DE102005027509B4 - Device and filter element for filtering fluid-solid mixtures - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen (11), vorzugsweise Suspensionen, mit einem um eine Achse (1) rotationssymmetrischen Gehäuse (2) mit einem tangential in das Gehäuse (2) mündenden Einlauf (10). Die Beschickung der Vorrichtung mit dem Fluid-Feststoff-Gemisch (11) erfolgt über den Einlauf (10) im umfangsnahen Bereich des Gehäuses (2), wobei ein Primärwirbel (24) mit tangentialer und axialer Bewegungskomponente erzeugt wird. Gleichzeitig ist im Kernbereich des Gehäuses (2) ein Sekundärwirbel (25) mit, bezüglich des Primärwirbels (24) gleicher tangentialer aber umgekehrter axialer Bewegungskomponente vorhanden. Erfindungsgemäß ist im Gehäuse (2) eine Filtereinheit (12) angeordnet, die eine Vielzahl jeweils einen Filtratraum (16) aufweisender Filterelemente (13) umfasst. Die Filterelemente (13) sind in gegenseitigem Abstand derart zu einander um die Achse (1) angeordnet, dass die Filterflächen (14) der Filterelemente (13) teilweise oder ganz im Übergangsbereich zwischen dem Primärwirbel (24) und dem Sekundärwirbel (25) angeordnet sind. Durch den Abstand zwischen den Filterelementen (13) ist dabei eine Interaktion zwischen dem Primärwirbel (24) und dem Sekundärwirbel (25) möglich. Auf diese Weise wird zwischen dem Primärwirbel (24) und Sekundärwirbel (25) eine hochturbulente Zone geschaffen, die einer Deckschichtbildung auf der Filteroberfläche entgegenwirkt beziehungsweise solche Ablagerungen löst.The invention relates to a device for filtering fluid-solid mixtures (11), preferably suspensions, with a housing (2) which is rotationally symmetrical about an axis (1) and an inlet (10) opening tangentially into the housing (2). The device is charged with the fluid-solid mixture (11) via the inlet (10) in the vicinity of the circumference of the housing (2), a primary vortex (24) with tangential and axial movement components being generated. At the same time, a secondary vortex (25) is present in the core area of the housing (2) with the same tangential but reversed axial movement component with respect to the primary vortex (24). According to the invention, a filter unit (12) is arranged in the housing (2) which comprises a plurality of filter elements (13) each having a filtrate space (16). The filter elements (13) are arranged at a mutual distance from one another around the axis (1) such that the filter surfaces (14) of the filter elements (13) are partially or completely arranged in the transition area between the primary vortex (24) and the secondary vortex (25) . The distance between the filter elements (13) enables interaction between the primary vortex (24) and the secondary vortex (25). In this way, a highly turbulent zone is created between the primary vortex (24) and secondary vortex (25), which counteracts the formation of a covering layer on the filter surface or loosens such deposits.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Filterelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 24.The The invention relates to a device for filtering fluid-solid mixtures according to the generic term of claim 1 and a filter element according to the preamble of patent claim 24.
Der Einsatzbereich der Erfindung erstreckt sich über das gesamte Gebiet der Membranfiltration und deckt somit auch sowohl die Micro- als auch Ultra- als auch Nanofiltration ab. Sogar im Bereich der Umkehrosmose ist die Umsetzung der Erfindung möglich.Of the Field of application of the invention extends over the entire field of Membrane filtration and thus covers both the micro- as well Ultra- as well as nanofiltration. Even in the field of reverse osmosis the implementation of the invention is possible.
