DE7022655U - Filtrationsgeraet - Google Patents

Description

·*· pAtentAnv&Xlte ' " HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. β MÖNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. IO

Hnrtorius Membranfilter GmbH. mem-9

S/bl

ie>. Juni 197o

Filtration sp-erä't

Die i'lrfinriunn- bezieht sich auf ein Filtrationsrernt mit einer Packung aus mindestens zwei zueinander namlle]en Platten, zwischen denen ,je ein Fi]ter lie?t.

Durch die iOrfindunn: soll ein Filtrationsprex'Mt rencho ⁵ri werden, das insbesondere für die UIbrafiütration verwendbar ist und bei dem weitgehend verhindert wird, daii das i<'ilter durch den FiJterriick.?tnnd zugesetzt und d^imit die Filtration beeinträchtigt wird. Erwünscht ist dabei, dnü die Trübe an der einen Fläche des Filters entlanggeführt wird, v/as auch als "tanpcentiale Anströmung" bezeichnet wird. Hierbei soll der Rückstand möglichst mit der Trübe fortgeschwemmt werden, iiin Problem besteht dabei darin, daß einerseits ein ausreichender Strömunrcsquerschnitt für die Trübe vorhanden sein muß, andererseits aber das Filtermaterial möglichst über seine panze Fläche hin unterstützt werden muß. Anderenfalls wären nämlich Filtrationen unter Druck nicht durchführbar. Das Gerät soll besonders für die Verwendung mikroporöser Filtermembranen dienen.

Weiterhin soll sich das als Packung ausgeführte Filtrationsgerät baukastenartig aus nur wenigen verschiedenen

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"■ostnnd teilen aufbauen lassen, wobei fl eiche Bestand hei.Ie mehrfach verwendet werden können, und die Bestandteile solion mit rerinfen Kosten herstellbar sein.

.■■•f*hl i.eiil i ch soll die Notwendigkeit entfallen, die beiden für ,indes !''ilter erforderlichen .Stützf 1 äohen mit zueinander nnnsfri'ien ."^-1 ei chart iren Hill en zu versehen, da hierfür ein erheblicher Aufwand an Präzision und damit Herstellungskosten erforderlich ist.

inesfl Aufgaben werden bei einem Filtrationsn;erät der oincanrs genannten Art erfindunp-.sp-emäß dadurch gelöst, daß innerhalb der Pnckun·" Platten zum Zu- und Abführen der Vrüoe.mit Plntten zum Abführen des Filtrnts.abwechseln, v/obei mindestens eine Trübnl atte und eine Filtratpl atte vorresehen ist, daß die Platten an ihren dem Filter zupekohrten Flächen ,je eine Schar zueinander paralleler Killen haben, dnß die Triibnlntten an beiden nnden der Rillen ,ie eine iünne haben, die als Trübzufluii- und -abflußrinne Hienen und ,ie mit einem 'L'rübzufluß- bzw. -abflußanschluii verbunden sind, und daß die KiItratnlntten mindestens am einen hinde, insbesondere an beiden junden der Rillen de) eine Rinne haben, die mit einem Piltratabfluiianschluii verbunden ist,.

Kin wesentlicher Gednnke üierct; also dnrin, daii ,iede der Plntten entweder nur zum lOntlanprfuhren der Trübe an der Fi Iterf lache dient oder nur zum Abführen des Filtrats. Tm folgenden wird deshalb zwischen Tn'ib- und Fi Itratnl atten unterschieden. Durch die Scharen zueinander narnlleler Filterrillen ergibt sich eine prrößtmöfrliche Filterfläche. Wird die Trübe durch die Rillenschar hindurchp-eminrot, so tritt einerseits Filtrat durcb die Filterschiebt hindurch, während andererseits die während des Durchlaufs durch die Rillenschar konzentrierter werdende Trübe fast wieder vollständig aus den aus Rillen und Filter Rebildeten Kanälen

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susr-esoült wirrt, ohne daß ein wesentlicher Rückstand verbleibt.

Zu diesem Zv;eck h-iben die Trübplatton an beiden lintien aer Willenschar ,ie eine Rinne, von denen die eine zur Zuführung, die andere zur Abführung der 'Trübe dient. Die Rinnen stehen jeweils mit dem Zn— oder Abflußanschluß des Fil/craTiions-"•ernts in Verbindung.

würde es p-enüiren, wenn die Filtratnlatten nur nm einen i'lnde der "Rillen eine Rinne zur Abführung des Fi.ltrats haben. '/.weckmnßip; ist es aber, auch hier zwei Hinnen vorzusehen, und das Filtrnt dann aus beiden Rinnen abzuführen. Wine solche Ausbildung ist auch vorteilhaft im Hinblick auf die Verwennun:v ein und derselben Zwischenplatte als Trüboder Filtratplntte.

