AT516379A4

AT516379A4 - Filtervorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: AT516379A4
Application number: ATA50127/2015A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Dipl Ing Dr Kastner
Original assignee: Next Generation Analytics Gmbh
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-05-15
Also published as: DE102016202489A1; AT516379B1; DE102016202489B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung umfassend einen Einlassraum, einen Auslassraum, ein Filtersystem, welches Einlassraum und Auslassraum trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassraum mindestens eine Flüssigkeitszuführung und mindestens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst und der Auslassraum keine Flüssigkeitszuführung und mindestens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein diesbezügliches Filterverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung und ein Filterverfahren zum Filtern vonviskosen Flüssigkeiten, insbesondere flüssigen Kunststoffen.

Zum Entfernen von Verunreinigungen, wie z.B. Metalle, Sande, Stäube oder Gel¬partikel aus viskosen Flüssigkeiten, z.B. Kunststoffen in flüssiger Form, werden inder Regel Filter verwendet, womit mit dem Begriff „Filter“ im Sinne der Erfindungauch Siebe umfasst sind.

Bei den bisher bekannten Verfahren werden die Flüssigkeiten durch einen Filtergepresst. Zur Reinigung des Filters werden diese oftmals ausgetauscht. Alternativwerden Filter auch mittels eines Schiebers gereinigt, wobei der Schieber über dieFilteroberfläche geführt wird und dabei Verunreinigungen an den Rand schiebt,welche den Filter ansonsten verstopfen würden.

Nachteil der bisher verwendeten Vorrichtungen und Verfahren ist, dass in der Re¬gel ein großer Teil der Verunreinigungen mit der viskosen Flüssigkeit direkt oderdurch den Filter durch den Filter gedrückt werden. Insbesondere werden Gelparti¬kel durch den Schieber zerkleinert und anschließend die Teile durch den Filtergedrückt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Tech¬nik zu überwinden und eine Filtervorrichtung und ein Filterverfahren zur Verfügungzu stellen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, eine verbesserte und verein¬fachte Filterung viskoser Flüssigkeiten vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird durch eine Filtervorrichtung und ein Filterverfahren gemäßden Ansprüchen gelöst.

Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung umfasst einen Einlassraum, einen Aus¬lassraum, ein Filtersystem, welches Einlassraum und Auslassraum trennt, dadurchgekennzeichnet, dass der Einlassraum mindestens eine Flüssigkeitszuführungund mindestens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst und der Auslassraum keineFlüssigkeitszuführung und mindestens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist der Filter dermaßen angeordnet,dass die Anströmrichtung der Flüssigkeit relativ zur Flächennormalen des Filters ineinem Winkel zwischen 10° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 70°, verläuft.Der Filter steht also bevorzugt schräg zur anströmenden Flüssigkeit.

Das erfindungsgemäße Filterverfahren zum Filtern von viskosen Flüssigkeiten um¬fasst die Schritte: - Anströmen der viskosen Flüssigkeit an ein Filtersystem, wobei der durch denFluss der Flüssigkeit auf die Fläche des Filters ausgeübte Druck P(F) kleiner istals der Druck des Flusses dieser Flüssigkeit auf eine Fläche orthogonal zur Strö¬mungsrichtung der Flüssigkeit P(S), und insbesondere P(F)/P(S) < 90%, beson¬ders bevorzugt P(F)/P(S) < 70%, gilt. -Abführen der durch das Filtersystem hindurchgetretenen Flüssigkeit. - Ab- oder Rückführen der nicht durch das Filtersystem hindurchgetretenen Flüs¬sigkeit.

Selbstverständlich berücksichtigt P(F) auch den Druck der durch das Filtersystemhindurchtretenden Flüssigkeit, da die Formulierung „Fläche des Filters“ nicht dieFilterfläche (Löcher ausgenommen) umfasst sondern die gesamte Fläche, an derdas Filtersystem angeordnet ist inclusive der Öffnungen des Filtersystems. Geeig¬net wäre auch hier die Bezeichnung „das das Filtersystem überdeckende ge¬schlossene Flächenelement“.

Der Einlassraum ist zunächst lediglich ein Raum, durch den die einlaufende Flüs¬sigkeit strömt. Genauso ist ein Auslassraum lediglich ein Raum, durch den auslau¬fende Flüssigkeit strömt. Diese beiden Räume können je nach Anwendung be- sonders gestaltet sein, aber in einer einfachen Anwendung auch nur einem Ab¬schnitt eines Rohres entsprechen. Im Folgenden wird auch der Begriff „Einlassbe¬reich“ verwendet. Dies ist der Bereich des Einlassraums, in dem die einströmende

Flüssigkeit eintrifft und mit dem Filter in Kontakt kommt.

Notwendig ist für die Erfindung lediglich, dass Einlassraum und Auslassraumdurch das Filtersystem getrennt ist, so dass Flüssigkeit nur durch das Filtersystemvom Einlassraum in den Auslassraum gelangen kann.

Die Flüssigkeitszuführung umfasst zunächst jegliche Vorrichtung, welche Flüssig¬keit in den Einlassraum zuführen kann. Auch wenn sie für bevorzugte Ausfüh¬rungsformen besonders gestaltet sein kann, kann sie in einem einfachen Falldurch den Bereich eines Rohres gebildet sein, welches einen Einlassbereichübergeht.

