CN104902975A - 用于流体的净化的方法和过滤设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于清洗流体的方法和设备，所述设备包括壳体(11)和滑动机构(12)，所述壳体(11)具有至少一个入口(19)和至少一个出口(21)，所述滑动机构(12)可移动地设置在壳体中并且具有至少一个通道(25)，所述至少一个通道(25)具有至少两个基本上对称地彼此对立设置的过滤器(28)，其中从壳体(11)的入口(19)开始，流体对称地流向通道(25)中的过滤器(28)并且在通道(25)中的过滤器(28)下游通往壳体(11)的出口，其中未流动通过通道(25)的一部分流体在滑动机构(12)和壳体(11)之间的间隙(29)中形成液压动力缓冲，其中通道(25)展开通往出口(21)的至少两个对称对立的子通道(16、17)中，并且在通道(25)的至少两个入口口部(30)和至少两个出口口部(31)之间的间隙(29)中形成至少四个冲洗流。

Description

用于流体的净化的方法和过滤设备
技术领域
本发明涉及用于流体的净化的方法和过滤设备，所述过滤设备的机构允许简单的维修和过滤器更换。
背景技术
常规的过滤设备基本上包括壳体、过滤器载体和过滤器，所述壳体具有分别用于经污染流体和经过滤流体的入口和出口，所述过滤器载体可移位地接收在壳体中，所述过滤器位于过滤器载体中。如果过滤器堵塞，必须更换或清洗过滤器。为了该目的，过滤器载体以这样的方式在壳体中位移，使得例如过滤器载体的入口关闭而包括过滤器的过滤器载体的区域到达能够进行清洗的位置。然后，过滤器载体再次移位回到其初始位置。
用于塑料熔体的过滤器更换系统在专利公开EP 0 314 024 A2和DE 195 00 060 C中描述，其中腔室在用于过滤的位置和用于通过回流通道反冲洗过滤器的位置之间改变，每个腔室具有两个安装的过滤器并且位于滑块上。滑块中需要特定通路和长的通道从而能够对滑块的每个位置做出反应。这可能导致形成死区并且更难以引导滑块。在过滤热不稳定流体的情况下，在此可能发生分解同时形成不希望或有害的分解产物。
WO 92/16351描述了通过使过滤器块在出口位置和入口位置之间移位从而选择性地反冲洗过滤器的简单系统。正如EP 0 314 024 A2中所述，该系统没有允许进一步平行过滤的过滤器更换位置。
WO 98/22198 A1显示了具有壳体的过滤系统，所述壳体分成两个部分，其中两个壳体部分以这样的方式彼此隔开，使得可以通过活塞的位移将过滤器带至在壳体部分之间从外部可及的位置。然而在该位置和反冲洗位置下，进一步平行过滤是不可能的。在活塞和两个壳体部分之间，纺丝配混物不断地通过总共三个环形间隙从壳体离开到达外部。因此，根据WO 98/22198 A1，在入口和出口之间不形成冲洗流，而是通过从入口流和从出口流出发的泄露流直接朝向外部引起冲洗。
DE 94 18 880 U1涉及具有反冲洗的过滤系统，其中过滤器安装在位于过滤器的合适侧面上的支撑筛上，用于反冲洗的目的。
DE 195 19 907 A1描述了筛更换系统，其中两个入口通道(每个入口通道具有一个筛)汇聚，并且或者共同地在流向上操作，或者其中，入口可以充当用于反冲洗的出口。
EP 0 922 558 A1描述了用于过滤粘性纺丝配混物(例如NMMO-纤维素溶液)的设备，其中筛载体可位移地安装在壳体中，其中间隙设置在所述载体及其导轨之间，所述筛载体通过经过滤纺丝配混物的压力保持在漂浮位置下而无需间隔物。
WO 02/16113 A2中也显示了相当的设备，其中两个载体(每个载体具有两个筛布置)设置在相应的壳体中，使得在总共四个筛布置中的仅一个筛布置的再生过程中，有效筛面积仅减少25％。
EP 0 781 356 B1显示了用于输送含水氧化叔胺中的纤维素溶液的方法，其中通过在具有低流速的点处提供开口从而实现可靠的溶液输送，一部分溶液从所述开口离开而不再与主流合并。有意地接受泄露从而改进流动。
EP 0 915 729 B1涉及具有间隔物的过滤设备，在上述EP 0 922 558A1中避开所述间隔物。这两篇专利说明书的共同之处在于如下认识：许多纺丝溶液(例如NMMO-纤维素溶液)造成滑动元件或旋转元件的导轨中的沉积物，所述沉积物形成不利于产物品质的腐蚀性产物或其它副产物。代替避免死区，故意形成间隙，所述间隙旨在被定期冲洗。该设备的缺点是出现泄漏，即损失纺丝溶液：进入间隙的流体流排出至外部。
发明内容
本发明的目的是提供过滤系统，所述过滤系统适合于不稳定流体并且避免死区沉积物，使得不出现腐蚀性分解产物，此外避免了有意设置的泄漏。
根据本发明，结果发现为了避免间隙中腐蚀性沉积物的形成，希望实现尽可能恒定的间隙宽度，并且因此实现在整个间隙区域中的基本上一致的流动阻力和均匀分布的流速。根据本发明，通过权利要求的主题解决该问题。
