CN106999856A - 过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于过滤液体、尤其用于处理水的过滤装置(10)。其包含有：至少两个板状过滤元件(12)和至少一个针对过滤元件(12)的保持元件(20)。本发明推荐，该保持元件(20)包含有保持框架(22)、浇注材料(26)和与该保持框架(22)相分离的终端元件(24)，其中该浇注材料(26)如此设置在过滤元件(12)与该保持框架(22)之间，该浇注材料相对于该保持框架(22)来密封过滤元件(12)，该终端元件(24)不透液体地固定在该保持框架(22)上，并且该保持框架(22)以及该终端元件(24)形成液体收集室(40)的边界。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于过滤液体介质的过滤装置。
背景技术
DE 198 19 676 A1描述了具有有效过滤外侧和内置排出通道的所谓陶瓷平面膜元件的制造。为了能够相应处理废水，这些元件被构建为模块。这些模块被浸没在要净化的液体中，杂质可以通过施加压力而由过滤元件来保留，并且被净化的水可以通过内部通道而被导出。
在DE 198 07 769 B4、DE 10 2006 022 502 A1和DE 10 2008 036 920 A1中描述了不同种类的过滤装置。头两个文件描述了不同的过滤装置，其在制造中是非常耗费的，并且其中每个单独的元件都必须单独地密封。正是这种密封通常导致大的问题和泄露，因为过滤元件由于其在烧结过程期间的收缩并不能总是精确而配合精密地制造。后一文件描述了平面膜组的整体浇注。为了透过,膜支架和渗透收集室被一体地制造。在此其大的缺点是，在一个元件可能故障或损坏的情况下，必须更换和处理总共35个过滤元件(约5m2的过滤面积)的整个模块。另外一体浇注是非常耗费的过程，其进行多个彼此相继的加工步骤。在这些步骤之间还必须包括用于浇注材料硬化的额外等待时间。所述文件的全部三种过滤装置不具有尤其好的压力稳定性，这尤其在反冲以净化该过滤面时是所需要的。
EP 1 442 782 A1描述了具有多个单独的管状过滤元件的一种过滤装置，过滤元件由有机塑料材料来制造。其被相互浇注在一起。
发明内容
本发明的任务是，提供一种造价合理的过滤装置，其中能够保证尽可能绝对的密封性、高的压力稳定性和良好的可操作性。
该任务通过具有权利要求1所述特征的一种过滤装置而得到解决。本发明的改进参见从属权利要求。另外在下文说明和附图中还阐明了本发明的重要特征。
具有过滤元件的陶瓷过滤元件在其制造中由于在烧结时高的能量消耗而是相对昂贵的，但由此是非常耐用的。通过本发明，一方面大大降低了制造成本和运行成本，并另一方面提高了寿命。这一方面通过如下来实现，即显著减少用于制造这种模块化过滤装置的加工步骤。另一方面必须在单独的过滤元件泄漏时不是立即更换整个模块化过滤装置，而是通过从该保持框架中取下该终端元件就可以把故障的过滤元件单独地取出不用，由此过滤元件的端面是可接触到的。另外利用根据本发明的模块化过滤装置和新型浇注技术大大提高了在反冲过程中的压力稳定性。
根据本发明，该过滤装置包含有多个单个的过滤元件、保持框架、用于相对于该保持框架来密封过滤元件的浇注材料和终端元件，其中所述多个单个的过滤元件被组合为被称作“膜组”的单元，该终端元件是与该保持框架相分离的元件并在安装该过滤装置过程中才被安装在该保持框架上。该保持框架和该终端元件形成一液体收集室的边界，该收集室也被称作“渗透收集室”。
在制造时，由多个过滤元件组成的膜组被浇注在该保持框架中。该膜组通过该浇注材料和围绕它的保持框架而具有高的稳定性，并且使得这些单个的过滤元件不透液体地并且无密封地容纳于该保持框架中。
在一种第一改进中推荐，该保持框架的端面与过滤元件的端面相齐平，并且该液体收集室至少部分在该终端元件中形成。这种保持框架是一个非常简单并从而可便宜制造的部分，并另外由此简化了过滤元件在该框架中的浇注，并减少了所需的浇注材料的量。该终端元件可以作为一侧开口的盒子来构造，这同样可以简单地来制造。