Das Grundprinzip der Filtration besteht darin, das zu filtrierende Fluid-Feststoff-Gemisch an einer Filterfläche vorbeizuführen, deren Öffnungen bzw. Poren so auf das Fluid-Feststoff-Gemisch abgestimmt sind, dass zumindest eine Komponente aus dem Gemisch die Filterfläche ungehindert durchströmen kann, während die übrigen Komponenten von der Filterfläche zurückgehalten werden. Triebkraft für die Durchströmung der Filterfläche ist die Druckdifferenz zwischen dem Bereich vor der Filterfläche und dem Bereich dahinter.The The basic principle of the filtration is to pass the fluid-solid mixture to be filtered on a filter surface, the openings or pores are matched to the fluid-solid mixture, that at least one component from the mixture unhindered the filter surface flow through can, while the remaining Components of the filter surface retained become. Driving force for the flow the filter surface is the pressure difference between the area in front of the filter surface and the Area behind it.
Bei der statischen Filtration wird das zu filtrierende Fluid-Feststoff-Gemisch unter Druck in den Filterbereich vor der Filterfläche geführt, von wo es infolge des Transmembrandrucks als Filtrat den Filter passiert. Dabei sammeln sich größere Partikel auf der Filterfläche an und bilden einen Filterkuchen. Dieser Vorgang wird auch als Deckschichtbildung oder Verblockung bezeichnet. Die Folge ist eine verminderte Filterleistung, die zwar in einem gewissen Rahmen durch eine Erhöhung des Transmembrandrucks ausgeglichen werden kann. Der maximal aufbringbare Druck ist allerdings von der Art des zu filtrierenden Gemisches sowie der mechanischen Festigkeit des Filters begrenzt.at the static filtration becomes the fluid-solid mixture to be filtered guided under pressure into the filter area in front of the filter surface, from where it passes through the filter as a result of the transmembrane pressure as a filtrate. This will collect larger particles on the filter surface and form a filter cake. This process is also called covering layer formation or blocking. The consequence is a reduced filter performance, although compensated to a certain extent by an increase in transmembrane pressure can be. The maximum applicable pressure is, however, of the Type of mixture to be filtered and mechanical strength the filter is limited.
Sinkt die Filterleistung infolge Deckschichtbildung unter einen bestimmten Grenzwert, müssen statische Filter in regelmäßigen Intervallen durch Rückspülung und/oder Säuberung der Filterflächen von Verblockungen befreit werden. Das wirkt sich infolge der Unterbrechung des Filtrationsbetriebs nachteilig aus und treibt durch den damit verbundenen Wartungsaufwand die Betriebskosten in die Höhe.Sinks the filter performance due to topcoat formation below a certain Limit, must be static Filter at regular intervals by backwashing and / or cleaning the filter surfaces of Blockages are freed. This affects as a result of the interruption the filtration operation disadvantageous and drives by the so associated maintenance costs the operating costs in the amount.
Um die Verblockungsneigung zu verringern, ist als Cross-Flow-Filtration auch schon bekannt, auf der Druckseite eine Überströmung parallel zu den Filterflächen zu erzeugen. Dabei wirken parallel zur Filterfläche gerichtete Scherkräfte, die die an der Filterfläche anhaftende Partikel ganz oder wenigstens teilweise loslösen. Der Vorteil der Cross-Flow-Filtration liegt vor allem in den längeren Standzeiten der Filterelemente. Als Nachteil erweisen sich jedoch die großen Volumina des Fluid-Feststoff-Gemisches, die zur Erzeugung der Überströmung im Kreislauf gepumpt werden müssen und so einen hohen Energiebedarf verursachen.Around reducing the tendency to block is as a cross-flow filtration Also already known, on the pressure side, an overflow parallel to the filter surfaces produce. In this case, directed parallel to the filter surface shear forces, the the at the filter surface remove adhering particles wholly or at least partially. Of the The advantage of cross-flow filtration is above all in the longer service life the filter elements. The disadvantage, however, prove the large volumes the fluid-solid mixture, to generate the overflow in the Circulation must be pumped and thus cause a high energy demand.