特别地，本发明涉及使用过滤设备用于流体净化的方法和设备，所述过滤设备包括壳体和滑动装置或滑块，所述壳体具有至少一个入口和至少一个出口，所述滑动装置或滑块可滑动地接收在壳体中并且具有至少一个直流通道，所述直流通道具有至少两个基本上对称地彼此对立设置的过滤器，其中从壳体的入口前进的流体对称地对着直流通道中的过滤器流动并且在直流通道中的过滤器之后传送至壳体的出口，其中未流动通过直流通道的一部分流体渗入滑动装置和壳体之间的间隙中或者流动通过间隙，因此形成液压动力缓冲。因此，过滤设备优选被构造成用于实现对称的流入和流出情况，这有助于形成液压动力缓冲。本发明还涉及特别用于进行根据本发明的方法的过滤设备，所述过滤设备具有壳体和滑动装置或滑块，所述壳体包括至少一个入口和至少一个出口，所述滑动装置或滑块可滑动地接收在壳体中并且包括至少一个直流通道，所述直流通道具有至少两个对称地彼此对立设置的过滤器，其中在壳体和滑动装置之间设置间隙用于使一部分流体通过。根据本发明的特定和优选的方面的更详细的描述同样涉及方法(在所述方法中使用设备)和设备(所述设备可以用于根据本发明的方法)。
在本发明的过程中，发现先前的过滤布置具有在滑块上沉积的趋势。还已知针对该问题本身可以设置移动部件之间的间隙，例如在EP0 922 558 A1中所述。由于通过单侧形成的下游通道而造成在筛载体上不对称地施加力，滑块被挤压至与下游侧对立的壳体引导表面。通过相似的方式，WO 02/16113 A2中显示的设备存在同样问题，即其中未显示载体上游和/或下游的对称流，并且由于壳体中入口通道和出口通道的不对称布置，不存在例如可以通过根据本发明的过滤设备实现的力平衡。因此通过这两个设备的任何一个都不能形成在滑块的整个圆周上具有大致恒定宽度的环形间隙。在与下游侧对立设置的滑块表面的区域中，由于不存在或几乎不存在流动，在各个情况下仍然存在结壳和沉积的风险。
根据本发明，已经使用根据本发明的方法通过滑块中的直流通道解决该问题，所述直流通道通往壳体中的出口的至少两个对称对立的子通道，其中在直流通道的至少两个入口口部和至少两个出口口部之间的间隙中形成至少四个冲洗流。由于优选在圆周上均匀分布的两个或多个入口子通道，以及优选在圆周上均匀分布的两个或多个出口子通道设置在壳体中，在滑块的直流位置下，所述子通道在各个情况下与滑块的相应的入口口部和出口口部对立设置，实现滑块上的对称的力的施加并且因此实现滑块的液压动力对中。在最有利的情况下，从入口子通道前进的流动压力从两侧等同地起作用，从而建立力平衡，所述力平衡最小化滑块与壳体内壁的摩擦并且促进完全浮动轴承。由于该措施，在过滤器的各个操作状态下在滑块的圆周上产生均匀的间隙形成，并且避免具有极低流速或不具有流速的死区，因此可以有效地避免整个表面上的沉积和结壳。
“对称对立的”元件或部件的对称性或特征在本文旨在的含义中，在这方面表示元件相对于至少一个对称轴线的布置是镜像对称的或旋转对称的；一般而言，其也暗示了具有一个或多个对称轴线的多对称性或布置。特别地，对称涉及沿着滑动装置的长度的对称轴线。最后，通过过滤器和子通道的布置实现的力平衡是决定性因素。根据本发明，可以使用两个、三个、四个或更多个过滤器和子通道实现力平衡，其中入口子通道、出口子通道和过滤器的数目通常相同。本领域技术人员也可以从上述内容立即知晓，具有明显不对称的布置的力平衡还可以通过合适地选择过滤器和子通道的横截面来产生。所有这些布置使用等效手段实现与本文清楚描述的根据本发明的设备的优选实施方案相同的效果。
之前已知的实施方案的特征是从壳体和滑块之间的间隙中向外(即通过由滑块的端部或壳体的端部限定的间隙的外端，而不是通过排水管或出口)排出泄漏流。泄漏流不再与流体的主流合并，而是对于进一步的制备步骤损失(至少暂时地)。这必定在滑块的纵向方向或位移方向上进行，其中必定在滑块的圆周上产生不均匀的流速，因为泄漏流优选从入口通道和出口通道直接在滑块的纵向方向上流动。在通道之间的区域中(在圆周方向上观察)，形成不被冲洗或仅被不足地冲洗的区域，因此在所述区域处产生沉积和结壳。
为了克服该缺点，除了滑块上的对称的力施加和因此有利地在滑块的整个圆周上产生的基本上恒定的间隙宽度，根据本发明有可能避免泄漏流通过壳体和滑块之间的不在滑块和壳体的整个长度上延伸的间隙流到外部。相反，可以以这样的方式改进所述方法，使得所有冲洗流例如通过在滑块的位移方向上向外由密封元件限定的间隙传送至壳体的出口。壳体的端部(在所述端部处滑块伸出壳体)可以优选地被构造成尽可能流体密封的。可以使用金属密封件、软材料密封件或填塞盒密封件实现壳体端部处的纯机械产生的密封，或者也可以采取其它本身已知的用于避免泄漏的措施。因此，在根据本发明的过滤设备中，可以在滑动装置和壳体之间设置优选金属的密封元件，所述密封元件在滑动方向上向外限定在其它方面连续的间隙。例如，密封元件可以在两个或多个平行于直流通道的中平面(即直流通道的所有口部的间隔总和最小的平面或-如果口部的中点位于一个平面中-通过口部中点的平面)的平面中设置在直流通道的两侧上。如果滑块包括多个直流通道，有可能免除直流通道之间的密封元件。设置密封元件的两个或更多个平面优选相对于彼此在滑动方向上偏移。
关于滑块外部的间隙中的冲洗流，发现特别有利的是如果其流速基本上等于对着直流通道中的过滤器的流速和/或在从0.02至0.60cm/s的范围内，优选在0.10和0.40cm/s之间。基于间隙的设计，出现如下结果：因为由于通过过滤器造成更高的压力损失，造成在高吞吐量的过滤器的上游压力增加，所以液压缓冲中的压降也更高并且流过的量更大。
已经发现特别有利的是，如果选择间隙宽度使得间隙的体积(用mm3表示)和滑动装置的过滤器面积(用mm2表示)的总和的商具有在0.5mm和3mm之间的值。通过预先设定的过滤器和滑块的尺寸，该值-也被称作“聚合物缓冲系数”-限定间隙宽度的范围，所述范围实现足够的流速(为了避免沉积)和足够的流体净化(即穿过间隙的少量流体未过滤)之间的特别有利的折中。
