DE10217262A1 - Filtermodul und Verfahren zur Herstellung eines gefüllten Filtermoduls - Google Patents

Abstract

Es wird ein Filtermodul (1) mit Filterlagen (4, 4a, 4b) aus einem Filtermedium beschrieben, wobei sich Lagen aus ersten und zweiten drainierenden Abstandselementen (10, 20) abwechseln und die drainierenden Abstandselemente jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum einerseits Durchflußelemente (11, 21) und andererseits Dichtelemente (12, 22) aufweisen. Um die Filtration zu verbessern und bei kompakter Bauweise zusätzliche Aufgaben bezüglich der Filtration und Behandlung des Fluids übernehmen zu können, ist das Filtermodul (1) mit dritten Abstandselementen (30) ausgestattet. Zwischen zwei Filterlagen (4, 4a, 4b), die zwischen einem ersten und einem zweiten Abstandselement (10, 20) angeordnet sind, ist mindestens ein solches drittes Abstandselement (30) angeordnet, das sowohl zum Filtrat- als auch zum Unfiltratraum (2, 3) ein Dichtelement (31, 32) aufweist. Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls beschrieben.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Filtermodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls.
• Solche Filtermodule sind in vielfältigen Bauformen bekannt, wobei der Mehrheit dieser Filtermodule gemeinsam ist, daß die Filterlagen aus ebenen Materialien, wie z. B. Filterkartons, Papieren, Vliesen oder Geweben hergestellt sind.
• Filterschichten bestehen in der Regel aus Tiefenfiltermaterial, das organische und/oder anorganische, fasrige und/oder körnige Stoffe aufweist. Als Basismaterial für Filterschichten werden in der Regel Zellulose oder Kunststofffasern verwendet, in die beispielsweise Kieselgur, Perlite oder Metalloxide oder andere filtrationsaktive Substanzen eingelagert werden können. Hierbei dienen Kieselgur und Perlite zur Vergrößerung der inneren Oberfläche und damit zur Vergrößerung des Trubaufnahmevermögens.
• Der Einsatzbereich der Filterschichten reicht von der Klärung und Behandlung von Flüssigkeiten der gesamten Getränkeindustrie bis in den Pharmabereich und die chemische Industrie. Filterschichten weisen nicht nur eine Siebwirkung auf, mit der grobe Teilchen auf der Oberfläche der Filterschicht zurückgehalten werden, sondern insbesondere auch eine Tiefenwirkung für feine Teilchen, die in den Hohlräumen innerhalb des Tiefenfiltermaterials zurückgehalten werden. Je nach Art der verwendeten Materialien können diese Filterschichten auch eine Adsorptionswirkung aufweisen und für bestimmte Anwendungszwecke kann die Oberfläche nachbehandelt sein, damit sich im trockenen und feuchten Zustand keine fasrigen Teilchen ablösen können.
• Aus der DE 100 29 960 A1 ist ein Filtermodul bekannt, das Filterlagen aus einem Filtermedium, insbesondere Filterlagen aus Filterschichten, aufweist, wobei sich die Filterlagen mit Lagen aus drainierenden Abstandselementen abwechseln. Es sind erste und zweite Abstandselemente vorgesehen, die jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum einerseits Durchflußelemente und andererseits Dichtelemente aufweisen und die über Mittel zum gegenseitigen Verbinden fixiert werden. Die drainierenden Abstandselemente sind zum abdichtenden Pressen der Filterlagen ausgebildet.
• Durch die flächige Anlage der Filterlagen auf den drainierenden Abstandselementen, wobei die Filterlagen im Randbereich zwischen Abstandselementen eingespannt sind, und durch die gegenseitige Verbindung der drainierenden Abstandselemente über Verbindungsmittel wird ein insgesamt stabiles Filtermodul geschaffen, das sich nicht verziehen kann und das dadurch auch rückspülbar ist. Eine Deformation der Filterlagen während des Rückspülens wird wirksam verhindert.
• Dadurch, daß die drainierenden Abstandselemente beidseitig an den Filterlagen angeordnet sind und somit die Filterlagen beidseitig gestützt werden, können für die Filtration auch Filtermaterialien verwendet werden, die gegebenenfalls eine geringe Eigensteifigkeit aufweisen.
• Die Filtrationswirkung dieser Filtermodule wird durch die Eigenschaften ausschließlich der Filterlagen definiert. Dies bedeutet, daß unterschiedliche Filterlagen verwendet werden müssen, wenn eine mehrstufige Filtration mit unterschiedlicher Filtrationswirkung durchgeführt werden soll. Da die Anpassung an die Filtrationsaufgabe über die Filterlagen erfolgt, wird dadurch die Bauhöhe des Filtermoduls entsprechend vergrößert.
• Ein anderes Modul, insbesondere Filtermodul, ist aus der DE 100 65 258 A1 bekannt. Mit diesem Filtermodul soll es möglich sein, beim Anwender eine individuelle Anpassung an die jeweilige Aufgabe bezüglich der Behandlung von Fluiden zu ermöglichen, wobei Gehäuse und Anschlüsse bereits bestehender Filtrationsvorrichtungen ohne Änderungen verwendet werden sollen. Es handelt sich hierbei um ein Filtermodul, das Zellen aufweist, worunter alle Bauarten von Filterzellen verstanden werden. Diese Zellen werden nicht nur für die Filtration eingesetzt, weil das in die Zellen eingebrachte Behandlungsmaterial nicht nur auf filtrationsaktive Materialien beschränkt ist, sondern auch andere Substanzen, wie z. B. Extraktoren, umfassen kann. Diese Filterzellen werden in radialer Richtung sowohl angeströmt als auch durchströmt.
• Filterzellen bzw. Filtermodule mit solchen Filterzellen sind beispielsweise auch aus der EP 0 233 999 A2 und der DE 198 57 257 A1 bekannt.