还推荐：该保持框架和/或该终端元件由塑料来制造，尤其通过聚合物或由预聚物的浇注或压铸来制造。它们是便宜的材料，其也可以用于该浇注材料。由此避免了这些单个的元件具有不同的热特性和/或化学特性，并从而比如防止了在运行中的泄露。被用于该保持框架或保持框架的部件的该聚合物或预聚物优选地是具有大于80℃熔点的热塑性塑料。其比如是：ABS、缩醛、PPE树脂(比如SABIC全球技术公司的改性聚苯醚)、尼龙、PEEK、PET、PPSU(比如Solvay公司的Radel)、CPVC、PVC、PP、PE、PVDF、PTFE、PEI(比如SABIC全球技术公司的Ultem)和聚砜。该浇注材料优选的是硬质塑料，比如聚氨酯或环氧化物。
另外作为替选还推荐，该保持框架和/或该终端元件由金属构成，尤其由钢、不锈钢或铝构成。它们是特别化学稳定的并且耐用的、具有非常高强度的材料。
另一种改进特征在于，过滤元件通过该浇注材料不可松开地与该保持框架相连接。从而该浇注材料满足了双重功能，也即一方面在过滤元件与该保持框架支架之间的密封，而不需额外的密封元件，并另一方面不可分开地把过滤元件固定在该保持框架上。
也可以把该终端元件与该保持框架可分开地相连接。这样就可以接触到过滤元件中的渗透通道，渗透通道可以在单个的过滤元件故障时被密封。该过滤装置从而不必整体更换，而是可以仅通过取出故障的过滤元件而继续无干扰地运行。在此可以在该终端元件的内侧以及在该保持框架的相对一侧具有凹槽以固定密封件。通过螺栓连接，保持框架和终端元件不透液体地但可分开地相互连接。
一种改进是，在该终端元件上具有至少一个导出端。其或者可以在制造时已经成型出或者成型上，或者比如作为单独的套管被粘合或拧入到该终端元件的开口中，或者简单地由该终端元件中的开口来组成。该终端元件的端面对此是尤其适合的，因为这样就不影响过滤元件水平和/或垂直的可安装性。
还推荐，该终端元件和/或该保持框架在外表面上具有突起，该突起与相反布置的外表面中的凹陷相互补。从而过滤元件可以简单地组合为堆栈，其中其通过凹陷或者突起不可移动地以及确定地依次定位。
另外还可以在过滤元件的两端分别具有一个保持元件。或者也可以仅在过滤元件的端部具有保持元件，相反另一端则浇注堵死。其从而可以针对每种应用目的(“盲端”或“横流”)来进行相应的设计。
另外一种改进特征还在于，该保持框架针对每个过滤元件都具有一个单独的容纳间隙，其中过滤元件利用该浇注材料而被浇注在该容纳间隙中。过滤元件从而被固定并被浇注于容纳间隙中，其中在容纳间隙之间形成接片。这提高了整体连接的稳定性。另外通过该接片实现了对所需浇注材料的明显节省，并另外这些接片用作间隔保持部。从而针对在饮用水领域的应用或者还更磨损的过滤介质不用大幅提高全部过滤元件的造价也可以制造和应用具有更昂贵浇注材料的过滤元件。
可以考虑该保持框架具有至少一个内表面，该内表面朝向一个或多个过滤元件，该内表面与浇注材料相接触，并相对于过滤元件的纵轴倾斜地布置。在此，如果由该内表面所限定的开口的宽度朝着该终端元件而增加，那么这是尤其有利的。这意味着，在该保持框架与过滤元件之间所存在的空间通过首先液态的浇注材料而楔形地被填充。如果该过滤装置然后由渗透侧(也即从液体收集室)逆着过滤方向施加压力以进行反冲，那么在该保持框架中的浇注材料就形成楔子。这样就可以实现比当前常规过滤装置中高得多的压力稳定性。但原则上也可以考虑该宽度朝向该终端元件减少。另外，一个内表面也可以具有斜度，该斜度合适地与另一内表面的斜度不同，也即不仅关于角度，而且关于该斜度的朝向。在内表面内也可以考虑不同的斜度，比如其宽度朝着该终端元件增加的斜度和其宽度朝着该终端元件减少的斜度相交替。
另外该保持框架还可以具有至少一个内表面，该内表面朝向一个或多个过滤元件，该内表面与该浇注材料相接触，并且该内表面具有至少一个带浇注材料的齿，尤其至少一个凹槽和/或至少一个突起。由此得到了另一齿并导致额外地提高了稳定性。
另外该保持框架的上述内表面也可以向内或向外弯曲，和/或其也可以具有任意数量的其他可能的齿和从该保持框架离开而到该浇注材料方向中或到其他方向上的形状。另外应认为：不仅在该保持框架的内侧上，而且如果设置有，那么代替地或附加地还在单个接片的一个或多个内侧上，可以存在该内表面的每种斜度-是否向外或向内-和/或弯曲-是否向外或向内-和/或齿，以增强稳定性，并且所有上述的用于提高稳定性的措施可以以任意的方式相互组合。从而不仅增强了整个过滤元件组的稳定性，而且还增强了每个单个的过滤元件的稳定性。