此外，根据本发明有利的是选择间隙宽度使得比冲洗横截面具有在0.2％和1.5％之间的值，其中比冲洗横截面被定义为(独立)冲洗流的数目与间隙横截面(用mm2表示)(即间隙宽度乘以垂直于冲洗流的流向或在位移方向上的间隙长度)除以滑动装置的过滤器面积的总和(用mm2表示)的商的乘积。
为了实现具有有利的稳定性和同时足够的流速的液体动压轴承，可以优选地选择间隙中的流体膜的长度和高度的比例，使得间隙的垂直于冲洗流的流向或在位移方向上的长度加上振荡范围的长度的两倍除以滑动装置的直径的商在0.6和3之间的范围内。
为了获得尽可能均匀的冲洗流，为了改变冲洗流的分布，滑动装置可以基本上以垂直于冲洗流的流向或者在滑动方向上位移。正如已经讨论的，在开始提及的类型的设备的情况下，首先在壳体或滑动装置与流体直接接触的表面上出现流体沉积物，并且产生凝固分解产物。根据本发明，通过用于清洗上述类型的设备的方法解决该问题，其中为清洗的目的，滑动装置或滑块基本上以垂直于直流通道而移位。位移的优点在于，通过间隙壁的相对移动造成在滑块和壳体之间的间隙中存在的流体移动，从而在流动压力的作用下在间隙中产生冲洗流体流。
通常地，发现有利的是如果滑块或滑动装置为圆柱形的。在该情况下，设置在壳体和滑块之间的间隙不具有任何可能阻止流体流并且促进流体沉积物沉积的拐角或边缘。此外，圆柱形形状特别适合于在流体上的压力下均匀浮动的滑块的轴承(液体动压轴承)，因为间隙中的流体流始终与滑块的表面相切前行，并且因此没有横向于滑块的位移轴线作用的力的施加区域。除此之外，为了改变冲洗流的分布，除了位移之外或者替代位移，圆柱形滑动装置可以特别容易地相对于壳体旋转。非常通常地，可以通过独立于滑块的形状的旋转实现冲洗流的分布的改变，其中可以优选进行1°-30°，特别优选5°-15°的旋转。
为了避免死区，还有利的是，在所述方法的情况下，如果滑动装置的位移和/或旋转小于直流入口和出口通道的口部的高度或宽度，使得直流通道中的流体流不因位移或旋转而中断。尽管相对小的位移和/或旋转，可以通过在从直流位置开始的两个方向上沿着或围绕位移轴线周期性地进行位移和/或旋转改进清洗效果，使得滑动装置在壳体中摇摆或振荡。
通过滑动装置的振荡运动，特别是通过在口部的边缘处由于局部压差而造成的流体流，能够非常有效地带走和除去流体沉积物。使用相应的清洗过程，所述振荡运动可以在两个方向上优选地进行至少两次、四次、十次或20次。此外，通过滑块的恒定的振荡行程和/或旋转移动使冲洗流更均匀。
为了能够反冲洗过滤器而基本上无需中断流体流，滑动装置可以包括至少两个直流通道，所述直流通道相对于彼此在滑动方向上偏移并且基本上垂直于滑块的位移轴线设置，其中在反冲洗的过程中滑动装置移位足够远的距离使得直流通道之一相对于入口完全移位并且因此关闭，但是仍然与出口相通。本文所使用的“相通”允许相关开口(例如入口通道、直流通道和出口通道)之间的流的直接流动而不用考虑通过间隙的流体流。
为了可以进行插入滑块的过滤器的反冲洗而没有明显泄漏，可以在壳体中设置反冲洗通道，当滑块位移至反冲洗位置中时，所述反冲洗通道与两个直流通道之一相通。特别地，相对于入口完全位移并且因此关闭的直流通道可以优选在入口侧与壳体中的反冲洗通道相通，其中设置在该直流通道中的过滤器被体流的反向流(即对着操作方向定向，从出口至反冲洗通道)冲洗。因此在反冲洗的过程中，流体对着操作直流方向通过过滤器流出直流通道进入反冲洗通道中。如果在反冲洗位置下，与反冲洗通道相通的直流通道在另一个端部处与出口子通道相通，出口子通道优选还与另一个直流通道相通，所述另一个直流通道依次与入口相通，可以有利地通过与入口相通的直流通道维持流体流。因为反冲洗通道与直流通道的设置在入口侧的口部相通，所以在最有利的情况下，反冲洗通道基本上位于具有入口子通道的平面中。
如果例如不能通过反冲洗手段实现过滤器的令人满意的清洗，有利的是如果滑动装置位移至过滤器更换位置中，其中直流通道的过滤器安装部完全位于壳体外部，例如通过直流通道至入口的口部形成所述过滤器安装部，从而可以移除和更换安装在过滤器安装部中的过滤器。在这方面，流体流可以-使用根据上述可能性之一的滑动装置的合适构造-连续通过维持在壳体中的直流通道及其过滤器。以这种方式，也可以完全清洗滑动装置，其中当更换一个过滤器(例如下方过滤器)时清洗滑块的一半(下一半)，当更换另一个过滤器(例如上方过滤器)时清洗滑块的另一半(上一半)。
设置在滑块或滑动装置中的过滤器优选插入安装部中。如果安装部在入口侧上以限制过滤器的移动的方式(即，仅可将过滤器引入至一定位置，例如由于在所述位置之后安装部相对于过滤器尺寸逐渐减小)构成，过滤器通过流动压力固定在安装部中。过滤器可以为任何适合于从流体中分离颗粒杂质的分离设备，特别是筛。
根据本发明，滑动装置的每个直流通道通往出口(以及入口)的其自身的子通道中。尽管如此，可以发现在操作过程中，在反冲洗位置过程中和在筛或过滤器更换过程中，允许希望的流体流的构造。
为了在反冲洗位置下维持希望的流体流，来自出口的两个直流通道的口部之间的距离优选小于出口的至少一个(优选第一和第二)子通道的高度。由于相比于子通道的高度所述口部之间具有更小的距离，直流通道的两个口部可以在反冲洗位置下相通，即离开基本上设置在子通道之间的中心处的口部的流体可以通过更靠近第二口部的子通道进入设置在外部的第二口部，并且因此可以对着直流方向进行设置在该处的过滤器的反冲洗。在该构造下，特别有利的是出口的两个子通道的口部之间的距离小于通往出口的至少一个直流通道(优选两个直流通道)的口部的高度，因为在该情况下离开设置在中心处的口部的流体可以同时进入更远离第二口部的出口的子通道，因此流体流也不在该子通道中停滞。
