DE60214883T2

DE60214883T2 - Leckarme austauschbare wasserfilteranordnung

Info

Publication number: DE60214883T2
Application number: DE60214883T
Authority: DE
Inventors: Karl Denmark Township FRITZE
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: EP1453585A1; WO2003011424A9; US6632355B2; DE60214883D1; EP1453585A4; US7147772B2; US20030217959A1; EP1453585B1; US20030019805A1; US20060272995A1; WO2003011424A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine ersetzbare Wasserfilteranordnung zum Filtern von Trinkwasser. Spezifisch betrifft die Erfindung eine Trinkwasser-Filteranordnung, bei der ein verbrauchtes Filter durch ein neues Filter mit sehr wenig Verschütten ungeachtet der Montagerichtung der Wasserfilteranordnung ersetzt werden kann.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wasserfilteranordnungen für Industrie, Handel und Verbraucher sind in der Industrie weitgehend bekannt. Es ist gut bekannt, dass Wasserfilteranordnungen, die von Verbrauchern oder in Konsumgütern verwendet werden, in der Größe beschränkt sein müssen, um sich an Beschränkungen des verfügbaren Raums anzupassen. Da das Volumen und/oder die Oberfläche eines Filters die Schlüsselkomponenten der Filterkapazität sind, haben diese kleineren Verbraucherfilter weniger Filterkapazität als ihre großen Gegenstücke in Handel und Industrie. Es ist diese verringerte Filterkapazität, die häufigeres Ersetzen erforderlich macht, die es für eine Verbraucher-Wasserfilteranordnung nötig macht, zum schnellen und bequemen Filterelementersetzen ausgelegt zu sein.
Leider hat die Kombination des schnellen und einfachen Ersetzens gemeinsam mit der Verbrauchernachfrage nach niedrigen Preisen zu Konzepten geführt, bei welchen Wasser während des Filterersetzens leicht verschüttet wird. Aufgrund der kleinen Größe des Verbraucherwasserfilters kann es in einer Vielzahl von Lagen und Ausrichtungen installiert werden. Diese Lagen und Ausrichtungen sind oft für den Verbraucher nicht leicht zugänglich, was das Aufsammeln von verschüttetem Wasser noch schwieriger macht. Es besteht ein Bedarf an einem Wasserfilteranordnungskonzept, bei dem die Anordnung in einer Vielzahl von Lagen und Ausrichtungen installiert werden kann, ohne der Geschwindigkeit und Leichtigkeit des Austauschens des Filterelements zu schaden und gleichzeitig ein Konzept mit geringem Verschütten zu sein.
Ein Beispiel für eine Wasserfilterpatrone die ohne größeres Verschütten von Wasser ersetzt werden kann, ist in US 5 397 462 beschrieben. Die Filterpatrone hat eine Einlassöffnung im unteren Abschnitt der Patrone und eine Auslassöffnung im oberen Abschnitt der Patrone. Wenn die Patrone ersetzt werden muss, verschließt ein Kugelventilmechanismus in der Einlassöffnung die Öffnung und verhindert das Verschütten von Wasser.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Wasserfilteranordnung der vorliegenden Erfindung entspricht den oben erwähnten Anforderungen der Industrie. Das Wasserfilteranordnungskonzept weist eine so gut wie lecksichere ersetzbare Filteranordnung und eine geformte Wasserverteileranordnung mit Einlassstromventilen und einem Abfalldesign auf, das für schnellen und leichten Zugang beim Ersetzen der Filteranordnung sorgt. Kombiniert stellen diese Elemente das schnelle und leichte Warten mit dem Komfort des geringen Verschüttens bereit.
Die Ersatzfilteranordnung besteht aus einem zylindrischen Filterelement, das sich in einem geformten, zylindrischen Gehäuse befindet. Die Filteranordnung ist dazu konzipiert, mit einem Minimum an Drehkraft, die der Verbraucher anlegen muss, eingefügt und herausgenommen zu werden. Das Ersetzen einer Filteranordnung erfordert weder Werkzeug noch das Handhaben von Ventilen oder Rohrleitungen vor der Wartung. Verbrauchte Filteranordnungen können sofort ohne Demontage entsorgt werden.
Für die Beschreibung bezieht sich die Spezifikation auf ein Filter mit gekörnter Aktivkohle (Granular Activated Carbon – GAC). Der Fachmann versteht, dass eine Vielfalt anderer im Handel erhältlicher Filter an Stelle des GAC-Filters verwendet werden können. Diese Filter könnten folgende enthalten, ohne auf sie beschränkt zu sein, nämlich Tiefenfilter, Oberflächenfilter, Medienfilter, Filter des ionischen und des Membrantyps. Bei der vorliegenden Erfindung fließt ungefiltertes Wasser von außerhalb des Filters her in die Mitte. Verschmutzungen, wie organische Zusammensetzungen, Partikel und Chlor werden eliminiert, und das gefilterte Wasser liegt im Inneren des Filterhohlraums vor. An dem Einlassende des Filters ist eine Klebstoffsperre befestigt, die das eintretende ungefilterte Wasser daran hindert, mit dem gefilterten Wasser innerhalb des Filterhohlraums in Berührung zu kommen. Die Klebstoffsperre dient auch zum Verteilen des eintretenden Wassers zur Außenseitenfläche des Filterelements, do dass der gesamte Querschnitt des Filters in dem Filterprozess verwendet wird.