Eine Weiterentwicklung bekannter Filtersysteme stellt die dynamische Filtration dar, bei der eine Überströmung der Filterflächen durch eine Bewegung des Filters gegenüber dem zu filtrierenden Gemisch erzielt wird. Dies kann beispielsweise durch Rotation von Filterelementen innerhalb des Filtergehäuses erreicht werden. Dadurch ist es möglich, mit geringem Transmembrandruck und geringer Pumpenleistung eine ausreichende starke Überströmung der Filterflächen zu schaffen um diese weitgehend frei von Verblockung zu halten. Allerdings bedingt der rotierende Mechanismus eine aufwändige und damit teure Konstruktion der Filtervorrichtung. Zudem stellen die notwendigen und mit Druck beaufschlagten Dichtungen gegenüber bewegten Maschinenteilen eine stets latente Schwachstelle im System dar.A Further development of known filter systems represents the dynamic Filtration is in which an overflow of the filter surfaces by a movement of the filter relative to the mixture to be filtered is achieved. This can be done, for example, by rotating filter elements inside the filter housing be achieved. This makes it possible with low transmembrane pressure and low pump power sufficient strong flow over the filter surfaces to keep them largely free from blocking. However, the rotating mechanism requires a complex and thus expensive construction of the filter device. In addition, the moved against necessary and pressurized seals against Machine parts is always a latent vulnerability in the system.
Eine
zur Durchführung
der dynamischen Filtration geeignete Vorrichtung ist aus der
Darüber hinaus
ist aus der
Die Beschickung dieses Filters erfolgt im oberen Bereich tangential zum Gehäuseumfang, wodurch zwischen der Gehäusewandung und dem Tauchrohr ein um die Längsachse zirkulierender Primärwirbel mit konstantem Drehsinn und einer nach unten gerichteten axialen Bewegungskomponente entsteht. Im Bodenbereich des Gehäuses findet eine Umkehrung der axialen Bewegungskomponente statt, so dass sich im Tauchrohr ein nach oben strömender Sekundärwirbel mit gleichem Drehsinn bildet. Das Tauchrohr stellt somit eine räumliche Trennung zwischen dem Primärwirbel und dem Sekundärwirbel dar, die eine Interaktion zwischen Primärwirbel und Sekundärwirbel vollständig unterbindet. Das das Tauchrohr umgebende Filterelement befindet sich somit ausschließlich im Wirkungsbereich des Primärwirbels und wird ausschließlich von außen nach innen radial durchströmt. Das aufkonzentrierte Gemisch wird über die Überlaufdüse aus dem Filtergehäuse abgezogen und kann beispielsweise zur erneuten Filtration dem Einlauf zugeführt werden.The Charging this filter is tangential in the upper area to the housing periphery, causing between the housing wall and the dip tube around the longitudinal axis circulating primary vertebrae with constant sense of rotation and a downward axial Movement component arises. In the bottom area of the housing finds a reversal of the axial component of motion, so that in the dip tube an upward flowing secondary vortex with the same sense of rotation. The dip tube thus provides a spatial Separation between the primary vertebra and the secondary vortex representing an interaction between primary vertebrae and secondary vertebrae Completely in derogation. The filter element surrounding the dip tube is located thus exclusively in the sphere of action of the primary vertebra and becomes exclusive from the outside to flows through radially inside. The concentrated mixture is withdrawn from the filter housing via the overflow nozzle and can be fed to the inlet, for example, for re-filtration.
Ziel dieser konstruktiven Filterausbildung ist es, eine tangentiale Überströmung des zylindrischen Filterelements mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen um den Prozess der Deckschichtbildung zu verlangsamen oder ganz zu vermeiden. Der maßgebliche Nachteil dieses Filters liegt in der Anordnung eines Tauchrohrs zwischen äußerem und innerem Wirbel. Dadurch entstehen zwei räumlich vollständig voneinander getrennte Wirbelsysteme ohne jegliche gegenseitige Beeinflussung. Solche Wirbelsysteme erweisen sich als sehr labil, mit dem Nachteil eines stark schwankender Filterdurchsatzes. Zudem besitzt die an der zylindrischen Filterfläche anliegende laminare Überströmung ein lediglich begrenztes Potential Verblockungen zu lösen, so dass eine Deckschichtbildung zwar verzögert, aber nicht vollständig verhindert werden kann.aim this constructive filter training is a tangential overflow of the cylindrical filter element to achieve high speed to slow down the process of topcoat formation or whole to avoid. The authoritative Disadvantage of this filter is the arrangement of a dip tube between outer and internal vortex. This results in two spatially completely separate from each other separate vortex systems without any mutual influence. Such vortex systems are very unstable, with the disadvantage a strongly fluctuating filter throughput. In addition, has the on the cylindrical filter surface adjacent laminar overflow only limited potential to solve blockages, so Although a cover layer formation delayed, but not completely prevented can be.