可以以明确方式通过出口的子通道的通往滑动装置(所述滑动装置在壳体侧或滑动装置侧上包括加宽部分)的至少一个口部，实现合适地匹配口部高度和口部间隔，并且同时保持子通道和直流通道的在其它方面基本上相同的路线或通道直径。
如果入口的两个子通道的口部之间的距离小于通往入口的至少一个(优选第一和第二)直流通道的口部的高度，流体流在位移的反冲洗位置下(在所述位置下直流通道之一的口部相对于入口的子通道完全位移)也可以保持在入口的两个子通道中，使得没有流体可以在直流方向或过滤方向上进入各个直流通道。通过该构造，流体可以从入口的两个子通道流动通过在过滤方向上打开的剩余直流通道。当入口的两个子通道的口部之间的距离和设置在位移的直流通道侧上的子通道的口部的高度的总和小于通往入口的直流通道的口部之间的距离和打开的直流通道的口部的高度的总和时，可以特别实现位移的直流通道的关闭同时入口的两个子通道中具有剩余流体流。
如果入口的子通道通往滑动装置的口部在壳体侧或滑动装置侧上包括加宽部分，以与在出口侧上匹配相当的方式，在此还有利的是口部高度和间隔的合适构造，同时保留子通道和直流通道的在其它方面基本上相同的直径。
独立于上述问题，本发明的问题是允许在操作过程中，在反冲洗位置过程中和在筛或过滤器更换过程中允许流体流，并同时避免不可接受的流体泄漏和不可接受的流体损失。结合上述本发明的方法和/或设备(还独立于所述设备，通过用于净化流体的过滤设备)的特征解决该问题，所述过滤设备具有壳体和滑块，所述壳体包括至少一个入口和至少一个出口，所述滑块可滑动地接收在壳体中并且包括至少第一和第二直流通道，所述直流通道各自具有用于可插入过滤器的安装部，其中，在滑块的直流位置下，壳体入口通过至少第一和第二子通道分别通往滑块的第一和第二直流通道中，其中第一和第二直流通道在各个情况下流动通往出口的第一和第二子通道中，并且其中在壳体和滑块之间在入口和出口的子通道之间的区域中设置间隙。
在本发明的一个任意实施方案中，壳体和/或滑动装置优选由金属或金属合金(优选为亚铁的)制成。金属合金或从其中溶解的金属离子可以充当化学反应(包括爆炸反应)的催化剂。因此当使用金属时，本发明的避免关闭元件中的死区和沉积物特别有利于避免所述反应。壳体和/或滑动装置可以由各种材料制成，例如钢、特种钢、陶瓷、烧结金属、铝、塑料、有色金属或贵金属。优选的材料是所有铁、铁合金、铬镍钢、镍钢(例如哈氏合金材料)、钛、钽、碳化硅、玻璃、陶瓷、黄金、白金以及塑料。特殊材料为具有高钼含量的合金，或抗点状腐蚀和缝隙腐蚀的镍、铬和钼合金，或具有高抗拉强度的镍铜合金。材料示例为哈氏合金C(高抗腐蚀性)、哈氏合金B(沉淀硬化的高温合金)、铬镍铁耐蚀合金(在石化应用中抗应力腐蚀开裂)、耐热铬镍铁耐蚀合金(高强度，耐高温，抗氧化和抗碳化)、蒙乃尔合金(高抗拉强度，抗腐蚀)。然而壳体和/或滑动装置也可以由经涂布材料制成。
可以特别有效地使用根据本发明的过滤设备的流体为化学不稳定的流体，当在过滤设备中所述流体沉积时为腐蚀性的或可能爆炸的。
在特别优选的实施方案中，流体为模制配混物，优选纺丝配混物。例如，流体可以是纤维素溶液，优选纤维素与氧化胺，特别优选与NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)的溶液。
化学不稳定的流体优选是热不稳定的。热不稳定的流体例如是纤维素溶液，例如纤维素-氧化胺溶液，特别是氧化叔胺和水的溶液。这种溶液除了稳定剂(例如五倍子酸丙酯)之外还可以包含有机或无机碱，例如碱液。此外，这种纤维素/氧化胺和水的溶液还可以包含产品改变添加剂，所谓的引入剂。在氧化胺体系中制备的纤维素溶液的特征在于，其在冷却时结晶，而在约72-75℃的温度下熔化。一个示例为纤维素-NMMO溶液，如在EP 789 822中所述。流体可以是具有不同浓度的氧化胺水溶液。热不稳定的流体是在通过连接件或换热器管道输送的过程中产生温度升高的危险的那些流体。温度升高可以例如由于放热反应，特别是化学反应，或由于输送高粘性流体的过程中的摩擦热而产生。其他流体特别是可凝固的流体，特别是“热熔体”，例如聚合物、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯等。流体可以为触变性流体，特别是纺丝溶液。特定流体具有至少约40℃，至少50℃，至少55℃，至少60℃，至少65℃，至少70℃，至少75℃的熔化温度。流体可以在至少约40℃，至少50℃，至少55℃，至少60℃，至少65℃，至少70℃，至少75℃，至少约80℃，至少85℃，至少90℃，至少95℃的示例性温度下传送。连接件被设计成用于在熔化温度(例如根据所选择的调温方法)以上输送这些流体。流体的零剪切粘度优选在100至20,000Pas的范围内，特别在500和15,000Pas之间。
附图说明
进一步通过如下附图和实施例解释本发明，而不限制于本发明的这些示例性实施方案。
图1显示了现有技术中已知的具有不对称进料的过滤设备的横截面。
图2a显示了根据本发明的具有内部滑块的过滤设备的壳体的横截面，显示了直流通道的横截面。
图2b和2c显示了根据图2a的横截面，即沿着滑块的位移轴线，其中在滑块和壳体之间不设置密封元件，并且显示了因此具有不同冲洗流速的部段。