In V/eiterbi .Idunp: der ivrfindunp: können einander benachbarte Platten pren-eneinander derart verdreht sein, daß die Rillen beiderseits ,jedes Filters einander, insbesondere unter 9o' , kreuzen. Hierdurch wird für.eine hervorr<?«.p:ende Unterstützung der Filter p;esorp-t. Ferner entfällt die Notwendigkeit, die Platten mit Präzision so herzustellan, daß jeweils zwei Rillen beiderseits eines Filters genau einander jnegenüberlie.pren.

T)XG Herstellung der Zv.'ischenplatten läßt sich dadurch· erleichtern, daß die Rillen beider Scharen einer Zv/ischennlatte zueinander mindestens annähernd parallel sind, und daß die premeinsamen Rinnen durchgehende Schlitze der Plat ten sind, tfs ist damn nur eine Rinne für die Knden von zwei Rillenscharen erforderlich.

Vorzupsweise können die Zwischent>latten zur Verbindung untereinander und mit den Endplatten, miteinander fluch tende Bohrungen haben, die mit den Rinnen verbunden sind.

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Eine vorteilhafte V.^;eiterbildunn: der Erfindung Iiept hierbei darin, daß die Bohrungen an den Eckpunkten eines in der *ene der Platten lie^onden r-edanhten Hund rats .Tieren, und daß ,jede der beiden Rinnen mit er.'.v^r von zwei diagonal iefenden nohrun^en oder Öffnungen verbunden ist.

Durch diese Ausbildung v;ird es im Verein mit den obengenannten Merkmalen möp-lich, daß jede Zwischenplatte sowohl als Trüb- als auch als Filtratplatte dienen kann, iss ist lediglich erforderlich, die Platten die als Filtratplatten dienen sollen, r^erenüber denen, die als TrübpJatten dienen rollen, um 9o° um die Packunrrslän^sachse zu drehen.

Zur Fraktionierung oder zur Erzielung einer höheren Absoheideleistunp; können zwei oder mehrere solcher Filtrationspreräte, mit oder ohne Zwischenplatten, mit Filtermembranen unterschiedlicher Porenp;röße (Durchlässigkeit) bestückt, hintereinnnderpreschaltet werden.

Ausführunrcsbei spiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Fip:. 1 stellt schematisch die Packung eines Filtrationsfrerates nach der Erfindung dar.

Fip;. 2 ist eine Draufsicht auf eine der Zwischenplatten.

Pin·. 3 ist ein Schnitt durch eine Einzelheit einer Zwischen p] fitte nach linie C-T) in Fif. 2 in prröljerem Maßstab.

Fir. 4- ist ein verrrößerter Schnitt nach Linie Λ-Β in Fip·. Fip·. 5 ist ein Schnitt durch eine itako einer iCndnlatte.

Fip. 6 ist eine Draufsicht auf eine abgewandelte Zwischenpiatte entsprechend der linken unteren Ecke der Kir. 2.

Fir. 7 ist ein Schnitt nach Linie ti-F in -Firr, 6.

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Fir:. 1 zein-t schematisch ein Filtrationsr:erät aus den Jsnri- und mehreren Zwischenr>latten best*=..cad, von denen nur insn-esamt 6 Platten sezeict sind. D^s dt^'at kann ,jedoch wenip-er oder mehr Platten enthalten und wird durch eine Klemmvorrichtung zusammengehalten.Da eine derartirre Klemmvorrichtung bekannt ist, ist sie hier nicht dargestellt■worden.

Zwischen den einzelnen Platten liepren Filtermembranen 2, die hier übertrieben dick .gezeichnet sind. Die Packung hat links eine Endplatte 4 und rechts eine Endplatte 6 sowie ischenplatten 8 bis 11.

Mit dicken ausgezogenen linien ist die Strömung der Trübe T darp-estellt, mit dicken gestrichelten Linien die Strömung des Filtrats F. Die Trübe strömt durch einen nicht dargestellten Anschluß von unten her in einen Kanal 14 der Endn]atte 4 ein und strömt dann in den Rillen 16 dieser Platte nufnnrts und verläßt die Endnlatte 4 durch einen Kanal 18. Außerdem r.trömt die Trübe aus dem Kanal 14 unten nach rechts, und zwar durch Bohrungen in den Filtermembranen und Bohrungen ?o in den '/v/i.pchenr>] atten 8 bis 11 hindurch. Aus den Rnhrunren der 7.wischenr>lattRn Q und TI strömt nie Trübe zunächst in die unteren Rinnen und aus diesen durch die RiI] en 16 aufwärts, und zwar immer an beiden Flächen dieser Zwischenolatten entlang, v/ie es bei der Platte 9 'Hit zu sehen ist. Oben strömt die Trübe dur^h die Rinnen und durch Bohrungen ?.o' nach links zum Kanal 18, durch den sie die Endplatte 4 verläßt.

