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DE9112776U1 - Filtration system - Google Patents

Filtration system

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Description

Die Erfindung betrifft ein Fiitrationssystam zur Abtrennung von ungelösten Stoffen aus einem flüssigen Medium.The invention relates to a filtration system for separating undissolved substances from a liquid medium.

Die Abtrennung von Feststoffen aus flüssigen Medien geschieht in der Regel durch Druckfiltration, wobei das zu filtrierende Medium senkrecht gegen eine Filterfläche gedrückt wird. Diese Art der Filtration hat jedoch den Nachteil, daß die Filterporen schnell verblocken und somit der Filterwiderstand steigt. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde die Tangentialflußfiltration eingeführt, bei der die Filteroberfläche nicht senkrecht, sondern parallel angeströmt wird. Häufig wird aber auch hierbei keine kontinuierliche Reinigung erzielt, so daß es vor allem bei längerer Anwendung zu Verblockungen kommt.The separation of solids from liquid media is usually done by pressure filtration, whereby the medium to be filtered is pressed vertically against a filter surface. However, this type of filtration has the disadvantage that the filter pores quickly become blocked and thus the filter resistance increases. To overcome this disadvantage, tangential flow filtration was introduced, in which the flow onto the filter surface is not vertical but parallel. However, this often does not result in continuous cleaning, so that blockages occur, especially after longer periods of use.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Filtrationssystem zur Abtrennung von Feststoffen aus einem flüssigen Medium zu schaffen, bei dem ein Verblocken der Filterporen verhindert wird und das sich gerade für den kontinuierlichen Betrieb eignet.The object of the present invention is therefore to create a filtration system for separating solids from a liquid medium, in which blockage of the filter pores is prevented and which is particularly suitable for continuous operation.

. Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß das Filter aus einer mehrschichtigen Gewebeanordnung besteht, bei der die Trenngrenzen der einzelnen Gewebeschichten in Richtung des Filtratstromes zunehmen. Durch diese Anordnung werden bei einem parallelen Überströmen der Filteroberseite Partikel, die sonst einen Filter verblocken würden, am Eindringen in das Filtermedium gehindert und konzentriert.According to the invention, the problem is solved in that the filter consists of a multi-layer fabric arrangement in which the separation boundaries of the individual fabric layers increase in the direction of the filtrate flow. This arrangement prevents particles that would otherwise block a filter from penetrating the filter medium and concentrates them when the flow is parallel over the top of the filter.

Der besondere Vorteil eines solchen Filtrationssystems besteht in den verhältnismäßig langen Betriebszeiten. Hierdurch werden erstmals Anwendungen möglich, für die bislang keine Filtrationssysteme geeignet waren.The particular advantage of such a filtration system is the relatively long operating times. This makes applications possible for the first time for which filtration systems were previously unsuitable.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt:A preferred embodiment of the invention is shown in the drawings and is explained in more detail below. It shows:

Fig. I: Sin Filtrationsmodui in einem schematischen Längsschnitt, Fig. I: Sin filtration modules in a schematic longitudinal section,

Fig. 2: das Gehäuse des Fiitrationssystems in einem schematisehen Längsschnitt undFig. 2: the housing of the filtration system in a schematic longitudinal section and

Fig. 3-5: Fließschemata von Verfahren, die das Filtationssystem ermöglicht.Fig. 3-5: Flow diagrams of processes enabled by the filtration system.

Das erfindungsgemäße Filtrationssystem 23 weist in bevorzugter Ausgestaltung ein in Fig. 1 dargestelltes Filtermodul 1 auf. Dieses Filtermodul 1 besteht aus einem Filterelement 2 und hieran endabschnittsseitig angeordneten, meist ringförmigen Paßstücken 7, 8 zum Einfügen in das Filtergehäuse 10. Schweißnähte 9 können beispielsweise für eine Verbindung zwischen dem Filterelement 2 und den Paßstücken 7, 8 sorgen. Darüber hinaus können Dichtelemente 11 vorgesehen sein, die z. B. manschettenförmig ausgestaltet sind und die Paßstücke 7, 8 umgeben.The filtration system 23 according to the invention has, in a preferred embodiment, a filter module 1 shown in Fig. 1. This filter module 1 consists of a filter element 2 and, arranged on the end section side, mostly ring-shaped fitting pieces 7, 8 for insertion into the filter housing 10. Weld seams 9 can, for example, provide a connection between the filter element 2 and the fitting pieces 7, 8. In addition, sealing elements 11 can be provided, which are, for example, designed in the shape of a cuff and surround the fitting pieces 7, 8.