应认为，“终端元件”不应强制理解为给每个过滤装置或每个保持框架单独分配的部件。比如也可以在一个终端元件上固定多个保持框架。该终端元件在此可以是板状的，但其也可以作为其上设置有多个过滤装置的收集装置的部件来构造，或者通过这种收集装置本身来构成。该渗透收集室则比如位于该收集装置中，并且是其上连接有多个过滤装置的渗透收集室。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在下文中来详细解释。其中：
图1示出了过滤装置的第一实施方式的透视图；
图2示出了图1的过滤装置的透视分解图；
图3示出了图1的过滤装置的纵剖面侧视图；
图4示出了过滤元件的第二实施方式的透视分解图；
图5示出了过滤装置的第三实施方式的局部示意性纵剖面图；
图6示出了过滤装置的第四实施方式的与图5类似的图示；
图7示出了过滤装置的第五实施方式的与图6类似的图示；
图8示出了塔式收集装置的透视图，其具有两个终端元件，分别针对着六个过滤元件。
在所有附图中功能相同的元件和区域具有相同的参考符号。
具体实施方式
在图1至3中，过滤装置的第一实施方式整体用参考符号10来表示。其包含有多个(一“组”)板状的并且相互平行布置的过滤元件12。其由多孔陶瓷材料来制造，并分别在其内部具有多个相互平行的并在过滤元件12的整个长度上延伸的通道14，其汇入到过滤元件的相应端面16a和16b中(见图3和4)。每个过滤元件12的外侧18涂覆有薄的陶瓷材料(未示出)，该陶瓷材料具有极小的孔径，并从而构成了过滤膜。从而也称为有效过滤的外侧。位于内部的通道14就此而言是已过滤液体(“渗透”)的导出通道。
该过滤装置10另外还包含有一个整体矩形的保持元件20。其基本由液态聚合物或液态预聚物的浇注或压铸来制造，并且是多部件的：其包含有整体矩形的保持框架22、矩形板状的或作为单侧开口的盒子来构造的终端元件24、以及浇注材料26，但该浇注材料仅在图1中并在此仅在一个小的区域中来示出。可替选地，该保持框架22和/或该终端元件24也可以由金属来制造，尤其由钢、不锈钢或铝来制造。
该保持框架22具有居中的并且矩形的开口28，其宽度和高度稍大于过滤元件12组的宽度和高度、以及在外部围绕该开口28的托架30。过滤元件12借助该浇注材料26而被浇注到该开口26中，并这样不透液体地并且不可分开地固定在该开口中并从而固定在该保持框架22上。应认为，通道14的出口在此由浇注材料26空出来。如尤其由图3所示，该保持框架22的端面32与过滤元件12的端面16相齐平。
作为单独部件来制造的该终端元件24不透液体地通过螺栓连接34可分开地设置在该保持框架22的端面32上。终端元件24和保持框架22从而是两部分的。在该保持框架14与该收集室16之间在该终端元件24中所构造的环绕的容纳槽(无参考符号)中具有密封物37。在该终端元件24上在其两外侧分别具有两个套管状构造的导出端36，其通过一个通道开口38与在该保持框架22与该终端元件24之间所构造的液体收集室40(“渗透收集室”)相连通。在该导出端36上可以连接相应的液体导管(未示出)，通过液体导管可以把被过滤的液体(“渗透”)导出以进行其他应用。由图3示出，该液体收集室40完全在该终端元件24中来构造。
在该终端元件24的上侧外表面42上(参照图1至3)具有两个凹陷44。从该终端元件24的与外表面42相反设置的下侧外表面46(参照图1至3)中在相应的位置上突出两个与凹陷44互补的并仅在图3中可见的突起48。这样就可以由多个过滤装置10模块状地并且稳定地依次堆叠为一个完整的过滤塔或过滤架。
该过滤装置10按照如下来制造：首先过滤元件12借助一个未示出的辅助装置被组合为平行的组，也即如此使得在相邻过滤元件12的外表面之间存在间距。该组然后被插入到该保持框架22的开口28中。在此该保持框架22以及过滤元件12的端面16平着位于例如由硅酮构成的对应元件上，其中过滤元件12优选地将其纵轴垂直地定向，并且该保持框架22在下面。现在从上面把还是液态的浇注材料26浇注到在该保持框架22与过滤元件12组之间的空隙中以及在过滤元件12之间的空隙中，并硬化。在由该保持框架22和过滤元件12组成的预制单元上然后螺栓连接该终端元件24。