图3a和3b显示了与图2b和2c相当的图，区别在于此处在滑块和壳体之间设置了密封元件。
图4a和4b显示了具有壳体的横截面并且滑块沿着滑块的位移轴线设置在壳体中的图，其中滑块设置在直流位置下。
图5a和5b显示了根据图4a和4b的在滑块的振荡过程中在中间位置下的图，并且图5c显示了图5b的细节。
图6a和图6b显示了根据图4a和4b的在反冲洗位置下的图，并且图6c显示了图6b的细节。
图7a和图7b显示了根据图4a和4b的在筛更换位置下的图，并且图7c显示了图7b的细节。
具体实施方式
图1显示了例如现有技术中已知的过滤设备1的横截面，所述过滤设备1具有壳体2和滑块3。设置在滑块3和壳体2之间的是间隙4，所述间隙4基本上平行于滑块3的纵向轴线(即垂直于图的平面)延伸直至壳体2的上边缘和下边缘。由于在壳体2的入口5和环境之间的压差，在间隙4中出现冲洗流。然而，由于滑块3上的单侧压力，间隙4的宽度从入口5朝向相互对立的出口6缩小。由于流体的粘度，同样的情况适用于流速，使得在滑块3的面对出口6的侧面上，出现具有停滞冲洗流的区域7，所谓的“死区”，在所述“死区”中可以容易地出现流体的沉积物。另一方面，在入口5上方和下方(相对于图的平面垂直地)的区域8中观察到最大流速。在该区域8和死区7之间，具有减少的冲洗流的区域9位于入口5的两侧上。
图2a显示了本发明的用于流体的具有壳体11和滑块12的过滤和反冲洗设备10的横截面。壳体11包括具有圆形横截面的用于接收滑块12的凹部13。从凹部13开始，四个通道14、15、16、17通往壳体11的外侧18，两个通道被设置成入口通道14、15，两个通道被设置成出口通道16、17。入口通道14、15将壳体11的两个入口19、20连接到滑块接收布置13，并且出口通道16、17相应地将滑块接收布置13连接到壳体11的两个出口21、22。两个入口和出口通道14、15、16、17各自彼此对立地位于轴线23、24上，其中出口通道16、17的轴线24基本上垂直于入口通道14、15的轴线23设置。四个通道14、15、16、17的宽度基本上等于或小于凹部13的半径。所显示的滑块12中的直流通道25以正交的方式连接壳体11的四个通道14、15、16、17。在出口通道16、17的方向上，滑块12中的直流通道25的宽度基本上等于出口通道16、17的宽度。在入口通道14、15的方向上，直流通道25在一部分部段26上以截头圆锥的形状变宽，然后在两侧上转变成管状过滤器安装部27，所述管状过滤器安装部27更宽或者具有比与其对立地位于壳体11中的入口通道14、15更大的直径。筛28设置在过滤器安装部27中，在每种情况下垂直于流动轴线或通道轴线23，所述筛延伸直至过滤器安装部27的壁。由于直流通道25在直流方向上从过滤器安装部27逐渐变细26，筛28通过流动压力保持在滑块12中。筛28根据直流或流向定向，即对应于预期筛构造(一侧面对流，一侧远离流)设置在过滤器安装部27中。滑块12基本上为圆柱形，其中滑块12的外半径小于壳体11中的凹部13的内半径，使得在壳体11和滑块12之间形成间隙29。间隙29在所有侧面上围绕滑块12并且因此也使得壳体11的四个通道14、15、16、17彼此连接。特别地，通过滑块12的所有筛28的总面积、滑块12的直径、筛28的直径和(在多个直流通道25的情况下)直流通道之间的距离(参见说明书末尾的表格)计算间隙直径或间隙29的宽度。由于滑块12的对称设置的入口口部30和出口口部31，流体压力产生力平衡，所述力平衡造成滑块12在壳体的凹部13中的液压动力对中。因此，在滑块12的整个周长上间隙29的直径基本上相同并且没有窄点和死区，导致不同于图1中所示的布置。
尽管如此，流动通过间隙29并且形成冲洗流的流体的流速在间隙29的整个体积中不恒定。由于入口通道14、15和环境之间(参见图2c)以及出口通道16、17和环境32之间的压差大于入口通道14、15和出口通道16、17之间的压差，在这些区域34(参见图2b)中的流向33平行于滑块12的纵向轴线35行进，即冲洗流从入口通道14、15和从出口通道16、17行进至外部。在出口通道16、17之间的区域36中，流速因此降低。
图3a和3b分别显示了根据本发明的过滤设备的横向截面和纵向截面，所述过滤设备具有壳体37和设置在壳体37的凹部38中的滑块39。壳体37包括相互对立的入口通道40和相互对立的出口通道41。在滑块39的直流位置下，滑块39的入口口部42和出口口部43在各个情况下对立于上述通道设置，其中入口口部42形成用于过滤器元件44的口部。入口口部42和出口口部43为滑块中的直流通道45的一部分并且通过直流通道45彼此连接。待净化流体在压力下流动通过入口通道40到达入口口部42和设置在入口口部42中的过滤器元件44。待净化流体以特定的上游流速被传送通过过滤器元件44，然后沿着直流通道45流动至两个出口口部43并且从出口口部43向前通过出口通道41。
间隙46在滑块39和壳体37的接收布置38的壁之间形成。不同于之前实施方案的实施例，间隙46通过密封元件47限制(参见3b)。密封元件47围绕滑块39并且在滑块39和壳体37之间形成紧密封闭。密封元件47各自设置在平行于直流通道45和垂直于滑块的纵向轴线48的平面中。然而，原则上，可以选择任意布置，所述布置同时提供入口通道40和环境49之间以及出口通道41和环境49之间的间隙46的密封，但是不提供入口通道40和出口通道41之间的密封。根据希望的流动路线，在多个直流通道45的情况下密封元件50也可以设置在直流通道45之间，所述密封元件分离两个直流通道45的冲洗流。特别地，当冲洗流以相反方向流动时，例如在反冲洗位置下，或者当在分别属于直流通道45的间隙部段中期望不同流速时，这是有利的。
