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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fluid-Filtervorrichtung und
insbesondere, eine „Counter-Top" bzw. Tisch-Wasser-Filtereinheit
für den häuslichen
Gebrauch.
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Aufgrund
von Abfluss- und Umwelt-Verschmutzungen enthält das Trinkwasser in den meisten
Gegenden der Welt merkliche Mengen von gelösten Chemikalien und suspendiertem
Teilchenmaterial. Eine Reihe von Chemikalien und Teilchen, die im Trinkwasser
gefunden werden können,
wurden mit möglicherweise
nachteiligen physiologischen Effekten in Verbindung gebracht. Andere
Chemikalien und Teilchen im Trinkwasser wurden mit einem unerwünschten
Geschmack und einer unerwünschten sensorischen
Wahrnehmung, wie z. B. Trübung
oder Versäuerung
des Wassers, in Verbindung gebracht. Chemikalien und Teilchen in
einer Wasserquelle können
auch zu unerwünschten
Abscheidungen bzw. Gräuschen
in Geräten
und Toiletten führen,
die große Mengen
von Wasser verwenden, und können
zu unansehnlichen Filmen führen,
die sich auf Gegenständen
abscheiden, die in dem Wasser gewaschen werden. In der Einschätzung vieler
Menschen sind kommunale Wasserbehandlungseinrichtungen häufig nicht
in der Lage, mit diesen Problemen in angemessener Weise fertig zu
werden. Um die Wasserqualität zu
verbessern, verwenden jetzt viele Wohnanlagen und Geschäftsbetriebe
vor Ort befindliche Wasserfilter, um die von ihnen verbrauchten
Wassermengen zu filtern.
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Bis
vor kurzer Zeit wurden die meisten vor Ort einzusetzenden Wasserfilter
typischerweise so konstruiert, daß sie in einem permanenten
Gehäuse montiert
waren, das mit einem Wasserstrom, beispielsweise in Reihe mit einem
Wasserrohr, verbunden war. Solche permanenten Gehäuse wurden
oft ein relativ schlecht zugänglichen
Stellen (wie z. B. unter einem Ausguß oder im Keller) angeordnet
und erforderten häufig
spezielle Werkzeuge (wie z. B. einen Mutternschlüssel), um Zugang zu dem im
Gehäuse
befindlichen Filter zu erlangen. Zwar besteht häufig die Meinung, daß vor Ort
befindliche, permanente Filter das Wasser für einen alltäglichen
Gebrauch ausreichend aufbereiten, wie z. B. zum Spülen von
Geschirr und Waschen von Kleidern, doch gibt es eine große und zunehmende
Anzahl von Menschen, die saubereres und geschmackvolleres Wasser
zum Trinken und Kochen verlangen. Statt neue Arten von Filtern in
permanente, vor Ort befindliche Wasserfilter-Gehäuse zusätzlich einzusetzen oder die
Anzahl von solchen Gehäusen
zu vergrößern, wurden
sogenannte „Countertop"- bzw. Tisch-Filtereinheiten
entwickelt, um eine bequemere Möglichkeit zu
schaffen, Filter mit Wasserleitungen zu verbinden und Filter auszutauschen.
Tisch-Filtereinheiten sind tragbare Filtervorrichtungen, die so
dimensioniert sind, daß sie
auf eine standardmäßige Haushalts-Arbeitsfläche bzw.
einen Tisch passen, und sind so ausgebildet, daß sie an einen Wasserauslaß-Anschluß, wie z.
B. einen Wasserhahn, angeschlossen werden können. Solche Einheiten sollen
im allgemeinen hauptsächlich
für eine
häusliche
Verwendung dienen, um aus dem aus dem Wasserhahn kommenden Wasser
Verunreinigungen auszufiltern. Die Einheit kann auf einer Arbeitsfläche in der
Nähe eines
Abflusses bzw. einer Spüle
angeordnet werden.
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Tisch-Filtereinheiten
werden im allgemeinen aus Kunststoff und/oder Metall hergestellt.