由图1至3所示，在过滤元件12的两端上分别具有保持元件20。
在图4中示出了过滤装置10的第二实施方式：其与第一实施方式的不同之处首先在于该保持框架22的设计。为了进一步稳定单个的过滤元件12，而针对每个过滤元件12都具有一个单独的容纳间隙28，在该容纳间隙中过滤元件12利用该浇注材料26不透液体地并不可分开地浇注。在相邻的容纳间隙28之间分别是接片49。不具有托架，但原则上也可以具有。另外，在图4所示的实施方式中仅在过滤元件12的一端具有保持元件20，相反另一端(在图4上方)浇注堵死，但这同样仅仅是可选的。
图5的第三实施方式基本再次对应于之前图1至3的实施方式。但该保持框架22具有内表面50，该内表面朝向过滤元件12并与该浇注材料26相接触。该内表面50相对于过滤元件12的纵轴52倾斜地布置(角A)。在此由该内表面50所限定的开口28的宽度朝着该终端元件24而增加。
图6的第四实施方式完全类似于图5的实施方式。该保持框架22再次具有倾斜的内表面50，该内表面朝向过滤元件12并与该浇注材料26相接触。但另外还具有带浇注材料26的齿，该齿当前通过在该内表面50中的凹陷54来构成，在该凹陷中流入了该浇注材料26。如图7所示，也可以具有突起56，该突起那么就由该浇注材料26围绕。该齿也可以没有倾斜地使用。该内表面也可以向外或向内弯曲。
在图8的实施方式中，该“终端元件”24不是一个给每个过滤装置10或保持框架22都单独分配的部件。而是在一个终端元件24上固定有多个保持框架22，并从而固定有多个具有多个过滤元件12的过滤装置10。在此这种实施方式具有一个保持元件20和多个过滤装置10，该保持元件具有多个保持框架22，该过滤装置具有多个过滤元件12。该过滤装置10也可以对应于在前述附图中的过滤装置。
在此该终端元件24作为塔式收集装置58的部件来构造，也即以在图8中该收集装置58的朝向观察者并从而可见的前壁60的形式以及在图8中背向观察者并从而不可见的后壁的形式。该收集装置58从而比如具有两个终端元件24。在图8中在最上面的过滤装置10的情况中，其中该过滤装置出于图示的原因而单独设置有参考符号，可以看出，在在那里可见的前壁60中具有矩形的开口62，在其上有环绕的螺栓孔64，这些螺栓孔利用相应的工具在该保持框架22中形成了螺栓连接34。
该前壁60总共具有六个这种开口62，其具有相应的螺栓孔64，如此使得在那里六个过滤装置10可以垂直地依次安装。这同样适用于该收集装置58的后壁。应认为，在未示出的实施方式中也可以具有多于六个的非常多的过滤装置，并且其不仅可以垂直地依次布置，而且附加地或者可替选地比如也可以并排地布置。
该渗透收集室40位于该收集装置58内部。其在此一方面通过该前壁60的内侧、开口62的边缘、浇注材料26、以及可能还通过过滤装置10的保持框架22的内边缘来形成边界，以及附加地还通过该后壁的内侧、侧壁68、顶壁70、以及不可见的底来形成边界。在一种未示出的实施方式中，该渗透收集室部分地作为单独的部件、比如作为收集通道而在该收集装置中来构成，其中则把相应的连接通道引导至各个过滤装置。在本说明的意义上，这些连接通道从而同样属于渗透收集室的边界形成部。
为了导出被过滤的液体，可以在该渗透收集室40上连接一个未示出的负压源。图8的该收集装置58是垂直布置的。为此其具有立足66。这种塔式收集装置58的优点是紧凑的构造以及高的过滤效率。
应认为，尤其图5、6和7单独地以及以任意组合的变化都是可以的。原则上图5、6和7的实施方式的个别特征另外还可以应用于图1至4的保持框架22中，在图4中则是应用于间隙28中。
Claims (16)
1.一种用于过滤液体、尤其用于处理水的过滤装置(10)，其包含有：至少两个板状过滤元件(12)和至少一个针对过滤元件(12)的保持元件(20)，其特征在于，保持元件(20)包含有保持框架(22)、浇注材料(26)和与该保持框架(22)相分离的终端元件(24)，其中该浇注材料(26)被设置在过滤元件(12)与保持框架(22)之间，使得该浇注材料相对于该保持框架(22)来密封过滤元件(12)，该终端元件(24)不透液体地固定在该保持框架(22)上，并且该保持框架(22)和/或该浇注材料(26)以及该终端元件(24)形成液体收集室(40)的至少一个区域的边界。