Bei einer Ausführungsform hat die Klebstoffsperre einen Hals, der in einer beabstandeten Beziehung zu einer Öffnung angeordnet werden kann, die in einer Oberseite der Filterpatrone definiert ist. Durch die Beabstandung kann die Filterpatrone frei ohne Auferlegen von Drehbewegung auf die Klebstoffsperre gedreht werden. Auf diese Art kann die Filteroberseite auf das Patronengehäuse reibungs- oder ultraschallgeschweißt werden, ohne die Klebstoffsperre und das Filterelement, an dem die Klebstoffsperre haftet, zu stören. Das Reibungsschweißen der Filteroberseite an das Filterpatronengehäuse ist ein einzigartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Das GAC-Filter befindet sich in einem geformten, gerillten Filtergehäuse. Das Gehäuse ist an dem geformten Ende verjüngt, so dass der Gehäusedurchmesser leicht kleiner ist als der des Filterelements. Der Klebstoff wird auf das geformte Ende des Gehäuses vor dem Einfügen des GAC-Filters aufgetragen. Die Kombination des Klebstoffs und des Zusammendrückens, das zum kompletten Einfügen des GAC-Filters erforderlich ist, hindert ungefiltertes Wasser daran, an dem Filter vorbeizukommen und in den Hohlraum für gefiltertes Wasser innerhalb des Filterelements einzudringen. Das Filtergehäuse wird anhand einer Endkappe verschlossen und abgedichtet. Die Endkappe ist an dem Gehäuse durch Kleben, Schweißen oder andere für die Werkstoffe geeignete Mittel befestigt. Die Endkappe dient zusätzlichen Zwecken, umfassend ein Mittel, um eine Schnittstelle mit dem Wasserverteiler zu bilden und Kraft gegen die Klebstoffsperre bereitzustellen, um das Filter zu halten und abzudichten.
Beim Installieren oder Entfernen bildet die Wasserfilteranordnung direkt mit dem geformten Wasserverteiler eine Schnittstelle. Der Wasserverteiler bildet auf drei getrennte Arten eine Schnittstelle mit der Filteranordnung. Zuerst wird die Filteranordnung physisch über ein System zum gegenseitigen Verriegeln mit Rampe und Zunge an Ort und Stelle gehalten. Zweitens hat die Verteileranordnung einen Einfügestöpsel mit O-Ringen, der durch die Filterkappe und in eine Bohrung in der Filtersperre läuft, die mit dem Hohlraum für gefiltertes Wasser des Filterelements in Flüssigkontakt ist. Schließlich enthält die Wasserverteileranordnung mindestens ein und vorzugsweise zwei mechanisch angetriebene Absperrventile für eintretendes ungefiltertes Wasser, die aufgezwängt werden, wenn die Filteranordnung in die befestigte Position gedreht wird.
Der Wasserverteiler weist geformte Strömungskanäle auf, um eintretendes ungefiltertes Wasser zu der Filteranordnung zu lenken und gleichzeitig zu erlauben, dass gefiltertes Wasser aus der Filteranordnung entfernt und zu seiner Verwendungsstelle gesendet wird. Als Teil des verschüttungssicheren Konzepts der ganzen Anordnung, enthält der Wasserverteiler zwei mechanisch angetriebene Ventile, die sich in den benachbarten Kanälen zum Versorgen mit ungefiltertem Wasser befinden. Außer wenn die Filteranordnung an den Wasserverteiler montiert ist, dienen diese Ventile dazu, das Fließen ungefilterten Wassers zu unterbinden. Daher wird Wasser während eines Filterwechsels daran gehindert, aus den Versorgungskanälen zu fließen, ohne dass der Verbraucher mehr tun muss als die Filteranordnung zu entfernen.
Bei einer Ausführungsform dient der Montagearm als Basis anhand welcher die ganze Anordnung vom Benutzer an Ort und Stelle positioniert wird. In der Betriebsanordnung wird die Filterpatrone im Wesentlichen in horizontaler Ausrichtung gehalten. Der Arm bildet mit dem Wasserverteiler eine Schnittstelle über einen Einschnappbeinmechanismus eine Schnittstelle, die ein schnelles und dauerhaftes Koppeln dieser Bestandteile erlaubt. Der Montagearm weist einen Satz von Schwingarmen und einen winkeligen Körper auf. Diese Merkmale erlauben es dem Arm, gemeinsam mit dem Wasserverteiler und der Filteranordnung um eine feststehende Menge nach unten gedreht zu werden, um für einfachen Zugangs- und Handhabungsraum während des Filteranordnungswechsels zu sorgen.
Bei einer anderen Ausführungsform hat die Wasserverteilungsanordnung zwei axiale Vorsprünge, anhand welcher die gesamte Wasserfilteranordnung installiert und an Ort und Stelle gehalten wird. Die axialen Vorsprünge können Vorsprünge des Typs massiver Stab zum Einfügen in einen Fangmechanismus sein. Die axialen Vorsprünge können auch Bohrungen haben, um Vorsprünge aufzunehmen, um die Wasserfilteranordnung in Position zu halten. Ferner können axiale Vorsprünge verwendet werden, um einen Befestigungsdeckel über die ganze Wasserfilteranordnung zu montieren. Das erlaubt das Drehen des Befestigungsdeckels aus seiner Position für Wartungs- und Installationszwecke und zurück in seine Position, wenn die Wasserfilteranordnung betriebsbereit ist.
