Die Erfindung betrifft eine Filterkartusche, insbesondere Saugfilterkartusche, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Sitzelement für eine solche Filterkartusche. Der Einlaufbereich und die Auslauföffnung der Filterkartusche sind im Bodenbereich der Filterkartusche angeordnet, was auch einen seitlichen Zulauf oder Auslauf in einem unteren, dem Boden benachbarten Abschnitt von Aufström- und Abströmkammer einschließt.
Saugfilterkartuschen werden in Wasserbehälter von Getränkemaschinen, z. B. für Heißgetränke, eingesetzt, die über eine Saugpumpe verfügen, wie z. B. Kaffeemaschinen u. a. Die Ein- und Auslauföffnungen der Saugfilterkartusche befinden sich im Bodenbereich des ansonsten vollständig gekapselten Kartuschengehäuses. Im Wasserbehälter des Gerätes befindet sich ein an die Auslauföffnung angepasstes Sitzelement, das ein eigenständiges Bauteil sein kann oder das an den Wasserbehälter angeformt ist. Dieses Sitzelement besitzt ebenfalls eine Auslassöffnung, durch die das filtrierte Wasser aus dem Wasserbehälter abfließen kann. Das Sitzelement dient als Aufnahme für die Saugfilterkartusche, die in dieses Sitzelement eingesetzt wird.
Da die Auslauföffnung des Wasserbehälters an die Saugpumpe des Gerätes angeschlossen ist, wird das zu filtrierende Wasser aus dem Wasserbehälter in die Kartusche gesaugt, durchströmt in der Kartusche das oder die Filtermedien und gelangt filtriert zur Auslassöffnung.
Da die Saugfilterkartusche im Wasserbehälter des Gerätes angeordnet ist, schwimmt die Filterkartusche dann auf, wenn der Wasserbehälter gefüllt ist. Um ein Aufschwimmen und somit ein Abheben der Filterkartusche von der Auslauföffnung des Sitzelements des Wasserbehälters zu verhindern, sind besondere Befestigungsmittel vorgesehen. Gemäß einer bekannten Lösung wird die Saugfilterkartusche auf das Sitzelement aufgeschraubt. Ein Nachteil besteht darin, dass Saugfilterkartuschen mit asymmetrischem Filtergehäuse nicht in schmale Wasserbehälter eingeschraubt werden können. Zusätzlich sind bei tiefen und schmalen Wasserbehältern Hilfsmittel erforderlich, um die Kartusche einzuschrauben.
Eine andere Lösung sieht vor, die Saugfilterkartusche auf das Sitzelement aufzusetzen und nach dem Einsetzen ein Spannelement umzulegen, um die Saugfilterkartusche in ihrer Position zu fixieren.
Aus der
Die Fallleitung ist zentral innerhalb der Saugfilterkartusche angeordnet, so dass der Bodenanschluss der Saugfilterkartusche ebenfalls zentral erfolgen kann. Hierbei ist die Zuflussöffnung in der Saugfilterkartusche ringförmig angeordnet.
Zur Abdichtung des Auslaufkanals gegenüber dem Einlaufkanal ist ein Axialdichtelement erforderlich.
Die Saugfilterkartusche besitzt an ihrer Unterseite Fixierelemente, mit denen sie auf einem Sitzelement aufsteckbar ist. Zusätzlich ist es jedoch erforderlich, dass sich die Saugfilterkartusche am Deckel des Wasserbehälters abstützt, um ein Aufschwimmen der Saugfilterkartusche bei gefülltem Wasserbehälter zu verhindern. Dabei kann es bei tiefen Wasserbehältern erforderlich sein, die Saugfilterkartusche an der Oberseite, z. B. mit einem Stab zu verlängern.
Derartige zusätzliche Sicherungselemente werden häufig nicht richtig angebracht, wodurch der dichte Sitz auf dem Sitzelement nicht gewährleistet ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Filterkartusche, insbesondere eine Saugfilterkartusche, bereitzustellen, die ohne zusätzliche Sicherungselemente auskommt, auf einfache Weise einsetzbar ist und eine zuverlässige Abdichtung im Bereich der Auslauföffnung garantiert.
Diese Aufgabe wird mit einer Filterkartusche gelöst, bei der in der Auslauföffnung ein nach innen weisender, umlaufender Schnapprand vorgesehen ist, der von einer ersten unteren Schnappposition in eine obere zweite Schnappposition und umgekehrt umklappbar ist.
Das dazugehörige Sitzelement ist gekennzeichnet durch einen, in die Auslauföffnung der Filterkartusche eingreifenden Rohrstutzen, der mindestens ein Betätigungselement aufweist, das beim Aufsetzen der Filterkartusche den Schnapprand von der ersten unteren Schnappposition in die zweite obere Schnappposition bewegt, in der der Schnapprand abdichtend und klemmend am Rohrstutzen anliegt.