Der Flüssigkeitsabfluss umfasst zunächst jegliche Vorrichtung, welche Flüssigkeitaus einem der beiden Räume abfließen lässt. Ausgenommen ist selbstverständ¬lich der Durchfluss durch den Filter, der nicht als Flüssigkeitsabfluss in diesemSinne angesehen wird. Auch wenn er für bevorzugte Ausführungsformen beson¬ders gestaltet sein kann, kann er in einem einfachen Fall durch den Bereich einesRohres gebildet sein, welches aus einem Ein- oder Aus- lassbereich entspringt.

Bevorzugt besteht zwischen einem Flüssigkeitsabfluss des Einlassbereichs undeinem Flüssigkeitsabfluss des Auslassbereichs kein direkter Kontakt, um eineVerunreinigung der gefilterten Flüssigkeit zu verhindern. Je nach Ausführungsformkann es jedoch trotzdem bevorzugt sein, wenn zwischen einem Flüssigkeitsab¬fluss des Einlassbereichs und einem Flüssigkeitsabfluss des Auslassbereichs kon-takt besteht, z.B. durch einen weiteren Filter oder sonstiger Reinigungsvorrichtun¬gen.

Der Flüssigkeitsabfluss des Einlassbereichs ist der Grund für den Druckunter¬schied bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Die Flüssig¬keit drückt nicht mit dem gesamten Druck auf den Filter sondern ein Teil der Flüs¬sigkeit bewegt sich durch den Flüssigkeitsabfluss des Einlassbereichs heraus und tritt nicht durch den Filter hindurch. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist derFilter relativ zum Flüssigkeitsfluss schräg angeordnet, so dass ein möglichst gro¬ßer Anteil der Flüssigkeit mit dem Filter in Berührung kommt und die Möglichkeitbesteht, dass dieser Anteil (oder ein Teil dessen) durch den Filter hindurchtretenkann.

Verunreinigungen werden von der am Filter vorbeiströmenden Flüssigkeit mitge¬nommen und treten nicht durch den Filter hindurch, was auch durch den Druckun¬terschied erreicht wird: Es entsteht nicht ausschließlich eine Strömung durch dasFiltersystem hindurch, sondern auch eine Strömung am Filtersystem entlang.

Auf diese Weise kann ein Teil der Flüssigkeit zusammen mit den Verunreinigun¬gen durch den Flüssigkeitsabfluss des Einlassbereichs aus dem Einlassbereichaustreten, ohne den Filter passieren zu müssen.

Der Einlass der Flüssigkeit zum Einlassbereich kann an einer vorbestimmten Posi¬tion erfolgen oder auch mittels eines Einspeisungsverteilers. Es ist für einige Aus¬führungsformen auch bevorzugt, dass die Flüssigkeitszuführung so gestaltet ist,dass sie relativ zum Filter, dem Rest der Vorrichtung und/oderden Flüssigkeitsab¬flüssen bewegbar, insbesondere drehbar, angeordnet ist.

Als Filter können im Grunde alle Medien verwendet werden, welche aus einemBasismaterial bestehen das mit Öffnungen versehen ist.

Bevorzugte Filter umfassen mit Öffnungen versehene Platten, Faserverbünde(gewirkt, gestickt, gewebt Stapelfaservliese, genadelt, kalandriert, oder Gitter (z.B.Siebe). Die Öffnungen können gelasert, gestanzt, gebohrt oder geätzt sein. DieFilter können gewebt, gestrickt, kalandriert, als Stapelfaservliese genadelt undoder kalandriert, aus festen Materialien gesintert oder mittels Verpressen von Fa¬sern hergestellt sein.

Des Weiteren enthalten bevorzugte Filter Partikel, welche zum Filtern der jeweili¬gen viskosen Flüssigkeit geeignet sind, insbesondere Partikel der Gruppe metalli¬sche und/oder keramische Partikel, Sande, Salze und Kunststoffpartikel.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Partikel oberflächenmodifi¬ziert, so dass sie eine Oberfläche aufweisen, welche durch eine Behandlung ver¬größert oder mit zusätzlichen Stoffen versehen wurde. Insbesondere ist die Ober¬fläche der Partikel hydrophob oder hydrophil gestaltet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die auch eine eigenständige Erfin¬dung ohne die oben genannte Filtervorrichtung darstellen kann, und gegenüberdem Stand der Technik eine verbesserte Reinigungswirkung und einen verbesser¬ten Schutz vor einem unerwünschten Partikeldurchgang bietet, wird der Filter mit¬tels einer Platte gebildet, in die Löcher eingebracht sind (Siebplatte), wobei dieStirnseiten der Löcher relativ zur Längsachse des Filters geneigt sind und/oder dieWandungen der Löcher relativ zur Orthogonalen der Längsachse des Filters ge¬neigt sind. Diese Neigung ist insbesondere größer als 10°, bevorzugt größer als30°, in einigen Anwendungen bevorzugt größer als 60° und kann im Falle derStirnseiten auch 90° oder größer betragen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Orientierung des Filters relativzur vorbestimmten Anströmrichtung der Flüssigkeit so, dass die Flüssigkeit nichtorthogonal auf den Filter trifft, sondern der Filter ist dermaßen angeordnet, dassdie Strömungsrichtung der Flüssigkeit relativ zur Flächennormalen des Filters ineinem Winkel zwischen 30° und 90° verläuft.

