DE7401439U

DE7401439U - Filtergeraet

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Publication number: DE7401439U
Application number: DE7401439U
Authority: DE
Original assignee: WASSER-SAND-FORSCHUNGS- U VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 5300 BONN
Current assignee: WASSER-SAND-FORSCHUNGS- U VERTRIEBSGESELLSCHAFT MBH 5300 BONN
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-01-17
Publication date: 1976-02-05
Also published as: DE2402021A1; US3925210A; ES422495A1; IT1002975B; CH546090A; FR2218127A1; NL7401837A; FR2218127B1; CA1016473A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtergerät, insbesondere zum Filtrieren von trinkbarem Wasser, mit einem mehrteiligen Gehäuse und einer Mehrzahl von zwischen dem Einlauf und dem Auslauf des Geräts auswechselbar angeordneten Filterscheiben.

Zum Gewinnen von Trinkwasser muss das natürlich vorkommende, in den meisten Fällen verunreinigte Rohwasser aufbereitet werden. Dazu sind gewöhnlich drei nacheinander auszuführende Vsrfahrensschritte erforderlich. Zuerst wird das

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Wasser mit physikalischen Mitteln gereinigt, um ungelöste Schwebestoffe mitsamt den daran haftenden Bakterien zu entfernen. Das geschieht bei grossen Anlagen in Absetzbecken, bei kleineren Anlagen während des DureuleitöüS durch Filter. Danach wird das Wasser mit chemischen Mitteln behandelt, um gelöste Stoffe und insbesondere Bisen und Mangan zu entfernen, manchmal auch um das Wasser zu enthärten. Für diesen Arbeitsgang wird das Wasser gewöhnlich über Koks- oder Klinker schüttungen versprüht, damit durch Einwirkung des Luftsauerstoffs die gelösten Stoffe in eine ungelöste, ausscheidbare Form übergeführt werden. Zum wahlweisen Entfernen der Carbonathärte werden vorzugsv/eise reqenerierbare Ionenaas" tauscher verwendet. Schliesslich v;ird das Wasser noch entkeimt, um die restlichen Bakterien zu entfernen. Dazu wird das V/asser mit Ozon oder Chlor behandelt, um die Bakterien abzutöten. Bei der Reinigung kleiner Wassermengen kann dafür auch ein spezielles Bakterienfilter verwendet werden.

Trinkwasseraufbereitungsanlagen,, in denen die beschriebenen Verfahrensschritte in voneinander getrennten Einrichtungen grosstechnisch ausgeführt werden, sind allgemein bekannt. Es sind auch schon Filtervorrichtungan mit geringer Leistung bekannt, bei denen diese Verfahrensschritte in mehreren Filterkammern ausgeführt werden. Jede dieser Filterkammern enthält ein aus körnigen Stoffen unterschiedlicher Grosse geschüttetes Filter. Die einzelnen Filterkamraern sind zu einem

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Filterturm übereinander gestellt, so dass das Rohwasser oben eingeleitet und das gereinigte Wasser unten abgenommen werden kann. Weiter sind auch schon tragbare Filtergeräte bekannt, weiche mehrere nebeneinander liegende, für die verschiedenen Verfahrensschritte vorgesehene Filterscheiben aufweisen. Die Filtriergeschwindigkeit, d. h. das Volumen des filtrierten Wassers pro Filterscheibenfläche, ist bei diesen tragbaren Geräten wegen des hohen Durchflusswiderstands und der geringen wirksamen Fläche der Filterscheiben sehr klein, weshalb das zu filtrierende Wasser gewöhnlich unter Ueberdruck in solche Geräte hineingepresst oder das gefilterte Wasser mit Unterdruck abgesaugt wird.

Der wichtigste Nachteil der bekannten tragbaren Filtergeräte ist aber nicht die geringe Filtriergeschwindigkeit, sondern dass die aneinanderliegenden und aufeinander gepressten Filterscheiben zu rasch von den zurückgehaltenen Verunreinigungen verstopft werden, was ihre praktische Verwendung sehr stark einschränkt.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Nachteil zu beheben.