Nachdem dan Piltrat durch die Filtermembranen 2 hindurchrotrei'.en ist, relanrt es in die Rillen 16 der Zwischenrington ti und 1o und der Kndplntte 6. V/ie es bei Platte 8 f^ut zu erkennen ist, tritt das Filtrat jeweils in die Rillen nn beiden F^plächen der Zwischenplatten ein. Von hier fliebt dns Piltrat durch die die Rillen begrenzenden Rinnen, durch

die Bf)hru:,r-en ?Ά, 24·' in den Zwiscnenplatten und durch Kanäle ?o, ,?f. · in der ■ ind.-nlatte 4- ab. Verlaufen die Rillen •16 der Tr "bnlnttRn 4-, 9 usw., wie darrestell+:, lotrecht, ro verlrT w, die Rillen 16 der Filtratnlatten 8 usw. ent-'•pn-<rip_t r\c. - '^rstellun^ waagerecht p.Iso senkrecht z-ur Bildebene. Di.: Austrittskanäle 26 und 26' τΊΊγ das Filtrat können daher auf Gleicher Höhe liepren.

-Bei jeder der Zwischenplatten führen rl.ie Rillenscharen an ihren beiden Seiten entweder Trübe oder Filtrat, weshalb hier auch von "Trübplatten" und "Filtratplatten" gesprochen wi ^d. utoenso ist jede der Endplatten entweder eine Trübjdv.. eine Filtratplatte.

Fi p;. 2,. 3 und 4 zeilen die Ausbildunp: einei· Zwischenplatte, fixe sowohl als Trüb- wie auch als Filtratplatte dienen kann.. Der p;anze Kauptteil der Platte ist ausgefüllt durch Rillen, die je nach der Verwendung der Platte zur Führung aer Trübe oder des Filtrats dienen und hier als "Filterrillf 16" bezeichnet sind. 'Die Rillen sind in Fir;. 2 nur links dargestellt. Die Rillenschar reicht aber bis an die Gerade 28 heran. Wie Fin·. 4 zeirrb, haben die Rillen einen dreieckigen Querschnitt, vorzugsweise die Form eines p-leichsoiti~en Dreiecks. Die Rillentiefe und Rreite, kann ,"je nar". den Erfordernissen, z.R. o,6 - o,8 mm betrafen. Die Rillenschar int an ihren beiden Knden begrenzt durch Je eine Rinne ^o (Fi.r. 2 und 5). iis ist zvreokmnßio:, die beiderseitin-en Rinnen miteinander τ,η vereinigen, so daß sich ein durchgehender Schlitz errribt, vie es Fi^. 3 deutlich zeifrt.

Tn den vier F!cken der Zwischenplatten sind die schon erwähnten RohrmiPten vorgesehen, die hier einheitlich mit ^y)2 bezeichnet sind. Je nach der Verwendung der Zwischennlatte kann nber jede dj.eser Bohrungen als eine der schon erwähnten Bohrungen 2o, 2o' , 24 und ?Λ' dienen; Die untere Rinne

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1st Pn ihrem linken Knde durch einen Kannl 3^ (Fif% 2 und mit der linken unteren Bohrung 32 verbunden: .Entsprechendes r;ilt für die rechte obere Kcke der Zwischenplattt=. Dagegen haben die linke obere und die rechte untere Bohrung 32 Keine Verbinounp; mit den Rinnen oder Rillen dieser Zwischen— platte.

Wird die Zwischenplatte als Trübplatte verwendet, so strömt die Trübe durch die linke untere Bohrung 32 und den zugehörigen Knnal 34 in die untere Rinne 3υ hinein, strömt dann an beider ^lachen der Trübplatte durch die Rillen 16 aufwärts. Hierbei tritt ein Teil der Flüssigkeit durch das Filter hindurch, während der Rest der Trübe, ohne einen wesentlichen Rückstand zu hinterlassen, in die obere Rinne relanert, und die Filterplatte durch die rechte obere Bohrung 32 verläßt

aus den benachbarten Zwischenp] ntte-t unfl der Kndplatte 6 tritt durch die linke obere und rechte untere Bohrung 32 dieser Zwischenplatte hindurch.