In Zusammenwirkung mit der vorangehend beschriebenen Ausführungsform sinddie Löcher relativ zum Flüssigkeitsstrom so ausgerichtet, dass die Flächennormaleder geneigten Stirnseiten und/oder die Achsen der Seitenwände in Fließrichtungdes Flüssigkeitsstroms geneigt sind, also von der Einströmposition fort zeigen.

Bevorzugt sind die Löcher im Filter dermaßen angeordnet, dass sich die Form ei¬ner Reibe ergibt.

Dies verbessert den oben beschriebenen Effekt weiter. Durch die zweite Strö¬mungsrichtung der Flüssigkeit am Filter entlang in Richtung Flüssigkeitsabflussdes Einlassbereichs werden Verunreinigungen mitgenommen und können durchdie besondere Anordnung bzw. Ausformung der Löcher auf ihrem Weg nicht mehr durch den Filter hindurch bewegen. Auch ein Hängenbleiben von Partikeln oderGelaten wird durch die besondere Form bzw. Anordnung der Löcher verhindert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben die Filter eine gekrümmteForm und sind insbesondere parallel zueinander angeordnet, wie beispielsweisezwei parallele Zylindermäntel. Eine konzentrische Anordnung ist dabei bevorzugt.

Ebenso ist eine konische Form von Filtern bevorzugt, welche insbesondere eben¬falls parallel zueinander angeordnet sind, wie z.B. auf zwei parallelen Kegelmän¬teln.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens drei Filter um einenzentralen Filter, insbesondere auf einer drehbaren Fläche, angeordnet. Die An¬ordnung ist bevorzugt strahlenförmig, wobei die Filter nicht parallel zu den Strah¬len orientiert sind sondern in jeweils gleichen Drehsinn verkippt, so dass von obendas Bild eines Wirbels entsteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Boden des Einlassraumsdas Filtersystem oder dieser Boden wird zumindest Teilweise durch das Filtersys¬tem gebildet. Dies hat den Vorteil, dass die einlaufende Flüssigkeit alleine durchihrer Schwerkraft durch das Filtersystem gedrückt wird, während sie durch denEinlassraum zum Flüssigkeitsabfluss des Einlassraumes fließt.

Die Flüssigkeitszuführung ist bevorzugt zentral über dem Filtersystem angebrachtoder an der Seite des Einlassraums und erfolgt insbesondere parallel zur Flä¬chennormalen des Filtersystems (Einströmung von oben auf das Filtersystem)oder orthogonal zur Flächennormalen des Filtersystems (Einströmung seitlich zumFiltersystem).

Um bei vorgegebener Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit und kompakter Bau¬form der Vorrichtung einen längere Verweildauer der Flüssigkeit über dem Filter¬system zu ermöglichen, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überdem Filtersystem Strömungselemente angebracht, welche die Strömung der Flüs¬sigkeit regeln, so dass sie nicht auf direktem Weg zum Flüssigkeitsauslass des

Einlassraum fließt. Bevorzugte Strömungselemente haben eine Wendel- oderSerpentinenform.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche eine besonders kompakteBauform ermöglicht, sind die Strömungselemente in Form mindestens eines Wen-dels angeordnet. Von der Flüssigkeitszuführung, die bevorzugt zentral über demFiltersystem angeordnet ist, fließt die Flüssigkeit in den Einlassbereich ein undwird über dem Filtersystem in eine spiralige Flussrichtung gedrängt, insbesonderevon außen nach innen oder von innen nach außen, so dass sie, insbesondereüber 90% des Weges vom Flüssigkeitseinlass zum Flüssigkeitsabfluss des Ein¬lassraums, über das Filtersystem strömt. Am Ende ihres Weges, also bevorzugtim Zentrum oder am Rand des Wendeis, ist mindestens ein Flüssigkeitsauslassangeordnet, um die restliche Flüssigkeit, in der sich Schmutzteilchen angereicherthaben, aus dem Einlassraum abzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche eine besonders kompakterohrartige Bauform ermöglicht, sind die Strömungselemente in Form mindestenseiner Serpentine angeordnet. Von der Flüssigkeitszuführung, die bevorzugt aneinem Rand des (insbesondere langgezogenen) Filtersystems angeordnet ist,fließt die Flüssigkeit in den Einlassbereich ein und wird über dem Filtersystem inalternierender Flussrichtung geführt, insbesondere jeweils orthogonal zur resultie¬renden Flussrichtung bzw. der Ausrichtung des Rohres, welches den Einlassraumbildet (z.B. wechselseitig nach rechts und links). Am Ende ihres Weges, also be¬vorzugt am Ende des Rohres, ist mindestens ein Flüssigkeitsauslass angeordnet,um die restliche Flüssigkeit, in der sich Schmutzteilchen angereichert haben, ausdem Einlassraum abzuführen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Strömungselemente so ge¬staltet, dass sie nicht die gesamte Flüssigkeit leiten, sondern auch eine Strömungunter oder über ihnen stattfinden kann. Auf diese Weise wird der statische Druckder Flüssigkeit auf den Filter weiter reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche eine sehr einfache und trotz¬dem wirkungsvolle Ausführung der Erfindung erlaubt, ist ein Filtersystem derma¬ ßen in einem Rohr angeordnet, dass, relativ zur Strömungsrichtung der Flüssig¬keit, hinter dem Filtersystem das Rohr in zwei Flüssigkeitsabflüsse unterteilt istoder ein Flüssigkeitsabfluss vor dem Rohr abzweigt und ein Flüssigkeitsabflussweiter im Rohr verläuft, wobei einer dieser Flüssigkeitsabflüsse direkt mit dem Ein¬lassbereich verbunden ist und ein anderer erst nach Durchgang durch das Filter¬system erreicht wird (und dies dann Auslassbereich und Flüssigkeitsabfluss desAuslassbereichs darstellt).

