffnung (11) in das Einlaufrohr (2), verteilt sich über den Siebfänger (4) über den Quer
schnitt der Filterpatrone (1) und strömt aufwärts durch das Filtermaterial (6) zum oberen
Siebfänger (5). Hierbei wird die anfangs in der Filterpatrone befindliche Luft durch den
Siebfänger (5) und das Ablaufrohr (3) und die Ablaufdrossel (10) nach außen verdrängt bis
anschließend das gefilterte Wasser folgt. Der obere Siebfänger (5) ist ähnlich dem unteren
Siebfänger (4) aufgebaut. Das Einlaufrohr (2) führt abgedichtet durch ein Loch des oberen
Siebfängers (5) nach unten in den Raum zwischen dem Boden (12) der Filterpatrone und
dem Siebfänger (4), das Ablaufrohr (3) führt abgedichtet durch ein Loch des unteren
Siebfängers (4) bis mindestens in den Boden (12). Im Auslauf des Ablaufrohrs (3) ist eine
Ablaufdrossel (10) eingesetzt. Durch Variation der Geometrie dieser Ablaufdrossel (10) ist
die Wasserdurchlaufgeschwindigkeit durch die Filterpatrone in weiten Grenzen einstellbar.
Je enger und länger die Düse ist, desto langsamer strömt das Wasser und desto weniger
wird die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Patrone von den hydraulischen Eigenschaften
des Filtermaterials (6) beeinflußt. Dadurch, daß keine Luft in der Filterpatrone vorhanden
ist und so die volle Saugwirkung der Wassersäule in der Patrone zur Geltung kommt und
durch die Auflockerung des Filtermaterials beim Aufstrombetrieb kann ein feineres und
damit wirksameres Filtermaterial als bei der konventionellen Lösung eingesetzt werden. Die
Ablaufdrossel (10) kann auch durch einen Durchflußkonstanter ersetzt werden oder in den
Rohren (2, 3) oder im Einlauf (11) des Rohres (2) eingesetzt werden. Anstelle der Ablaufdros
sel (10) können auch die Querschnitte des Einlaufrohrs (2) und des Ablaufrohres (3)
entsprechend dem gewünschten Durchfluß angepaßt werden.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführung eines Aufstromfilters. Hier sind das Einlaufrohr (2) und
das Ablaufrohr (3) ineinander einfügbar ausgebildet. Das Wasser läuft durch ein Vorsieb
(24) in Öffnung (11) ein und strömt durch das Einlaufrohr (2) abwärts zum Wechsel (20) in
dem sich die Wasserströme des Einlaufs und des Auslaufs berührungsfrei kreuzen, so daß
das Wasser des Einlaufrohrs (2) im Rohrabschnitt (23) weitergeführt wird. Der Wechsel (20)
ist in der rechten Bildhälfte von Fig. 2 vergrößert in Aufsicht dargestellt. Das Einlaufrohr
(2) ist durch das Querrohr (21) in zwei Hälften geteilt. Das Querrohr (21) ist an seinen
Enden mit dem Ablaufrohr (3) verbunden, so daß das Wasser durch das Querrohr (21) in die
Weiterführung des Ablaufrohrs (22) zur Ablauföffnung (15) führt. Das Wasser des Einlauf
rohrs (2) wird im Rohrabschnitt (23) zum unteren Siebfänger (4), der sich hier über den
ganzen Querschnitt der Filterpatrone erstreckt, geführt und tritt im Aufstrom in das
Filtermaterial (6) ein. Das Filtermaterial ist oben durch einen elastischen, offenporigen
Schaum (16) abgedeckt. Dieser bewirkt, daß das Filterbett (6) in Form eines Preßbettes
vorliegt. Da die als Filtermaterial eingesetzten Ionenaustauscher während der Beladung
oftmals eine stärkere Volumenänderung erfahren, kann es vorkommen, daß die Filterpatro
ne (1) nur teilweise mit Filtermaterial gefüllt ist. Bei Aufstrombetrieb kann ein loses
Filterbett durch die Wasserströmung umgeschichtet wird, was sich ungünstig auf die
Filtereigenschaften auswirken kann. Durch den elastischen Schaum (16) wird die Bildung
eines losen Filterbetts verhindert. Das Wasser tritt schließlich hinter dem Schaum durch
den oberen Siebfänger (5), und wird durch das Ablaufrohr (3) über den Wechsel (20) zur
Ablauföffnung (15) geleitet.