选择间隙46的宽度使得一部分流体在外侧流动越过滑块39从入口通道40直接到达出口通道41，而不是沿着直流通道45流动通过滑块39，其中这些冲洗流的流速大致对应于过滤器元件44上游并且对着过滤器元件44的流速。通过密封元件47避免了伴随相关流体损失的至环境49的流动。因此在直流通道45的区域中出现四个冲洗流，所述冲洗流的路线和方向通过图3a中的箭头51表示。冲洗流因此形成聚合物缓冲，滑块39以居中方式接收在所述聚合物缓冲上。直流通道45的出口口部43可以彼此连接或者可以通过壳体37的凹部38中的口部通道52彼此连通。过滤器元件44的直径用Dsieb表示并且直流通道45和过滤器元件44的中点之间的距离用Lsieb表示；DKolben表示滑块39的直径(例如参见说明书末尾的表格)。
图4a和4b分别通过壳体53和接收在壳体53中的滑块54在直流位置下沿着滑块56的纵向以及位移轴线55的横截面的方式显示了根据本发明的设备的进一步的变体形式，其中图4a显示了在出口通道57、58的平面中的横截面，并且图4b显示了在入口通道59、60的平面中的横截面。正如在图4a中可见，滑块54包括两个直流通道61、62，所述直流通道61、62在滑块54中沿着位移轴线55偏移设置。分配给两个直流通道的总共四个出口子通道57、58(下文简称为出口通道)基本上平行设置。壳体53因此包括四个出口63、64。出口通道57、58包括朝向设置在壳体53中的滑块接收布置65的加宽部分66，所述加宽部分66在位移方向上(即在位移轴线55的方向上)加宽。出口通道57、58在壳体53内部处的口部因此基本上为卵形或椭圆形，其中主轴线平行于位移轴线55。替代性地，口部也可以为圆形，其中出口通道57、58的加宽部分为截头圆锥的形状。在图4a和4b中显示的滑块54的直流位置下，出口通道57、58相对于直流通道61、62设置在中心。滑块54和壳体53的出口侧口部中点之间的距离相等。直流通道61、62的出口侧口部比出口通道57、58的加宽口部更小。滑块54上也显示了直流通道61、62的更高的入口侧口部。由于出口通道57、58的加宽口部，这些口部之间的距离比滑块54的出口口部之间的距离更小。
图4b显示了如图4a的横截面，但是在围绕位移轴线55旋转90°的横截平面上，所述横截平面在入口通道59、60的平面中横切壳体53。两个直流通道61、62各自显然连接至相同的两个入口67。为了使入口通道59、60从两个入口67前进至滑块54上的四个入口口部，通道必须分开并且入口子通道59、60(下文简称为入口通道)必须各自相对于连接入口67的轴线以不同方向倾斜。不同于出口通道57、58，壳体53中的入口通道59、60不具有加宽部分。滑块54中的直流通道61、62的入口口部的高度大致为入口通道59、60的两倍。入口通道59、60的口部之间的距离基本上等于直流通道61、62的入口口部之间的距离。因此相比于直流通道61、62的入口口部的中点，入口通道59、60的口部的中点设置的更靠近。由于滑块54中的直流通道61、62位于垂直于位移轴线55的平面中，入口通道59和60的口部中点之间的距离比出口通道57、58在壳体内部上(即在滑块接收布置65中)的情况更小。然而所述口部之间的距离大致相同。在图4a和4b中显示的直流位置下，相对于在两个直流通道61、62之间设置在中心并且垂直于位移轴线55的对称平面，包括壳体53和滑块54的布置显示出基本上反射对称，使得在分开的过程中基本上相同量的流体进入入口67的所有子通道59、60并且相同量的经过滤流体也从所有出口通道57、58离开。在壳体53和滑块54之间设置间隙68，所述间隙68在壳体53的上侧69和下侧70处通过凹部65边缘处的密封环71限制。此外，在图2b中，反冲洗通道72设置在密封环71之间，所述反冲洗通道在下文中结合图6c进行更详细的解释。
图5a和5b以相同视角显示了根据图4a和4b的设备，但是具有改变的滑块位置。滑块54在此在壳体53下侧70的方向上略微(即以小于入口通道59、60的宽度)位移。由于壳体53和滑块54之间的出口侧口部在直流位置下位于中心，所有出口侧口部具有在位移位置下保持打开的相同横截面。与此相反，图5b中的下方直流通道62的入口口部以这样的方式相对于入口通道59、60位移，使得下方入口通道60的口部大致关闭一半。相反，由于上方直流通道61的更高的入口口部，上方入口通道59完全打开。滑块54可以有利地以钟摆样式振荡或移动，或者在此处显示的向下位移的位置和相应向上位移的位置之间以相反位移方向摇摆离开直流位置(参见图4a和4b)。在壳体53和滑块54之间的间隙68中形成压差，所述压差避免或至少抵抗流体在间隙68中沉积和凝固。由于下方入口通道60的开口的变化，也形成两个直流通道61、62之间的流量差异，所述流量差异能够改进直流通道61和62中的冲洗，因此在各个情况下通过直流通道61和62的流动更快。此外，滑块54上和壳体53中邻近口部的表面通过位移而暂时暴露，因此流体的主流围绕所述口部冲洗。图5c显示了根据图5b的下方直流通道62的细节图。此处可见滑块54和壳体53之间的间隙68。壳体53邻近入口口部的内表面74在形成滑块54的入口口部的过滤器口部75中暴露，使得可以冲走任何沉积物。此外，滑块54在直流通道61、62之间的表面76暴露于流体流并且因此也被冲洗。两个密封环71和滑块接收布置65的下边缘限制间隙68并且避免泄漏，即流体通过间隙68漏出至壳体53的下侧70。在密封环71之间设置反冲洗通道72，然而所述反冲洗通道72通过此处显示位置下(即在振荡的过程中)的滑块54关闭。