Besonders bevorzugt ist dabei, dass Filtersystem schräg im Rohr anzuordnen, sodass es zu dessen Querschnittsfläche (bzw. orthogonal zur Strömungsrichtung)insbesondere in einem Winkel zwischen 10° und 90°, insbesondere zwischen 30°und 70°, geneigt ist.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform hat ein Filtersystem dieForm einer Spirale und die Vorrichtung ist dermaßen ausgeformt, dass die hin¬durchlaufende Flüssigkeit an einer Wandung dieser Spirale bis zu einem Flüssig¬keitsabfluss fließt und die durch das Filtersystem hindurchgegangene Flüssigkeitdurch einen anderen Flüssigkeitsabfluss abfließt. Auf diese Weise lässt sich imVergleich mit der vorangegangenen Ausführungsform die Filterfläche auf kleinemGesamtraum vergrößern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Filter relativ zur Flüssig¬keit bewegt, bzw. umfasst die Filtervorrichtung ein Bewegungssystem, welchesdazu ausgelegt ist, Filter zu bewegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dieses Bewegungssystemein Fördersystem, welches dazu ausgelegt ist, den Filter, der in diesem Falle ins¬besondere die Form eines Bandes oder einer Vielzahl von Filterelementen hat, ineiner Richtung zu bewegen, so dass bereits verwendete Teile des Filters (bzw.Filterelemente) aus dem Flüssigkeitsstrom entnommen werden und nicht verwen¬dete Teile des Filters (bzw. Filterelemente) in den Flüssigkeitsstrom hineinbewegtwerden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die insbesondere mit dem oben ge¬nannten Fördersystem kombiniert werden kann, umfasst das Bewegungssystemein Vibrationssystem, welches dazu ausgelegt ist, mindestens einen Filter mit ei¬ner Frequenz von > 1 Hz hin- und herzubewegen. Dies dient zur kurzzeitigen, lo¬kalen Herabsetzung der Viskosität der Flüssigkeit. Je nach Art der Flüssigkeit undder Viskosität ist es dabei von Vorteil, dass die Vibration mit einer Frequenz > 50Hz oder gar > 200 Hz erfolgt. Als obere Grenze der Frequenz ist insbesondere100 kHz sinnvoll, da ab einer gewissen Frequenz zunehmend Störeffekte auftre-ten.

Es ist auch bevorzugt, dass diese Vibrationsbewegung eines Filters relativ zu ei¬nem anderen Filter stattfindet. Auf diese Weise ist es möglich, Gelpartikel zu zer¬kleinern, welche in die Filterdurchlässe eingedrungen sind.

Bevorzugt erfolgen die Vibrationen bezüglich des Filters transversal (orthogonalzur Flächennormalen) und/oder normal (parallel zur Flächennormalen).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dieses Bewegungssystemein Rotationssystem (insbesondere in Kombination mit den vorangehenden Aus¬führungsformen), welches dazu ausgelegt ist, mindestens zwei Filter relativ zuei¬nander zu drehen. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die Viskosität der umge¬benden Flüssigkeit herabgesetzt werden kann und ebenfalls Gelpartikel, welche indie Filterdurchlässe eingedrungen sind, zerkleinert werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung einTemperiersystem, welches dazu ausgelegt ist, mindestens einen Filter zu erwär¬men, insbesondere eine Filter, der mit der einströmenden Flüssigkeit direkt in Kon¬takt steht. Durch die Erwärmung kann die Viskosität der Flüssigkeit kurzfristig her¬abgesetzt werden und ein einfacher Durchgang durch den Filter erfolgen. DieTemperatur wird vorzugsweise so gewählt, dass die innere Viskosität von Verun¬reinigungen, welche auf diese Temperatur erwärmt werden (z.B. von gelförmigenVerunreinigungen) nicht oder zumindest nicht in gleichem Maße herabgesetztwird, wie die Viskosität der Flüssigkeit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die viskose Flüssigkeit mit Zu¬sätzen vermischt, welche die Viskosität vermindern oder erhöhen. Bevorzugt istdabei eine Zugabe von Monomeren, insbesondere in dem Falle, dass die viskoseFlüssigkeit ein Kunststoff ist, sind dabei die Monomere bevorzugt von der Art, wiesie auch in den Polymerketten des Kunststoffs Vorkommen. Die Monomere kön¬nen dabei von identischem chemischen Aufbau sein, bei einigen Ausführungenkann es auch von Vorteil sein, wenn Monomere mit unterschiedlichem chemi¬schen Aufbau verwendet werden (jedoch insbesondere nur insofern diese Mono¬mere auch in den Polymerketten des Kunststoffs enthalten sind. Die Zugabe vonMonomeren hat den Vorteil, dass die Viskosität erniedrigt wird und diese nachdem Filtervorgang aber nicht zwingend entfernt werden müssen sondern einfachmit den Polymeren verbunden werden können.