Die in den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und 2 jeweils genannten Eigenschaften der
Aufstromfilterpatrone können naheliegenderweise beliebig kombiniert werden und sind
hauptsächlich zur besseren Darstellung der Erfindung gewählt worden. Selbstverständlich
kann z. B. auch im Ausführungsbeispiel Fig. 1 ein elastisches Schaummaterial zur Bettfixie
rung vorhanden sein, in Fig. 2 kann ebenfalls eine Ablaufdrossel (10) eingesetzt werden, die
Siebfänger (4) und (5) können sich über einen Teil des Patronenquerschnitts oder den
ganzen Querschnitt ausdehnen. Sie können aus Sieben, gesinterten und porösen Materiali
en oder in Form von Düsenböden ausgeführt sein. Die Abdichtung der Filterpatrone zum
Wasserfiltergerät kann beliebig am Umfang oder den Stirnflächen, mit oder ohne Dicht
hilfsmittel, erfolgen. Der Deckel (13) der Patrone (1) kann vorteilhafterweise zur besseren
Entlüftung leicht nach außen gewölbt, der Boden (12) zur besseren Strömungsverteilung
ebenfalls nach außen gewölbt sein. Vor oder nach den Siebfängern oder im Inneren des
Filtermaterials (6) können zusätzliche Filterschichten, zum Beispiel Vliese zur Feinstoffil
tration angeordnet sein. Das Ein- und Ablaufrohr kann auch in der Wandung der Patrone
integriert sein.
Claims (8)
1. Aufstromfilterpatrone für schwerkraftbetriebene Trinkwasserfiltergeräte mit Was
sereinlauf auf der Patronenoberseite und Wasserablauf an der Patronenunterseite,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone mindestens ein vom Filterpatronendec
kel bis kurz vor den Filterpatronenboden reichendes Einlaufrohr sowie mindestens ein
kurz vor dem Filterpatronendeckel beginnendes und mindestens in den Patronenboden
reichendes Ablaufrohr enthält, wobei mindestens jeweils ein Ende der Rohre mit Sieb
fängern abgeschlossen ist.
2. Aufstromfilterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebfänger in
Form von Schlitzsieben, porösen Sinterstoffen, Vliesstoffen oder Geweben oder Kombi
nationen dieser Stoffe ausgebildet sind.
3. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb oder an den Enden der Rohre Durchflußregler oder Drosselelemente ange
ordnet sind.
4. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
sich innerhalb der Filterpatrone ein elastisches, wasser- und luftdurchlässiges Material
zur Bettfixierung befindet.
5. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ein- und Ablaufrohr als Einzelrohr direkt oder indirekt nebeneinander angeordnet
oder in die Patronenwandung integriert ist.
6. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ein- und Ablaufrohr ineinander gesteckt sind und die jeweiligen Wasserströme
durch einen Wechsel in der Rohranordnung von innen nach außen und außen nach
innen umgelenkt werden.
7. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
Patronendeckel und Patronenboden nach außen gewölbt ausgeführt sind.
8. Aufstromfilterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Einlaufrohr der Patrone im oder über dem Patronendeckel ein Sieb angeordnet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19608372A DE19608372A1 (de) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Aufstromfilterpatrone |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19608372A DE19608372A1 (de) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Aufstromfilterpatrone |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19608372A1 true DE19608372A1 (de) | 1997-09-11 |
Family
ID=7787214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19608372A Withdrawn DE19608372A1 (de) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | Aufstromfilterpatrone |
Country Status (1)
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