• Aus der EP 0 233 999 A2 ist ein Filtermodul bekannt, bei dem die Filterzellen und Stützkörper abwechselnd entlang eines Zentralrohres aufeinandergestapelt sind. In den Filterzellen befinden sich ebenfalls Stützstrukturen, die das Filtermaterial der Filterzellen abstützen. Das Unfiltrat wird von außen an die Filterzellen geführt und das Filtrat wird über das Innere der Filterzellen und über das Zentralrohr abgeführt.
• Ferner sind sogenannte Anschwemmfilter bekannt, bei denen die Filtration durch die in die Filterräume eingebrachten filtrationsaktiven Materialien durchgeführt wird. Eine solche Filtervorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 379 054 A2 bekannt. Um das Anschwemmmaterial in den Filterräumen zurückzuhalten, sind entsprechende Filtergewebe vorgesehen, die allerdings keine eigene Filtrationsaufgabe übernehmen können.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtermodul insbesondere ein Filtermodul gemäß DE 100 29 960 A1, dahingehend weiterzuentwickeln, daß es eine verbesserte Filtration ermöglicht und bei kompakter Bauweise zusätzliche Aufgaben bezüglich der Filtration und Behandlung des Fluids übernehmen kann. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird mit einem Filtermodul gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens zwischen zwei Filterlagen, die zwischen einem ersten und einem zweiten Abstandselement angeordnet sind, mindestens ein drittes Abstandselement angeordnet ist, das sowohl zum Filtrat- als auch zum Unfiltratraum ein Dichtelement aufweist.
• Es hat sich überraschend gezeigt, daß ein einfaches drittes Abstandselement, das einen gegenüber dem Filtrat- und Unfiltratraum geschlossenen Freiraum zwischen den Filterlagen bildet, auf einfache Weise eine Verbesserung der Filtration und Erweiterung des Filtermoduls ermöglicht. Das Fluid durchströmt bei der Filtration zunächst eine Filterlage, verteilt sich im Freiraum und durchströmt dann eine weitere Filterlage. Wenn mehrere Freiräume vorgesehen sind, bevor das Filtrat den Filtermodul verläßt, wiederholt sich dieser Vorgang entsprechend. Durch die Wahl unterschiedlicher Filterlagen kann dadurch beispielsweise eine Vor- und eine Nachfiltration durchgeführt werden.
• Der Freiraum zwischen den Filterschichten hat gegenüber zwei aufeinanderliegenden Filterschichten den Vorteil, daß sich das Fluid im Freiraum verteilen kann, so daß eine vollständige Durchströmung der nächsten Filterlage gewährleistet wird. Bei unmittelbar aufeinanderliegenden Filterlagen wird der Strömungsweg durch die zweite Filterlage unter Umständen durch die erste Filterlage vorgegeben. Wenn die erste Filterlage beispielsweise Fehlstellen, z. B. blockierende Bereiche, aufweisen sollte, werden die entsprechenden Bereiche der daraufliegenden Filterlage ebenfalls nicht durchströmt. Durch den Freiraum wird sichergestellt, daß sich Strukturdefizite der ersten Filterlage nicht in der oder den nächsten Filterlagen fortsetzen. Es handelt sich somit um einen nach außen geschlossenen Raum mit Verteilerfunktion.
• Darüber hinaus kann dieser Freiraum als Behandlungsraum zur Aufnahme mindestens eines zusätzlichen Behandlungsmaterials für das Fluid genutzt werden.
• Dieses dritte Abstandselement kann an beliebiger Stelle des Filtermoduls zwischen einem ersten Abstandselement und einem zweiten Abstandselement zwischen zwei Filterlagen angeordnet werden. Dritte Abstandselemente können sowohl einzeln als auch für entsprechende Filtrations- oder Behandlungsaufgaben mehrfach unter Zwischenschaltung weiterer Filterlagen zwischen einem ersten und einem zweiten Abstandselement angeordnet sein.
• Die Dicke der Dichtelemente des dritten Abstandselementes kann kleiner, gleich oder größer sein als die Dicht- bzw. Durchflußelemente der ersten und zweiten Abstandselemente, wodurch das Volumen des Freiraums eingestellt wird.
• Wenn der Freiraum lediglich zur besseren Verteilung des Fluids zwischen zwei Filterlagen dient, kann die Dicke der Dichtelemente kleiner gewählt werden als die Dicke der Durchfluß- oder Dichtelemente der ersten und zweiten Abstandselemente.
• Wenn hingegen eine Befüllung mit Behandlungsmaterial vorgesehen ist, kann es zweckmäßig sein, einen großen Freiraum zu haben, der befüllt werden kann. In diesem Fall wird man vorzugsweise die Dicke der Dichtelemente des dritten Abstandselementes größer wählen.
• Der durch das dritte Abstandselement zwischen zwei Filterlagen gebildete Freiraum ist vorzugsweise teilweise mit einem Behandlungsmaterial für das Fluid gefüllt.
• Vorzugsweise ist der Freiraum vollständig mit dem Behandlungsmaterial ausgefüllt.
• Dadurch, dass die Filterlagen über ihre gesamte Fläche senkrecht zur Lagenebene angeströmt werden, wird dementsprechend auch der gesamte Freiraum vom Fluid durchströmt, was den Vorteil hat, daß das gesamte im Behandlungsraum befindliche Behandlungsmaterial ausgenutzt wird. Es gibt somit keine Toträume innerhalb des Behandlungsraums, die nicht vom Fluid durchströmt werden. Insbesondere dann, wenn als Fluid eine Flüssigkeit verwendet wird, könnte es andernfalls unterschiedlich feuchte Bereiche innerhalb des Behandlungsraums geben, die durch Kontraktion des Behandlungsmaterials unter Umständen zu Bypässen führen könnten.
• Das Behandlungsmaterial kann pulverförmig, granulatförmig, faserförmig und/oder gelartig sein.