Zur Reinigung des Filters kann die Flüssigkeit selber verwendet werden. Die Kraft,die auf Verunreinigungen wirkt, ist dabei abhängig von der Viskosität der Flüssig¬keit und der Fließgeschwindigkeit. Ein physikalischer Zugang zu dieser Materie istjedoch kompliziert, und eine quantitative Definition des Verhältnisses von Fließge¬schwindigkeit und Viskosität würde den Rahmen dieser Erfindung sprengen. Es istdem Fachmann jedoch durch Messungen des Drucks zwischen Einlasssystemuns Auslasssystem und/oder durch visuelle Überprüfung möglich, den Zustanddes Filters bezüglich einer Bedeckung oder Verstopfung mit Verunreinigungen zuüberprüfen. Viskosität und/oder Fließgeschwindigkeit werden dann so eingestellt,dass diese Verunreinigungen mit der Flüssigkeit, welche nicht durch den Filtergedrungen ist, mitgenommen werden.

Da bei einigen Anwendungen die Viskosität der Flüssigkeit nicht verändert werdensollte, ist es in diesen Fällen von Vorteil, wenn alleine die Fließgeschwindigkeitdiesbezüglich geregelt wird.

Der Vorteil an dieser Ausführungsform ist, dass keine zusätzlichen Reinigungs¬elemente verwendet werden müssen und ein Austausch des Filters herausge¬schoben werden kann oder gar unnötig wird. Durch die Querströmung und die be¬sondere Ausführung der Filterplatten wird der Filter ständig gereinigt

Der Teil der Flüssigkeit, welcher durch den Flüssigkeitsabfluss des Einlassraumsaustritt, trägt im Vergleich zur einströmenden Flüssigkeit eine erhöhte Konzentra¬tion der Verschmutzung mit sich. Zum einen, weil ein Teil der Flüssigkeit durchden Filter gedrungen ist, und die Schmutzteilchen nicht, zum anderen, weil dieFlüssigkeit Schmutzteilchen vom Filter mitgenommen hat.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dieser Flüssigkeitsanteil ausge¬sondert oder durch einen weiteren Filter gefiltert. Dieser weitere Filterungsschrittkann durch eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgen und/oder einenqualitativ sehr hochwertigen Filter. Mit einem qualitativ sehr hochwertigen Filterkönnte es bei einigen Anwendungen auch möglich sein, eine herkömmliche Filter¬vorrichtung zu verwenden. Es wäre auch eine Rückführung des Flüssigkeits¬stroms möglich. Mittels der erneuten Filterung des Flüssigkeitsstroms kann Mate¬rial zurückgewonnen werden.

Wie oben beschrieben wird, findet eine Aufspaltung des initialen Flüssigkeits¬stroms statt. Der eine Teil fließt durch das Filtersystem und enthält näherungswei¬se keine Verunreinigungen mehr (im Folgenden auch als „Filtrat“ bezeichnet), derandere Teil (im Folgenden als „Restflüssigkeit“ bezeichnet) fließt durch den Flüs¬sigkeitsabfluss des Einlassraums und enthält die Verunreinigungen, die nun invergleichsweise hoher Konzentration in der Restflüssigkeit vorliegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, welche einen Druckfiltertest auch beiAnwendung der vorliegenden Erfindung erlaubt, umfasst die Vorrichtung ein Sen¬sorsystem, welches dazu ausgelegt ist, an zumindest einem Teil der Restflüssig¬keit einen Druckfiltertest durchzuführen und zusätzlich den Fluss (Volumen/Zeit)der initialen Flüssigkeit zu bestimmen. Zudem ist die Vorrichtung zusätzlich dazuausgelegt, zu bestimmen, in welchem Maße eine Konzentrationssteigerung vonVerunreinigungen in der Restflüssigkeit verglichen mit der initialen Flüssigkeitstattgefunden hat.

Die Bestimmung der Konzentrationssteigerung kann in der einfachsten Ausfüh¬rung dadurch bestimmt werden, dass zuvor an der initialen Flüssigkeit ein Druckfil¬tertest durchgeführt wurde und das Ergebnis dieser Messung zusammen mit der