Vorzugsweise ist das Betätigungselement eine am Rohrstutzen angeordnete Ringschulter.
Die Filterkartusche wird mit dem in unterer Schnappposition befindlichen Schnapprand von oben auf das Sitzelement aufgesetzt und soweit nach unten gedrückt, bis der Schnapprand nach oben umklappt und hierbei am Rohrstutzen des Sitzelementes angreift. Das Sitzelement ist derart an den Schnapprand angepasst, dass bei umgeklapptem Schnapprand die Filterkartusche abdichtend am Rand des Rohrstutzens anliegt und fixiert ist. Das Umklappen signalisiert dem Benutzer, dass die Filterkartusche ihre vorgegebene Dichtposition eingenommen hat. Es wird somit eine Fehlpositionierung durch den Benutzer verhindert.
Zum Entfernen der Filterkartusche wird diese lediglich nach oben herausgezogen, wobei der Schnapprand in seine untere Schnappposition zurückklappt.
Vorzugsweise weist die Auslauföffnung einen Auslaufstutzen auf, an dessen unteren Ende der Schnapprand angelenkt ist. Der Schnapprand kann über ein Filmscharnier angelenkt sein.
Der Schnapprand ist vorzugsweise ein sich radial nach innen erstreckender flacher Randstreifen.
Der Randstreifen ist vorzugsweise als Ring ausgeführt.
Der Schnapprand nimmt zwei stabile Positionen ein, nämlich eine untere und eine obere Position. In der Mittelposition nimmt der Schnapprand eine labile Position ein, von wo er aufgrund seiner Spannung von selbst entweder in die eine oder die andere Position umklappt. Der Schnapprand besteht vorteilhafterweise aus einem elastischen Kunststoff.
Durch den Umklappvorgang des Schnapprandes werden radiale Kräfte auf den Auslaufstutzen ausgeübt, die zu einer Aufweitung und unter Umständen in der oberen zweiten Schnappposition zu einem Nachlassen der Klemmkräfte führen könnten. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn der Auslaufstutzen von einem Stabilisierungsring umgeben ist.
Vorteilhafterweise besitzt der Stabilisierungsring einen in die Auslauföffnung ragenden, abgewinkelten Bund, an dem der Schnapprand in seiner ersten unteren Schnappposition anliegt. Dadurch wird eine definierte Ausgangsposition für den Schnapprand gewährleistet.
Vorzugsweise ist der Stabilisierungsring drehbar am Auslaufstutzen angeordnet. Die Drehbarkeit des Stabilisierungsrings eröffnet die Möglichkeit, einen im Querschnitt einstellbaren Bypass vorzusehen, der den Einlaufbereich mit der Auslauföffnung verbindet.
Der einstellbare Bypass ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass nicht das gesamte Rohwasser unmittelbar vom Einlaufbereich in die Auslassöffnung strömt. Vorzugsweise ist der Bypass derart ausgelegt, dass max. 50 % des Rohwassers zur Auslauföffnung abgezweigt werden können.
Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Einlaufbereich der Filterkartusche den Auslaufstutzen ringförmig umgibt.
Gemäß einer ersten Variante weist der Auslaufstutzen mindestens eine erste Öffnung auf. Der Stabilisierungsring weist einen zylindrischen, am Auslaufstutzen anliegenden Abschnitt auf, an dem sich vorzugsweise ein Verschlusselement oder in dem sich vorzugsweise mindestens eine zweite Öffnung befindet, die mit der ersten Öffnung zur Deckung bringbar ist. In diesem Fall bilden erste und zweite Öffnung/en zusammen die Bypass-Öffnung/en.
Durch Verdrehen des Stabilisierungsrings lässt sich der Querschnitt der ersten Öffnung des Auslaufstutzens verändern, so dass die zugemischte Menge des unbehandelten Rohwassers zu dem durch das Filtermittel der Filterkartusche behandelten Wasser gezielt eingestellt werden kann. Mit Hilfe eines solchen Bypasses kann die Leistung der Filterkartusche an die Wasserqualität angepasst werden, so dass ein für den Geschmack und für die Getränkemaschine optimales Wasser entnommen werden kann. Je nach der vom Standort der Getränkemaschine abhängigen Wasserqualität und der gewählten Kaffeesorte kann nämlich vollständig entkarbonisiertes Wasser nicht optimal für die Entfaltung des Aromas sein, und auch die Maschinenteile können in Mitleidenschaft gezogen werden. Wenn die Entkarbonisierung nämlich nicht angepasst wird, kann es im schlimmsten Fall zu Korrosion an den metallischen Bauteilen kommen. Die Folgen sind dann hohe Wartungs- und Reparaturkosten.
