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Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, insbesondere Filterpresse, mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Gestell mit einer Halterung für mindestens eine Filterzelle, die mittels einer Presseinrichtung am Gestell festlegbar ist und die Form eines flachen, mehreckförmigen Körpers besitzt, in dem mindestens ein Filtermedium gekapselt ist, wobei am Körper eine Zugangsöffnung als Unfiltratanschluss und eine Ausgangsöffnung als Filtratanschluss der Filterzelle vorgesehen sind.
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Eine Filterpresse dieser Art ist durch die
EP 1 679 108 B1 bekannt. Der Umstand, dass die bekannte Filterpresse mit Filterzellen arbeitet, in denen das Filtermedium im Wesentlichen gekapselt ist, d. h. sich innerhalb einer geschlossenen Hülle befindet, bringt betriebliche Vorteile. Die gekapselten Filterzellen sind als sogenannte Einwegprodukte bedarfsweise auswechselbar, d. h. nach einer Filtration können verbrauchte, d. h. verblockte oder verschmutzte, Filterzellen bedarfsweise durch einen Entnahmevorgang aus der Filterpresse entnommen und entsorgt werden, wobei in Abhängigkeit des einzusetzenden Kunststoffmaterials für die jeweilige Filterzelle diese recyclierbar oder thermisch veraschbar ist. Die Einweg-Filterzellen sind rasch gegen neue austauschbar. Daher sind die Kosten als gering anzusehen, gegenüber den Kosten, die ansonsten entstehen, wenn Mehrwegfilterzellen abgereinigt und wieder in Betrieb genommen werden. Bei Austausch der Einweg-Filterzellen wird grundsätzlich die Filterpresse auch wie neu in Betrieb genommen, so dass auch kein Problem mit Restverschmutzungen auftreten kann und ein ausgesprochen prozesssicherer und störungsfreier Betrieb sichergestellt ist. Insofern eignet sich die bekannte Filterpresse auch für den Einsatz bei kritischen Prozess-Schritten innerhalb der Pharmazie, der Biotechnologie und der Chemie.
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Ungeachtet dieser Vorteile birgt der Betrieb der bekannten Filterpresse gewisse betriebliche Risiken, wenn es sich um zu filtrierende Medien mit einem hohen Gefährdungspotenzial handelt. Dabei kann es sich beispielsweise auf dem Gebiet der Biotechnologie, der Pharmazie oder Chemie um Stoffe handeln, die äußerst toxisch und/oder umweltgefährdend sind. Die Gefahr der Kontaktierung von Bedienungspersonen oder ein unkontrolliertes Freisetzen kann hierbei in Zusammenhang mit Auswechselvorgängen verbrauchter Filterzellen auftreten.
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Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Filtervorrichtung, insbesondere Filterpresse, zur Verfügung zu stellen, die bei Beibehaltung der bei Betrieb mit Einweg-Filterzellen gegebenen Vorteile eine erhöhte Betriebssicherheit beim Betrieb mit gefährlichen Medien bietet.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Filtervorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Demgemäß besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass die jeweiligen Filterzellen in ihrer Arbeitsposition so orientiert sind, dass sich der an einer Ecke des Körpers der Filterzelle befindliche Unfiltratanschluss zuunterst und der an der entgegengesetzten Ecke gelegene Filtratanschluss zuoberst befinden und dass für einen sicheren Entnahmevorgang eine Kippvorrichtung gebildet ist, die für einen Entnahmevorgang eine definierte Schwenkbewegung der Filterzelle zur Außenseite des Gestelles vorgibt, wobei für die Verhinderung ungewollten Austrittes von Medien, die nach der Filtration noch in der Filterzelle verbleiben, für Filtratanschluss und Unfiltratanschluss ein entsprechendes relatives Höhenniveau eingehalten bleibt. Dadurch lässt sich erreichen, dass die betreffende Filterzelle bereits so weit vom Gestell der Vorrichtung weg nach außen geschwenkt ist und somit leicht ergriffen und abgenommen werden kann, bevor der Filtratanschluss das Höhenniveau des Unfiltratanschlusses erreicht oder unterschreitet, also eine Situation eintritt, die einen Austritt von Medien über den Filtratanschluss begünstigen würde, also von Medien wie restliches Filtrat oder Unfiltrat, oder eingelagerte Partikel oder Reinstoffe, Spülmedien und dergleichen.