Die Bohrungen 32 sind an den ficken eines redachten Ouadrats angeordnet. Hie Platte kann daher um den Ouadratmittelpunkt um Qo° p-edreht und dan-η ebenso in die Packung einftefüprb werden. Die Rillen verlaufen dann waagerecht, die Rinnen senkrecht und sind nun durch die Kanäle 3^ fin die linke obere und rechte untere Bohrung 32 angeschlossen, die nach dem Obenrresarten das Filtrat führen. Vorzugsweise werden die Platten selbst quadratisch ausgeführt.

Die Endplntten werden aus Festirkeitsgründen '•'ei.se wesentlich dicker ausgeführt als die Zwischennlatten, und haben selbstverständlich nur an ihrer einen Fläche eine Schar von Rillen.

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Fig. 5 zeigt eine Ecke der Endplatte 4- stark vergrößert. Man erkennt die Trübrillen 16. Sie enden in einer Hinne 30a, die hier als Nut ausgebildet ist, da ja Killen nur an der einen Fläche der Endplatte vorgesehen sind. Anstelle einer durchgehenden Bohrung ist eine Sackbohrung 32a vorgesehen. Dip Rinne 50a steht mit dieser Bohrung durch einen Kanal 3^a in Verbindung. Von der oackbohrung 32a führt der im Zusammenhang mit Fig. 1 schon erwähnte Kanal 26 oder 26' nach außen zu einem Anschlußstutzen 36, vondem nur ein Stück dargestellt ist.

Die Endplatte hat an jpder ihrer vier Ecken eine Sackbohrung 32a. Jede dieser Sackbohrungen ist über einen Kanal mit einem Anschlußstutzen 36 verbunden. Ss stehen aber nur zwei dieser Gackbohrungen, und zwar zwei diagonal einander gegenüberliegende Sackbohrungen 32a mit der Hinne 30a über einen Kanal 3^a in Verbindung, ebenso wie es Fig. 2 für die Zwischenplatten zeigt. Die beiden anderen Sackbolirungen 32a haben lediglich eine Verbindung nach außen zu einem Anschlußstutzen 36. Ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt für den Fall, daß die Endplatte 4- eine Trübplatte ist, daß die beiden letztgenannten Bohrungen, die also nur nach außen angeschlossen sind, zur Abführung des Filtrats dienen. Dagegen dienen die beiden anderen Sackbohrungen 32a, von denen eine in Fig. 6 dargestellt ist, zur Zuführung und Abführung der Trübe, haben also auch eine Verbindung zu den Trübrillen

Die Endplatte 6 hat ebenfalls Rinnen 30a wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, aber keine nach außen gehenden Anschlüsse, also auch keine Kanäle 26 oder 26'. Es sind lediglich an zwei einander diagonal gegenüberliegenden Ecken üackbohrungen 32a vorgesehen, die mit der Rinne 30a über Kanäle 3^a in Verbindung stehen. An den anderen Ecken sind keine Sackbohrungen vorhanden.

Die in Fip:. 1 schernatisch darp-estellte Anordnung, boi cur aiiint liehe Anschlüsse an der einen rindplatte vor^esoiw-m sind, wird im alln;umeinen die zweckmäßip;ere sein. In Sonderi'nl 1 en können aber einige nder alle Anschlüsse auch nn Zwischennlabten oder der Kndnlatte t-> vorpesehen sein.

Dins /vwec.kiH^ix-e Ausrührunrsform ζν.π. Abdichten der Platten "•ereneinander zeiren die Fir. 6 und 7· An _tiedor DichtflHche der Plntten ist eine erhabene flache Rinne 4ο vorrnsenen, die am Rand der ganzen Platte enclanr^läuft und jede ae.r Bohrunr:en 32 rinpüförmifr umribt. Man kann ,jede zweite /.wi-Rohennü at.fce an j.hren beiden Seiten mit einer derartigen Ripne ausstatten, benötipt dann aber zwei verschiedene Sorten von Zwischennlatten. Zweckmäßiger ist es daher, ,jede Zwischenplatte nur an ihrer einen Seite mit einer Wi.nne zu versehen und auch die eine ülndnlatte mit einer iiiprve auszustatten. Bei dieser Anordnung benötirt man nur drei verschiedene Sorten von Platten, nämlich /.v/ischonn] otten, '~e, ,"je nach ihrer Larc, al π '!.'rüb= oder nip. Fi.1 .trafcn"! nt i;en dienen sowie zwei verschiedene lind plat ten.