Zusätzlich steigert der integrierte Bypass die Kapazität der Filterkartusche. Wird aufgrund der Wasserqualität weniger Leistung benötigt, so ist dies einstellbar und die Filterkartusche enthärtet auf längere Zeit auf gleichem Niveau.
Vorzugsweise ist die zweite Öffnung des Stabilisierungsrings ≥der ersten Öffnung des Auslaufstutzens.
Der Stabilisierungsring liegt vorzugsweise dichtend auf dem Auslaufstutzen an. Dadurch wird verhindert, dass bei geschlossenen ersten Öffnungen unbeabsichtigt Rohwasser insbesondere durch die zweiten Öffnungen des Stabilisierungsrings zwischen dem Stabilisierungsring und dem Auslaufstutzen in die Auslauföffnung gelangen kann.
Eine zweite Variante sieht mindestens eine Bypassöffnung in der Bodenwand der Abströmkammer vor. Die Bypassöffnung wird vorzugsweise von einem am Stabilisierungsring angeordneten Verschlusselement verschlossen, wobei durch Verdrehen des Stabilisierungsrings die durch die Bypassöffnung strömende Rohwassermenge eingestellt werden kann.
Das Verschlusselement kann eine am Stabilisierungsring angeordneter teilringförmiger Bund sein, der vorzugsweise dichtend an der Unterseite der Bodenwand der Abströmkammer anliegt.
Anstelle eines Verschlusselements kann - wie bei der ersten Variante - der Bund eine oder mehrere zweite Öffnung/en aufweisen, die mit der Öffnung/en in der Bodenwand der Abströmkammer zur Deckung bringbar ist/sind.
Das Rohwasser gelangt im Unterschied zur ersten Variante nicht unmittelbar in den Auslaufstutzen, sondern wird in das Innere der Abströmkammer geleitet, wodurch die Möglichkeit eröffnet wird, auch dieses Rohwasser einer Filtration zu unterziehen.
Wie weit das Rohwasser in den Innenraum der Abströmkammer eingeleitet wird, kann durch die Länge eines die Bypassöffnung umgebenden Steigrohrs definiert werden. Der untere Bereich der Abströmkammer wird somit vom bereits filtrierten und vom über die Bypassöffnung eingeleiteten Rohwasser gemeinsam genutzt.
Dieser gemeinsam genutzte Bereich kann eine Schüttung aus Aktivkohle zur Entchlorung des Bypasswassers aufweisen. Je nach Art und Form des Schüttungsmaterials kann auf der Schüttung eine Trennschicht angeordnet sein, die beispielsweise aus einem Vlies bestehen kann, um eine Vermischung mit dem gegebenenfalls darüber angeordneten Filtermittel, z. B. aus lonenaustauschermaterial, zu verhindern.
Dieser gemeinsam genutzte Bereich innerhalb der Abströmkammer kann auch durch einen flüssigkeitsdurchlässigen Zwischenboden abgetrennt sein. In der zwischen Boden und Zwischenboden gebildeten Kammer kann ein Filtermedium, insbesondere aus einem Aktivkohlevlies, angeordnet sein.
Sowohl die Aufströmkammer als auch die Abströmkammer können mindestens ein Filtermittel aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Aufströmkammer ein Wirbelbett und die Abströmkammer ein Festbett aufweisen. Der Vorteil der Ausstattung beider Filterkammern mit Filtermitteln liegt darin, dass auf die im Stand der Technik verwendeten Fall- bzw. Steigrohre, die sich über die gesamte Höhe der Saugfilterkartusche erstrecken, verzichtet werden kann. In der Aufströmkammer stellt sich durch das Wirbelbett nur ein geringer Druckverlust ein.
Vorteilhafterweise weist der Auslaufstutzen und/oder Stabilisierungsring, vorzugsweise unterhalb der ersten Öffnung, mindestens einen sich um den Umfang erstreckenden Dichtwulst auf, so dass ein ungewollter Bypass verhindert wird.
In einer einfachen Ausführung kann das Sitzelement eine Grundplatte aufweisen, an der der Rohrstutzen angeordnet ist.
Um das Einströmen des Rohwassers in die Filterkartusche zu ermöglichen oder zu erleichtern, ist auf der Grundplatte mindestens ein Distanzelement angeordnet. Beim Einsetzen der Filterkartusche liegt diese auf dem Distanzelement auf.
Weiterhin kann mindestens ein Positionierelement auf der Grundplatte vorgesehen sein, um das Einsetzen der Filterkartusche auf dem Sitzelement zu erleichtern.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Als Beispiel für die erfindungsgemäße Filterkartusche wird eine Saugfilterkartusche beschrieben.
