DE19542531A1

DE19542531A1 - Cross-flow filter process and assembly tube diameter constant to tubular surface hydraulic diameter

Info

Publication number: DE19542531A1
Application number: DE1995142531
Authority: DE
Inventors: Udo Prof Dr Ing Werner; Gert Dr Ing Langer; Stefan Dr Ing Geisler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 1997-05-22

Abstract

A cross-flow filter process and assembly incorporates pipe-shaped filter modules (3) whose walls incorporate curved tubular passages. The ratio of the tubular passages (4) bend diameter "D", is constant with respect to the tubular surface hydraulic diameter "dh" and that the entire available surface (7) of the inner wall is employed as a filter and generates a secondary flow. Also claimed is that the tubular passage flow direction varies from pipe module section to section, in a transition from curved, to straight, to curved.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung des Filtratdurchsatzes bei der Querstromfiltration unter Einsatz von Filtermodulen mit im wesentlichen rohrförmigen Strömungskanälen.The invention relates to a method and a Device for increasing the filtrate throughput at the Cross flow filtration using filter modules with essentially tubular flow channels.

Bei der Querstromfiltration wird das zu filtrierende Gut (Feedstrom) parallel zum Filtermedium gefördert, d. h., es findet eine Überströmung des Filtermittels statt. Auf grund einer treibenden Druckdifferenz, die zwischen Ober- und Unterseite des Filtermittels anliegt, tritt ein Teil strom des Dispersionsvolumenstroms senkrecht durch das Filtermittel hindurch und wird dabei von der dispersen Phase befreit. Dieser Teilstrom wird Filtrat oder Permeat genannt. Der verbleibende, das Filtermittel überströmende Reststrom mit angereicherter disperser Phase wird Reten tat genannt. Zu filtrierende Güter können Dispersionen mit flüssiger und gasförmiger Trägerphase sowie fluider bzw. fester disperser Phase (Suspension, Aerosole, Emul sionen etc.), kolloidale und echte Lösungen sein.The material to be filtered is used for cross-flow filtration (Feed stream) conveyed parallel to the filter medium, d. i.e. it there is an overflow of the filter medium. On due to a driving pressure difference between upper and underside of the filter medium is present, a part occurs flow of the dispersion volume flow perpendicular through the Filter medium through and is thereby from the disperse Phase freed. This partial flow becomes filtrate or permeate called. The remaining one that overflows the filter medium Residual current with enriched disperse phase becomes Reten did called. Goods to be filtered can contain dispersions with liquid and gaseous carrier phase as well as fluid or solid disperse phase (suspension, aerosols, emul sions etc.), colloidal and real solutions.

Die Querstromfiltration ist ein an sich bekanntes Verfah ren. Der Hauptzweck besteht darin, die bei der Filtration auftretenden Stofftransportwiderstände zu minimieren. Diese entstehen vor allem durch die an der Oberfläche des Filtermittels auftretende Bildung von Partikeldeckschich ten bei der Mikrofiltration bzw. Konzentrationsgrenz schichten bei der Ultrafiltration bzw. Umkehrosmose. Durch diese Transportwiderstände wird ein häufig ökono misch nicht zu vertretender Abfall des erzielbaren Fil tratflusses bedingt.Cross flow filtration is a known process The main purpose is that of filtration to minimize occurring mass transfer resistances. These arise primarily from those on the surface of the Formation of particle cover layer that occurs with filter media microfiltration or concentration limit layers in ultrafiltration or reverse osmosis. These transport resistances often make it economical mix unacceptable waste of the achievable fil due to pedaling flow.

Nach dem Stand der Technik wird versucht, die Leistungs fähigkeit derartiger Systeme durch die Verbesserung des Stofftransportes in der Nähe der permeablen Wand des Fil termittels zu steigern. Dies gelingt u. a. durch die Er zeugung einer turbulenten Strömung auf der Retentatseite.According to the state of the art the performance is tried ability of such systems by improving the Mass transfer near the permeable wall of the fil to increase by means. This succeeds u. a. through the he generation of a turbulent flow on the retentate side.