Zudem
ist aus der
Beim Betrieb dieser Staubabscheideanlage findet ein allmähliches Zusetzen der Filterkerzen statt, dem durch Rückblasen der Kerzen begegnet wird. Zusätzlich führt der aufgrund der tangentialen Einleitung des Fluid-Feststoff-Gemisches sich ausbildende Primärwirbel in Folge seiner Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung zu einem Lösen der an den Filterkerzen festgesetzten Staubschichten.At the Operation of this Staubabscheideanlage finds a gradual Add the filter candles instead, which is countered by blowing back the candles. additionally leads the due to the tangential introduction of the fluid-solid mixture developing primary vertebrae in consequence of its flow velocity and flow direction to a release the dust layers attached to the filter cartridges.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Filtern von Fluid-Feststoff-Gemischen anzugeben, die bei minimalen energetischem und betrieblichem Aufwand einer Deckschichtbildung effizient entgegenwirkt. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein für eine solche Vorrichtung geeignetes Filterelement zu entwickeln.In front In this context, the object of the invention is to provide a To provide a device for filtering fluid-solid mixtures, the with minimal energetic and operational effort of a Cover layer formation efficiently counteracts. Further task of Invention it is a for to develop such a device suitable filter element.
Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Filterelement mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst.These Tasks are achieved by a device having the features of the claim 1 and a filter element with the features of claim 24 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments emerge from the subclaims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch Schaffung eines Primärwirbels und Sekundärwirbels in einem rotationssymmetrischen Gehäuse eine Zone hochturbulenter Strömungsverhältnisse zu schaffen und diese zur Vermeidung einer Deckschichtbildung auf den Filterflächen auszunutzen. Anders als bei dem vorstehend beschriebenen Filter, bei dem ein Interferieren des Primärwirbels mit dem Sekundärwirbel als nachteilig herausgestellt ist, setzt die Erfindung auf eine Wechselwirkung zwischen dem äußeren Primärwirbel und dem inneren Sekundärwirbel. Diese Wechselwirkung wird ermöglicht durch eine Filtereinheit, bei der ein Strömungsaustausch von einem Wirbel zum anderen möglich ist. Erfindungsgemäß findet dieser Austausch in dem durch den gegenseitigen Abstand zwischen den Filterelementen geschaffenem Raum statt.Of the The basic idea of the invention is, by creating a primary vortex and secondary vertebrae in a rotationally symmetrical housing a zone highly turbulent flow conditions to create and this to avoid a topcoat on the filter surfaces exploit. Unlike the filter described above, in which an interfering of the primary vertebra with the secondary vertebrae is found to be disadvantageous, the invention is based on a Interaction between the outer primary vertebra and the inner secondary vortex. This interaction is made possible through a filter unit, in which a flow exchange of a vortex on the other hand is possible. According to the invention finds this exchange in which by the mutual distance between instead of the filter elements created space.