Das Filterelement 2 ist vorwiegend zylinderförmig ausgebildet und besitzt eine Wandung, die aus einer Anordnung von einzelnen Gewebeschichten 4, 5, 6 besteht. Das Besondere dieser Gewebeanordnung liegt darin, daß jede einzelne Gewebeschicht eine definierte Porengröße mit einer entsprechenden Trenngrenze für partikuläre Stoffe aufweist, wobei die Trenngrenzen in Richtung des Filtratstromes zunehmen. Wird das Filterelement 2 von dem zu filtrierende Medium in Längsrichtung durchströmt, entsteht ein Parallelfluß entlang der inneren Filteroberfläche 12. Ein Teil des strömenden Mediums wird hierbei filtriert, während ein anderer Teil das Filterelement 2 unfiltriert wieder verläßt.The filter element 2 is predominantly cylindrical and has a wall that consists of an arrangement of individual fabric layers 4, 5, 6. The special feature of this fabric arrangement is that each individual fabric layer has a defined pore size with a corresponding separation limit for particulate substances, with the separation limits increasing in the direction of the filtrate flow. If the medium to be filtered flows through the filter element 2 in the longitudinal direction, a parallel flow occurs along the inner filter surface 12. Part of the flowing medium is filtered, while another part leaves the filter element 2 unfiltered.

Der auf diese Weise filtrierte Teil des Mediums bildet den FiI-tratstrom, der senkrecht zur Strömungsrichtung des zu filtrierenden Mediums durch das Filter 3 aus dem Filterelement 2 austritt. The part of the medium filtered in this way forms the filtrate stream, which exits the filter element 2 through the filter 3 perpendicular to the flow direction of the medium to be filtered.

Zur Abtrennung größerer Partikel aus einem flüssigen Medium hat es sich bewährt, die einzelnen Gewebeschichten 4, 5, 6 aus einem metallischen Werkstoff auszubilden. Geeignet sind hierfür vor allem gesinterte Metallvliese und Metallgewebe, welcheTo separate larger particles from a liquid medium, it has proven to be useful to form the individual fabric layers 4, 5, 6 from a metallic material. Sintered metal fleeces and metal fabrics are particularly suitable for this purpose, which

weitgehend druckstoßunempfinclich sind und auch durch abrasive Partikel nicht zerstört werden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Gewebeschichten 4, 5, 6 aus anderen Materialien wie z. B. beständigen Kunststoffen herzustellen. 5are largely insensitive to pressure shocks and are not destroyed by abrasive particles. However, it is also possible to manufacture the individual fabric layers 4, 5, 6 from other materials such as durable plastics. 5

Mindestens zwei dieser Gewebeschichten 4, 5, &bgr; bilden das Filter 3, wobei grundsätzlich die innere Gewebeschicht 6 die kleinste Trenngrenze aufweist. Durch diese asymmetrische Anordnung der Gewebeschichten wird es möglich, Filterporen 13 zu erzeugen, deren Durchmesser in Richtung des Filtratstromes zunehmen, wodurch der Strömungswiderstand für das Filtrat minimiert ist. Zur Abtrennung von Feststoffen aus einem flüssigen Medium werden Trenngrenzen der inneren Gewebeschicht 6 von 1 bis 200 pm bevorzugt. Sollen grobe Bestandteile des flüssigen Mediums abgetrennt werden, kann der Porendurchmesser aber auch größer sein.At least two of these fabric layers 4, 5, β form the filter 3, whereby the inner fabric layer 6 generally has the smallest separation limit. This asymmetrical arrangement of the fabric layers makes it possible to create filter pores 13 whose diameter increases in the direction of the filtrate flow, thereby minimizing the flow resistance for the filtrate. To separate solids from a liquid medium, separation limits of the inner fabric layer 6 of 1 to 200 pm are preferred. If coarse components of the liquid medium are to be separated, the pore diameter can also be larger.

Durch die allgemein zylindrische Ausbildung des Filterelements 2 entsteht ein freier Fließkanal 14, dessen Höhe sich nach der gewünschten Fließleistung bestimmt. Als vorteilhaft hat sich hierbei ein Durchmesser von mindestens 5 mm erwiesen.The generally cylindrical design of the filter element 2 creates a free flow channel 14, the height of which is determined by the desired flow rate. A diameter of at least 5 mm has proven to be advantageous.

Fig. 2 zeigt schließlich das Filtergehäuse 10, in welches das Filtermodul 1 eingesetzt ist. Es weist Bohrungen 15, 16 zur Aufnahme der Paßstücke 7, 8 auf und bildet im eingebauten Zustand des Filtermoduls 1 eine Kammer 17, die das Filterelement 2 umgibt. In dieser sammelt sich das Filtrat, das über die seitlich angeordneten Auslaßstutzen 18, 19 austreten kann.Fig. 2 finally shows the filter housing 10 into which the filter module 1 is inserted. It has holes 15, 16 for accommodating the fitting pieces 7, 8 and, when the filter module 1 is installed, forms a chamber 17 that surrounds the filter element 2. The filtrate collects in this chamber and can exit via the outlet nozzles 18, 19 arranged on the side.