Die den Stand der Technik repräsentierenden Querstromfil trationsmodule zeichnen sich durch enge Strömungsquer schnitte aus und werden bei möglichst hohen Durchsätzen betrieben. Dies betrifft insbesondereThe cross-flow film representing the state of the art tration modules are characterized by narrow flow crossings cuts and are with the highest possible throughputs operated. This applies in particular

- flat membrane filter modules (plate and frame modules),
- capillary tube filter modules,
- Winding membrane filter modules.

Mit der Steigerung der Durchsätze ist zwangsläufig ein höherer Energieaufwand verbunden. With the increase in throughput is inevitable higher energy expenditure connected.

Häufig erlaubt auch der Einsatzzweck nur eine begrenzte Steigerung des Durchsatzes. Dies ist z. B. bei Anwendungen zur Zellrückhaltung in der Biotechnologie der Fall, bei denen der maximale Aufbereitungsstrom in der Regel durch die Produktbildungsraten der Mikroorganismen bestimmt wird.Often, the intended use also allows only a limited one Increase in throughput. This is e.g. B. in applications for cell retention in biotechnology which the maximum treatment flow usually through determines the product formation rates of the microorganisms becomes.

Somit sind der Steigerung der Durchsätze oft verfahrens technische Grenzen gesetzt, so daß in der Regel in den engen Querschnitten laminare Strömungsverhältnisse vor liegen und damit der Filtratfluß durch die sich nahezu ungestört ausbildenden Deck- bzw. Konzentrationsgrenz schichten stark abnimmt.Thus, increasing throughputs are often a process technical limits, so that usually in the narrow cross sections laminar flow conditions lie and thus the filtrate flow through the almost undisturbed deck or concentration limit layers decreases sharply.

Daneben besitzen Flachmembran- und Wickelmodule den we sentlichen Nachteil, daß die Strömung in den Kanälen nicht gleichmäßig auf den gesamten Querschnitt verteilt wird. Dies wird durch die Aufweitung der Geometrie von einem Zuteilungsrohr auf einen flachen, aber breiten Ka nal bedingt. Insgesamt führen die undefinierten Strö mungswege (Tot- und Kurzschlußzonen) zu breiteren Ver weilzeitverteilungen und verfahrenstechnischen Problemen (Verkeimungen etc.).In addition, flat membrane and winding modules have the we considerable disadvantage that the flow in the channels not evenly distributed over the entire cross-section becomes. This is due to the expansion of the geometry of an allotment pipe on a flat but wide Ka nal conditional. Overall, the undefined currents lead Paths (dead and short-circuit zones) to wider Ver time distributions and procedural problems (Germs etc.).

Darüber hinaus neigen die engen Kanäle bei der Filtration von Suspensionen (speziell von Bioprodukten) zur Verstop fung. Dies kann insbesondere dann auftreten, falls - wie bei Wickel- und Flachmembransystemen üblich - auch in die Retentatkanäle Stützgewebe (Spacer) eingelegt werden, durch die der Strömungsquerschnitt erheblich reduziert wird.In addition, the narrow channels tend to filter from suspensions (especially organic products) to stop fung. This can occur in particular if - how common with winding and flat membrane systems - also in the Retentate channels support tissue (spacer) are inserted, through which the flow cross section is significantly reduced becomes.

Zu den unterschiedlichen Filtermöglichkeiten seien hier einige Literaturstellen genannt: So zeigt die WO 90/09229 eine Querstromfilterbauart aus Platten, bei denen ein spiralförmig von außen nach innen verlaufender halbkreis förmig ausgebildeter Strömungskanal eingearbeitet ist. Die Platten selbst sind nicht durchlässig, lediglich die die halbrunden Kanäle abdeckende Membran kann als Filter herangezogen werden. Durch die Art der geometrischen Ka nalgestaltung sollen sich Senkundärströmungen bilden, wo bei lediglich ein Teil dieser Sekundärströmung das sich zusetzende Filtermedium kontaktieren kann, eine andere Sekundärströmung bildet sich in dem von der Filterfläche abgewandten Raum der Halbkanäle aus.The different filter options are here cited some references: WO 90/09229 shows a cross-flow filter type made of plates in which a semicircle spiraling from outside to inside shaped flow channel is incorporated. The plates themselves are not permeable, only that the semicircular membrane covering membrane can act as a filter be used. Due to the nature of the geometric Ka Secondary flows should form where with only a part of this secondary flow filter medium to be contacted can contact another Secondary flow forms in that of the filter surface facing away from the half-channels.