Durch die sich bei einem erfindungsgemäßen Filter einstellende ausgeprägte Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Primärwirbel und dem Sekundärwirbel sowie deren entgegengesetzte axiale Bewegungsrichtungen wird im Übergangsbereich der beiden Wirbel eine Zone extremer Turbulenzen geschaffen. In Kombination mit der Anordnung der Filterflächen in dieser Zone wird einer Deckschichtbildung effizient entgegenwirkt, indem sich auf der Filterfläche absetzende Partikel sofort wieder gelöst werden.By in a filter according to the invention adjusting pronounced Differential speed between the primary vortex and the secondary vortex as well as their opposite axial directions of movement is in the transition region of the created a zone of extreme turbulence in both vortices. In combination with the arrangement of the filter surfaces in this zone, a cover layer formation is efficiently counteracted, by getting on the filter surface settling particles are released immediately.
Es ist das Verdienst der Erfindung diese Zusammenhänge erkannt und die gewonnen Erkenntnisse in der Erfindung zusammengeführt zu haben.It the merit of the invention recognizes these relationships and won To have merged findings in the invention.
Da die Filterflächen frei von Verblockungen gehalten werden, ergeben sich als erster großer Vorteil der Erfindung zunächst die sehr hohen Filterstandzeiten. Diese gestatten dem Betreiber einer erfindungsgemäßer Filtervorrichtung einen reduzierten Wartungsaufwand und daher wirtschaftlicheren Filtrationsbetrieb.There the filter surfaces are kept free of blockages, arise first greater Advantage of the invention first the very high filter life. These allow the operator a filter device according to the invention a reduced maintenance and therefore more economical filtration operation.
Da die Filterflächen frei von Verblockung bleiben, genügt ein geringerer Transmembrandruck zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Filters. Das bringt den Vorteil, dass auch druckempfindliche Stoffe mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung filtriert werden können. Zudem führt ein geringerer Betriebsdruck zu einem geringeren Energieverbrauch.There the filter surfaces remain free from blocking, a lower transmembrane pressure is sufficient for Operation of a filter according to the invention. This has the advantage that even pressure-sensitive substances with a Device according to the invention can be filtered. In addition leads a lower operating pressure to a lower energy consumption.
Ein erfindungsgemäßer Filter zeichnet sich durch eine allseits gleichmäßige Beaufschlagung der Filterflächen mit dem Fluid-Feststoff-Gemisch aus. Dadurch wird ein Druckgefälle in Überströmrichtung der Filterflächen vermieden. Dies bewirkt einen konstant hohen Turbulenzgrad und gleich bleibenden Transmembrandruck und damit auch gleichmäßig hohen Filterdurchsatz über die gesamte Filterfläche.One inventive filter is characterized by an evenly uniform loading of the filter surfaces the fluid-solid mixture. As a result, a pressure gradient in the overflow of the filter surfaces avoided. This causes a constant high degree of turbulence and equal permanent transmembrane pressure and thus evenly high Filter throughput the entire filter surface.
Der für den Betrieb eines erfindungsgemäßen Filters erforderliche Pumpendruck beschränkt sich auf die Erzeugung eines Potentialwirbels im Filtergehäuse. Dieser Druck ist gegenüber der Cross-Flow-Filtration nur gering, so dass auch aufgrund dieser Tatsache ein wirtschaftlicher Betrieb mit geringem Energiebedarf möglich ist.Of the for the Operation of a filter according to the invention required pump pressure is limited on the generation of a potential vortex in the filter housing. This Pressure is opposite the cross-flow filtration is low, so too due to this Fact an economical operation with low energy consumption possible is.
Die konstruktive Ausbildung eines erfindungsgemäßen Filters kommt völlig ohne bewegte Teile aus. Dadurch ergibt sich eine einfache Konstruktion, die kostengünstig herstellbar ist. Da druckfeste Abdichtungen gegenüber bewegten Teilen entfallen, die erfahrungsgemäß häufig Ursache für Betriebsstörungen sind, zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Filter durch eine erhöhte Betriebssicherheit gegenüber bekannten Filtervorrichtungen aus.The constructive design of a filter according to the invention is completely without moving parts. This results in a simple construction, the cost-effective can be produced. Since pressure-resistant seals moved against Parts are omitted, which experience has shown are often the cause of breakdowns, a filter according to the invention is characterized through an increased Operational safety known filter devices.