Herkömmlicherweise
umfassen diese Einheiten eine Basis, auf der ein „Sammelbehälter", wie z. B. ein Becher
oder eine Abdeckung, angeordnet wird, die als Sammelbehälter arbeitet
und in der die Filterpatrone untergebracht ist. Der Sammelbehälter wird
im allgemeinen in die Basis eingeschraubt, wobei typischerweise eine
Dichtung vorhanden ist, um eine fluiddichte Abdichtung zu ermöglichen.
Das Filter in herkömmlichen
Tisch-Filtereinheiten wird dadurch ausgetauscht, daß der „Sammelbehälter" entfernt, der verbrauchte
Filter herausgezogen und ein neuer Filter in den „Sammelbehälter" eingesetzt, und
der Sammelbehälter
erneut an der Basis befestigt wird. Der „Sammelbehälter" besitzt eine Einlaßöffnung, um das Eintreten des
Fluids in den „Sammelbehälter" und durch die Filtermaterialien
hindurch zu ermöglichen. Der „Sammelbehälter" besitzt weiterhin
eine Auslaßöffnung,
damit das Fluid aus dem „Sammelbehälter" austreten kann,
nachdem es das Filter durchströmt hat.
Die Einheit kann weiterhin mit einem Ventil ausgestattet sein, um
das zur Filterpatrone fließende
Fluid wahlweise umzuleiten.
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Filterung
bzw. Filtration ist ein Vorgang, bei dem Teilchen aus einer Fluid-Suspension
(flüssig oder
gasförmig)
durch die Verwendung eines porösen
Mediums oder mit Hilfe eines Mediums abgeschieden werden, das chemische
Eigenschaften, wie z. B. Hydrophobie, elektrostatische Ladung, usw.,
besitzt, die es diesem Medium ermöglichen, mit den Teilchen,
die aus dem Fluid abgeschieden werden sollen, in Wechselwirkung
zu treten und sie festzuhalten, während es das Medium dem Fluid
erlaubt, durch es hindurch zu treten. Bei der herkömmlichen Filterung
hält das
Filtermedium die meisten der suspendierten Teilchen, die ausgefiltert
werden, an sich oder in sich selbst fest und erlaubt es dem zu filternden
Fluid durch es ungehindert hindurchzutreten. Die Strömung durch
das Filtermedium wird im allgemeinen durch das Aufbringen einer
Antriebskraft üblicherweise
in der Form einer statischen Druckdifferenz über das Filter hinweg erzielt,
die beispielsweise dadurch erzeugt werden kann, daß extern
stromauf Druck oder stromab ein Unterdruck angelegt wird, oder durch
Schwerkraft oder eine andere Kraft.
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Filter,
die in Tisch-Filtereinheiten verwendet werden, sind so konstruiert,
daß sie
weggeworfen werden können.
Ein allgemein üblicher
Typ von wegwerfbaren Filtern hat die Form eines festen porösen Zylinders
mit einem hohlen Zentrum. Wenn solche Filter verwendet werden, strömt das zu
filternde Fluid radial durch die Wand des Zylinders zwischen seiner Außenseite
und dem hohlen Kern. Solche Filter sind im allgemeinen an jedem
Ende mit einer Grenz-Dichtungskappe verschlossen, um einen dichten
Verschluß zwischen
dem Filter und dem Gehäuse
zu ermöglichen,
in dem er derart angeordnet ist, daß sichergestellt ist, daß nur Fluid,
das durch die Wand des Filterzylinders und in den hohlen Kern hineingeströmt ist,
aus der Filtereinheit austreten kann.
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Typischerweise
verwenden Tisch-Filtereinheiten Filter, die aus granularem aktiviertem
Kohlenstoff hergestellt sind. Granularer aktivierter Kohlenstoff
ist nützlich,
um organische Chemikalien, wie z. B. Chlor, Hydrogensulfid, Pestizide,
Herbizide, Phenol, Chlorophenol und Kohlenwasserstoffe, aus Wasser
zu entfernen. Es können
andere Filterelemente ebenfalls verwendet werden, um bei der Entfernung von
Sedimenten, wie z. B. Rost, und anderen Teilchen zu helfen. Dem
Filtermaterial werden manchmal Silbersalze hinzugegeben, um ein
bakterielles Wachstum zu bekämpfen.
Auch werden in solchen Filtereinheiten Ionenaustauschharze verwendet.