图6a、6b和细节图6c显示了滑块54在反冲洗位置下的壳体53。滑块54在壳体53的下侧70的方向上位移至一定程度使得上方直流通道61基本上在上方出口通道57和下方出口通道58之间位于中心。尽管如此，两个直流通道61、62连续与壳体53中的至少一个出口通道57、58相通。然而下方直流通道62相对于入口通道60关闭，而不是与反冲洗通道72相通。通过入口67进入壳体53的流体流因此完全流入上方直流通道61。在流出侧，流体流离开上方直流通道61的口部进入所有四个出口通道57、58。一部分流体然后从下方出口通道58流入下方直流通道62，但是与操作直流方向相反，并且在其入口口部处离开直流通道62并且进入反冲洗通道72。在该位置下，下方直流通道62的过滤器(此处未示出)和壳体53邻近反冲洗通道72并且在入口通道和出口通道57、58、59、60之间的内壁74被冲洗和清洗。当然在壳体53的另一侧69上也提供等效反冲洗位置，即清洗上方直流通道61的过滤器，因此可以冲洗所有过滤器而无需中断流体流动。
图7a和7b显示了在过滤器更换位置下的本发明的设备73。滑块54在壳体53中位移至一定程度使得反冲洗通道72被滑块54的中心部分76关闭。下方直流通道62的过滤器安装部75设置在壳体53外部，使得可以进行过滤器更换或过滤器维修。上方直流通道61与下方入口通道60和下方出口通道58相通，从而在壳体53的入口67和下方出口64之间维持流体流。在下方直流通道62的过滤器更换的过程中，流体流仅在上方入口通道59和上方出口通道57中几乎停滞。可以在相对于直流位置颠倒(即向上位移而不是向下位移)的过滤器更换位置下进行上方直流通道61的过滤器更换。
由于本发明旨在特别用于包含纤维素、氧化胺和水的溶液的过滤，在过滤器装置的机械设计中还必须考虑制备特性，例如粘性、剪切行为、结晶趋势、分解产物。考虑到这些产品性质，根据本发明的装置还必须适应根据上述机械措施(流速、间隙宽度等)为过程和操作模式所要求的措施。
相应过程管理的实施例显示在下表中。参数之间的关系在下文中解释：
针对根据图3a的设备计算表中列出的值，正如通过每个活塞(下文中被称为滑动装置或滑块)四个冲洗流的数目可见。实施例1涉及具有单个直流通道的紧凑过滤设备，出于该原因筛中心间隔Lsieb定为0.0。相反，实施例2a和2b涉及具有两个直流通道的相对更大的过滤设备。后两个实施例的不同之处在于间隙宽度和取决于间隙宽度的参数。实施例2b中更宽的间隙造成所谓纺丝可靠性的显著劣化。纺丝可靠性根据纺丝缺陷(例如断裂、粘连等)主观地确定，并且为在其它方面相当条件的过滤品质的可靠量度。
在选择间隙宽度时，使用出于该目的引入的聚合物缓冲系数PV。根据等式 P V = s · L s · H s A K o l b e n = s · ( L s i e b + D s i e b ) · ( D K o l b e n · π ) A K o l b e n , 所述聚合物缓冲系数与间隙宽度s、间隙长度Ls、间隙高度Hs和每个活塞的筛面积AKolben有关并且对应于间隙体积与每个活塞的筛面积的比例。间隙的长度(在活塞的纵向方向上)对应于筛直径Dsieb和可能多个筛的中心间隔Lsieb的总和；间隙的“高度”对应于活塞周长。根据本发明，所述参数相配使得PV呈现在0.5mm和3mm之间的值。
涉及冲洗流的另一个参数为液体动压轴承L/D。其表示间隙中的流体膜的长度与高度的比例，其中L/D被更精确地计算为Lh/DKolben并且Lh＝Lsieb+Dsieb+2Lo为筛直径和间隔和振荡范围Lo的两倍的总和。发现L/D比例应当优选位于在0.6和3之间的范围内。
比冲洗横截面SQspez.也可以用作合适冲洗流的指标。后者与聚合物缓冲系数有关，但是使冲洗流的数目ns代替间隙高度Hs，因此为无量纲参数。比冲洗横截面的合适值范围在0.2％和1.5％之间。
如实施例中所示，具有合适尺寸的设备有可能实现相当高的开始温度，即测量的最低温度(在该温度下发生自催化反应)比现有技术中的相当的过滤设备的情况(通常在130℃和160℃之间)更高。在评估纺丝行为时也确定根据本发明的实施方案和过程管理的积极效果。在实施例中根据从1至5的等级评估纺丝可靠性。在此，1的值表示出色的纺丝可靠性而没有任何破坏，而在5的值下不可能进行合适的纺丝，不断发生丝线断裂和大面积粘连，因此不断需要重新开始纺丝。在所示实施例的情况下纺丝可靠性在从1至2的范围内，这表示非常好的过程可靠性和出色的产物品质。由于扩大的冲洗间隙和相关的未过滤纺丝溶液的增加比例，仅在实施例2b的情况下出现频繁断裂和单独粘连，这在整体上反映为3的值的降低的纺丝可靠性。这通过几乎不存在的死区得以实现，所述死区将促进反应。同时，使用本发明的方法可以完全避免流体损失。

Claims (15)