Infolge der vorherrschenden Wirbelströmungen werden Teilchen mit einer höheren Dichte als das Fluid bereits im Primärwirbel fliegkraftbedingt nach außen getragen, wo sie an der Gehäusewand nach unten absinken. Insofern findet bereits eine Abscheidung von Partikeln statt, bevor diese zur Filterfläche gelangen, wo sie unter Umständen zur Deckschichtbildung beitragen könnten. Leichtere Partikelteilchen können dagegen in den Sekundärwirbel gelangen, wo sie zum Teil durch Fliegkrafteinwirkung radial nach außen entlang der Filterflächen getrieben werden. Dabei kollidieren sie mit Partikeln auf den Filterflächen und lösen diese, was sich unterstützend auf die Vermeidung einer Deckschichtbildung auswirkt.As a result the prevailing vortex flows become particles with a higher Density as the fluid already carried in the primary vortex due to flight force, where they are on the housing wall fall down. In this respect already finds a separation of Particles take place before they get to the filter surface, where they under circumstances contribute to the formation of top layers. Lighter particles can counteract this in the secondary vortex where they partly due to fly force radially to Outside along the filter surfaces to be driven. They collide with particles on the filter surfaces and solve these, what supportive to avoid the formation of a cover layer.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht ringscheibenförmige Filterelemente vor, die in axialem Abstand koaxial und planparallel im Filtergehäuse mit radialem Abstand zur Gehäusewandung angeordnet sind. Dadurch ergeben sich durch die Filtereinheit lediglich geringe Störungen des Wirbelsystems bei einer maximal möglichen Wechselwirkung zwischen dem Primärwirbel und Sekundärwirbel. Zudem wird durch ringscheibenförmige Filterelemente eine verhältnismäßig große Filterfläche in der turbulenten Zone bereitgestellt und somit der erfindungsgemäße Effekt optimal genutzt.A advantageous embodiment the invention provides annular disk-shaped filter elements, the in axial distance coaxial and plane parallel in the filter housing with radial distance to the housing wall are arranged. This results in the filter unit only minor disturbances of the vertebral system at a maximum possible interaction between the primary vertebra and secondary vertebrae. In addition, by ring-shaped Filter elements a relatively large filter area in the provided turbulent zone and thus the effect of the invention optimally used.
Es hat sich gezeigt, dass ein stabiles Wirbelsystem mit ausgeprägter Turbulenzzone erreicht wird mit Filterelementen mit einem Verhältnis von Scheibenradius zum Radius der zentralen Öffnung in einem Bereich zwischen 2 : 1 bis 5 : 1. Dabei kann der axiale Abstand der Filterelemente untereinander zwischen 2 mm und 5 mm liegen. Eine Filtereinheit besitzt vorzugsweise zwischen 30 und 50 solcher ringscheibenförmigen Filterelementen. Zur Stabilisierung des Wirbelsystems können ferner im Einlauf und/oder in der Überlauf- und/oder Unterlaufdüse ein Regelventil zur Steuerung der Druckverhältnisse in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.It has been shown to be a stable vortex system with pronounced turbulence zone is achieved with filter elements with a ratio of disk radius to Radius of the central opening in a range between 2: 1 to 5: 1 Distance between the filter elements between 2 mm and 5 mm lie. A filter unit preferably has between 30 and 50 such annular disc-shaped Filter elements. To stabilize the vertebral system may further in the inlet and / or in the overflow and / or underflow nozzle a control valve for controlling the pressure conditions in the device according to the invention be provided.
Das Filtergehäuse besitzt bevorzugterweise die Gestalt eines einfach herstellbaren Hohlzylinders. Ebenso denkbar ist eine Ausgestaltung in Form eines Hohlkegels, der sich in Richtung des Bodens verjüngt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die nach unten hin infolge des Filtratabzugs abnehmende Gemischmenge mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit im Primärwirbel strömt.The filter housing preferably has the shape of a simple to produce Hollow cylinder. Likewise conceivable is an embodiment in the form of a hollow cone, which tapers towards the floor. In this way can be achieved be that the decreasing downwards as a result of the filtrate Mixture quantity with constant peripheral speed in the primary vortex flows.