Annahme, dass dieser Wert für die gesamte initiale Flüssigkeit gilt, zusammen miteiner Messung eines representativen Teils der Restflüssigkeit als Konstante fürdie normale Konzentrationssteigerung verwendet werden. Liegt nun bei Ver¬gleichsmessungen der Anteil an Verunreinigungen über der Messung des o.g. re¬presentativen Teils, kann auf einen entsprechend höheren Anteil an Verschmut¬zung in der initialen Flüssigkeit geschlossen werden.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform ist das Sensorsystem zusätzlich dazuausgelegt, den auf das Filtersystem wirkenden Druck zu bestimmen. Damit kanneine zunehmende Verschmutzung des Filters ermittelt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sensorsystem zusätzlich dazuausgelegt, den Fluss der Restflüssigkeit und/oder den Fluss des Filtrats zu be¬stimmen. Auf diese Weise wird zusammen mit der Flussmessung der initialenFlüssigkeit für ein bestimmtes Volumenelement der Flüssigkeit bestimmt, welcherAnteil Filtrat und welcher Anteil Restflüssigkeit ist. Nach dem Druckfiltertest andem betreffenden Volumenelement der Restflüssigkeit kann genau berechnetwerden, welcher Anteil an Verunreinigungen in der initialen Flüssigkeit vorlag.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Druckfiltertest an einemVolumen der Restflüssigkeit zumindest dieses Volumen im Hinblick auf den stati¬schen Druck von dem Flüssigkeitsabfluss des Einlassraums entkoppelt. Dies hatden Vorteil dass eine Druckmessung im Rahmen des Druckfiltertests nicht durchden Druck der übrigen Flüssigkeit verfälscht wird und zudem kein Druckanstiegam Filtersystem durch den Druckfiltertest stattfindet. Eine solche Entkopplungkann durch Entnahme des betreffenden Volumens der Restflüssigkeit oder durchEinbau einer Flüssigkeitspumpe hinter dem Flüssigkeitsabfluss des Einlassraumsbewerkstelligt werden.

Insbesondere mit dieser Ausführungsform ist ein Druckfiltertest im laufenden Be¬trieb möglich, wobei in Verbindung mit den vorangehenden Ausführungsformensogar auf den Grad der Verschmutzung der initialen Flüssigkeit geschlossen wer¬den kann. Es ist also ein Online-Monitoring der einlaufenden Flüssigkeit möglich.

Die Vorrichtung ist im Grunde auch für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität (<5mPa s) geeignet, ihr Vorteil zeigt sich aber besonders bei Flüssigleiten mit Visko¬sitäten > 5 mPa s insbesondere > 100 mPa-s. Die obere Grenze für die Viskositätliegt dabei dort, wo nicht mehr von einem Fließen im herkömmlichen Sinn gespro¬chen werden kann, insbesondere liegt die Viskosität unterhalb 1.000.000.000.000mPas.

Beispiele für bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Filtervorrich¬tung sind in den Abbildungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte bevorzugte Ausführungsform;

Fig. 4 zeigt schematisch einen bevorzugten Filter in Wendelform von oben;

Fig. 5 zeigt schematisch den Filter in Wendelform in Seitenansicht;

Fig. 6 zeigt schematisch einen bevorzugten Filter;

Fig. 7 zeigt schematisch einen weiteren bevorzugten Filter.

In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, welche eine sehr ein¬fache und trotzdem wirkungsvolle Ausführung der Erfindung erlaubt. In einemRohr ist ein Filtersystem 4 dermaßen angeordnet, dass es einen im Rohr abge¬trennten Auslassbereich 2 überdeckt. Der Rohrbereich vor dem Filtersystem kannals Einlassbereich 1 angesehen werden und ein weiterer hinter dem Filtersystemabgetrennter Bereich des Rohres, welcher nicht von dem Filter verschlossen wirdist der dem Einlassbereich zugeordnete Flüssigkeitsabfluss 3. Das Filtersystem 4ist dabei schräg im Rohr angeordnet und umfasst ein obenliegendes Sieb und ei¬ne untenliegende Siebstützplatte.

Figur 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei der das Filtersystem 4die Form einer Spirale hat. In dem dargestellten Fall befindet sich der Auslassbe¬ reich 2 auf der einen Seite des Filtersystems und der Einlassbereich 1 auf der an¬deren Seite. Rechts und links der Mitte befinden sich zwei Flüssigkeitsabflüsse.Links ist der dem Einlassbereich zugeordnete Flüssigkeitsabfluss 3 zu erkennenund rechts ein Teil des dem Auslassbereich 2 zugeordneten Flüssigkeitsabfluss.Strömt nun Flüssigkeit durch das rechts eingezeichnete Rohr, welches die Flüs¬sigkeitszuführung bildet, in den Einlassraum 1 ein, so wird die Flüssigkeit an demFiltersystem 4 entlang strömen und zur Mitte hin in Form einer Spirale abfließen.Währenddessen tritt durch die Schwerkraft bedingt, Flüssigkeit durch die Filterhindurch und strömt gefiltert durch den Auslassbereich, an dessen Ende es durchden betreffenden Flüssigkeitsabfluss abfließen kann.

In den Figuren 3 und 4 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfin¬dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei Figur 3 die Vorrichtung in Aufsichtund Figur 4 die Vorrichtung von der Seite als Schnitt durch die horizontalen, mittle¬ren Achse der Figur 3 zeigt.

Durch einen zentral angeordneten Einlassbereich strömt die zu filternde Flüssig¬keit ein und bewegt sich zunächst in dem gestrichelten Bereich (s. Figur 3) radialnach außen, während ein Teil von ihr bereits durch den unter dem Einlassbereichund der kompletten spiraligen Form in Figur 3 angeordneten Filter 4 (s. Figur 4)bereits in den Auslassbereich gelangt. Eine Wendelform (punktierter Bereich inFigur 3) regt die Flüssigkeit zu einer spiraligen Bewegung an, wobei eine radialeAusbreitung nach außen zunächst noch möglich ist, aber bei steigendem Radiuserschwert wird (s. keilförmigen Zwischenraum unter den Spiralräumen in Figur 4)und zuletzt nicht mehr möglich ist. Durch Kanäle wird derjenige Teil der Flüssig¬keit, der nicht durch den Filter 4 gedrungen ist, zum Flüssigkeitsauslass 3 geführt.