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Es
ist bekannt, daß kohlenstoffhaltige
Filterelemente gut geeignet sind, Verschmutzungen zu entfernen,
die den Geschmack oder Geruch des Filtrates beeinflussen, sowie
sichtbares teilchenförmiges
Material, doch sind solche Filter im allgemeinen nicht fein genug,
um Bakterien oder Viren zu entfernen.
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Es
stehen viele mikroporöse
Elemente zur Verfügung,
um Bakterien und Viren zu entfernen. Zu diesen Elementen gehören Hohlfasern,
die Mikroporen aufweisen, die sich durch die Faserwände erstrecken.
Zu den typischen mikroporösen
Hohlfasern gehört
CelgardTM, das von der Questar-Abteilung
der Celanese Corporation hergestellt wird. Solche Hohlfasern weisen
eine gesteuerte und relativ gleichförmige Porosität im Vergleich
zu vielen asymmetrischen Ultrafiltrations- und Mikrofiltrations-Membranen
auf. Der Faseraufbau ist derart, daß ein hohes Membran-Oberflächen-Volumen-Verhältnis vorhanden
ist. Die Poren in den Fasern bilden gewundene miteinander verbundene
Kanäle,
die von einer Oberfläche
der Faser zur anderen führen.
Die Poren dieser Hohlfasern erlauben das Hindurchströmen von Gasen
und Dämpfen,
doch blockieren sie den Durchgang vieler Bakterien, Kolloide und
anderer Teilchen und gelösten
Stoffe im Submikron-Bereich. Fasern, die Poren von 0,05 μ oder weniger
besitzen, sind in der Lage, die meisten Viren auszufiltern. Um das
Hindurchtreten des Fluids durch die Faserporen statt durch irgendein
Ende sicherzustellen, sind die Fasern im allgemeinen an beiden Enden
der Faser in einem Epoxymaterial oder einem anderen Standard-Vergußmaterial
eingegossen.
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Tisch-Filterpatronen
können üblicherweise
in zwei Typen eingeteilt werden, nämlich eingekapselte und einsetzbare
Patronen. Eingekapselte Patronen umfassen den „Sammelbehälter", so daß der „Sammelbehälter" mit dem Filterelement ausgetauscht werden
muß. Die
Vorteile von eingekapselten Patronen bestehen darin, daß sie benutzerfreundlich
sind und die Dichtung zwischen der Basis und dem „Sammelbehälter" jedesmal mit ausgetauscht
wird. Sie sind auch für
die Hersteller insofern vorteilhaft, als sie im allgemeinen einen
Austausch durch eine Patrone der gleichen Marke erfordern. Einsatz-Patronen
werden andererseits unabhängig
vom „Sammelbehälter" ausgetauscht, der
jedesmal wiederverwendet wird. Der Vorteil von Einsatz-Patronen
im Vergleich zu eingekapselten Patronen besteht darin, daß diese
Patronen im allgemeinen kostengünstiger
sind.
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Es
gibt auch Probleme, die mit Tisch-Filtereinheiten verbunden sind,
ganz gleich, ob sie eingekapselte oder Einsatz-Filterpatronen verwenden. Beide
Systeme erfordern die Trennung des „Sammelbehälters" von der Einheit, um den Filter auszutauschen.
Das Entfernen des „Sammelbehälters" von der Basis ist
häufig
nicht sehr bequem, da der „Sammelbehälter" im allgemeinen in
die Basis mit Hilfe eines relativ großen Gewindes eingeschraubt
ist. Darüber
hinaus muß deswegen,
weil bei den Tisch-Filtereinheiten der „Sammelbehälter" in einem äußeren Gehäuse untergebracht ist, das
so konstruiert ist, daß es
teilweise die ziemlich unästhetischen
Teile, nämlich
den Sammelbehälter
und die Zu- und Abströmrohre,
verdeckt, auch das äußere Gehäuse entfernt
werden muß,
bevor man Zugang zum „Sammelbehälter" erhält. Da der
beim Entfernen und Austauschen entweder von eingekapselten oder
einzusteckenden Filterpatronen durchzuführende Vorgang relativ komplex
ist, leidet die Qualität
der Fluidfilterung häufig
aufgrund eines nicht optimalen Austausches des Filters. Die Einsatz-Filterpatronen
leiden nicht nur an den mit der Einfachheit des Zugangs zum und Austausch
des Filterelementes verbundenen Problemen, sondern auch hinsichtlich
der Notwendigkeit, ständig
die Dichtung zwischen dem „Sammelbehälter" und der Basis auszutauschen.