Die vorliegende Erfindung ist eine Filteranordnung, die eine Wasserfilteranordnung enthält, die ein Filterelement hat, das abdichtend in einer Patrone angeordnet ist und einen Einlass und einen Auslass hat, wobei die Wasserfilteranordnung im Wesentlichen tropfenlos ist, wenn sie mit Wasser gefüllt ist und im Wesentlichen waagerecht angeordnet ist. Eine Verteileranordnung ist strömungstechnisch mit einem Einlass zu einer Quelle von Wasser, das gefiltert werden soll, koppelbar, und hat einen Auslass für gefiltertes Wasser und zueinander passende Elemente, um sich abnehmbar an die Wasserfilteranordnung zu passen, und ein Montagemittel, das an dem Verteiler befestigt ist und Drehbewegung für die Wasserfilteranordnung für das Installieren, Abnehmen und Ersetzen der Wasserfilteranordnung bereitstellt.
Eine Patrone und eine Wasserverteileranordnung sind ferner enthalten. Die vorliegende Erfindung ist ferner eine Patrone und eine Wasserverteilungsanordnung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht der Wasserfilteranordnung mit geringem Verschütten,
2 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Wasserfilteranordnung mit geringem Verschütten,
3 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Wasserfilteranordnung,
4 ist eine dreidimensionale perspektivische Endansicht des Filtergehäuses,
5 ist eine dreidimensionale Abrissansicht des offenen Endes des Filtergehäuses,
6 ist eine dreidimensionale perspektivische Ansicht des Filterelements,
7 ist eine dreidimensionale Abrissansicht der Unterseite der Filtersperre,
8 ist eine dreidimensionale Draufsicht der Filtersperre,
9 ist eine dreidimensionale Draufsicht der Filterendkappe,
10 ist eine dreidimensionale Ansicht von unten der Filterendkappe,
11 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Wasserverteilers,
12 ist eine Aufrissquerschnittansicht der Filterschnittstelle,
13 ist eine Aufriss-Abriss-Querschnittansicht der Filterschnittstelle,
14 ist eine dreidimensionale Abrissansicht des Strömungsverteilers,
15 ist eine Aufrissquerschnittansicht des Strömungsverteilers,
16 ist eine dreidimensionale Endansicht des Strömungsverteilers,
17 ist eine dreidimensionale Endansicht der Rohrhalterung,
18 ist eine Aufriss-Querschnittansicht der Rohrhalterung,
19 ist eine dreidimensionale Endansicht des Montagearms,
20 ist eine dreidimensionale Ansicht von unten des Montagearms,
21 ist eine dreidimensionale Zusammenbauzeichnung der Wasserfilteranordnung mit geringem Verschütten, und
22 ist eine dreidimensionale Endansicht einer anderen Ausführungsform des Strömungsverteilers.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die ersetzbare Wasserfilteranordnung mit geringem Verschütten ist allgemein in 100 in 1 gezeigt. Die Wasserfilteranordnung 100 weist drei Hauptbestandteile auf (siehe 2): Filteranordnung 110, Wasserverteiler 120 und Montagearm 130.
Die Filteranordnung 110 umfasst vier getrennte Elemente (siehe 3): Filtergehäuse 140, GAC-Filterelement 150, Filtersperre 160 und Endkappe 170.
Das Filtergehäuse 140 (siehe 4 und 5) ist ein geformtes, verjüngtes zylindrisches Gehäuse aus geeigneten Werkstoffen. Das Filtergehäuse 140 hat ein Ende 180, das zugeformt ist, während das andere Ende 190 offen ist. Der Durchmesser des geschlossenen Endes 180 kann kleiner sein als der Durchmesser des offenen Endes 190. Ein erhöhter konischer Vorsprung 200 erstreckt sich von der Mitte des geschlossenen Endes 180 zu dem offenen Ende 190. Um den erhöhten konischen Vorsprung 200 befindet sich ein Gitter aus Stützrippen 210, das sich zu dem Umkreis des Filtergehäuses 140 erstreckt. Von dem geschlossenen Ende 180 erstreckt sich zu dem offenen Ende 190 ein Netz aus halbkugelförmigen Rillen 220 um den Außenumkreis des Filtergehäuses 140. In das geschlossene Ende 180, auf der Außenseite des Filtergehäuses 140, sind Anweisungen 230 und ein Pfeil 240 geformt. Im inneren Umkreis des offenen Endes 190 befindet sich eine vertiefte Lippe 250.
Das GAC-Filterelement 150 (siehe 6) ist ein zylindrisches Filter mit einem Hohlraum 260, der die ganze Länge des Filters durchläuft. Das GAC-Filterelement 150 ist an beiden Enden 270 offen.