Das erfindungsgemässe Filterg^rät ist dadurch gekennzeichnet, ; dass benachbarte Filterscheiben zur Ausbildung eines die Konzentration der zurückgehaltenen Verunreinigungen auf der FiI-

Ί teroberfläche verringernden Stauraums voneinander beabstandet '

angeordnet sind.

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Das neue Filtergerät ermöglicht, bei bisher nicht erreichbar kleinen äusseren Abmessungen und Gewicht auch aus stark verunreinigtem Rohwasser bakteriologisch einwandfreies, steriles, nicht toxisches und von A-B-C-Körnpfstoffen freies, für den Menschen trinkbares Wasser zu gewinnen. Es ist darum insbesondere als tragbares, bei Not- und Katastrophenfällen einsetzbares Gerät geeignet. Die durch Ansammlung der zurückgehaltenen Verunreinigungen unvermeidliche Verschmutzung der Filter kann durch die zwischen den Filterscheiben vorgesehenen Stauräume so stark verringert werden, dass die mit ainem Filtersatz filtrierbare Wassermenge mehreren Tagesrationen

j ^ entspricht,- was die lieberlebensehaneen von Menschen, die von

t \

\ der Trinkwasserversorgung abgeschnitten «ind; ganz wesent- \ lieh erhöht.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungform des neuen Filtergeräts mit Hilfe der Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des neuen Filtergeräts,

Fig. 2 die Draufsicht auf einen Dichtung^- und Abstandsring,

Fig. 3 den Schnitt durch die Randzonen zweier benachbarter Dichtungs- und Abstandsringe, und einer dazwischenliegenden Filterscheibe.

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Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des neuen Filtergeräts enthält ein mehrteiliges, druckdicht verschraubbares Gehäuse mit einem Zuflussbehälter 10, einer Filterscheibenhalterung 11 und einem Abflussstück 12. Der Zuflussbehälter weist eine zum Aufstellen des Geräts geeignete flache Bodenfläche 13 auf und einen seitlich angeordneten Einlaufstutzen 14. Weil das zu filtrierende Rohwasser vorzugsweise mit mehreren Atmosphären Uebcrdruck in den Zuflussbehälter eingepresst wird, ist Γ~\ der Einlaufstutzen so ausgebildet, dass eine für diesen Druck geeignete Schlauch- oder Rohrverbindung am Stutzen befestigt werden kann.

In das obere Ende des becherförmigen Zuflussbehäiters 10 ist die Filterscheibenhalterung 11 eingeschraubt. Diese Halterung ist als Zylinderbüchse ausgebildet, in die mehrere Filterscheiben 16, 17, 18 eingesetzt sind. Zwischen den Filterscheiben und vor der in der Strömungsrichtung ersten und nach der w letzten Filterscheibe sind besonders ausgebildete und noch zu beschreibende Dichtungs- und Abstandsringe 20, 21, 22, 23 angeordnet. Diese Ringe sind vorgesehen, um die Filterscheiben um einen vorgegebenen Abstand voneinander zu trennen und zugleich das ümfliessen der Filterscheiben durch das zu filtrierende Wasser wirkungsvoll zu verhindern. Weiter ist eine Ringmutter 25 in die Halterung 11 eingeschraubt, welche die Filterscheiben und die Dichtungs- und Abstandsringe mit dem erforderlichen Druck zusammenpresst. Bsi der gezeigten Ausführungsform

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des Geräts ist zwischen der Ringmutter 25 und dem in der Strömung srichtung ersten Ring 20 noch ein Distanzring 26 eingelegt. Dieser Distanzring ermöglicht, die gleiche Filterscheibenhalterung 11 für Filterscheiben mit unterschiedlicher Dicke oder für unterschiedliche Anzahlen von Filterscheiben zu verwenden.