• Als Behandlungsmaterialien kommen vorzugsweise filtrationsaktive Materialien in Frage. Hierzu zählen alle bekannten Substanzen, wie zum Beispiel Perlite, Kieselgure, fasrige Materialien, aber auch Adsorbentien wie Aktivkohle, PVPP, PVPP-Jod-Substanzen.
• Es hat sich gezeigt, daß der Wirkungsgrad beispielsweise von Aktivkohle oder PVPP deutlich größer ist als beispielsweise bei Filterschichten, in die diese Materialien bei der Herstellung in die Filterschicht bereits eingelagert worden sind, weil die aktiven Oberflächen durch die Einbindung in die Filterschicht beeinträchtigt werden. Es wird dadurch beim erfindungsgemäßen Modul weniger filtrationsaktives Material bei gleicher Leistung und Wirksamkeit benötigt. Dies ist insbesondere bei teuren Materialien ein großer Vorteil.
• Bezüglich der Adsorbentien können nunmehr auch empfindliche Materialien eingesetzt werden. So können Adsorbentien in das Filtermodul eingebracht werden, die bei der Herstellung von Filterlagen auf Grund des Fertigungsprozesses inaktiv werden würden. Die Herstellung der Filterlagen, insbesondere der Filterschichten basiert nämlich auf einer wässrigen Maische, die in einem Ofen getrocknet werden muß. Bei diesem Herstellungsvorgang würden wasserempfindliche oder hitzeempfindliche Adsorbentien bereits bei der Herstellung wirkungslos werden. Es ist dadurch möglich, vollkommen neue Anwendungsgebiete für ein solches Modul zu erschließen.
• Als Behandlungsmaterialien kommen auch Extraktoren in Frage, wie zum Beispiel Materialien pflanzlichen Ursprungs, die Wirkstoffe abgeben und auf diese Weise dem zu behandelnden Fluid bestimmte Inhaltsstoffe oder Eigenschaften verleihen. Es ist auch möglich, eine Filtration mit einer Zudosierung von Wirkstoffen zu verbinden, wobei auch bereits voreingestellte poröse Bauteile zum Einsatz kommen können und die Zudosierung über das Behandlungsmaterial erfolgen kann.
• Dadurch, daß der Behandlungsraum geschlossen ist, kann das Filtermodul auch rückgespült werden, ohne daß Behandlungsmaterial dabei ausgespült wird.
• Vorzugsweise besitzen die Abstandselemente Verbindungsmittel, die beim Zusammenbau des Moduls zusammen wirken, z. B. ineinandergreifen, und auf diese Art und Weise auch beim Vorsehen einer Vielzahl von Filterlagen und Abstandselementen eine stabile Handhabung des Filtermoduls gewährleisten. Es können alle Abstandselemente Verbindungsmittel aufweisen oder auch nur eine oder zwei Sorten der Abstandselemente. Diese Verbindungsmittel sind vorzugsweise derart ausgebildet, daß ein Zusammenbau des Filtermoduls ohne zusätzliche Werkzeuge möglich ist.
• Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel an der Außenseite der Abstandselemente angeordnet. Die Verbindungsmittel können kraft- oder formschlüssig zusammenwirken.
• Um die Herstellung der Abstandselemente zu vereinfachen und somit preiswerter zu gestalten, sind die Verbindungsmittel einstückig mit dem Abstandselement ausgebildet und können somit bei der Herstellung bereits angebracht bzw. angeformt werden, wenn die Abstandselemente beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt werden.
• Vorzugsweise bilden die Verbindungsmittel eine clipsartige Verbindung.
• Die Durchflußelemente und die Dichtelemente weisen die Verbindungsmittel vorzugsweise im Bereich des Filtrat- bzw. Unfiltratraums auf.
• Das Behandlungsmaterial kann bereits beim Zusammenbau des Filtermoduls eingebracht werden oder auch nach dem Zusammenbau. In jedem Fall wird mindestens die Erstbefüllung mit Behandlungsmaterial vor der Filtration des Fluids durchgeführt.
• Im ersten Fall wird jeweils beim Einbau eines dritten Abstandselementes auch das Behandlungsmaterial eingefüllt.
• Im zweiten Fall ist im Filtermodul mindestens ein Einfüllkanal für das Behandlungsmaterial vorgesehen, der nicht mit dem Durchflußkanal des zu behandelnden Fluids in den ersten und zweiten Abstandselementen identisch ist.
• Die Befüllung des Filtermoduls kann somit beim Anwender erfolgen, der das Behandlungsmaterial vor oder nach dem Einsetzen in das Filtergehäuse einbringen kann. Wenn das leere Filtermodul in das Filtergehäuse eingesetzt wird, kann das Einbringen bei offenem Gehäusedeckel erfolgen, so daß das Filtermodul von oben zugänglich ist oder es kann eine sogenannte Inline- Befüllung durchgeführt werden, d. h., die Befüllung erfolgt bei geschlossenem Deckel durch entsprechende zusätzliche Anschlüsse am Filtergehäuse.
• Im Falle der Inline-Befüllung kann auch vorgesehen werden, während der Filtration das Behandlungsmaterial von Zeit zu Zeit kontinuierlich zu erneuern. Hierfür ist es zweckmäßig, den oder die Einfüllkanäle so anzuordnen, daß eine möglichst vollständige Durchströmung der Freiräume bei einem Austausch des Behandlungsmaterials möglich ist. Die Freiräume können in beliebiger Reihenfolge in beliebiger Weise über Einfüllkanäle miteinander verbunden sein, was vom jeweiligen Anwendungszweck abhängt.
• Um einen Einfüllkanal zu realisieren, weisen die Abstandselemente vorzugsweise jeweils mindestens ein Kanalelement auf. Die Anordnung der Kanalelemente kann bei allen Abstandselementen gleich sein, so daß beim Zusammenbau des Filtermoduls die Kanalelemente übereinander angeordnet sind. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die zwei Freiräume miteinander verbindenden Einfüllkanalabschnitte versetzt zueinander anzuordnen.