Die Filtersperre 160 (siehe 7 und 8) hat eine dazupassende Fläche 280, die innerhalb des Umkreises der Filtersperrenlippe 290 vertieft ist. Die dazupassende Fläche 280 ist flach mit Ausnahme schmaler Grate 300, die von der dazupassenden Fläche 280 vorstehen. Die Mitte der Filtersperre 160 enthält die durchgehende Bohrung 310. Wo die durchgehende Bohrung 310 die dazupassende Fläche 280 schneidet, befindet sich ein verjüngter Vorsprung 320, der sich ab der dazupassenden Fläche 280 erstreckt. Auf der entgegengesetzten Seite der dazupassenden Fläche 280 erstreckt sich ein Halsvorsprung 330 mit relativ großem Durchmesser von der Schnittstelle mit der Fläche 280 und durch die Bohrung 310. Der Durchmesser des Vorsprungs mit großem Durchmesser 330 ist signifikant größer als der Durchmesser des verjüngten Vorsprungs 320. Ähnlich hat die Bohrung 310 einen signifikant größeren Durchmesser innerhalb des Halsvorsprungs 330 als der Durchmesser der Bohrung 310 in dem Vorsprung 320. Um den Halsvorsprung 330 mit großem Durchmesser befindet sich ein Netz aus Druckrippen 340. Das Ende des Vorsprungs 350 mit großem Durchmesser ist auf dem Innenseitenumkreis in der Nähe des oberen Rands des Halsvorsprungs 330 verjüngt.
Die Endkappe 170 (siehe 9 und 10) hat einen geformten Zylinder 360, der aus der Fläche der Filterkappen 370 vorsteht. Auf dem Außenseitenumkreis des vorstehenden Zylinders 360 befinden sich zwei generell rechteckige Zungen 380, die voneinander um 180° beabstandet sind. Diese rechteckigen Zungen 380 haben winkelige Seiten 390 auf zwei der diagonal entgegengesetzten Ecken. Die Endkappe 170 weist eine zentral angelegte durchgehende Bohrung 400 auf. Der Innendurchmesser dieser Bohrung 400 ist etwas größer als der Halsvorsprung 330.
Auf der Fläche der Filterkappe 370, die sich auf dem Umkreis der durchgehenden Bohrung 400 befindet, befinden sich zwei kleine Rampen 410, die voneinander um 180° beabstandet sind. Gleich jenseits der kleinen Rampen 410 befindet sich eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten Bohrungen 420 mit kleinem Durchmesser. Vorzugsweise haben die Bohrungen 420 Durchmesser zwischen 0,76 mm (0,030") und 3,18 mm (0,125") und vorzugsweise 1,27 mm (0,050"). Auf der Filterschnittstellenseite 430 liegt vertieft ein Grat 440. Gleich innerhalb des vertieften Grats 440 befindet sich ein Schweißenergielenker 450. Der innere Endumkreis 460 des vorspringenden Zylinders 360 ist verjüngt.
Die Wasserverteilungsanordnung 120 ist eine Anordnung, die aus drei einzelnen Elementen besteht (siehe 11): Wasserfilterschnittstelle 470, Strömungsverteiler 480 und Rohrhalterung 490.
Die Wasserfilterschnittstelle 470 (siehe 12, 13 und 21) ist vorzugsweise ein geformter Bestandteil und wird vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie das Filtergehäuse 140 geformt. Ein Ende der Wasserfilterschnittstelle 470 hat einen geformten Einfügestopfen 500. Der Außendurchmesser des Stopfens 500 ist vorzugsweise leicht kleiner als der große Innendurchmesser der Bohrung 310 in der Endkappe 170. Auf dem Einfügestopfen 500 befinden sich zwei konzentrische Dichthohlkehlen 510, die O-Ringe 515 aufnehmen. Eine dritte Dichthohlkehle 520 mit größerem Durchmesser, die die Dichtung 525 aufnimmt, befindet sich an der Basis des Einfügestopfens 500.
Durch die Mitte des Einfügestopfens läuft eine Bohrung 530, die sich ganz durch die Wasserfilterschnittstelle 470 erstreckt. An dem Ende, das dem Einfügestopfen 500 entgegengesetzt ist, erstrecken sich zwei zylindrische Montageösen 540 von der Fläche 542. Außerhalb des Umkreises der Bohrung 530 befinden sich zwei Bohrungen 550, die sich parallel zu der Bohrung 530 des Einfügestopfens erstrecken und voneinander um 180° beabstandet sind.
Der Strömungsverteiler 480 ist vorzugsweise ein geformter Teil (siehe 14, 15, 16 und 21) und besteht vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff wie das Filtergehäuse 140 und die Wasserfilterschnittstelle 470. In den Strömungsverteiler 480 sind getrennte Leitungen für eintretendes ungefiltertes Wasser 560 und austretendes gefiltertes Wasser 570 geformt. Auf der Filterseite 580 des Strömungsverteilers 480 befinden sich zwei sechseckige Bohrungen 590. Der Strömungsverteiler 480 hat ferner ein Paar winkeliger Bahnen 600, die voneinander um 180° entgegengesetzt angeordnet sind. An dem Anfang der winkeligen Bahnen 600 befinden sich zwei halbkugelförmige Öffnungen 610 in dem Strömungsverteiler 480. Die Armseite 620 des Strömungsverteilers 480 hat 4 gleichmäßig beabstandete Führungsrampen 630, die zu vier Kerben 640 in der Außenseite des Strömungsverteilers 480 führen. Innerhalb des Umkreises des Strömungsverteilers 480, auf der Armseite 620, befindet sich eine vertiefte Lippe 650. Die Armseite 620 des Strömungsverteilers 480 hat zwei benachbarte kreisförmige Bohrungen, eine Bohrung 660 in Berührung mit dem geformtem Kanal für ungefiltertes Wasser 560 und die andere Bohrung 670 in Berührung mit dem Kanal für gefiltertes Wasser 570.