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Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen weist die Halterung des Gestells zwei Haltestangen auf, die sich in der Längsrichtung im Abstand voneinander erstrecken und Auflagen für die Abstützung jeweils zwischen ihnen befindlicher Filterzellen bilden.
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In besonders vorteilhafter Weise kann hierbei eine die Haltestange als Bestandteil der Kippvorrichtung die Schwenkachse für die Schwenkbewegung beim Entnahmevorgang definieren.
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Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Körper der Filterzellen einen im großen Ganzen quadratischen Umriss mit zwei bei der Arbeitsposition auf gleichem Höhenniveau liegenden Eckbereichen besitzt und dass die die Schwenkachse definierende Haltestange unterhalb des einen dieser Eckbereiche und die andere Haltestange oberhalb des anderen dieser Eckbereiche gelegen ist.
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Vorzugsweise liegt die die Schwenkachse definierende Haltestange am Seitenrand des Körpers der jeweiligen Filterzelle nahe des der Haltestange zugeordneten Eckbereiches an und bildet zusammen mit diesem Seitenrand und einem daran befindlichen, die Haltestange teilweise übergreifenden Ansatz am Körper der Filterzelle das Drehzentrum für die Schwenkbewegung beim Entnahmevorgang.
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Vorzugsweise besitzt die andere, höher liegende Haltestange von der durch den obersten und den untersten Eckbereich der in Arbeitsposition befindlichen Filterzelle verlaufenden Hochachse einen größeren Abstand als die untere Haltestange, wobei die jeweilige Filterzelle in der Arbeitsposition auf der höher liegenden Haltestange mittels eines vom zugeordneten Seitenrand des Körpers weg auskragenden zweiten Ansatzes abgestützt ist, der nahe des Eckbereiches gelegen ist.
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Weiterhin kann die Anordnung so getroffen sein, dass am Gestell zumindest ein zweites Paar Haltestangen zur Halterung einer weiteren Filterzelle oder einer Gruppe aneinanderliegender weiterer Filterzellen vorhanden ist, wobei eine Verrohrung zur Bildung der Verbindung mit der weiteren Filterzelle oder Filterzellengruppe vorhanden ist. Mit einer einzelnen Filterzelle oder mit einer oder mehreren Gruppen von Filterzellen lassen sich somit beliebig große Filterflächen, beispielsweise von 0,05 bis 10 m2 realisieren.
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Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematisch vereinfachte und teils aufgeschnitten gezeichnete Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung in Form einer Filterpresse;
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2 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispieles, in der die Orientierung einer in Arbeitsposition befindlichen Filterzelle verdeutlicht ist;
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3 eine gegenüber 1 und 2 vergrößert gezeichnete Draufsicht einer Filterzelle für den Einsatz beim Ausführungsbeispiel;
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4 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Vorgangs der Entnahme einer Filterzelle aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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5 eine der 1 ähnliche, schematisch vereinfachte Darstellung eines abgewandelten Ausführungsbeispieles.
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Die in 1 schematisiert dargestellte Filterpresse weist ein Gestell 1 aus Edelstahl auf, das mit horizontal verlaufenden Haltestangen 3 versehen ist, die den Träger für ein Filterpaket 5 bilden. In diesem sind eine Anzahl Filterzellen 7, von denen eine in 3 gesondert dargestellt ist, zu einem Stapel aneinandergelegt. Die Anzahl der Filterzellen 7 richtet sich nach der Größe der Filterfläche, die realisiert werden soll. Es lassen sich Filterflächen von beispielsweise 0,05 bis 10 m2 durch Verwendung einer einzelnen Filterzelle 7 oder einer entsprechenden Mehrzahl der Filterzellen 7 zur Verfügung stellen.