• Vorzugsweise weist das Kanalelement mindestens einen Durchgangskanal auf. Dieser Durchgangskanal erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zur Ebene des Abstandselementes und verläuft somit parallel zur Längsachse des Filtermoduls.
• Vorzugsweise weist das Kanalelement des dritten Abstandselementes pro Durchgangskanal mindestens einen Verteilerkanal auf, der einerseits in den Durchgangskanal und andererseits in den durch das Abstandselement gebildeten Freiraum mündet.
• Das dritte Abstandselement kann zusätzlich auch mindestens ein Kanalelement aufweisen, das nur einen oder mehrere Durchgangskanäle aufweist, wenn die Befüllung der Freiräume mit unterschiedlichen Behandlungsmaterialien erfolgen soll. In diesem Fall wird das betreffende Behandlungsmaterial lediglich durchgeleitet und einem anderen Freiraum oder anderen Freiräumen zugeführt. Es können auch einzelne dritte Abstandselemente ausschließlich solche Kanalelemente ohne Verteilerkanäle aufweisen, wenn der betreffende Freiraum nicht befüllt werden soll.
• Die Kanalelemente können Einzelteile sein, die in entsprechende Löcher der Abstandselemente eingesetzt werden. Jedes Kanalelement kann beispielsweise nur einen Durchgangskanal aufweisen.
• Dies hat den Vorteil, daß die Anordnung der Kanalelemente in den Abstandselementen flexibel gehandhabt werden kann.
• Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Kanalelemente mit mehreren Durchgangskanälen zu versehen. Ein solches Kanalelement kann ein Ringelement sein, das in ein Abstandselement eingesetzt wird.
• Schließlich ist es auch denkbar, daß die Kanalelemente einstückig mit dem Abstandselement ausgebildet sind. Die Kanalelemente werden in diesem Fall bereits bei der Herstellung der Abstandselemente gefertigt.
• Um einen oder mehrere Einfüllkanäle im Filtermodul zu schaffen, müssen die Filterlagen mit einem oder mehreren Löchern an den Stellen versehen werden, an denen die Abstandselemente ihre Durchgangskanäle aufweisen. Der Querschnitt der Löcher entspricht vorzugsweise dem Durchmesser der Durchgangskanäle.
• Um keine Bypässe im Bereich der Durchgangskanäle entstehen zu lassen, ist das Kanalelement mindestens im Bereich des Durchgangskanals mindestens einseitig dicker ausgebildet als die Distanzrippen des Abstandselementes.
• Vorzugsweise weist das Kanalelement dieselbe Dicke auf wie das Dichtelement oder das Durchflußelement des dazugehörigen Abstandselementes. Dadurch wird erreicht, daß die Filterlage beim Zusammenbau des Filtermoduls im Bereich der Kanalelemente in gleicher Weise zusammengepreßt wird, wie dies im Bereich der Dichtelemente bzw. Durchflußelemente der Fall ist.
• Das Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls sieht vor, daß während des Zusammenbaus der ersten, zweiten und dritten Abstandselemente und der Filterlagen jeweils das Behandlungsmaterial eingefüllt wird. Das Behandlungsmaterial wird in diesem Fall immer dann eingefüllt, wenn ein drittes Abstandselement hinzugefügt worden ist.
• Gemäß einer weiteren Variante wird das Behandlungsmaterial nach dem Zusammenbau des Filtermoduls durch den oder die Einfüllkanäle eingefüllt.
• Das Behandlungsmaterial kann nach dem Einbau in das Filtergehäuse eingefüllt werden. Hierzu sind entsprechende Anschlüsse am Filtergehäuse erforderlich.
• Das Behandlungsmaterial wird vorzugsweise vor Beginn der Filtration eingefüllt.
• Es kann aber auch vorgesehen werden, daß das Behandlungsmaterial während der Filtration ausgetauscht und erneuert wird, wobei auch ein kontinuierliches Durchströmen der Freiräume mit Behandlungsmaterial möglich ist.
• Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul,
• Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in Fig. 1 gezeigten Filtermodul,
• Fig. 3a einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul entsprechend der Fig. 1 mit Behandlungsmaterial,
• Fig. 3b einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul gemäß einer weiteren Ausführungsform,
• Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul gemäß einer weiteren Ausführungsform mit separatem Einfüllkanal,
• Fig. 5a die Draufsicht auf ein drittes Abstandselement,
• Fig. 5b die Draufsicht auf ein erstes Abstandselement,
• Fig. 6a, b Draufsichten auf Abstandselemente gemäß weiterer Ausführungsformen,
• Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
• Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch ein Filtermodul gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• In der Fig. 1 ist ein Filtermodul 1 im Vertikalschnitt dargestellt. Dieses Filtermodul 1 ist aus einer Mehrzahl von ersten Abstandselementen 10, zweiten Abstandselementen 20, dritten Abstandselementen 30 sowie dazwischen angeordneten Filterlagen 4, 4a und 4b aufgebaut. Die Abstandselemente 10, 20, 30 sind durch unterschiedliche Schraffuren gekennzeichnet, obwohl sie aus demselben Material bestehen können. Die drei Abstandselemente unterscheiden sich im wesentlichen durch die Anordnung von Durchflußelementen 11, 21 und Dichtelementen 12, 22, 31, 32.
• Die Filterlagen 4, 4a, 4b weisen unterschiedliche Filtrationseigenschaften auf.
• In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Abstandselemente 10, 20, 30 und die Filterlagen 4, 4a, 4b kreisförmig ausgebildet. Andere Konturen sind ebenfalls möglich, wie z. B. quadratisch (s. auch Fig. 6a, 6b).