Ein Nachteil dieser bekannten Lösungen liegt darin, daß aufgrund der Strömungsführung auf der Spiralplatte sich laufend das D/d_h-Verhältnis ändert, wobei D der Strö mungskanal-Krümmungsdurchmesser und D_h den hydraulischen Durchmesser der durchströmten Kanalfläche bedeutet. Da die Sekundärströmungen erst beim Unterschreiten eines Grenzwertes dieses Verhältnisses auftreten, ist der an sich gewünschte Effekt der Sekundärströmung nicht voll nutzbar, schon gar nicht über die gesamte Kanallänge.A disadvantage of these known solutions is that due to the flow guidance on the spiral plate, the D / d _h ratio changes continuously, where D is the flow channel curvature diameter and D _{h is} the hydraulic diameter of the flowed channel area. Since the secondary flows only occur when the value falls below a limit of this ratio, the desired effect of the secondary flow is not fully usable, especially not over the entire channel length.

Eine andere Lösung zeigt die US-A-5 204 002, die sich mit einer bestimmten Geometrie eines Wickelmoduls auseinan dersetzt. Hier wird im Gegensatz zur üblichen axialen Durchströmung eines Moduls dieses tangential durchströmt, wodurch sich, wenigstens theoretisch, auch Sekundärströ mungen erreichen lassen, allerdings ändert sich auch hier das D/d_h-Verhältnis ständig über die gesamte Durchströ mungslänge des Moduls. Nachteilig ist im übrigen bei die ser Lösung auch, daß der ungehinderte Abfluß des Permeats nicht gewährleistet ist, da die Durchströmung des Filter- bzw. Spacer-Gewebes mit zum Teil erheblichen Längen und damit verbundenem Druckabfall verbunden ist.Another solution is shown in US-A-5 204 002, which deals with a specific geometry of a winding module. In contrast to the usual axial flow through a module, it flows tangentially, which means that secondary flows can be achieved, at least theoretically, but here, too, the D / d _h ratio changes constantly over the entire flow length of the module. It is also a disadvantage of the water solution that the unimpeded outflow of the permeate is not guaranteed, since the flow through the filter or spacer fabric is sometimes associated with considerable lengths and the associated drop in pressure.