AnwendungApplication

Das erfindungsgemäße Filtrationssystem 23 eignet sich bevorzugt zur kontinuierlichen Aufbereitung von feststoffhaltigen Flüssigkeiten. Überall dort, wo man z. B. On-line-Messungen zur kontinuierlichen Bestimmung von Inhaltsstoffen in Flüssigkeiten durchführt, kann das Filtrationssystem zur Probenvorbereitung eingesetzt werden. Solche Messungen gewinnen zunehmende Bedeutung in der Abwassertechnik. Hier müssen Feststoffe regelmäßigThe filtration system 23 according to the invention is preferably suitable for the continuous processing of liquids containing solids. The filtration system can be used for sample preparation wherever, for example, online measurements are carried out for the continuous determination of ingredients in liquids. Such measurements are becoming increasingly important in wastewater technology. Here, solids must be regularly

entfernt werden, bevor eine On-line-Messung erfolgen kann. Im Gegensatz zu den bislang verwendeten Filtrationssystemen mit mikroporösen Membranen bzw. Ultrafiltrationsmembranen bieten die vorliegenden Systeme deutlich verlängerte Standzeiten, so daß die herkömmlichen Systeme ersetzt oder zumindest durch ein Vorschalten des Filtrationssystems verbessert werden können.must be removed before an online measurement can be carried out. In contrast to the filtration systems used to date with microporous membranes or ultrafiltration membranes, the systems in question offer significantly longer service lives, so that the conventional systems can be replaced or at least improved by installing the filtration system upstream.

Ein weiterer Anwendungsvorteil ergibt sich bei der Behandlung heißer Bierwürze. Tangentialflußfiltrationssysteme mit mikroporösen Membranen haben hierbei den Nachteil, daß sich sehr schnell eine die Membran überlagernde Schicht ausbildet, die vor allem höhermolekulare Stickstofffraktionen, auf die es bei diesen Prozessen besonders ankommt, zurückhält. Das vorliegende Filtrationssystem 23 läßt diesen Stickstoff passieren und trennt lediglich die Feststoffpartikel ab.Another application advantage arises in the treatment of hot beer wort. Tangential flow filtration systems with microporous membranes have the disadvantage that a layer overlying the membrane forms very quickly, which retains mainly higher molecular nitrogen fractions, which are particularly important in these processes. The present filtration system 23 allows this nitrogen to pass through and only separates the solid particles.

Die in Fig. 3 bis 5 dargestellten Fließschemata zeigen schließlich die Anordnung des erfindungsgemäßen Filtrationssystems 23 im Aufarbeitungsprozeß.Finally, the flow diagrams shown in Fig. 3 to 5 show the arrangement of the filtration system 23 according to the invention in the processing process.

Fig. 3 zeigt ein Verfahren zur kontinuierlichen Abtrennung von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom, wie z.B. aus einem Abwasserteilvolumenstrom. Über einen Zulauf 20 gelangt das unfiltrierte Abwasser in einen Auffangbehälter 21 und anschließend über eine Pumpe 22 zu dem Filtrationssystem 23. Über einen Pumpen-Bypass 24 kann das Konzentrat wieder dem unfiltrierten Abwasser zugeführt werden, von dem ein Teilstrom 26 z.B. wieder zurück in die Kläranlage gelangt. Das entstehende Filtrat 25 kann schließlich zur On-line-Messung verwendet werden.Fig. 3 shows a process for the continuous separation of solids from a liquid flow, such as from a partial volume flow of wastewater. The unfiltered wastewater passes through an inlet 20 into a collecting tank 21 and then through a pump 22 to the filtration system 23. The concentrate can be fed back into the unfiltered wastewater via a pump bypass 24, from which a partial flow 26, for example, passes back into the sewage treatment plant. The resulting filtrate 25 can finally be used for online measurement.

Fig. 4 zeigt ebenfalls ein Verfahren zur kontinuierlichen Abtrennung von Feststoffen aus einem Flüssigkeitsstrom, allerdings mit der Besonderheit, daß dem Filtrationssystem 23 ein weiteres Filtrationssystem 27 nachgeschaltet ist. Das Filtrationssystem 27 kann hierbei mit mikroporösen Membranen oder mit Ultrafiltrationsmembranen ausgestattet sein. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß vorgereinigtes Abwasser 28 z.B. zur Online-Messung verwendet werden kann, während eine weitergehendeFig. 4 also shows a process for the continuous separation of solids from a liquid stream, but with the special feature that the filtration system 23 is followed by a further filtration system 27. The filtration system 27 can be equipped with microporous membranes or with ultrafiltration membranes. This arrangement ensures that pre-cleaned waste water 28 can be used, for example, for online measurement, while further

Filtration z.B. zur Abtrennung von Mikroorganismen über das nachgeschaitete Filtrationssystem 27 möglich ist.Filtration, e.g. to separate microorganisms, is possible via the downstream filtration system 27.