Auf der anderen Seite können
gekapselte Patronen aufgrund der inhärenten Kosten für den „Sammelbehälter", der mit jedem Filteraustausch
ersetzt wird, alles andere als wirtschaftlich sein.
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Es
besteht daher ein Bedarf für
eine verbesserte Tisch-Filtereinheit, die einen einfachen Austausch
der Filterelemente ermöglicht
und bei der Sicherstellung einer adäquaten Dichtung zwischen dem „Sammelbehälter" und der Basis hilft.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Wasser-Filtereinheit gemäß Anspruch
1. Gemäß einem Gesichtspunkt
sorgt die Vorrichtung für
einen benutzerfreundlichen Filterpatronen-Austausch und hilft dabei, eine adäquate Dichtung
zwischen dem Sammelbehälter
und der Basis sicherzustellen. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt
schafft die Vorrichtung eine Tisch-Filtereinheit die einen Sammelbehälter aufweist,
der einstückig
mit der Basis der Einheit ausgebildet ist, wobei die Basis eine
Aufnahme-Durchgangsöffnung
aufweist, die es ermöglicht,
das Filterelement mit dem Sammelbehälter in bzw. außer Eingriff
zu bringen.
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Unter „Sammelbehälter" wird jeder Behälter verstanden,
der als Aufnahme für
Flüssigkeiten
dient und so konstruiert ist, daß er den Fluiddrücken widerstehen
kann, denen er ausgesetzt wird. Unter „Basis" wird jedes Gehäuse verstanden, an dem sich
der Sammelbehälter
befindet und das so konstruiert ist; daß es typischerweise eine Schnittstelle
mit der Oberfläche
bildet, auf der die Filtereinheit angebracht werden soll. Unter „Aufnahmeöffnung" wird jeder Verbindungsbereich
verstanden, der in der Basis angeordnet ist und die Aufnahme einer
Filterpatrone in den Bereich und Entnahme aus dem Bereich ermöglicht.
Unter „Endkappe" wird ein im wesentlichen
festes Materialelement verstanden, das am Ende eines Filterelementes
angeordnet und so dimensioniert ist, daß es zumindest den größeren Teil
des Oberflächenbereiches
eines Endes des Filterelements dicht verschließt. Unter „Adapter" wird jegliche Struktur zum Verbinden
eines Elementes mit einem anderen verstanden. Unter „Fluidadapter" wird eine Struktur verstanden,
die eine Verbindung eines Fluidstromes mit dem Filterelement typischerweise
mit Hilfe von Fluidleitungen, wie z. B. Rohrleitungen, ermöglicht. Unter „Filterelement" wird jede Kombination
von Materialien verstanden, die verwendet werden, um suspendierte
oder gelöste
Teilchen oder Chemikalien aus einem Fluid auszufiltern. Unter „mikroporösen Hohlfasern" wird eine langgestreckte
Struktur mit einem zentralen Hohlraum verstanden, die so aufgebaut
ist, daß sie
ein relativ großes
Membran-Oberflächenbereich-Volumen-Ver hältnis und
poröse
Wände besitzt,
wobei die Poren der Wand von einer Oberfläche der Faser zur anderen Oberfläche der
Faser führen
und im wesentlichen eine solche Größe besitzen, daß sie in
der Lage ist, das Hindurchtreten von Submikron-Teilchen und -Organismen
zu blockieren. Unter einem „äußeren Gehäuse" wird jedes Gehäuse zum
Umgeben und Einschließen
des Sammelbehälters
verstanden. Unter einem „Einlaß" wird eine Öffnung zum
Einführen
von Fluid verstanden, während unter
einem „Auslaß" eine Öffnung für das Abgeben von
Fluid verstanden wird.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Filtereinheit, die einen
Basisteil umfasst, der einen Sammelbehälter zur Aufnahme eines Filterelementes
und eine Aufnahmeöffnung zum
Einführen
des Filterelementes aufweist. Der Sammelbehälter hat einen Einlaß und einen
Auslaß. Vorzugsweise
ist die Aufnahmeöffnung
in einer Bodenoberfläche
des Basisteils vorgesehen. Die Einheit kann weiterhin einen äußeren Gehäuseteil
für einen
Eingriff mit dem Basisteil umfassen, um den Sammelbehälter zu
umschließen.