Auf das in der Figur obere Ende der Filterscheibenhalterung 11 ist das Abflussstück 12 aufgeschraubt. Das im Bereich der Filterscheibenhalterung zylindrische Abflussstück ist gagen sein oberes Ende konisch verjüngt und weist einen Auslaufstutzen 28 auf, durch den das filtrierte Wasser abfliesst. Auf den Auslaufstutzen wird vorzugsweise ein nicht gezeigter Schlauch oder ein gebogenes Rohr aufgesetzt, dessen Oeffnung nach unten weist, um das Auffangen des filtrierten Wassers zu erleichtern. Im Innern des Abflussstücks beim Uebergang vom zylindrischen zum konischen Teil ist eine Anlagefläche 30 vorgesehen, an die eine weitere Filterscheibe 32 mit Hilfe eines Kutterstücks 31 angepresst ist.

Die einzelnen Teile des beschriebenen Filtergeräts (mit Aus nahme der Filterscheiben) können aus Metall oder gehärteten duroplastischen Kunststoffen hergestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtungs- und Abstands- ringe aus einem Duroplast gepresst und alle anderen Teile aus Leichtmetallguss gearbeitet.

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Die beschriebene Ausführungsform hat den Vorteil, dass sie einfach zerlegt werden kann, was auch dem Ni.chtfachmann das Reinigen des Geräts und das Einsetzen frischer Filterscheiben ermöglicht.

Bei einem erprobten Filtergerät wurden insgesamt vier Filterscheiben verwendet. Die erste Filterscheibe 16 ist zum. TiI-trieren der groben mechanischen Verunreinigungen und der ungelösten Schwebestoffe vorgesehen. Diese Filterscheibe enthält vorzugsweise ein Asbestgerüst, das mit Kieselgur ange reichert ist. Die mittlere Porenweite dieser Filterscheibe ist beispielsweise 20 u. Die zweite Filterscheibe 17 ist als .SorptionBfilter ausgebildet und enthält beispielsweise ein Zellstoffasergerüst, dessen Fasern mit Aktivkohle ummantelt sind. Die Porenweite ist vorzugsweise kleiner als 10 u. Die dritte Filterscheibe 18 ist zum Entkeimen vorgesehen. Sie besteht aus vorbehandelten Asbestnadeln, die ein wirksames Ad- häsionsmaterial bilden. Auch bei diesem Filter ist die Porenweite kleiner als 10 u. Die letzte Filterscheibe 32 dient als Bakterienfilter. Dazu kann ein handelsübliches, aus Nylon her gestelltes Mikrosieb mit einer Porenweite von weniger als 0,2 u verwendet werden.

Wie bereits oben erwähnt, ist ein wesentliches Merkmal des neuen Filtergeräts, dass die Filterscheiben voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird be-

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wirkt, dass das von der Filterscheibe zurückgehaltene Material in dem der Filterscheibe vorgelagerten, durch den jeweiligen
Dichtungs- und Abstandsring definierten Stauraum (z. B. 55, 56) .angereichert wird. Dadurch kann wirkungsvoll verhindert werden, dass dieses !Material die in der S trömungs richtung vordere Seite bzw. die Poren der Filterscheibe rasch verstopft. Erfahr ungsgemäss wird diese Wirkung am besten erreicht, wenn
der Abstand zwischen zwei Filterscheiben etwa der 1,5-1,8-fachen Dicke der in der Strömungsrichtung hinteren Scheibe entspricht.