• Dieses Filtermodul 1 besitzt im Zentrum einen Filtratkanal, der den Filtratraum 3 bildet. In diesem Fall wird das Filtermodul von außen angeströmt, so daß der Umgebungsraum den Unfiltratraum 2 bildet. Die umgekehrte Anströmung über den Filtratraum 3 ist ebenfalls möglich. In diesem Fall bildet der mittige Kanal den Unfiltratraum, und die Umgebung des Filtermoduls den Filtratraum.
• Zwischen den Abstandselementen 10, 20 und 30 sind jeweils Filterlagen 4, 4a, 4b, insbesondere Filterschichten, angeordnet. Diese Filterschichten besitzen im Bereich des Filtratkanals 3 eine entsprechende Durchbrechung und werden sowohl im Randbereich des Filtratkanals als auch am Außenumfang durch die Abstandselemente 10, 20, 30 zusammengepreßt.
• Das erste Abstandselement 10 besitzt am Außenumfang ein ringförmiges Durchflußelement 11, das einen oder mehrere Durchflußkanäle 11a aufweist und somit die Verbindung zum Unfiltratraum 2 herstellt. Radial nach innen schließt sich ein ringförmiges Drainageelement 18 an (siehe Fig. 2), das eine Vielzahl von beabstandeten Distanzrippen 17 aufweist. Das Drainageelement ist beispielsweise eine Platte mit Öffnungen, wobei die Distanzrippen 17 als Oberflächenstrukturen der Platte ausgebildet sind. Diese Distanzrippen können in der hier gezeigten Ausführungsform beidseitig keilförmige Anschlußelemente 19a, 19b aufweisen. Die Distanzrippen 17 und die Anschlußelemente 19a, 19b bilden in diesem Fall zusammen das Drainageelement 18.
• Radial nach innen schließt sich ein ringförmiges Dichtelement 12 an. Die Dicken von Durchflußelement 11 und Dichtelement 12 sind gleich groß.
• Zwischen den Filterlagen 4a und 4b wird durch das Drainageelement 18 ein Freiraum gebildet, der als erster Raum 14 bezeichnet wird. In diesen ersten Raum 14 strömt das Unfiltrat durch den Durchflußkanal 11a ein und strömt anschließend durch die benachbarten Filterlagen 4a, 4b, wodurch die Filtration stattfindet.
• Ein zweites Abstandselement 20 besitzt im Prinzip denselben Aufbau, wobei die Anordnung des Dichtelementes 22 und des Durchflußelementes 21 mit dem Durchflußkanal 21a im Vergleich zum ersten Abstandselement 10 vertauscht sind. Dies bedeutet, daß zum Unfiltratraum 2 das Dichtelement 22 angeordnet ist und zum Filtratraum 3 das Durchflußelement 21. Auch das zweite Abstandselement 20 besitzt ein ringförmiges Drainageelement 28 mit Distanzrippen 27 und Anschlußelementen 29a, b.
• Der zwischen den Filterlagen 4a und b gebildete zweite Raum 24 bildet somit einen Filtratraum, in dem sich das durch die Filterlagen 4, 4a, b filtrierte Fluid sammelt und als Filtrat in den Filtratraum 3 ausströmt.
• Das dritte drainierende Abstandselement 30 besitzt ebenfalls ein Drainageelement 38 mit Distanzrippen 37 und Anschlußelementen 39a, b, sowie ausschließlich Dichtelemente 31 und 32, so daß zwischen diesen Dichtelementen und den benachbarten Filterlagen 4, 4a, b ein Behandlungsraum 34 gebildet wird, der allseits geschlossen ist. Die Details der einzelnen Elemente sind in Fig. 2 deutlicher zu sehen.
• In der Fig. 2 sind auch die Verbindungsmittel 100, 200, 300 dargestellt, die in dem konkreten Ausführungsbeispiel durch Rastnasen und Rasthaken gebildet werden, die an der Außenseite der Dicht- bzw. Durchflußelemente 11, 12, 21, 22, 31, 32 angeordnet sind. Beim Zusammenbau eines Filtermoduls rasten die Verbindungselemente ineinander, so daß ohne Werkzeug ein problemloses Zusammenfügen der einzelnen Abstandselemente mit den Filterlagen stattfinden kann.
• In der Fig. 3a ist ein Vertikalschnitt durch ein Filtermodul dargestellt, das dem in der Fig. 1 entspricht, wobei in dem Behandlungsraum 34 Behandlungsmaterial 40 eingebracht worden ist. Bei dieser Ausführungsform wird das Behandlungsmaterial 40 beim Zusammenbau des Filtermoduls eingebracht.
• In der Fig. 3b ist ein Vertikalschnitt dargestellt, aus dem ersichtlich ist, daß die dritten Abstandselemente 30 deutlich dicker ausgebildet sind als die übrigen Abstandselemente 10,20. Über die Dicke des dritten Abstandselementes 30 kann das Volumen des Behandlungsraums 34 eingestellt werden.
• In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der das Filtermodul 1 mindestens einen Einfüllkanal 6 aufweist, der sich parallel zur Längsachse des Filtermoduls und somit parallel zu dem Filtratkanal 3 erstreckt. Der Einfüllkanal 6 ist in der hier gezeigten Ausführungsform im Bereich der Drainageelemente 18, 28 und 38 angeordnet. Die Lage des Einfüllkanals 6 oder der Einfüllkanäle kann beliebig gewählt werden. Es wird jedoch bevorzugt eine Stelle gewählt, von der aus gleich große Behandlungsraumabschnitte erreicht werden, was die Befüllung erleichtert.
• Zur Realisierung eines Einfüllkanals 6 weisen die Abstandselemente 10, 20, 30 jeweils Kanalelemente 15, 25, 35 auf, die im zusammengebauten Filtermodul übereinander angeordnet sind. Das obere und das untere Kanalelement können jeweils durch ein Verschlußelement 7a, 7b verschlossen werden, wenn die Befüllung abgeschlossen ist.
• Die Abstandselemente 10 und 20 besitzen Kanalelemente 15, 25, die lediglich einen Durchgangskanal 16, 26 aufweisen. Die Kanalelemente 35 des dritten Abstandselementes 30 besitzen außer dem Durchgangskanal 36 darüber hinaus in der hier gezeigten Ausführungsform noch zwei Verteilerkanäle 36a und b, die vom Durchgangskanal 36 abzweigen und somit die Verbindung zum Freiraum oder Behandlungsraum 34 herstellen.