Vorzugsweise umfasst die Endkappe eine Nockenoberfläche für ein Zusammenwirken
mit einer komplementären
Oberfläche
im Basisteil, um den Eingriff der Endkappe und der Aufnahmeöffnung zu
erleichtern.
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Vorzugsweise
ist bei der Filtereinheit der Sammelbehälter einstückig mit dem Basisteil ausgebildet
und die Aufnahmeöffnung
ist in einer Bodenoberfläche
des Basisteils vorgesehen. Vorzugsweise ist das in der Aufnahmeöffnung aufzunehmende
Filterelement so dimensioniert und konfiguriert, daß es in
den Aufnahmebehälter
paßt,
und ist so aufgebaut, daß es
eine Endkappe besitzt, die für
einen Eingriff mit der Aufnahmeöffnung
dimensioniert und konfiguriert ist. Die Endkappe kann eine Nockenoberfläche für ein Zusammenwirken
mit einer komplementären Oberfläche im Basisteil
umfassen, um den Eingriff der Endkappe und der Aufnahmeöffnung zu
erleichtern. Vorzugsweise ist eine erste Dichtung der Aufnahmeöffnung und/oder
der Endkappe so zugeordnet, daß eine
Dichtung zwischen der Endkappe und dem Basisteil hergestellt wird.
Eine zweite Dichtung kann weiterhin sowohl dem einen Ende des Filterelements
als auch der Innenoberfläche
des Sammelbehälters
als auch beiden zugeordnet sein, um eine Dichtung zwischen dem Filterelement
und dem Sammelbehälter
zu bewirken. Das Filterelement kann zumindest teilweise von einem
extrudierten Kohlenstoffblock oder von hohlen mikroporösen Fasern
gebildet sein. Vorzugsweise ist das Filterelement ein zusammengesetztes
Filterelement, das erste und zweite Filtrationsmedien umfasst, wobei
das erste Filtrationsmedium einen extrudierten Kohlenstoffblock
und das zweite Filtrationsmedium hohle mikroporöse Fasern umfasst.
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Eine
noch andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Filtrations- vorrichtung,
die ein Filterelement umfasst, das eine Endkappe aufweist, die an
einem ersten Ende des Filterelements vorgesehen ist, einen Basisteil,
der einen integralen Sammelbehälter
für die
Aufnahme des Filterelements umfasst, sowie eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme
des Filterelementes und für
einen Eingriff mit der Endkappe, sowie einen Gehäuseteil für einen Eingriff mit dem Basisteil,
um den Sammelbehälter
zu umschließen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Sammelbehälter
einstückig
mit dem Basisteil ausgebildet. Es ist bevorzugt, daß die Aufnahmeöffnung in
einer Bodenoberfläche
des Basisteils vorgesehen ist. Zwar kann die Endkappe mit der Basis durch
irgendeinen der vielen aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsmechanismen
in Eingriff gebracht werden, doch umfasst bei einer Ausführungsform
die Endkappe Nocken-Vorsprünge für ein Zusammenwirken
mit einer komplementären Nockenoberfläche im Basisteil,
um den Eingriff der Endkappe und der Aufnahmeöffnung zu erleichtern. Es ist
bevorzugt, daß eine
erste Dichtung entweder der Aufnahmeöffnung und/oder der Endkappe
zugeordnet ist, um eine Dichtung zwischen der Endkappe und dem Basisteil
zu bewirken. Eine zweite Dichtung kann zumindest dem Endteil des
Filterelements und/oder einer inneren Oberfläche des Sammelbehälters zugeordnet
sein, um eine Dichtung zwischen dem Filterelement und dem Sammelbehälter zu
bewirken. Das Filterelement kann zumindest teilweise von einem extrudierten
Kohlenstoffblock oder von hohlen mikroporösen Fasern gebildet werden.