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Am in 1 linksseitig gelegenen vertikalen Holm des Gestelles 1 befindet sich eine Anschlussarmatur 9 für die Zufuhr des Unfiltrats des betreffenden Mediums, und oberhalb der Armatur 9 eine Armatur 11 für den Austritt des Filtrats. Die letzte am Gestellholm anliegende Filterzelle 7 ist mit ihren entsprechenden, als Unfiltrat- oder Filtratanschluss dienenden Kanälen 12 bzw. 13 mit den Armaturen 9 bzw. 11 unter Einfluss einer Filterpaketanpressung in Fluidverbindung. Diese weist eine auf den Haltestangen 3 geführte, auf die erste Filterzelle 7 des Filterpakets 5 einwirkende Druckplatte 15 auf, die mittels einer Gewindespindel 17, die durch ein Handrad 19 betätigbar ist, gegen das Filterpaket 5 anpressbar ist. Anstelle der dargestellten Filterpaketanpressung mit Gewindespindel und Handrad könnte eine Getriebeanordnung vorgesehen sein, beispielsweise ein Zahnradgetriebe zur Betätigung einer Zahnstange. Ebenso könnte eine Exzenterbetätigung mit Spannhebel oder dergleichen benutzt werden. Ferner besteht die Möglichkeit der Verpressung der Filterpakete 5 mittels einer nicht näher dargestellten hydraulischen Einheit.
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Die 3 zeigt in gesonderter Darstellung eine Filterzelle 7 für die Benutzung bei der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung. Dabei handelt es sich um eine Filterplatte, die im Umriss quadratisch mit abgerundeten Eckbereichen 21 gestaltet ist. Die Filterzelle 7 bildet mit äußeren Deckschichten 23 in Form verhältnismäßig dünnwandiger Kunststoffplatten eine Hülle, in der ein Filtermedium gekapselt ist, wobei diese Hülle durch eine an den Umfangsrändern der Deckschichten 23 befindliche Randumspritzung 25 dicht geschlossen ist, abgesehen von Durchbrüchen für die Kanäle 12 und 13.
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Wie gezeigt, befinden sich die Kanäle 12 und 13 an zwei diametral einander gegenüberliegenden Eckbereichen 21, wobei der Kanal 12 für das Unfiltrat in 3 unten liegend und der Kanal 13 für das Filtrat oben liegend ist. Bei der in 2 gezeigten Arbeitsposition sind die jeweilige Filterzellen 7 in der Arbeitsposition in eben dieser Orientierung angeordnet, so dass der Kanal 12 für das Unfiltrat zuunterst und der Kanal 13 des Filtrats zuoberst gelegen sind. Für die Lagerung der jeweiligen Filterzelle 7 in der Arbeitsposition auf den Haltestangen 3 des Gestells 1 sind an einander gegenüberliegenden Seitenrändern 27 und 28 an der Randumspritzung 25 jeweils Ansätze 29 bzw. 31 angeformt, die bogenförmige Auflageflächen 33 bzw. 35 bilden, mit denen beide Ansätze 29 und 31 bei der Arbeitsposition auf den Haltestangen 3 aufliegen, siehe 2.
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Wie die 2 und 3 zeigen, befinden sich der Ansatz 29 an dem Seitenrand 27, der sich bei der Lageorientierung von 3, die auch der Arbeitsposition von 2 entspricht, von dem dem Kanal 12 zugeordneten Eckbereich 21 zu dem rechts oberhalb gelegenen Eckbereich 21 hin erstreckt, wobei sich der Ansatz 29 nahe dieses Eckbereiches 21 befindet. Der andere Ansatz 31 befindet sich an dem hierzu entgegengesetzten Seitenrand 28 in solchem Abstand von den Eckbereichen 21 dieses Seitenrandes 28, das seine Auflagefläche 35 bei der Arbeitsposition (2) auf der in 2 linksseitig gelegenen Haltestange 3 aufliegt. Wie die 2 zeigt, befindet sich die rechtsseitig gelegene Haltestange 3 auf einem Höhenniveau, das unterhalb der bei der Arbeitsposition auf gleicher Höhe liegenden Eckbereiche 21 der Filterzelle 7 gelegen ist, während sich die andere, linksseitig gelegene Haltestange 3 oberhalb dieses Höhenniveaus befindet.