• Die axiale Dicke der Kanalelemente 15, 25, 35 entspricht der Dicke der Dicht- bzw. Durchflußelemente 11, 12, 21, 22, 31, 32, so daß in diesem Bereich die Filterlagen 4, 4a, 4b in gleicher Weise zusammengepreßt werden wie im Bereich der Durchfluß- und Dichtelemente. In diesem Bereich besitzt jede Filterlage 4, 4a, 4b eine Durchbrechung 5, deren Querschnitt dem Durchmesser der Durchgangskanäle 16, 26, 36 entspricht.
• In der Fig. 5a ist die Draufsicht auf ein drittes Abstandselement 30 gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Dieses dritte Abstandselement 30ist speichenartig aufgebaut und besitzt ein inneres Dichtelement 31 und ein äußeres Dichtelement 32, zwischen denen sich als Speichen Distanzrippen 33 in radialer Richtung erstrecken. Diese Distanzrippen 33 dienen als Abstandshalter für die benachbarten Filterlagen 4, 4a, 4b, und zwischen den Rippen befindet sich ein Freiraum, der als Behandlungsraum 34 genutzt werden kann. Ferner weist dieses Abstandselement einen mittleren Ring auf, der mehrere Durchgangskanäle 36 aufweist und somit das Kanalelement bildet. Beidseitig der Durchgangskanäle 36 zweigen Verteilerkanäle 36a, b ab, die die Verbindung zu dem Behandlungsraum 34 herstellen.
• In der Fig. 5b ist ein erstes Abstandselement 10 dargestellt, das am Innenumfang ein Dichtelement 12 und am Außenumfang ein Durchflußelement 11 mit den radial angeordneten Durchflußkanälen 11a zeigt. Auch dieses Abstandselement 10 besitzt radiale Distanzrippen 17 sowie ein ringförmiges Kanalelement 15 mit Durchgangskanälen 16. Ein zweites Abstandselement 20 ist nicht gesondert dargestellt, da es im Prinzip dem ersten Abstandselement 10 entspricht, wobei lediglich Dicht- und Durchflußelemente vertauscht sind.
• In der Fig. 6a ist ein drittes Abstandselement 30 dargestellt, das eine quadratische Außenkontur aufweist. Dementsprechend ist das äußere Dichtelement 32 als quadratischer Rahmen ausgeführt, zwischen dem sich Distanzrippen 33 als parallele Stege erstrecken. Im Zentrum ist ein Durchgangskanal 36 mit dem Kanalelement 35 angeordnet, in dem zwei Verteilerkanäle 36a, b gegenüberliegend angeordnet sind. Dieses dritte Abstandselement 30 ist für ein Filtermodul vorgesehen, das zwei Filtratkanäle 3 aufweist, die von jeweils einem rechteckigen inneren Dichtelement 31 begrenzt sind. Ein entsprechendes erstes Abstandselement 10 ist in der Fig. 6b zu sehen. Die Durchflußkanäle 11a befinden sich in den beiden gegenüberliegenden Abschnitten des äußeren Durchflußelementes 11. Die entsprechenden zweiten Durchflußelemente 20 sind ebenfalls quadratisch ausgebildet. Dies gilt auch für die Filterlagen.
• In der Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Filtermoduls 1 dargestellt. Dieses Filtermodul unterscheidet sich von dem Filtermodul gemäß der Fig. 1 dadurch, daß zwischen einem ersten Abstandselement 10 und einem zweiten Abstandselement 20 jeweils zwei dritte Abstandselemente 30 angeordnet sind, wobei zwischen den beiden dritten Abstandselementen 30 jeweils eine Filterlage 4 angeordnet ist. Die Filterlagen 4 können auch unterschiedliche Abscheidecharakteristika aufweisen. Ebenso können in den beiden Behandlungsräumen 34a, b unterschiedliche Materialien enthalten sein. Es werden somit zwei übereinander angeordnete Behandlungsräume geschaffen, die mit Behandlungsmaterial 40 gefüllt werden können.
• Dieses Beispiel zeigt, daß eine beliebige Anordnung von Abstandselementen 10, 20 und 30 möglich ist, so daß je nach Filtration und Behandlungsaufgabe das gewünschte Filtermodul zusammengesetzt werden kann.
• In der Fig. 8 ist ein Vertikalschnitt durch ein Filtermodul dargestellt, das in den beiden Behandlungsräumen 34a, b jeweils unterschiedliche Behandlungsmaterialien enthält, die über entsprechende Einfüllkanäle 6a, b nach dem Zusammenbau des Filtermoduls befüllt werden.
• Um dies zu erreichen, sind die dritten Abstandselemente 30 sowohl mit Kanalelementen 35 bestückt, die sowohl einen Durchgangskanal 35 als auch einen oder mehrere Verteilerkanäle 36a, b aufweisen. Darüber hinaus besitzen diese dritten Abstandselemente 30 Kanalelemente 35a, die lediglich einen Durchgangskanal aufweisen. Die Einfüllkanäle 6a, b werden nach dem Befüllen mit den Verschlußelementen 7a und 7c verschlossen. In dem unteren ersten Abstandselement 10 befinden sich Verschlußelemente 7b und 7d. Der Anwendungsbereich wird durch diese Ausgestaltung zusätzlich erweitert. Bezugszeichen 1 Filtermodul
  2 Unfiltratraum
  3 Filtratraum, Filtratkanal
  4, 4a, b Filterlage
  5 Durchbrechung
  6a, b Einfüllkanal
  7a, b, c, d Verschlußelement
  10 erstes Abstandselement
  11 Durchflußelement
  11a Durchflußkanal
  12 Dichtelement
  13 Distanzrippe
  14 erster Raum
  15 Kanalelement
  16 Durchgangskanal
  17 Distanzrippe
  18 Drainageelement
  19a, b Anschlußelement
  20 zweites Abstandselement
  21 Durchflußelement
  21a Durchflußkanal
  22 Dichtelement
  24 zweiter Raum
  25 Kanalelement
  26 Durchgangskanal
  27 Distanzrippe
  28 Drainageelement
  29a, b Anschlußelement
  30 drittes Abstandselement
  31 inneres Dichtelement
  32 äußeres Dichtelement
  33 Distanzrippen
  34a, b Freiraum
  35, 35a Kanalelement
  36 Durchgangskanal
  36a, b Verteilerkanal
  37 Distanzrippe
  38 Drainageelement
  39a, b Anschlußelement
  40 Behandlungmaterial
  100 Verbindungselement
  200 Verbindungselement
  300 Verbindungselement
  