Vorzugsweise ist das Filterelement ein zusammengesetztes Filterelement,
das erste und zweite Filtermedien umfasst, wobei das erste Filtermedium
einen extrudierten Kohlenstoffblock und das zweite Filtermedium
hohle mikroporöse
Fasern umfasst.
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Filtervorrichtung zur Aufnahme
eines Filterelementes, das eine Endkappe besitzt, die einem seiner
Enden zugeordnet ist, wobei die Filtervorrichtung einen Basisteil
zur Aufnahme des Filterelementes umfasst und der Basisteil einstückig mit
einem Sammelbehälter
ausgebildet ist, der einen Einlaß und einen Auslaß aufweist,
wobei der Basisteil einen Hohlraum umschließt, durch den das Filterelement
in dem Sammelbehälter
positioniert werden kann, und der diesen Hohlraum umschließende Basisteil
eine Eingriffsoberfläche
aufweist, die komplementär
zur Oberfläche
der Endkappe ist, um mit dem Filterelement in Eingriff zu treten;
sowie einen Gehäuseteil
für einen
Eingriff des Basisteils um den Sammelbehälter zu umschließen.
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Diese
und andere einzigartige Merkmale des hier beschriebenen Systems
ergeben sich noch genauer aus der folgenden Beschreibung, der beigefügten Zeichnung
und den Ansprüchen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Damit
der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet des hier beschriebenen
Systems die Erfindung noch genauer verstehen und von ihr Gebrauch machen
kann, wird auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Tisch-Filtereinheit die mit einer
Adaptereinheit verbunden ist, die dazu dient, die Filtereinheit
an einer Fluidleitung zu befestigen,
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Filtereinheit und einer Filterpatronen-Baueinheit gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Endkappe für einen Eingriff im Basisteil
der Filterbaueinheit aus 2,
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4 eine
Querschnittsansicht der Endkappe aus 3 längs der
Linie 4-4;
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5 eine
teilweise geschnittene perspektivische Innenansicht eines Mechanismus
zum Verbinden einer Filterelement-Endkappe mit der Basis gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine
Querschnittsansicht der zusammengesetzten Ausführungsform der Filtereinheit
aus 2,
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7 eine
perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Filterpatrone aus 2,
und
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8 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Filterpatronen-Baueinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
viele der mit dem Stand der Technik in bezug auf Tisch-Filtereinheiten
verbundenen Probleme. Die Vorteile und andere Merkmale des hier
beschriebenen Systems ergeben sich für den Durchschnittsfachmann
noch genauer aus der folgenden detaillierten Beschreibung bestimmter
bevorzugter Ausführungsformen
in Verbindung mit der Zeichnung, die repräsentative Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wiedergibt und in der gleiche Bezugszeichen ähnliche Strukturelemente
bezeichnen.
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In 1 ist
eine perspektivische Darstellung einer Tisch-Filtereinheit 10 wiedergegeben,
die über eine
oder mehrere Leitungen 18, 20 mit einer Adaptereinheit 16 verbunden
ist, die dazu dient, die Filtereinheit mit einer Fluidleitung zu
verbinden. Die Tisch-Filtereinheit 10 umfasst eine Basis 14,
an der ein äußeres Gehäuse 12 montiert
ist, wobei die Basis 14 und das äußere Gehäuse 12 das Äußere der Tisch-Filtereinheit 10 bilden.
Die Adapterbaueinheit 16 ist so konstruiert, daß sie mit
einer Fluidleitung, wie z. B. einer Spülenleitung, mit Hilfe einer
Verbindungsvorrichtung 26 verbunden werden kann. Fluid, das
in den Adapter durch den Verbinder 26 eintritt, kann der
Tisch-Filtereinheit 10 mit Hilfe von Leitungen 18 oder
durch eine direkte Durchsatzöffnung 24 im
Adapter 16 mit dem Verschlußhahn 22 zugeführt werden.
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In 2 ist
eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Filtereinheits-Baueinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung wiedergegeben. Die Basis 14 umfasst einen Sammelbehälter 32, der
so dimensioniert ist, daß er
zu einer Filterpatrone paßt,
die allgemein mit den sie bildenden Bestandteilen mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet
ist. Man sieht, daß der
Sammelbehälter 32 einen
Einlaß 28 und
einen Auslaß 30 besitzt,
um dem Sammelbehälter 32 Fluid
zuzuführen
bzw. aus ihm abzuführen.