Eine wiederum andere Lösung zeigt die WO 94/21362. Hier ist innerhalb des Filterrohres ein Strömungsleitkörper mit einer Förderschneckenstruktur an der Oberfläche ein gebracht, und zwar mit Abstand der größten Schnecken durchmesser zur Innenwand des Filterrohres, so daß sich Spaltströmungen zusätzlich zu der schneckenartigen För derströmung ergeben und damit wiederum Sekundärströmungen erzeugt werden sollen. Nachteilig an dieser Anordnung ist die zum Teil komplizierte Überlagerung zweier Strömungs anteile, nämlich einerseits der gewollten Leckage- bzw. Spaltströmung in axialer Richtung, die einen Anteil bis zu 50% am gesamten Eintrittsvolumenstrom ausmachen kann, und anderseits die schraubenförmig geführte Strömung in den gewundenen Kanälen. Damit führen diese Strömungsver hältnisse zu einer äußerst breiten Verweilzeitverteilung des zu behandelnden Produktes, sie erschweren darüber hinaus die Berechenbarkeit und damit die Auslegung derar tiger Filterelemente.Yet another solution is shown in WO 94/21362. Here is a flow guide within the filter tube with a screw conveyor structure on the surface brought, by far the largest snails diameter to the inner wall of the filter tube, so that Crevice flows in addition to the screw-like för derströmung and thus in turn secondary flows should be generated. This arrangement is disadvantageous the sometimes complicated superposition of two flows proportions, namely on the one hand the desired leakage or Gap flow in the axial direction, which is a share up can make up 50% of the total inlet volume flow, and on the other hand the helical flow in the winding channels. This leads to this flow conditions for an extremely wide distribution of residence times of the product to be treated, they complicate about it beyond the predictability and thus the interpretation of such filter elements.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der unter Ausnutzung des bekannten strömungsmechanischen Phänomens der Bildung von Sekundärströmungen zusätzlich zur Hauptströmung die volle zur Verfügung stehende Fil terfläche mit einer solchen Sekundärströmung beaufschlag bar ist, um eine entsprechende Reinigungswirkung hervor zurufen bzw. ein vorzeitiges Zusetzen des Filtermediums zu verhindern.The object of the invention is to provide a solution with using the known fluid mechanics Phenomenon of the formation of secondary flows additionally the full available fil to the main flow surface with such a secondary flow bar to produce a corresponding cleaning effect shout or a premature clogging of the filter medium to prevent.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer die dem Zusetzen ausgesetzten Rohrwände reinigenden bzw. das Zusetzen verhindernden Sekundärströ mung aus Teilabschnitten bestehende gekrümmte Strömungs kanäle eingesetzt werden mit einem konstanten Verhältnis von Strömungskanal-Krümmungsdurchmesser "D" zum hydrauli schen Durchmesser "d_h" der durchströmten Kanalfläche, wo bei zur Filtration die gesamte zur Verfügung stehende In nenwandfläche der Strömungskanäle eingesetzt wird.With a method of the type described in the introduction, this object is achieved according to the invention in that, for generating a tube flow which is exposed to clogging and which prevents clogging, secondary flow channels consisting of sections are used with a constant ratio of flow channel curvature diameter " D "to the hydraulic diameter" d _h "of the channel surface through which the entire available inner wall surface of the flow channels is used for filtration.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich jeweils opti mal zum gewünschten Zweck die Sekundärströmungen ausbil den, wobei eine vergleichsweise einfache Berechnung und damit Auslegung der Filtermodule gleichzeitig möglich ge macht wird.The invention ensures that opti times the secondary flows for the desired purpose the, whereby a comparatively simple calculation and so that the filter modules can be designed simultaneously is made.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise er geben sich aus den diesbezüglichen Unteransprüchen, wobei es zur Unterstützung des hier gewünschten Effektes nütz lich sein kann, eine abschnittsweise wechselnde Krüm mungsausrichtung der Strömungskanalabschnitte als Strö mungsführung einzusetzen.Embodiments of the procedure according to the invention result from the relevant subclaims, whereby it is useful to support the effect desired here can be a section that changes in sections alignment of the flow channel sections as stream use guidance.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft sein kann, mit wechselweise gekrümmten Bereichen von Strömungskanalab schnitten zu arbeiten oder innerhalb eines Moduls mit Ab schnitten, die zwar für sich gesehen ein konstantes D/d_h-Verhältnis aufweisen, wobei aber benachbarte Bereiche ei nes Moduls unterschiedliche Verhältnisse aufweisen kön nen. Mit dieser Maßnahme kann mit der Erfindung der Tat sache Rechnung getragen werden, daß der Feedstrom im Lau fe der Durchströmung durch das Modul permanent kleiner wird.It has been shown that it can be advantageous to work with alternately curved areas of flow channel sections or within a module with sections which, viewed as such, have a constant D / d _h ratio, but with adjacent areas of a module can have different ratios. With this measure, fact can be taken into account with the invention that the feed stream in the course of the flow through the module is permanently smaller.

Zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung mit verschiedenen Ausgestaltungsvarian ten vor, die sich dadurch auszeichnet, daß Strömungska näle mit einem konstanten Verhältnis von Strömungskanal- Krümmungsdurchmesser "D" zum hydraulischen Durchmesser "d_h" der durchströmten Kanalfläche und die gesamte zur Verfügung stehende Innenwandfläche der Strömungskanäle eingesetzt werden als zur Filtration eingesetzte Fläche in einem Filtermodul.To carry out the method, the invention also provides a device with different Ausgestaltungsvarian th, which is characterized by the fact that channels with a constant ratio of flow channel curvature diameter "D" to the hydraulic diameter "d _h " of the flowed channel area and the entire available standing inner wall surface of the flow channels are used as the surface used for filtration in a filter module.