In die Kanäle für ungefiltertes Wasser 560 sind die Federventilanordnungen 565 montiert. Die Federventilanordnung besteht aus einer Feder 566 und einem gerillten Ventilkörper 567. Auf der Außenseite der Bohrung 670 für gefiltertes Wasser befinden sich drei halbkugelförmige Grate 680. An den Enden der Bohrung 660 für ungefiltertes Wasser und der Bohrung 670 für gefiltertes Wasser befinden sich O-Ring-Rillen 690. Auf dem Umkreis der Armseite 620 erstreckt sich eine Zunge 700.
Die Rohrhalterung 490 (siehe 17, 18 und 21) hat zwei benachbarte Bohrungen, eine Bohrung 710 für ungefiltertes Wasser und eine Bohrung 720 für gefiltertes Wasser. Auf der Außenseite der Bohrung 720 für gefiltertes Wasser befinden sich 3 halbkugelförmige Grate 730. Auf beiden Seiten der Bohrungen 710 und 720 sind die Öffnungen 740 verjüngt. Auf der Verteilerseite 750 der Rohrhalterung 490 befindet sich eine Erweiterung 760 der Bohrungen 710 und 720 mit einer O-Ring-Hohlkehle 770, die O-Ringe 775, an der Basis jeder Erweiterung 760 aufnimmt. Durch die Bohrung 710 für ungefiltertes Wasser erstreckt sich das Wasserversorgungsrohr 744 für ungefiltertes Wasser. Durch die Bohrung 720 für gefiltertes Wasser erstreckt sich das Wasserrücklaufrohr 445 für gefiltertes Wasser. Sowohl das Wasserversorgungsrohr 744 für ungefiltertes Wasser als auch das Rücklaufrohr 745 für gefiltertes Wasser haben verjüngte Enden 746 mit Widerhaken.
Der Montagarm 130 (siehe 19 und 20) ist ein geformter Bestandteil aus dem gleichen Werkstoff wie das Filtergehäuse 140 und der Wasserverteiler 120. Der Montagearm 130 hat zwei Schwenkarme 780, die einander entgegengesetzt sind. Der Montagearm 130 hat eine Schwenkrampe 790. Der Montagearm 130 hat eine kreisförmige Montagefläche 800. Die Außenkante der Montagefläche 800 ist mit Hohlkehlen 810 versehen. Die Montagefläche 800 hat einen Kerbenausschnitt 820 an der Außenkante. Auf der Montagefläche 800 befinden sich Schnappstifte 830. Die Montagefläche 800 hat eine Öffnung 840. Eine Seite der Öffnung 840 hat drei halbkreisförmige Kerben 850. Auf der Unterseite 860 des Montagearms 130 befindet sich eine Stützrippe 870, die zwischen den Schwenkarmen 780 läuft.
Bei einer anderen Ausführungsform (siehe 22) hat der Strömungsverteiler 875 zwei zylindrische Vorsprünge 880, die um 180° voneinander versetzt sind. Die zylindrischen Vorsprünge 880 haben Bohrungen 890, die sich über die Länge der zylindrischen Vorsprünge 880 erstrecken.
Bei einer Ausführungsform sind die Wasserfilteranordnung 110, die Wasserverteilungsanordnung 120 und der Montagearm 130 befestigt, um die Filteranordnung 100 mit geringem Verschütten zu bilden.
Der erste Schritt des Zusammenbauens der Wasserfilteranordnung 110 besteht darin, die Filtersperre 160 an einem Ende des Filterelements 150 zu befestigen. Der verjüngte Vorsprung 320 der Filtersperre 160 wird in den Filterhohlraum 260 eingefügt. Die dazupassende Fläche 280 wird je nach den Werkstoffen mit dem Filterelement 150 durch Schmelzkleben oder ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren befestigt. Die Grate 300 auf der dazupassenden Fläche 280 stellen eine stationäre Arretierung bereit, um die richtige Zusammenbauhöhe sicherzustellen und zu vermeiden, dass die Klebstoffschicht in einen dünnen Film zerdrückt wird.
Nach dem Befestigen der Filtersperre 160 wird ein Klebstoff in das Filtergehäuse 140 gegeben, und das Filterelement 150 wird in das Filtergehäuse 140 eingefügt. Der erhöhte konische Vorsprung 200 des Filtergehäuses 140 steht in den Filterhohlraum 260 vor. Der erhöhte konische Vorsprung 200 zentriert das Filterelement 150 in dem Filtergehäuse 140 und hindert den Klebstoff daran, in den Filterhohlraum 260 einzudringen. Die Filterschnittstellenseite 430 der Filterendkappe 170 wird über die Oberseite der Filtersperre 160 gegeben, wobei sich der Vorsprung 330 mit dem großen Durchmesser in die durchgehende Bohrung 400 erstreckt. Der vertiefte Grat 440 der Filterendkappe 170 bildet eine Schnittstelle mit der vertieften Lippe 250 des Filtergehäuses 140. Die Filterendkappe 170 wird dauerhaft an dem Filtergehäuse 140 befestigt, indem die vertiefte Lippe 250 und der vertiefte Grat 440 anhand eines Dichtmechanismus, der für die Werkstoffe geeignet ist, befestigt werden. Diese Dichtmechanismen können Reibungs- oder Ultraschallschweißtechniken umfassen. Während des Abdichtprozesses verschmilzt der Werkstoff und bildet eine wasserdichte Abdichtung zwischen dem Filtergehäuse 140 und der Filterendkappe 170.