Fig. 5 zeigt schließlich ein Verfahren, mit dem auch große Flüssigkeitsmengen im kontinuierlichen Betrieb filtrierbar sind. Dieses Verfahren eignet sich z.B. zur Behandlung von Rohwasser, Abwasser, Fermenterbruhen, Biermaische oder Bier-Heißwürze. An die Stelle eines Auffangbehälters kann in diesem Fall auch ein Prozeßbehälter 29 treten, von dem aus das zu filtrierende Medium über eine Zuführ- oder Druckerhöhungspumpe 30 zu Kreislaufpumpen 31, 32 gefördert wird. Diese leiten das Medium durch die Filtrationssysteme 23a-d, die parallel und/oder in Serie angeordnet sein können. Das gebildete Konzentrat kann anschließend über die Leitung 33 rezirkuliert werden oder über eine Leitung 34 wieder in den Prozeßbehälter 29 gelangen. Hierbei kann ein Ventil 35 vorgesehen sein, das für einen ausreichenden Filtrationsdruck sorgt. Das Konzentrat kann aber auch über eine Abschlemmleitung 36 geführt werden, die zusätzlich ein Druckhalteventil 37 aufweisen kann. Das gebildete Filtrat wird schließlich über die Leitungen 38, 39 abgeführt.Finally, Fig. 5 shows a process with which even large quantities of liquid can be filtered in continuous operation. This process is suitable, for example, for treating raw water, waste water, fermentation broths, beer mash or beer hot wort. In this case, a collecting tank can also be replaced by a process tank 29, from which the medium to be filtered is conveyed to circulation pumps 31, 32 via a feed or pressure booster pump 30. These guide the medium through the filtration systems 23a-d, which can be arranged in parallel and/or in series. The concentrate formed can then be recirculated via line 33 or return to the process tank 29 via a line 34. A valve 35 can be provided here to ensure sufficient filtration pressure. The concentrate can also be led through a blowdown line 36, which can also have a pressure-maintaining valve 37. The filtrate formed is finally discharged through lines 38, 39.

Claims (2)

D F? - NVl ^A IVi .- F? = D' F3 &Oacgr; MDF? - NVl ^A IVi .- F? = D' F 3 &Oacgr; M P A &Tgr; &Xgr; :\i TA N WA i_T PA &Tgr;&Xgr; :\i TA N WA i_ T Patentanwalt Dr .Vlanrrea Pohl Postfacn "7 53 &Ogr;-2&Pgr;&Ogr; aucnnolzPatent Attorney Dr. Vlanrrea Pohl Postfacn "7 53 &Ogr;-2&Pgr;&Ogr; aucnnolz Anmelder: Applicant : EiIa Brendel-Müller W-3101 EidingenEiIa Brendel-Müller W-3101 Eidingen Bezeichnung: Designation : FiltrationssystemFiltration system D-2110 Buchholz i.d.N.D-2110 Buchholz i.d.N. Karlstraße 5 Postfach 17 53Karlstrasse 5 PO Box 17 53 Telefon 0 41 81 - 70Telephone 0 41 81 - 70 Telefax 0 4181-70Fax 0 4181-70 Telex 2 189 330 Telephone 2 189 330 Telegramm TeleoatentTelegram Teleoatent Konto:Account: Postgiro Hamburg (BLZ 200 100 20) Nr. 2 73 45 - 205Postgiro Hamburg (bank code 200 100 20) No. 2 73 45 - 205 Bitte angeben:Please specify: GG 04.10.199104.10.1991 SCHUTZANSPRtTCHEPROTECTION CLAIMS 1. Filtrationssystem zur Abtrennung von ungelösten Stoffen aus einem flüssigen Medium, bei dem die zu filtrierende Flüssigkeit parallel zur Oberfläche eines Filters geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter 3 aus einer mehrschichtigen Gewebeanordnung besteht, bei der die Trenngrenzen der einzelnen Gewebeschichten 4, 5, 6 in Richtung des Filtratstromes zunehmen.1. Filtration system for separating undissolved substances from a liquid medium, in which the liquid to be filtered is guided parallel to the surface of a filter, characterized in that the filter 3 consists of a multi-layer fabric arrangement in which the separation boundaries of the individual fabric layers 4, 5, 6 increase in the direction of the filtrate flow. 2. Filtrationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 10 daß die innere Gewebeschicht 6 eine Trenngrenze von 1 bis 200 pm aufweist.2. Filtration system according to claim 1, characterized in that the inner fabric layer 6 has a separation limit of 1 to 200 pm.
DE9112776U 1991-10-14 1991-10-14 Filtration system Expired - Lifetime DE9112776U1 (en)

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