Figur 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei der das Filtersystem 4die Form eines Wirbels oder Wendeis hat. In dem dargestellten Fall befindet sichder Auslassbereich unter den Filtern und ist nicht zu sehen. Die Filter reichen indem dargestellten Fall nicht bis an den oberen Rand des Raumes, der den Ein¬lassbereich 1 bildet sondern verlaufen an dessen Boden. In der Mitte befindet sichder dem Einlassbereich zugeordnete Flüssigkeitsabfluss 3. Strömt nun Flüssigkeit

Hi ιιτΉ Hoc rö^htc nhon ainna7oirhnotc Rohr ui/olr'hoc Hio FlnccinkoitcTi iführi inn bildet, in den Einlassraum 1 ein, so wird die Flüssigkeit über die Filter des Filter-systems 4 strömen und zur Mitte hin in Form eines Wirbels abfließen. Während¬dessen wird es durch die Form des Filtersystems geführt und ein Teil der Flüssig¬keit tritt gleichzeitig durch das Filtersystem 4 hindurch und fließt gefiltert ab.

Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei vorteilhafte Filter. Der überden Figuren angeord¬nete Pfeil soll die Strömungsrichtung der Flüssigkeit angeben. Über dem Filterbefindet sich der Einlassbereich, unter dem Filter der Auslassbereich.

In Figur 6 weist der Filter schräge Löcher auf, die entgegen dem Flüssigkeitsflussgeneigt sind. Die Flüssigkeit wird somit nicht von der nachfolgenden Flüssigkeitdurch die Löcher gedrückt sondern muss auf ihrem Weg durch den Filter eineRichtungsänderung von mehr als 90° bezüglich ihrer Strömungsrichtung vollfüh¬ren.

In Figur 7 hat der Filter die Form eines Sägezahns, wobei die Löcher jeweils anden dem Flüssigkeitsfluss abgewandten Flanken angeordnet sind. Auch hier mussdie über den Filter strömende Flüssigkeit auf ihrem Weg durch den Filter eineRichtungsänderung von mehr als 90° bezüglich ihrer Strömungsrichtung vollfüh¬ren.

Beide Filterformen dienen insbesondere dazu, dass gelartige Verunreinigungennicht durch den Filter gedrückt werden sondern selbst wenn sie an eines der Lö¬cher gelangen sollten, von der vorbeiströmenden Flüssigkeit wieder mitgenommenwerden.