2.根据权利要求1所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述保持框架(22)的端面(32)与过滤元件(12)的端面(16)相齐平，和/或该液体收集室(40)至少部分地在该终端元件(24)中来构成。
3.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述保持框架(22)和/或终端元件(24)由塑料来制造，尤其是通过聚合物或预聚物的浇注或压铸来制造。
4.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述保持框架(22)和/或终端元件(24)由金属制成，尤其是由钢、不锈钢或铝制成。
5.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，过滤元件(12)通过该浇注材料(24)不可分开地与所述保持框架(22)相连接。
6.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该终端元件(24)与所述保持框架(22)可分开地相连接。
7.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，在该终端元件(24)上具有至少一个导出端(36)。
8.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，所述终端元件(24)和/或保持框架(22)在外表面(46)上具有突起(48)，所述突起与在相反设置的外表面(42)中的凹陷(44)相互补。
9.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，在过滤元件(12)的两端上分别具有保持元件(20)。
10.根据权利要求1至8之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，仅在过滤元件(12)的一端上具有保持元件(20)，相反另一端被浇注堵死。
11.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该保持框架(22)针对每个过滤元件(12)都具有单独的容纳间隙(28)，其中利用该浇注材料(26)把过滤元件(12)浇注到该容纳间隙中。
12.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该保持框架(22)具有至少一个内表面(50)，该内表面朝向一个或多个过滤元件(12)，该内表面与该浇注材料(26)相接触，并且该内表面相对于过滤元件(12)的纵轴线(52)倾斜地布置，优选地使得由该内表面(50)形成边界的开口(28)的宽度朝着该终端元件(24)而增加。
13.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，该保持框架(22)具有至少一个内表面(50)，该内表面朝向一个或多个过滤元件(12)，该内表面与该浇注材料(26)相接触，并且该内表面具有至少一个带有浇注材料(26)的齿、尤其至少一个凹陷(54)和/或至少一个突起(56)。
14.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，各个过滤元件(12)分别具有有效过滤的外侧(18)以及至少一个用于经过滤液体的内部导出通道(14)。
15.根据前述权利要求之任一所述的过滤装置(10)，其特征在于，在终端元件(24)上固定有多个保持框架(22)。
16.根据权利要求15所述的过滤装置(10)，其特征在于，该终端元件(24)作为收集装置(58)的部件来构造，在该收集装置上设置有多个过滤装置(10)。
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