Es zeigen:
In der
Die Saugfilterkartusche 1 sitzt auf einem Sitzelement 30 auf, das sich in oder an der Auslauföffnung des Wasserbehälters (nicht dargestellt) befindet. Eine ebenfalls nicht dargestellte Saugpumpe ist an die Auslauföffnung angeschlossen. Im Betrieb wird Wasser aus dem Wasserbehälter in die Saugfilterkartusche 1 gesaugt und durch die Auslauföffnung abgezogen. Das Sitzelement 30 kann auch integraler Bestandteil des Wasserbehälters sein. Das Sitzelement 30 besitzt eine Grundplatte 31, auf der kranzförmig Positionierelemente 32 angeordnet sind, was nachfolgend noch eingehender beschrieben wird.
In den
Im unteren Bereich der Saugfilterkartusche 1 ist der Einlaufbereich 10 angeordnet, der als Ringkanal 12 ausgebildet ist. Dieser Ringkanal 12 wird durch eine nach unten vorstehende, am zentralen und angesetzten Gehäuse 2, 3, angeformte Ringwand 11 und einen die Auslauföffnung 20 der Abströmkammer 2a umgebenden Auslaufstutzen 21 gebildet. Der Ringkanal 12 mündet über ein Gitter 13 in der Bodenwand 3b in die Aufströmkammer 3a. Das Gitter 13 weist die Einlauföffnungen 14 auf.
Der Auslaufstutzen 21 weist erste Öffnungen 25 auf, die den Einlaufbereich 10 bzw. den Ringkanal 12 mit der Auslauföffnung 20 verbinden. Es handelt sich hierbei um schlitzförmige Öffnungen 25, die über einen Abschnitt des Umfangs des Auslaufstutzens 21 verteilt angeordnet sind. Am unteren Ende des Auslaufstutzens 21 ist ein geschlossener ringförmiger Schnapprand 22 über ein Filmscharnier 23 angelenkt, der radial nach innen in die Auslauföffnung 20 vorsteht. An der Außenwand des Auslaufstutzens 21 liegt ein Stabilisierungsring 50 an, der einen zylindrischen Abschnitt 51 und einen nach innen, schräg abgewinkelten Bund 52 aufweist. Im zylindrischen Abschnitt 51 sind zweite Öffnungen 53 (siehe auch
Das Sitzelement 30 weist einen seine Auslassöffnung 37 umgebenden Rohrstutzen 33 auf, der aus einem unteren Abschnitt 33a und einem durchmesserreduzierten Abschnitt 33b besteht. Zwischen beiden Abschnitten 33a, 33b ist eine, schräg nach oben weisende Ringschulter 35 angeordnet, die das Betätigungselement für den Schnapprand 22 bildet. Stege 34 überspannen die Auslassöffnung 37 am oberen Abschnitt 33b.
Beim Aufsetzen der Saugfitterkartusche 1 auf das Sitzelement 30 wird der Schnapprand 22 von der Ringschulter 35 erfasst und nach oben in seine zweite Schnappposition umgeklappt, in der er abdichtend und klemmend auf dem Abschnitt 33b des Rohrstutzens 33 anliegt, wodurch die Saugfilterkartusche 1 fixiert wird. Der Außendurchmesser des Abschnitts 33b ist geringfügig größer als der Innendurchmesser des Schnapprandes 22 in seiner zweiten Schnappposition, damit die gewünschten Klemmkräfte auftreten. Zusätzliche Dichtelemente sind nicht erforderlich.
Bei gefülltem Wasserbehälter bzw. abgeschalteter Saugpumpe kann die Saugfilterkartusche nicht aufschwimmen. Zusätzliche Fixierungs-und Befestigungsmittel für die Saugfilterkartusche 1 sind daher nicht erforderlich.
Das Sitzelement, 30 weist Positionierelemente 32 auf, die aufragende Zentrierelemente 32a und Distanzelemente 32b umfassen. Die Ringwand 11 der Saugfilterkartusche 1 sitzt auf den Distanzelementen 32b auf, so dass Rohwasser durch den Zwischenraum zwischen Grundplatte 31 und Ringwand 11 in die Saugfilterkartusche 1 einströmen kann. Zwischen den Positionierelementen 32 werden auf diese Weise Einlasskanäle 36 gebildet (siehe
In der
In der
In der
In der
Zum Verschließen bzw. Freigeben der Bypassöffnungen 26 ist der Stabilisierungsring 50 am oberen Rand mit einem Verschlusselement 54 versehen, das an den Stabilisierungsring 50 angeformt ist. Um unerwünschte Bypässe zu verhindern, liegt dieses Verschlusselement 54 dichtend an der Unterseite der Bodenwand 21a an. Das Verschlusselement 54 besteht aus einem teilringförmigen Bund, wie dies in der
In
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