Aus der DE-A-41 29 482 ist ein gewickelter Filterschlauch bekannt, wobei dort jegliche Hinweise auf das hier zu lö sende Problem fehlen.DE-A-41 29 482 is a wound filter hose known, where there are any references to this sending problem is missing.

Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung erge ben sich aus den Unteransprüchen. Zweckmäßig kann dabei die Vorrichtung so gestaltet sein, daß sie eine ab schnittsweise wechselnde Krümmungsausrichtung der Strö mungskanalausrichtung innerhalb eines Filtermoduls auf weist, beispielsweise in Art einer mäanderähnlichen Strö mungskanalführung.Further refinements of the present invention are shown are derived from the subclaims. It can be useful the device can be designed so that it from sectionally changing curvature orientation of the streams channel alignment within a filter module points, for example in the manner of a meandering stream channel guide.

Der Strömungskanal kann als offenporiges Rohr ausgebildet sein, er kann aber auch als eine entsprechende Ausnehmung innerhalb einer Wand aus offenporigem Material ausgebil det sein.The flow channel can be designed as an open-pore tube but it can also be a corresponding recess trained within a wall made of open-pore material det be.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn ein Modul, ob platten- oder kreisringförmig ausge bildet, aus einzelnen Scheiben zusammengesetzt ist, wobei in der Trennebene der Scheiben je ein Halbkanal und in der Scheibe am Anfang und/oder am Ende des Halbkanales eine Übertrittsbohrung zur Verbindung benachbarter Kanäle eingebracht ist.An expedient embodiment of the invention results if a module, whether plate-shaped or circular forms, is composed of individual disks, wherein in the parting plane of the disks a half channel and in the disc at the beginning and / or at the end of the half-channel an overflow hole to connect adjacent channels is introduced.

Die offenporigen Kanalwände können unmittelbar je nach eingesetztem Material zur Mikrofiltration herangezogen werden, die Kanalwände können aber auch mit einer dünnen Trenn- oder Filterschicht aus gekleidet sein oder aber es kann in den Kanälen ein Membranschlauch eingezogen wer den.The open-pore channel walls can vary depending on used material for microfiltration but the channel walls can also be thin Separation or filter layer to be dressed or it a membrane hose can be pulled into the channels the.

Zweckmäßig kann es sein, die Rohre als offenporige Rohre, Membranrohre, Membrankapillaren aus Kunststoff, perfo rierte Metallrohre oder poröse, gesinterte Metall- oder Keramikrohre auszubilden, wie dies die Erfindung in Aus gestaltung ebenfalls vorsieht.It may be expedient to design the tubes as open-pore tubes, Membrane tubes, membrane capillaries made of plastic, perfo rated metal pipes or porous, sintered metal or Form ceramic tubes, as is the invention in Aus design also provides.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei spielsweise näher erläutert. Diese zeigt die grundsätzli che vereinfachte Darstellung einer Sekundärströmungsaus bildung in Rohrkrümmern, und zwar inThe invention is below with reference to the drawing explained in more detail, for example. This shows the basic che simplified representation of a secondary flow education in elbows, in

Fig. 1 die prinzipielle Darstellung einer Sekun därströmung in einem gekrümmten Rohr, Fig. 1 shows the basic diagram of a seconding därströmung in a curved pipe,

Fig. 2 und 3 die Seitenansicht eines Filtermoduls in Rohrgestaltung, Figs. 2 and 3, the side view of a filter module in pipe design,

Fig. 4 und 5 die jeweiligen Aufsichten auf Fig. 2 bzw. 3, FIGS. 4 and 5, the respective plan views of Figs. 2 and 3,

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittszeichnung durch ein rohrförmiges Filtermodul, Fig. 6 is an enlarged cross-sectional drawing through a tubular filter module,

Fig. 7 eine vereinfachte räumliche Darstellung eines Filtermoduls, Fig. 7 is a simplified spatial representation of a filter module,

Fig. 8a eine Querschnittsdarstellung durch ein Filtermodul mit unterschiedlichen Quer schnittsformen der Kanäle, Fig. 8a is a cross-section through a filter module with different cross-sectional shapes of the channels,