Der nächste Schritt des Zusammenbauens der Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten besteht im Zusammenbauen des Wasserverteilers 120. Die zwei Federventile 565 werden in die Wasserkanäle 560 für ungefiltertes Wasser, die sich auf dem Strömungsverteiler 480 befinden, eingefügt. Die zylindrischen Montageösen 540 auf der Wasserfilterschnittstelle 470 werden gefluchtet mit und eingefügt in die sechseckigen Bohrungen 590 auf dem Strömungsverteiler 480. Die Verbindung zwischen der Wasserfilterschnittstelle 470 und dem Strömungsverteiler 480 wird anhand von Befestigungsmethoden dauerhaft gemacht, die für die Werkstoffe geeignet sind, wie zum Beispiel Ultraschallschweißen. Die verjüngten Enden 746 mit Widerhaken des Wasserversorgungsrohrs 744 für ungefiltertes Wasser und des Rücklaufrohrs 745 für gefiltertes Wasser werden durch die Bohrung 710 für ungefiltertes Wasser und die Bohrung 720 für gefiltertes Wasser der Rohrhalterung 490 eingefügt. Das Wasserversorgungsrohr 744 für ungefiltertes Wasser und das Rücklaufrohr 745 für gefiltertes Wasser werden durch O-Ringe 775 eingefügt. Die O-Ringe 775 befinden sich in der Bohrung 660 für ungefiltertes Wasser und der Bohrung 670 für gefiltertes Wasser und bilden eine wasserdichte Abdichtung zwischen der Rohrhalterung 490 und dem Strömungsverteiler 480. Die halbkugelförmigen Grate 730 auf der Rohrhalterung 490 werden mit den halbkugelförmigen Graten 680 auf dem Strömungsverteiler 480 ausgerichtet. Schließlich wird die Rohrhalterung 490 dauerhaft an dem Strömungsverteiler 480 anhand von Befestigungsmethoden befestigt, die für den Werkstoff geeignet sind. Ultraschallschweißen ist zum Befestigen bestimmter Werkstoffe geeignet.
Der letzte Schritt des Zusammenbauens der Filteranordnung 100 mit geringem Verschütten besteht darin, den Montagearm 130 und den Wasserverteilungsanordnung 120 zu befestigen. Das Rohr 744 für ungefiltertes Wasser und das Rücklaufrohr 745 für gefiltertes Wasser werden durch die Montageflächeöffnung 840 eingeführt. Die halbkugelförmigen Grate 730 auf der Rohrhalterung 490 werden mit den halbkugelförmigen Kerben 850 in der Montageflächenöffnung 840 ausgerichtet. Die Schnappstifte 830 werden mit den Führungsrampen 630 auf der Wasserverteilungsanordnung 120 ausgerichtet. Die Einfügekraft wird an die Schnappstifte 830 angelegt, bis sich in die Verteilerkerben 640 fügen, die eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Montagearm 130 und der Wasserverteilungsanordnung 120 bilden. In diesem Zeitpunkt sollte die sich erstreckende Zunge 700 mit dem Kerbenausschnitt 820 ausgerichtet und in ihm aufgenommen sein.
Bei einer anderen Ausführungsform wird der Strömungsverteiler 875 an der Filteranordnung 110 durch die oben beschriebenen Mittel befestigt. An Stelle des Montagearms 130 wird die Wasserfilteranordnung 100 anhand der zylindrischen Vorsprünge 880 in Position montiert. Die zylindrischen Vorsprünge 880 können in einen Haltemechanismus zum Positionieren und Montieren der Wasserfilteranordnung 100 eingefügt werden. Ferner können die Hohlbohrungen 890 als Aufnahmen verbunden mit einem Einfügemechanismus zum Montieren und Halten der Wasserfilteranordnung 100 verwendet werden. Die zylindrischen Vorsprünge 880 können auch verwendet werden, um einen Montagemechanismus für eine Deckelanordnung für die ganze Wasserfilteranordnung 100 bereitzustellen.
Beim Betrieb wird ungefiltertes Wasser durch ein Wasserversorgungsrohr 744 für ungefiltertes Wasser, das an der Bohrung 710 für ungefiltertes Wasser auf der Rohrhalterung 490 befestigt ist, zugeführt. Das ungefilterte Wasser fließt von der Bohrung 710 für ungefiltertes Wasser durch die Bohrung 660 für ungefiltertes Wasser auf dem Strömungsverteiler 480 und in den Kanal 560 für ungefiltertes Wasser. Wenn die Wasserfilteranordnung 110 an dem Wasserverteiler 120 befestigt ist, werden die Federventile 565 in dem Kanal 560 für ungefiltertes Wasser zusammengedrückt, und Wasser kann aus den Bohrungen 550 mit kleinem Durchmesser auf der Wasserfilterschnittstelle 470 fließen. Das Wasser tritt durch die Bohrungen 550 mit kleinem Durchmesser aus und tritt in die Wasserfilteranordnung 110 durch die Bohrungen 420 mit kleinem Durchmesser auf der Filterendkappe 170 ein.