Claims (23)

1. Filtermodul (1) mit Filterlagen (4, 4a, 4b) aus einem Filtermedium, insbesondere mit Filterlagen aus Filterschichten, die sich mit Lagen aus ersten und zweiten drainierenden Abstandselementen (10, 20) abwechseln, wobei die drainierenden Abstandselemente (10, 20) jeweils wechselseitig zum Filtrat- und Unfiltratraum (2, 3) einerseits Durchflußelemente (11, 21) und andererseits Dichtelemente (12, 22) aufweisen, wobei mindestens einige der Abstandselemente (10, 20) im Bereich mindestens eines Filtrat- oder Unfiltratraums (2, 3) Verbindungsmittel (100, 200) aufweisen, wobei die Verbindungsmittel (100, 200) dieser Abstandselemente (10, 20) mit den Verbindungsmitteln (100, 200) mindestens eines weiteren Abstandselementes (10, 20) zusammenwirken und die Abstandselemente (10, 20) zum abdichtenden Pressen der Filterlagen (4, 4a, 4b) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen zwei Filterlagen (4, 4a, 4b), die zwischen einem ersten und einem zweiten Abstandselement (10, 20) angeordnet sind, mindestens ein drittes Abstandselement (30) angeordnet ist, das sowohl zum Filtrat- als auch zum Unfiltratraum (2, 3) ein Dichtelement (31, 32) aufweist.

2. Filtermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Dichtelemente (31, 32) des dritten Abstandselementes (30) größer ist als die Dicke des Durchflußelementes (11, 21) oder Dichtelementes (12, 22) des ersten oder zweiten Abstandselementes (10, 20).

3. Filtermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das dritte Abstandselement (30) zwischen zwei Filterlagen (4, 4a, 4b) gebildete Freiraum (34) mindestens teilweise mit einem Behandlungsmaterial (40) für das Fluid gefüllt ist.

4. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum trockenes Behandlungsmaterial (40) enthält.

5. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmaterial (40) pulverförmig, granulatförmig, faserförmig und/oder gelartig ist.

6. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Abstandselement (30) Verbindungsmittel (300) aufweist, die mit den Verbindungsmitteln (100, 200) des ersten und/oder zweiten Abstandselementes (10, 20) zusammenwirken.

7. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (100, 200, 300) an der Außenseite der Abstandselemente (10, 20, 30) angeordnet sind.

8. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (100, 200, 300) kraft- oder formschlüssig zusammenwirken.

9. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel einstückig (100, 200, 300) mit dem Abstandselement (10, 20, 30) ausgebildet sind.

10. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (100, 200, 300) eine clipsartige Verbindung bilden.

11. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußelemente (11, 21) und Dichtelemente (12, 22, 331, 32) im Bereich des Filtrat- bzw. Unfiltratraums (2, 3) die Verbindungsmittel (100, 200, 300) aufweisen.

12. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens einen Einfüllkanal (6) für das Behandlungsmaterial (40) aufweist, der nicht mit dem Durchflußkanal (11a, 21a) des zu behandelnden Fluids identisch ist.

13. Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandselemente (10, 20, 30) jeweils mindestens ein Kanalelement (15, 35a, 25, 35) aufweisen.

14. Filtermodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (15, 35a, 25, 35) mindestens einen Durchgangskanal (16, 26, 36) aufweist.

15. Filtermodul nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (15, 25, 35) des dritten Abstandselements (30) pro Durchgangskanal (36) mindestens einen Verteilerkanal (36a, b) aufweist, der einerseits in den Durchgangskanal (36) und andererseits in den durch das Abstandselement gebildeten Behandlungsraum (34) mündet.

16. Filtermodul nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Abstandselement (30) mindestens ein Kanalelement (35) und mindestens ein Kanalelement (35a) aufweist, das lediglich mindestens einen Durchgangskanal (36) aufweist.

17. Filtermodul nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (15, 35a, 25, 35) mindestens im Bereich des Durchgangskanals (16, 26, 36) mindestens einseitig dicker ausgebildet ist als die Distanzrippen (17, 27, 37) des Abstandselementes (10, 20, 30).

18. Filtermodul nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalelement (15, 25, 35, 35a) dieselbe Dicke wie das Dichtelement (12, 22, 32) oder Durchflußelement (11, 21, 31) aufweist.

19. Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem während des Zusammenbaus der ersten, zweiten und dritten Abstandselemente und der Filterlagen jeweils das Behandlungsmaterial eingefüllt wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines mindestens teilweise mit Behandlungsmaterial gefüllten Filtermoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem nach dem Zusammenbau des Filtermoduls das Behandlungsmaterial durch den oder die Einfüllkanäle eingefüllt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmaterial nach dem Einbau in das Filtergehäuse eingefüllt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmaterial vor Beginn der Filtration eingefüllt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmaterial während der Filtration ausgetauscht wird.