Fig. 8b eine Querschnittsdarstellung durch ein an deres Ausführungsbeispiel, Fig. 8b is a cross-sectional view through a more complete embodiment of,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Filtermoduls, Fig. 9 is a longitudinal section through a modified embodiment of a filter module,

Fig. 10 einen Querschnitt gemäß Linie X-X in Fig. 9, Fig. 10 is a cross section according to line XX in Fig. 9,

Fig. 11 und 12 Längs- und Querschnitt durch ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel sowie in FIGS. 11 and 12 and longitudinal cross section through a further modified embodiment, and with

Fig. 13 und 14 Längs- und Querschnitt durch ein wiederum abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Filtermoduls nach der Erfindung. Fig. 13 and 14 are longitudinal and transverse section through a turn, modified embodiment of a filter module according to the invention.

In Fig. 1 ist die Ausbildung eines Doppelwirbels 1 in ei nem Krümmer 2 dargestellt, wobei in Fig. 1 auch der Krüm mungsdurchmesser D und der hydraulische Durchmesser d_h eingezeichnet ist, der bei Rohrkrümmern dem Rohrdurchmes ser entspricht. Diese Wirbel beaufschlagen die Innenwand des gekrümmten Rohres bei gleichzeitiger Längsdurchströ mung des Rohres und sorgen im wesentlichen für eine tur bulente Strömung auch bei vergleichsweise kleinen Quer schnitten. In Fig. 1, the formation of a double swirl 1 in egg nem elbow 2 is shown, in Fig. 1 also the Krüm mung diameter D and the hydraulic diameter d _{h is} shown, which corresponds to the pipe diameter water pipe elbows. These vortices act on the inner wall of the curved tube with simultaneous longitudinal flow of the tube and essentially ensure a tur bulent flow even with comparatively small cross sections.

In Fig. 2 ist ein allgemein mit 3 bezeichnetes Filtermo dul in mäanderförmiger Ausbildung dargestellt, welches nur in einer Ebene gewickelt ist, wie sich dies aus der Aufsicht in Fig. 4 ergibt. Dieses Filtermodul 3 wird von einem Rohr 4 gebildet, das aus einem porösen Material be steht oder aber mit einer inneren Filterbeschichtung, in Fig. 6 mit 5 bezeichnet, ausgekleidet ist. Diese Be schichtung kann auch von einem eingezogenen Filter schlauch gebildet sein. Es versteht sich dabei von selbst, daß eine Mehrzahl von Filtermodulen 3 strömungs technisch hintereinander vorgesehen sein können oder aber je nach zu behandelnder Durchsatzmenge auch parallel zu einander angeordnet sein können. Wesentlich ist hierbei nur, daß die Krümmung der Strömungskanäle das erfindungs gemäße Verhältnis erfüllen.In Fig. 2, a generally designated 3 Filtermo module is shown in a meandering configuration, which is wound only in one plane, as is evident from the supervision in Fig. 4. This filter module 3 is formed by a tube 4 , which is made of a porous material or is lined with an inner filter coating, designated 5 in FIG. 6. This coating can also be formed by a retracted filter hose. It goes without saying that a plurality of filter modules 3 can be provided one behind the other in terms of flow or, depending on the throughput quantity to be treated, can also be arranged parallel to one another. It is only important here that the curvature of the flow channels meet the ratio according to the invention.

In Fig. 3 in Seitenansicht und in Fig. 5 in Aufsicht ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel insofern darge stellt, als dort vier mäanderförmig gekrümmte Modulele mente zu einem mit 3a bezeichneten Filtermodul zusammen gefaßt sind, der entsprechende rohrförmige Strömungskanal ist dort mit 4a bezeichnet.In Fig. 3 in side view and in Fig. 5 in supervision is a modified embodiment insofar as Darge provides that four meandering curved Modulele elements are combined to form a filter module designated 3 a, the corresponding tubular flow channel is designated there with 4 a.

In Fig. 6 ist vergrößert angedeutet, daß die Strömungska näle 4 bzw. 4a von innen nach außen über ihre gesamte In nenoberfläche 7 durchströmbar sind, was durch die Pfeile 6 angedeutet ist.In Fig. 6 is indicated in an enlarged manner that the Strömka channels 4 and 4 a from the inside out over their entire inner surface 7 can be flowed through, which is indicated by the arrows 6 .