Ferner ist eine Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, bei der zumindest der Boden des Gehäuses hohlkegelförmig ausgebildet ist um einen Sammelraum für die am Gehäuseumfang nach unten absinkenden Feststoffpartikel zu bilden. Vorteilhafterweise besitzt das Gehäuse im Bodenbereich einen Feststoffabzug um die dort angesammelten Feststoffpartikel zyklisch oder kontinuierlich aus dem Filter abzuziehen.Further a development of the invention is preferred in which at least the bottom of the case hollow cone is formed around a collecting space for the housing circumference to form downward sinking solid particles. advantageously, owns the housing in the bottom area a solids removal around the accumulated solid particles there remove it cyclically or continuously from the filter.
Im Bereich des Bodens des Gehäuses können zudem Strömungsleitflächen angeordnet sein um einerseits die Ausbildung des Sekundärwirbels zu begünstigen. Zum anderen kann dadurch erreicht werden, dass sich am Boden befindliche Feststoffpartikel nicht infolge der vorhandenen Strömungsverhältnisse aufwirbeln und eine Deckschichtbildung fördern.in the Area of the bottom of the housing can also arranged flow control be on the one hand to promote the formation of the secondary vortex. On the other hand, this can be achieved by being located on the ground Solid particles not due to the existing flow conditions agitate and promote topcoat formation.
Am Ende des Sekundärwirbels ist vorzugsweise eine Überlaufdüse angeordnet, die einen Abzug des aufkonzentrierten Fluid-Feststoff-Gemisches ermöglicht. Es erweist sich als vorteilhaft, die Überlaufdüse in axialer Richtung verstellbar auszubilden, um eine direkte Strömung vom Einlauf in die Überlaufdüse zu verhindern. Aus diesem Grund wird bevorzugt, die Überlaufdüse in Form eines Tauchrohres zumindest bis zum obersten ringscheibenförmigen Filterelement zu führen.At the end of the secondary vortex an overflow nozzle is preferably arranged, the one Ab zug of the concentrated fluid-solid mixture allows. It proves to be advantageous to make the overflow nozzle adjustable in the axial direction in order to prevent direct flow from the inlet into the overflow nozzle. For this reason, it is preferred to guide the overflow nozzle in the form of a dip tube at least up to the uppermost annular disk-shaped filter element.
Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn das aufkonzentrierte Fluid-Feststoff-Gemisch nach Verlassen des Filtergehäuses in den Einlauf zurückgeführt wird. Auf diese Weise muss lediglich eine der Filtratmenge entsprechende Menge an Fluid-Feststoff-Gemisch zusätzlich ins Filtergehäuse geleitet werden, wodurch die zu pumpenden Volumina minimiert werden.From It is particularly advantageous if the concentrated fluid-solid mixture after leaving of the filter housing is returned to the inlet. In this way, only one of the filtrate must be appropriate Amount of fluid-solid mixture additionally into the filter housing be passed, whereby the volumes to be pumped are minimized.
Ein erfindungsgemäßes Filterelement zeichnet sich durch seine flächige Gestalt mit zentraler Öffnung aus. Dadurch ist es möglich ein Filterelement mit seiner Oberfläche beinahe planparallel zum Primär- und Sekundärwirbel anzuordnen mit dem Vorteil die Wirbelströmung kaum zu stören. Die im wesentlichen zweidimensionale Gestalt des Filterelements ermöglicht ferner die Bereitstellung verhältnismäßig großer Filterflächen auf dessen Ober- und/oder Unterseite. Durch die Möglichkeit erfindungsgemäße Filterelemente aufgrund ihrer Form mit engem Abstand planparallel zusammenfügen zu können entsteht ein kompaktes, höchst leistungsfähiges und strömungsgünstiges Filterpaket.One Inventive filter element is characterized by its areal Shape with central opening out. This makes it possible a filter element with its surface almost plane parallel to Primary- and secondary vertebrae to arrange with the advantage of hardly disturbing the vortex flow. The a substantially two-dimensional shape of the filter element also allows the provision of relatively large filter surfaces its top and / or bottom. By the possibility filter elements according to the invention due to their shape with a close distance to be able to fit together plane-parallel arises a compact, supreme powerful and streamlined Filter package.