In don ^?ig. 2 und 3 ist eine für das beschriebene Filtergerät besonders geeignete Ausführungsform der Dichtungs- und Abstandsringe gezeigt. Die beiden Stirnseiten des Rings sind
abgestuft, so dass die Dicke D im Bereich des äusseren Durchmessers grosser als die Dicke d im Bereich des inneren Durchmessers ist. Die äusseren Stirnseiten 40, 41 sind zum Anpressen an eine Filterscheibe oder an die innere Anlagefläche der Filterscheibenhalterung 11 bzw. des Distanzrings 26 vorgesehen. Am Uebergang zwischen der äusseren und der inneren Stirnseite ist eine Nut 44 eingestochen, die durch mehrere radial
verlaufende Ausnehmungen, von denen nur die Ausnehmungen 4 5
und 46 mit einer Bezugsziffer bezeichnet sind, mit der Innenfläche 48 des Rings verbunden ist. Die Nut 44 und die Ausnehmungen bewirken, dass die inneren Stirnseiten des Rings in
mehrere Teilflächen, z. B. die Teilflächen 50, 51, unterteilt

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sind. Beim Zusammenbau eines Filtersatzes mit den zugehörigen Dichtungs- und Abstandsringen werden diese Teilfiächen, wie , das in Fig. 3 gezeigt ist, in die Filterscheibe gepresst. A.uf diese Weise wird die Scheibe nicht nur von der glatten äusseren Stirnfläche 40 bzw. 41, sondern zusätzlich von den wie Zähne in die Scheibe eindringenden und jede Verschiebung verhindernden Teilflächen gehaltert. Weiter bewirkt der schwächere Druck zwischen den gegenüber den äusseren St.i ;:nf lachen — zurückgesetzten Teilflächen, dass der Pressdruck gegen den Rand der Filterscheiben in radialer Richtung zunimmt, so dass das durch die Filterscheiben gepresste Wasser nicht in radialer Richtung aus den Scheiben austreten kann. Schliesslich bilden die Nut 44 und die radialen Ausnehmungen 45, 46 usw. Kanäle, durch die Wasser, das in der Filterscheibe in radialer Richtung nach aussen fliesst und durch den auf die Scheibe wirkenden Druck der Dichtungsringe zurückgehalten wird, wieder in den vom Abstandsring umfassten Stauraum zurückfliessen kann.

Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform des neuen Filtergeräts weisen die in der Halterung 11 eingesetzten Filterscheiben 16, 17, 18 und die dazugehörigen Dichtungs· und 7\bstandsringe einen Durchmesser von etwa 50 mm auf. Der v/irksame Durchmesser der Filterscheibe 32 beträgt nur etwa 25 mm. Zum Filtrieren von ca. 100 cm Wasser pro Minute muss das verunreinigte Rohwasser mit einem Druck von 2,5-4 atü in den Ein laufstutzen gepresst werden. Dafür geeignete, von Hand betätig-

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bare Pumpen sind handelsüblich und jedem Fachmann bekannt. Wie die Erfahrung gezeigt hat, können mit einer Filterbestückung, fünf bis sechs Liter stark verschmutztes Wasser einwandfrei gereinigt werden, was dem Notvorrat eines Menschen für drei bis vier Tage entspricht. Um das Auswechseln der Filterscheiben zu erleichtern, werden diese vorzugsweise vom Hersteller mit den Dichtungs- und Abstandsringen vorgepresst und in eine Schutzfolie eingeschlossen.

Es versteht sich, dass es ohne Schwierigkeiten möglich ist, das beschriebene Filtergerät an besondere Arbeitsbedingungen anzupassen. Das gilt insbesondere für die Art und die Reihenfolge/ der verwendeten Filterscheiben sowie für die genannten Abmessungen.

Bei der praktischen Erprobung der Wirksamkeit des neuen Filtergeräts wurden die folgenden quantitativen Werte gemessen.

Beispiel 1

Zur Prüfung der chemischen Wirksamkeit des neuen Geräts wurde aus der Nordsee entnommenes Meerwasser filtriert, das 10,4 g Na und 17,1 g Cl pro 1000 cm enthielt. Im filtrierten Meerwasser konnten im gleichen Volumen noch 10,2 g Na, aber nur noch 1,91 g Cl festgestel.lt werden.