Dadurch, daß dje Platten ,ieweiüs υπι 9o° verdreht übereinander angeordnet sind, r,o dal? sich die Rillen kreuzen, erhält jede FiItermembrnn eine engmaschige Unterstützung, durch die auch eine Filtration unter Druck ermöglicht wird. Unter Verwendung mehrerer Zwischenplatten wird die nutzbare Pi]terflache erheblich vergrößert.

Werden mehrere solcher Filtrationspreräte, mit oder ohne Zvdschenplatten, mit Filtermembranen unterschiedlicher Porenprröße bestückt, hintereinander p-eschaltet, so kann eine höhere Abscheideleistunp- erzielt werden und es können Fra«tionierunp;en durchgeführt werden.

Claims (1)

1. nem—

   H Π H TJ T Z Λ N S P R Ii C H \i

   Ί. !/'ix "i r,ionsp;ei?n υ mit; einer Packung aus iriindt:öt<juH üv.'cri zueinander parallelen Platten, zwischen denen ,ie ein ii'ilter liert, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb der Pnckum·; Platten zum Zu- und Abführen der !'rübe (T) (Trübplatten *-, 9, 11) mit Platten zum Abführen des Filtrats (?) (Filtratplatten 8, 1o, 6) abwechseln, wobei mindestens eine Triibplatte (4 ) und eine Filtratplatte (6) vorgesehen ist, daß die Pletten on ihren dem Filter zugekehrten Flächen je eine Schsr zueinander paralleler Rillen (16) haben, daß die Trübplatten an beiden Knden der Rillen je eine Rinne Oc) haben, die als Trübzufluß- und -obflußrinne dienen und je mit einem Triibzufltiß- bzw. -abflufianschluß (36) verbunden sind, und daß die Filtratplatten mindestens am einen finde, insbesondere an beiden rinden der Ri' ^n (je) eine Rinne Oo) haben, die mit einem F^ ltratabflußanschüuß verbunden ist.

   2. FUtratiom-p-ernt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte Platten p,-ec:eneinander -erart verdreht sind, daß die Ri] len beiderseits jeder J⁽¹il terschicht einander, insbesondere unter einem Winkel von Qo , kreuzen.

   "■5. t^?i] trat.i ons^er^t nach Anspruch 1 oder ?., dadurch rokennzeichnet, daß P]ntton, die zwischen anderen Platten angeordnet sind (7,vn'.schenr)latten S bis 11) beidseitig je eine Schar zueinander mindestens annähernd narallnler Rillen (16) haben, die mindestens an ihrem ein^n rinde, insbesondere an ihren beiden Enden in (je) eine fremeinsame Rinne (3o) münden.

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   4. Kiltrationsr:er.^:it nroh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dab die Rillen beider Scharen einer Zwisc"henplatte zueinander Mindestens annähernd parallel sind, ur.^ daß die gemeinsamen Rinnen (3o) durchgehende Schlitze dtr Platten sind»

   5. Filtrationsperäfc na -h Anspruch 3' oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplat.ten, zur Verbindung: untereinander, außerhalb der Rillenscbiren miteinander fluchtende Bohrungen (32) haben, von denen einige mit den Rinnen .erbunden sind, daß die Bohrungen mit je einer Öffnung (Sackbohrung 32a) in mindestens einer der Endplatten flüchten, und daß die Filterschichten mit entsprechenden öffnungen versehen sind.

   b. H'iltrationsgernt nach Ans-oruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer der Platten für r^e der miteinander fluchtenden Bohrungen (32) und Öfir :Ώ.z-^n (32a) ein nach außen führender Anschluß (36) vorgesehen ist,

   7. Fil.trationsprerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch rekennzeichnet, daß die Bohrungen (32, 32a) an den Eckpunkten eines in der Ebene der Platten liegenden fredachten Quadrats liefren, und daß jede der beiden Rinnen (3o, 3oa) mit einer von zv/ei diagonal r;er-enüberlien;ender. Bohrimpre - (32) oder Öffnungen (32a) verbunden ist.

   8. Filtrationsnierät nach Ansnruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten ouadratdsch sind.

   9. Fi]trationsferät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansnriiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (1o) den Querschnitt eines annähernd p;leichseitipen Dreiecks mit einer Tiefe von etv/a 0,6 bis 0,8 mm hnben, und daß die filter (2) on den hochstehenden Kanten der Rillen anliefen.

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   Ίο. Filtrationsprerpt nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch p-ekennzeichnet, dall die Filter mikroporöse Filtermembranen sind.