Die Öffnungen im Bereich der Filterflächen zum Abzug des Filtrats sind in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung so angeordnet, dass für das sich im Filtratraum ansammelnde Filtrat überall möglichst kurze Wege zu den Öffnungen ergeben. So findet eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Filtratkanäle statt.The openings in the area of the filter surfaces to Deduction of the filtrate are in an advantageous embodiment of the invention so arranged for the filtrate accumulating in the filtrate space everywhere as short as possible to the openings result. So finds a uniform admission all filtrate channels instead.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit drei Öffnungen, die gleichzeitig zur Aufnahme der stabförmigen Halter zum Zusammenspannen der Filterelemente zu einem Filterpaket dienen. Dies ermöglicht eine spannungsfreie Befestigung der einzelnen Filterelemente innerhalb eines Filterpakets.Especially preferred is an embodiment with three openings, at the same time for receiving the rod-shaped holder for clamping the Filter elements to serve a filter pack. This allows a tension-free attachment of the individual filter elements within a filter pack.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Ohne sich darauf einzuschränken betrifft das Ausführungsbeispiel die Filtration von Flüssigkeiten aus denen beispielsweise Bakterien entfernt werden sollen.The Invention is described below with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail. Without to limit oneself to it relates to the embodiment the filtration of liquids from which, for example, bacteria are to be removed.
Es zeigtIt shows
Aus
den
Unterhalb
des Deckels
Die
Filterelemente
Eine
Vielzahl solcher Filterelemente
Der
radiale Wandabstand der Filterelemente
Zwischen
den einzelnen Filterelementen
Ferner
ist aus
Die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erklärt
sich wie folgt. Über
den Einlauf
Im
bodennahen Bereich des Gehäuses
Beide
Wirbel
Schwerere
im Fluid-Feststoff-Gemisch
Infolge
des Drucks, mit dem das Fluid-Feststoff-Gemisch
Im
Unterschied zu den in den
Zum
Ausgleich des Verlustes an dem Fluid-Feststoff-Gemisch
- 11
- Achseaxis
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Zylindrischer Abschnittcylindrical section
- 44
- Kegelförmiger AbschnittCone-shaped section
- 55
- Deckelcover
- 66
- Öffnung im DeckelOpening in cover
- 77
- Tauchrohrdip tube
- 88th
- FeststoffabzugSolid deduction
- 99
- RegulierorganRegulator
- 1010
- Einlaufenema
- 1111
- Fluid-Feststoff-GemischFluid-solid mixture
- 1212
- Filtereinheitfilter unit
- 1313
- Filterelementfilter element
- 1414
- Filterflächefilter area
- 1515
- Öffnungopening
- 1616
- Filtratraumfiltrate
- 1717
- Äußerer RandOuter edge
- 1818
- Innere RandInner edge
- 1919
- Öffnungopening
- 2020
- Halterholder
- 2121
- Abstandshalterspacer
- 2222
- Filtratkanalfiltrate
- 2323
- Filtratfiltrate
- 2424
- Primärwirbelprimary Swirls
- 2525
- Sekundärwirbelsecondary vortex
- 2626
- Aufkonzentriertes Fluid-Feststoff-GemischAufkonzentriertes Fluid-solid mixture
- 2727
- Leitungmanagement
- 2828
- Pumpepump
- 2929
- Leitungmanagement
- 3030
- Pumpepump
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