-^lelche Prüfung wurde mit Meerwasser wiederholt, das vorher mitNfiaCl angereichert worden war und darum 20,23 g Na und 32,27 c/ci pro 1000 cm enthielt. Nach dem Filtrieren war der

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Gehalt an Na auf 19V83 g und der Gehalt an Cl auf nur 0,85 g im gleichen Volumen abgesunken. Das bedeutet praktisch/ dass durch die wirkungsvolle Entfernung des Chlors beim Filtrieren . der im Wasser verbleibende NaCl-Gehalt auf weniger als 1 % gesenkt werden kann.

Beispiel 2

Zur Prüfung der mit dem neuen Filtergerät erreichbaren Entkeimung wurde menschlicher Urin filtriert. Dabei konnte die Anzahl der feststellbaren Keime um einen Faktor zwischen 10 und

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10 verringert werden.

Bei anderen Versuchsreihen wurden die Keimzahl verschiedener Bakterienstämme vor und nach dem Filtrieren festgestellt. Bei einer ersten Versuchsreihe enthielt das Rohwasser eine

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relative Keimzahl pro cm , nämlich 10 Keime Serratia marces-

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ceifes, 8 χ 10 Keime Micrococcus sp. und 4 χ 10 Keime Bacillus cereus. Bei einerzweiten Versuchsreihe war die Keimzahl um etwa eine Grössenordnung höher, nämlich 4 χ 10 Keime bzw. 1 χ 10 Keime bzw. 6 χ 10 Keime, alle bezogen auf 1 cm Rohwasser. Nach dem Filtrieren von 400 cm dieses Rohwassers koiuite bei beiden Versuchsreihen nur noch eine Keimzahl von . weniger als 1 Keim Serratia marcescens und weniger als 10 Keime Micrococcus sp. bzw* Bacillus cereus festgestellt werden. Diese Ergebnisse εχηά umso bemerkenswerter, weil sie zeigen, dass auch die relativ kleinen Bakterien Serratia marcescens praktisch gesamthaft aus dem verschmutzten Wasser ausfiltriert werden konnten.

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Es versteht sich, dass es auch mit dem neuen Filtergerät möglich ist, dem zu filtrierenden Rohwasser zum wirksamen Ionenaustausch vorgesehene Chemikalien zuzusetzen, wie das jedem . ' Fachmann geläufig ist.

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Claims

■-jTN SPRUCHE

1.) Filxergerät, insbesondere zum Filtrieren von trinkbarem Wasser, mit einem mehrteiligen Gehäuse und einer Mehrzahl von zwischen dem Einlauf und dem Auslauf des Gerätes auswechselbar angeordneten Filterscheiben, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Filterscheiben (16,17 bzw. 17,18) zur Ausbildung eines die Konzentration der zurückgehaltenen Verunreinigungen avf der Filteroberfläche verringernden Stauraums (55 bzw.56) voneinander beabstandet angeordnet sind.

2,) Filtergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen benachbarten Filterscheiben (16,17) je ein Dichtungsring (21) eingelegt ist, dessen Durchmes·. ser praktisch dem Durchmesser der nicht zusammengepressten Filterscheibe entspricht und dessen Dicke mindestens gleich der Dicke der in der Durchflussrichtung nach dem Dichtungsring angeordneten Filterscheibe ist.

3.) Filtergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anlagsflächen (40,41) jedes Dichtungsringes (22) abgestuft sind und der dem äusseren Umfang des Ringes benachbarte Bereich eine grössere Dicke (D) als der dem inneren Umfang des Ringes benachbarte Bereich (d) aufweist, und dass die Stufe zwischen diesen beiden Bereichen zu einer parallel zum Umfang verlaufenden Nut (44) vertieft ist und eine Mehrzahl radial angeordneter, die Tiefe der Nut aufweisender Kanäle (45,46) die Nut mit dem inneren Umfang (48) des Dichtungsringes verbinden.

4.) Filtergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Dichtungsringe (21) der 1,5-1₁8-fachen Dicke der in der Durchlaufrichtung nach dem Dichtungsring angeordneten Filterscheibe (17) entspricht.

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