Im Inneren der Wasserfilteranordnung 110 halten die Druckrippen 340 das Filterelement 150 zusammengedrückt. Dieser Druck belastet das offene Ende 270 des Filters, um gegen den erhöhten konischen Vorsprung 200 des Filtergehäuses 140 abzudichten. Das Gleitsitzdesign der Filtersperre 160 und der Filterendkappe 170 erlauben es dem Filtergehäuse 140, sich unter Druck zu dehnen, ohne Spannung an das Filterelement 150 anzulegen, die zum Versagen des Filterelements 150 führen könnte. Zusätzlich zum Bereitstellen von Druck schützen die Druckrippen 340 die Wasserfilteranordnung 110 außerdem vor dem Brechen, falls die Wasserfilteranordnung fallen gelassen werden sollte.
Sobald das ungefilterte Wasser zu der Wasserfilteranordnung 110 zugeführt wird, wird es von der Filtersperre 160 zur Außenseite des Filterelements 150 verteilt. Das ungefilterte Wasser läuft durch das Filtermittel und tritt als gefiltertes Wasser in den Filterhohlraum 260 ein. Das gefilterte Wasser fließt aus dem Filterhohlraum 260 durch die durchgehende Bohrung 310 der Filtersperre und in die durchgehende Bohrung 530 in dem Einfügestopfen 500. Das gefilterte Wasser fließt aus der Bohrung 530 aus und in den Wasserkanal 570 für gefiltertes Wasser des Strömungsverteilers 480. Das gefilterte Wasser fließt durch die Bohrung 670 für gefiltertes Wasser, durch die Bohrung 720 für gefiltertes Wasser und zu der Verbrauchsstelle durch das Rücklaufrohr 745 für gefiltertes Wasser, das an der Rohrhalterung 490 befestigt ist.
Im Zeitpunkt des ersten Verwendens oder basierend auf einer Zeitspanne ständigen Gebrauchs, erfordert die Wasserfilteranordnung 110 das Installieren oder ein Routineersetzen. Bei einer Ausführungsform wird die ersetzbare Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten durch Drehen um die Schwingarme 780, die sich auf dem Montagearm 130 befinden, in eine leichter zugängliche Position gedreht. Die Schwenkrampe 790 dreht, bis sie mit der Montagefläche in Berührung ist, die zum Halten der ersetzbaren Wasserfilteranordnung 100 in ihrer Position dient.
Bei einer anderen Ausführungsform hat der Strömungsverteiler 875 zwei zylindrische Vorsprünge 880, die verwendet werden, um Drehweg für die ersetzbare Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten bereitzustellen. Die zylindrischen Vorsprünge 880 können in eine Rückhaltevorrichtung auf der Montagefläche eingeführt werden, oder eine Einfügevorrichtung auf der Montagefläche kann in die Hohlbohrungen 890 der zylindrischen Vorsprünge 880 eingefügt werden. Die winkelige Fläche 900, die in den Strömungsverteiler 875 geformt ist, beschränkt die Drehungsmenge der ersetzbaren Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten durch Berühren der Montagefläche. Ein Deckel, der Ästhetik und Funktionsvorteile bietet, kann über der ersetzbaren Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten installiert werden, indem er auf den zylindrischen Vorsprüngen 880 befestigt wird. Die zylindrischen Vorsprünge 880 stellen Drehweg für den Deckel in Abhängigkeit von dem Zustand der ersetzbaren Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten bereit.
Ungeachtet der Ausführungsform erfolgt das Entfernen der Wasserfilteranordnung 110 durch den Verbraucher, indem er das Filtergehäuse 140 mit der Hand fasst und gegen den Uhrzeigersinn dreht, wie in den Anweisungen 230 auf dem Filtergehäuse 140 angegeben. Sobald er die Wasserfilteranordnung 110 entfernt hat, wird das Lecken des Wassers durch die Konzeptionsmechanismen der vorliegenden Erfindung verhindert. Zuerst treten die zwei Rampen 410 auf der Filterendkappe 170 aus ihrer Schnittfläche mit den Federventilen 565, die sich in den Bohrungen mit kleinem Durchmesser 550 der Wasserfilterschnittstelle 470 befinden, aus. Das hindert das ungefilterte Wasser daran, aus dem Wasserverteiler 120 auszutreten. Dann sind die Bohrungen mit kleinem Durchmesser 420 auf der Filterendkappe 170 so bemessen, dass die Oberflächenspannung des Wassers verhindert, dass Wasser aus den Bohrungen mit kleinem Durchmesser 420 austritt, wenn die Wasserfilteranordnung 110 entfernt wird. Das wiederum schafft ein Vakuum, das das Wasser auch am Austreten durch die Bohrung 400 auf der Filterendkappe 170 hindert.