Der Einlaß 28 und der
Auslaß 30 sind
mit der Außenseite der
Filtereinheit 10 über
Leitungen 20 bzw. 18 verbunden. Der Sammelbehälter 32 wird
im wesentlichen von der Abdeckung 12 umgeben und kann mit dieser
durch eine Verbindungsstruktur, wie z. B. (ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein)
durch Schrauben 36 und mit einem Gewinde versehene Aufnahmen 34,
verbunden sein. Eine erste Platte 38 kann über den
Schrauben 36 angeordnet sein, um dem Äußeren der Abdeckung 12 ein ästhetischeres
Aussehen zu verleihen. Die Abdeckung 12 kann weiterhin
in sich eine Energiequelle 40 einschließen, um irgendwelche elektronischen
Schaltungen mit Energie zu versorgen, die dem Filter zugeordnet
sind, wie z. B. eine Zeitgeberuhr (nicht dargestellt), um anzuzeigen,
ob ein Filteraustausch empfehlenswert ist. Eine zweite Platte 42 kann über der
Energiequelle 40 angeordnet sein, um dem Äußeren der
Abdeckung 12 ein ästhetischeres
Aussehen zu verleihen. Die Basis 14 kann mit Gerätefüßen 74 (siehe 5)
versehen sein.
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Die
Filterpatrone 50 oder jede andere Filterpatrone, die geeignet
ist, in den Sammelbehälter 32 dicht
zu passen, kann für
die Tisch-Filtereinheit 10 verwendet werden. Die Filterpatrone 50 besteht
aus zwei Filterelementen, von denen das eine einen Mantel 44 aus
kohlenstoffhaltigem Material und das andere ein U-förmiges Bündel von
hohlen, mikroporösen Fasern 48 als
bevorzugte Ausführungsform
umfasst. Der Mantel aus kohlenstoffhaltigem Material 44 kann durch
ein Extrusionsverfahren hergestellt werden. Das Bündel 48 von
hohlen, mikroporösen
Fasern ist konzentrisch im Hohlraum 56 untergebracht, der
von dem kohlenstoffhaltigen Mantel 44 gebildet wird. Das Bündel 48 der
mikroporösen,
hohlen Fasern wird dadurch geformt, daß hohle, mikroporöse Fasern
in den Bodenteil des oberen Käfigs 82 (siehe 8)
eingegossen werden. Die obere Endkappe 52 weist einen Dichthals 62 für eine dichte
Verbindung mit einem internen Kragen 78 des Sammelbehälters auf,
wie in 6 dargestellt. Der Dichthals 62 ist vorzugsweise mit
einer oberen Dichtung 54 versehen, um eine vollständige Abdichtung
zwischen dem Dichthals 62 und dem inneren Hals 78 des
Sammelbehälters
zu unterstützen.
Die Filterpatrone 50 ist weiterhin mit einer unteren Endkappe 46 ausgestattet.
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Wie
in der perspektivischen Darstellung von 8 gezeigt,
kann das U-förmige
Bündel
von hohlere, mikroporösen
Fasern 48 in einem Käfig 82 enthalten
sein, wobei der Käfig 82 und
die hohlen mikroporösen
Fasern in die obere Endkappe 52 gezogen sind. Der Käfig 82 ist
im Hohlraum 56 angeordnet, der von dem kohlenstoffhaltigen
Mantel 44 gebildet wird.
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Wie
in 3 perspektivisch und in 4 im Schnitt
(längs
der Linie 4-4 aus 3) dargestellt ist, hat die
untere Endkappe 46 einen vertieften Teil 64 für die Aufnahme
eines Endes des kohlenstoffhaltigen Mantels 44. Die untere
Endkappe 46 hat weiterhin einen in ihr angeordneten Zentrierkragen 66,
der so dimensioniert ist, daß er
in den Hohlraum 56 des kohlenstoffhaltigen Mantels 44 paßt. Der
Zentrierkragen 66 unterstützt die Zentrierung des kohlenstoffhaltigen
Mantels 44 in der unteren Endkappe 46. Die untere
Endkappe 46 nimmt weiterhin eine untere Dichtung 58 zur
Unterstützung
der vollständigen
Abdichtung zwischen der unteren Endkappe 46 und der oberen
Oberfläche 76 der
Basis 14 auf (siehe 5). Die
untere Endkappe 46 ist weiterhin mit einem Eingriffsrand 60 für einen
Eingriff mit Gewindeschultern 72 der Basis 14 ausgebildet
(siehe 5).