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Die Haltestangen 3 bilden in Zusammenwirkung mit den Ansätzen 29 und 31 der Filterzellen 7 eine Kippvorrichtung, die für einen jeweiligen Entnahmevorgang eine Schwenkbewegung zur Außenseite des Gestelles 1 hin vorgibt. Dabei bildet die auf dem niedrigeren Höhenniveau gelegene Haltestange 3 in Zusammenwirkung mit der Auflagefläche 33 am Ansatz 29 das Drehzentrum für die Schwenkbewegung. Der Ansatz 29 ist so geformt, dass die zugeordnete Haltestange 3 sowohl an der Auflagefläche 33 als auch am Seitenrand 27 der Filterzelle 7 anliegt. Der andere Ansatz 31 ist vom Seitenrand 28 weg weiter auskragend, so dass bei der Arbeitsposition die Auflagefläche 35 die höher liegende Haltestange 3 kontaktiert, die von der durch den obersten und den untersten Eckbereich 21 der in Arbeitsposition befindlichen Filterzelle 7 verlaufenden Hochachse 37 einen größeren Abstand als die untere Haltestange 3 besitzt. Bei einer für einen Entnahmevorgang durchgeführten Kipp- oder Schwenkbewegung der Filterzelle 7 um die die Schwenkachse definierende untere Haltestange 3, bei dem sich der Ansatz 31 von der höher liegenden Haltestange 3 abhebt, bewegt sich der benachbarte Eckbereich 21 an der oberen Haltestange 3 vorbei.
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Bei dieser Schwenkbewegung, deren Ablauf in 4 angedeutet ist, bleiben die Auflagefläche 33 des kürzeren Ansatzes 29 und der anschließende Seitenrand 27 der Filterzelle 7 in Anlage an der tiefer liegenden Haltestange 3 und bilden zusammen mit dieser das Drehzentrum für den Kippvorgang.
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Wie 4 verdeutlicht, unterschreitet der Kanal 13 für den Filtratanschluss das Höhenniveau des Kanales 12 für den Unfiltratanschluss erst dann, wenn die jeweilige Filterzelle 7 soweit gekippt ist, dass sich der Kanal 13 des Filtratanschlusses seitlich außerhalb des Gestelles 1 befindet. Vom Bediener 39 kann daher die betreffende Filterzelle 7 abgenommen werden, bevor Medien über den Kanal 13 austreten, die sich nach einer Filtration zunächst im Bodenbereich, d. h. bei der Arbeitsposition mit „auf Eck stehenden” Filterzellen 7 (2) am Eckbereich 21 des Kanales 12 angesammelt haben. Wenn, wie in 4 angedeutet, neben dem Gestell 1 ein Entsorgungs- oder Auffangbehälter 41 angeordnet ist, kann der Bediener 39, ohne weiteren Eingriff, die entsprechend weit geschwenkte Filterzelle 7 in den Behälter 41 einfallen lassen, wodurch die Gefahr der Kontaktierung des Bedieners 39 mit möglicherweise gefährlichen Medien verringert ist. Die spezielle Anordnung der Filterzellen 7 in der Arbeitsposition im Gestell 1 in „über Eck” stehender Lageposition ermöglicht in Zusammenwirkung der gebildeten Kippvorrichtung nicht nur eine gefahrlose und einfache Entsorgung verbrauchter Filterzellen 7, sondern die spezielle Positionierung der Filterzellen 7 in ihrer Arbeitsposition erlaubt auch eine fast totraumfreie, gut entlüftbare Filtration,
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Die 5 verdeutlicht eine Variante der Vorrichtung, bei der im Hinblick auf die Realisierung großer Filterflächen zwei Paare der Haltestangen 3 vorhanden sind, so dass innerhalb der Vorrichtung die Filtration mittels zweier Filterpakete 5 durchgeführt werden kann. Um die Filterpakete 5 nacheinander zu durchströmen, ist eine entsprechende Verrohrung vorgesehen, die nicht eigens dargestellt, sondern in 5 lediglich durch einen Leitungspfeil 43 angedeutet ist. Die übrigen Baukomponenten können denjenigen entsprechen, wie sie in 1, 2 und 4 für die Vorrichtung mit einem Filterpaket 5 dargestellt sind. Die fluidführenden Anschlüsse für die Filterzelle 9, 11 sind aus einem thermoplastischen Material und könnten im Bedarfsfall auch als Austauschelemente ausgebildet sein. Des Weiteren können auf den einander benachbarten Seiten einer jeden Filterzelle 7 und mithin unter Bildung einzelner Filterpakete 5 nicht näher dargestellte Versteifungselemente, wie Versteifungsrippen, vorgesehen sein, an denen sich die Wandflächen einer jeden Filterzelle 7 entsprechend gegenseitig abstützen können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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