1.一种使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，所述过滤设备(10)包括壳体(11)和滑动装置(12)，所述壳体(11)具有至少一个入口(19)和至少一个出口(21)，所述滑动装置(12)能够滑动地接收在壳体(11)中并且具有至少一个直流通道(25)，所述直流通道(25)具有至少两个基本上对称地彼此对立设置的过滤器(28)，其中从壳体(11)的入口(19)前进的流体对称地对着直流通道(25)中的过滤器(28)流动并且在直流通道(25)中的过滤器(28)之后传送至壳体(11)的出口，其中未流动通过直流通道(25)的一部分流体在滑动装置(12)和壳体(11)之间的间隙(29)中形成液压动力缓冲，其特征在于，直流通道(25)通往壳体(11)的出口(21)的至少两个对称对立的子通道(16、17)中，其中在直流通道(25)的至少两个入口口部(30)和至少两个出口口部(31)之间的间隙(29)中形成至少四个冲洗流。
2.根据权利要求1所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，冲洗流的流速基本上等于对着过滤器(28)的流速和/或在从0.02至0.60cm/s的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，所有冲洗流通过间隙(46)传送至壳体(37)的出口(41)，所述间隙(46)在滑动装置(39)的位移方向上通过密封元件(47)限定。
4.根据权利要求1至3任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，为了改变冲洗流的分布，滑动装置(39)基本上垂直于冲洗流的流向位移。
5.根据权利要求1至4任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，为了改变冲洗流的分布，滑动装置(39)相对于壳体(37)优选以1°-30°，特别优选以5°-15°旋转。
6.根据权利要求4或5所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，滑动装置(39)的位移和/或旋转小于直流入口和出口通道的口部的高度或宽度，使得流体流不因位移或旋转而中断。
7.根据权利要求4至6任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，位移和/或旋转在从直流位置前进的两个方向上周期性地进行，使得滑动装置(54)在壳体(53)中摇摆或振荡。
8.根据权利要求1至7任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，滑动装置(54)包括至少两个直流通道(61、62)，所述至少两个直流通道(61、62)在滑动方向上相对于彼此偏移，其中滑动装置(54)位移足够远的距离使得直流通道(61、62)之一相对于入口(67)完全位移并且因此关闭但是仍然与出口(63、64)相通。
9.根据权利要求8所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，相对于入口(67)完全位移并且因此关闭的直流通道(61、62)在入口侧与壳体(53)中的反冲洗通道(22)相通，其中设置在该直流通道(61、62)中的过滤器被通过从出口(63、64)至反冲洗通道(72)的流体的反向流反冲洗。
10.根据权利要求1至9任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，其特征在于，滑动装置(54)位移至过滤器更换位置中，其中直流通道(62)的过滤器安装部(75)完全暴露在壳体(53)外部，使得可以移去和更换安装在过滤器安装部(75)中的过滤器。
11.一种过滤设备(73)，特别用于进行根据权利要求1至10任一项所述的使用过滤设备(10)用于流体的净化的方法，所述过滤设备(73)具有壳体(53)和滑动装置(54)，所述壳体(53)包括至少一个入口(67)和至少一个出口(64)，所述滑动装置(54)可滑动地接收在壳体(53)中并且包括至少一个直流通道(61、62)，所述至少一个直流通道(61、62)具有至少两个基本上对称地彼此对立设置的过滤器，其中在壳体(53)和滑动装置(54)之间设置间隙(68)，该间隙(68)用于使一部分流体通过，其特征在于，直流通道(61、62)通往出口(63)的至少两个对称对立的子通道(57、58)中。
12.根据权利要求11所述的设备(73)，其特征在于，优选金属的密封元件(71)设置在滑动装置(54)和壳体(53)之间，所述密封元件在滑动方向上向外限定在其它方面连续的间隙(68)。
13.根据权利要求11或12所述的设备(73)，其特征在于，选择间隙宽度使得间隙(68)的体积(用mm3表示)和滑动装置(54)的过滤器面积(用mm2表示)的总和的商具有在0.5mm和3mm之间的值。
14.根据权利要求11至13任一项所述的设备(73)，其特征在于，滑动装置(54)包括至少两个直流通道(61、62)，所述至少两个直流通道(61、62)基本上垂直于滑动装置(54)的位移轴线(55)设置。
15.根据权利要求14所述的设备(73)，其特征在于，反冲洗通道(72)设置在壳体(53)中，当滑动装置(54)位移至反冲洗位置中时，所述反冲洗通道与两个直流通道(61、62)之一相通。
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