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Die
Art und Weise, wie die in 7 dargestellte,
zusammengebaute Filterpatrone 50 mit der Basis 14 der
Tisch-Filtereinheit 10 in Eingriff gebracht wird, ist in 5 gezeigt.
Die obere Endkappe 52 der zusammengebauten Filterpatrone 50 wird
durch die Basisöffnung 70 von
der unteren Basisoberfläche 68 eingeführt. Die
obere Endkappe 46 wird danach in der Basis 14 dadurch
verbunden, daß der
Eingriffsvorsprung 60 längs
der Gewindeschultern 72 in Eingriff gebracht wird, um so
eine axiale Verschiebung der Filterpatrone 50 relativ zur
Basis 14 zu beeinflussen. Vorzugsweise schließt dann,
wenn die untere Endkappe 46 in ihre verriegelte Position
gedreht worden ist, die untere Endkappe 46 eben mit der
Basis 14 ab. Die Verbindung kann mit Hilfe von Verriegelungs-Nockenoberflächen erfolgen.
Vorzugsweise ist der Eingriff so, daß die untere Dichtung 58 in
abdichtender Weise bezüglich
der oberen Basisoberfläche 76 in
Eingriff steht. Vorzugsweise wird gleichzeitig mit der Verbindung
der unteren Endkappe 46 mit der Basis 14 auch
die obere Endkappe 52 in dichter Weise mit der inneren
Oberfläche
des inneren Sammelbehälterkragens 78 in
dichten Eingriff gebracht. Die untere Endkappe 46 kann
auch so hergestellt werden, daß sie
in ihrer unteren Oberfläche
einen Schlitz 59 aufweist, um ein Einführen von Instrumenten in den Schlitz 59 zu
ermöglichen,
um ein Drehen der Filterpatrone und somit ihre Eingriffsverbindung
zu erleichtern.
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In 6 ist
eine Querschnittsdarstellung der in 2 wiedergegebenen
Ausführungsform
einer zusammengebauten Filtereinheit wiedergegeben. Wie gezeigt,
tritt das Fluid durch die Leitung 20 und durch den Einlaß 28 ein.
Das Fluid zirkuliert um das kohlenstoffhaltige Filterelement 44 und
durchquert unter Druck die Wände
des kohlenstoffhaltigen Elementes 44, so daß es in
den Hohlraum 56 des kohlenstoffhaltigen Elements eintritt.
Das Fluid im Hohlraum 56 des kohlenstoffhaltigen Elementes
wird durch Druck gezwungen, durch das Bündel hohler, mikroporöser Fasern 48 und
dann durch den oberen Endkappenhals 62 zum Auslaß 30 auszutreten,
wobei der obere Endkappenhals 62 in dichter Weise mit dem
den Sammelbehälterauslaß abdichtenden
Teil 78 des Sammelbehälters 32 verbunden
ist. Der Auslaß 30 ist
an der Leitung 18 befestigt, aus der das gefilterte Wasser
entnommen werden kann. Das mikroporöse Faserbündel 48 kann im Hohlraum 56 ohne Gehäuse angeordnet
oder, wie dargestellt, in einem Gehäuse, beispielsweise einem Käfig 82,
eingeschlossen sein, das vorzugsweise perforiert und in noch bevorzugterer
Weise so angeordnet ist, daß es eine
Exposition von mehr als 40% des gesamten Oberflächenbereiches des Faserbündels an
das umgebende Fluid ermöglicht.
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Zwar
wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, doch ist dem Fachmann ohne weiteres klar, daß verschiedene Änderungen
und/oder Modifikationen an der Erfindung durchgeführt werden
können,
ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die
beigefügten
Ansprüche
definiert ist.