Im Augenblick des ersten Gebrauchs, nach dem Abnehmen der verbrauchten Wasserfilteranordnung 110, muss eine neue Wasserfilteranordnung 110 an dem Wasserverteiler 120 befestigt werden. Je nach der Ausführungsform, wird die ersetzbare Wasserfilteranordnung 100 mit geringem Verschütten in eine zugänglich Position gedreht, und zwar entweder anhand der Schwingarme 780 auf dem Montagearm 130 oder anhand der zylindrischen Vorsprünge 880 auf dem Strömungsverteiler 875. Der Verbraucher fluchtet die rechteckigen Zungen 380 auf der Filterendkappe 170 mit den halbkugelförmigen Kerben 610 des Strömungsverteilers 480. Durch Anlegen einer Drehung in den Uhrzeigersinn an der Wasserfilteranordnung 110, gelangen die winkeligen Ecken 390 auf den rechteckigen Zungen 380 der Filterendkappe 170 in Schnittstellenposition mit den winkeligen Bahnen 600 auf dem Strömungsverteiler 480. Während der Verbraucher die Wasserfilteranordnung 110 in Position dreht, tritt der Einfügestopfen 500 durch die durchgehende Bohrung 310 auf der Filtersperre 160, und die O-Ringe 515 dichten entlang der Innenfläche der durchgehenden Bohrung 310 ab. Gleichzeitig liegt der O-Ring 525 in der O-Ring-Hohlkehle 520 mit großem Durchmesser auf und stellt das Abdichten gegen die Innenwand des vorstehenden Zylinders 360 sicher. Das Installieren der neuen Wasserfilteranordnung 110 ist beendet, wenn der Verbraucher die Drehung in den Uhrzeigersinn nicht fortsetzen kann. In diesem Zeitpunkt werden die Federventile 565 in eine offene Stellung zurückgebracht und ungefiltertes Wasser kann zu fließen beginnen. Der Versorgungsdruck des ungefilterten Wassers überwindet die Oberflächenspannung der Bohrungen 420 mit kleinem Durchmesser und Wasser beginnt, durch die Wasserfilteranordnung 110 zu strömen.
Es ist für den Fachmann klar, dass andere Ausführungsformen zusätzlich zu den hier beschriebenen in den Geltungsbereich der anliegenden Patentansprüche fallen.

Claims

Filteranordnung (110) für ein Wasserfiltergerät, Folgendes aufweisend: ein Filtergehäuse (140), ein Filterelement (150), das abdichtend in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine Endkappe (170) zum Verbinden der Anordnung mit dem Wasserfiltergerät, wobei die Endkappe mehrere Einlassbohrungen (420) und einen Auslass (400) hat, wobei die Einlassbohrungen so bemessen sind, dass die Oberflächenspannung des Wassers, wenn die Anordnung von dem Wasserfiltergerät entfernt wird, das Verschütten aus den Einlassbohrungen verhindert, so dass ein Vakuum geschaffen wird, das das Wasser daran hindert, aus dem Auslass auszufließen.
Filteranordnung nach Anspruch 1, wobei der Auslass mindestens eine Auslassbohrung (400) ist.
Filteranordnung nach Anspruch 1, wobei der Durchmesser der Einlassbohrungen im Bereich von etwa 0,076 cm (0,030'') bis etwa 0,318 cm (0,125'') liegt.
Wasserfiltergerät (100), das Folgendes aufweist: eine Filteranordnung (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und jedem von diesen abhängenden Anspruch, eine Verteileranordnung (120), die fluidbezogen an einen Einlass (710) zu einer Quelle von Wasser, das gefiltert werden soll, gekoppelt werden kann und Folgendes aufweist: einen Wasserauslass (720) für gefiltertes Wasser und zueinander passende Elemente (470, 480) zum abnehmbaren Anfügen an die Filteranordnung (110), und ein Montagemittel (130), das an der Verteileranordnung befestigt und betrieben werden kann, um Schwenkbewegung für die Filteranordnung für das Installieren, Abnehmen und Ersetzen der Filteranordnungs bereitzustellen.
Filtergerät nach Anspruch 4, wobei das Montagemittel (130) entgegengesetzte geformte Fortsätze (780) auf seiner Außenfläche hat, um Schwenkbewegung der Filteranordnungs (110) zu berücksichtigen.
Filtergerät nach Anspruch 5, wobei die geformten Fortsätze (780) für das Einfügen in einen Aufnehmer geeignet sind, um die Schwenkbewegung der Filteranordnungs (110) zu erlauben.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse (140) abdichtend an eine Schnittfläche mit der Endkappe (170) gepasst ist, wobei die Anordnung ferner eine Filtersperre (160) aufweist, die von der Endkappe beabstandet ist, um das Filterelement (150) zusammenzudrücken.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine Filtersperre (160) aufweist, die mehrere winkelige Träger (340) hat, wobei die Endkappe (170) auf den mehreren winkeligen Trägern aufliegt, wenn die Endkappe abdichtend in das Gehäuse (140) eingefügt ist.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Filtersperre (160) einen Einlass (310) hat, wobei der Einlass abdichtend in einer axialen Bohrung (270) angeordnet werden kann, die in dem Filterelement (150) definiert ist, wobei die Dichtanordnung im Wesentlichen das Durchgehen von Luft in die axiale Bohrung verhindert.