Claims

Patentansprüche 1. Filtervorrichtung umfassend einen Einlassraum, einen Auslassraum, einFiltersystem, welches Einlassraum und Auslassraum trennt, dadurch gekenn¬zeichnet, dass der Einlassraum mindestens eine Flüssigkeitszuführung und min¬destens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst und der Auslassraum keine Flüssig¬keitszuführung und mindestens einen Flüssigkeitsabfluss umfasst.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass derFilter dermaßen angeordnet ist, dass die Anströmrichtung der Flüssigkeit relativzur Flächennormalen des Filters in einem Winkel zwischen 10° und 90°, insbe¬sondere zwischen 30° und 70°, verläuft.
3. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Einlass der Flüssigkeit zum Einlassbereich mittels einesEinspeisungsverteilers erfolgt, wobei die Flüssigkeitszuführung bevorzugt so ge¬staltet ist, dass sie relativ zum Filter, dem Rest der Vorrichtung und/oderden Flüs¬sigkeitsabflüssen bewegbar, insbesondere drehbar, angeordnet ist.
4. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Filtersystem Filter der Gruppe mit Öffnungen versehenePlatten, Faserverbünde (gewirkt, gestickt, gewebt), Stapelfaservliese (genadelt,kalandriert) und Gitter umfasst, wobei die Öffnungen insbesondere gelasert, ge¬stanzt, gebohrt oder geätzt sind und/oder die Filter bevorzugt gewebt, gestrickt,kalandriert, genadelt und oder kalandriert, gesintert oder mittels Verpressen vonFasern hergestellt sind, oder wobei die Filter insbesondere Partikel enthalten, wel¬che zum Filtern der jeweiligen viskosen Flüssigkeit geeignet sind, insbesonderePartikel der Gruppe metallische und/oder keramische Partikel, Sande, Salze undKunststoffpartikel, wobei die Partikel bevorzugt oberflächenmodifiziert sind, sodass sie eine Oberfläche aufweisen, welche durch eine Behandlung vergrößertoder mit zusätzlichen Stoffen versehen wurde.
5. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Filtersystem Filter umfasst, welche mittels einer Plattegebildet sind, in die Löcher eingebracht sind, wobei die Stirnseiten der Löcher re¬lativ zur Längsachse des Filters geneigt sind und/oder die Wandungen der Löcherrelativ zur Orthogonalen der Längsachse des Filters geneigt sind, wobei dieseNeigung insbesondere größer als 10°, bevorzugt größer als 30° ist.
6. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein Filtersystem mit mindestens drei Filtern um einen zent¬ralen Filter angeordnet sind, oder dass ein Filtersystem dermaßen in einem Rohrangeordnet ist, dass, relativ zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit, hinter demFiltersystem das Rohr in zwei Flüssigkeitsabflüsse unterteilt ist oder ein Flüssig¬keitsabfluss vor dem Rohr abzweigt und einer weiter im Rohr verläuft, wobei einerdieser Flüssigkeitsabflüsse direkt mit dem Einlassbereich verbunden ist und einanderer erst nach Durchgang durch das Filtersystem erreicht wird, oder dass dasFiltersystem die Form einer Spirale hat und die Vorrichtung dermaßen ausgeformtist, dass die hindurchlaufende Flüssigkeit an einer Wandung dieser Spirale bis zueinem Flüssigkeitsabfluss fließt und die durch das Filtersystem hindurchgegange¬ne Flüssigkeit durch einen anderen Flüssigkeitsabfluss abfließt.
7. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Boden des Einlassraums das Filtersystem umfasst oderzumindest Teilweise durch das Filtersystem gebildet wird, wobei die Flüssigkeits¬zuführung bevorzugt zentral über dem Filtersystem oder an der Seite des Einlass¬raums angebracht ist, und wobei bevorzugt über dem Filtersystem Strömungsele¬mente angebracht sind, welche die Strömung der Flüssigkeit regeln, so dass sienicht auf direktem Weg zum Flüssigkeitsauslass des Einlassraum fließt, insbeson¬dere Strömungselemente, welche eine Wendel- oder Serpentinenform aufweisen.
8. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung ein Bewegungssystem umfasst, wel¬ches dazu ausgelegt ist, Filter des Filtersystems zu bewegen, wobei dieses Be¬ wegungssystem insbesondere ein Fördersystem umfasst, welches dazu ausgelegtist, den Filter in einer Richtung zu bewegen, so dass bereits verwendete Teile desFilters aus dem Flüssigkeitsstrom entnommen werden und nicht verwendete Teiledes Filters in den Flüssigkeitsstrom hineinbewegt werden, und/oder wobei dasBewegungssystem ein Vibrationssystem umfasst, welches dazu ausgelegt ist,mindestens einen Filter mit einer Frequenz von > 1 Hz hin- und herzubewegenund/oder dass das Bewegungssystem ein Rotationssystem umfasst, welches dazuausgelegt ist, mindestens zwei Filter relativ zueinander zu drehen.
9. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung ein Temperiersystem umfasst, welchesdazu ausgelegt ist, mindestens eine Filter zu erwärmen, wobei die Temperaturvorzugsweise so gewählt wird, dass die innere Viskosität von Verunreinigungen,welche auf diese Temperatur erwärmt werden nicht oder zumindest nicht in glei¬chem Maße herabgesetzt wird, wie die Viskosität der Flüssigkeit.
10. Filtervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Sensorsystem umfasst, welches dazuausgelegt ist, an zumindest einem Teil der Restflüssigkeit einen Druckfiltertestdurchzuführen und zusätzlich den Fluss der initialen Flüssigkeit zu bestimmen,wobei die Vorrichtung bevorzugt zusätzlich dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, inwelchem Maße eine Konzentrationssteigerung von Verunreinigungen in der Rest¬flüssigkeit verglichen mit der initialen Flüssigkeit stattgefunden hat, und wobei dasSensorsystem insbesondere zusätzlich dazu ausgelegt ist, den auf das Filtersys¬tem wirkenden Druck zu bestimmen und/oder das Sensorsystem zusätzlich dazuausgelegt ist, den Fluss der Restflüssigkeit und/oder den Fluss des Filtrats zu be¬stimmen.
11. Filterverfahren zum Filtern von viskosen Flüssigkeiten umfassend dieSchritte: - Anströmen der viskosen Flüssigkeit an ein Filtersystem, wobei der durch denFluss der Flüssigkeit auf die Fläche des Filters ausgeübte Druck P(F) kleiner ist als der Druck des Flusses dieser Flüssigkeit auf eine Fläche orthogonal zur Strö¬mungsrichtung der Flüssigkeit P(S), -Abführen der durch das Filtersystem hindurchgetretenen Flüssigkeit, - Ab- oder Rückführen der nicht durch das Filtersystem hindurchgetretenen Flüs¬sigkeit.
12. Filterverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieviskose Flüssigkeit mit Zusätzen vermischt wird, welche die Viskosität vermindernoder erhöhen, wobei eine Zugabe von Monomeren bevorzugt ist.
13. Filterverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass zur Reinigung des Filters die Flüssigkeit selber verwendet wird, wobei insbe¬sondere der Druck zwischen Einlasssystem uns Auslasssystem gemessen wirdund/oder eine visuelle Überprüfung des Verschmutzungsgrades des Filtersystemsdurchgeführt wird und Viskosität und/oder Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeitdanach so eingestellt wird, dass diese Verunreinigungen mit der Flüssigkeit, wel¬che nicht durch den Filter gedrungen ist, mitgenommen werden.
14. Filterverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn¬zeichnet, dass der Teil der Flüssigkeit, welcher durch den Flüssigkeitsabfluss desEinlassraums austritt ausgesondert wird oder durch einen weiteren Filter gefiltertwird.