In Fig. 7 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dar gestellt, hier ist das Filtermodul 3b selbst rohrförmig ausgebildet mit einer Modulwand 8, die von Strömungskanä len 4b durchzogen ist, derart, daß über die gesamten In nenflächen 7b der Strömungskanäle 4b das ausgefilterte Medium sowohl nach innen wie auch nach außen austreten kann, was durch den Doppelpfeil 9 in Fig. 7 angedeutet ist.In Fig. 7, a modified embodiment is shown, here the filter module 3 b is even tubular with a module wall 8 , which is crossed by len 4 through channels, such that over the entire inner surfaces 7 b of the flow channels 4 b the filtered out Medium can escape both inwards and outwards, which is indicated by the double arrow 9 in FIG. 7.

Mögliche Kanalquerschnitte sind in Fig. 8a angedeutet. So ein Kreisquerschnitt 10, ein im wesentlichen quadratischer Querschnitt 11 oder ein dreieckiger Querschnitt 12, um nur einige der gängigsten geometrischen Formen darzustellen, hier können auch andere Kanalquerschnittsformen vorgesehen sein. Ein- und Austritt des zu filternden Fluids sind in den Figuren mit den Pfeilen 13 und 14 angedeutet.Possible channel cross sections are indicated in Fig. 8a. Such a circular cross-section 10 , an essentially square cross-section 11 or a triangular cross-section 12 , in order to represent only some of the most common geometric shapes, other channel cross-sectional shapes can also be provided here. Entry and exit of the fluid to be filtered are indicated in the figures by arrows 13 and 14 .

In Fig. 8b ist im Prinzip eine ähnliche Kanalgestaltung dargestellt, wie im Falle der Fig. 8a. Hier weist das Filtermodul keine durchgehende, rohrförmige Wand 3 auf, vielmehr ist hier eine Wickelform eines Rohres 4 darge stellt, wie sich dies aus Fig. 6 ergibt. In Fig. 8b, a similar channel design is shown in principle, as in the case of Fig. 8a. Here, the filter module has no continuous, tubular wall 3 , rather here is a winding shape of a tube 4 Darge, as can be seen in FIG. 6.

In den Fig. 9 und 10 ist eine weitere Modulvariante 3c dargestellt, wiederum mit einem Strömungskanal 7c in der rohrförmigen porösen Wand 8c. Dieser Strömungskanal 7c besteht aus einzelnen, geringfügig weniger als 360° um fassenden kreisringförmigen Strömungskanalabschnitten 15 mit einer Übergangsbohrung 16 zum Einlauf in den Ab schnitt 15 und einer Austrittsbohrung 17, die in einen benachbarten Strömungskanalabschnitt 15 führt, der dann unter Änderung der Laufrichtung durchströmt wird. Die Übertrittsbohrungen stellen in der Regel vergleichsweise kleine gerade Strömungskanalabschnitte 18 dar, die in Fig. 10 nicht direkt dargestellt sind, so daß das dortige Bezugszeichen 18 in Klammern gesetzt wurde.In FIGS. 9 and 10 a further variant of module 3 is shown c, again with a flow channel 7 c in the tubular porous wall 8 c. This flow channel 7 c consists of individual, slightly less than 360 ° around circular flow channel sections 15 with a transition bore 16 for entry into the section 15 and an outlet bore 17 which leads into an adjacent flow channel section 15 , which is then flowed through with a change in the direction of rotation . The descending holes are as a rule is relatively small straight flow channel portions 18, which are not shown directly in Fig. 10, so that the reference numeral local was placed in brackets 18.

Die Strömungskanalabschnitte 15 mit den Übertrittsbohrun gen können in einzelnen Scheiben 19 jeweils als halb kreisförmiger Kanal 20 ausgebildet sein, so daß sich be nachbarte Halbkanäle 20 zu einem Kanal 15 zusammenfügen, was in Fig. 9 lediglich andeutungsweise wiedergegeben ist.The flow channel sections 15 with the Übergangsbohrun conditions can be formed in individual disks 19 each as a semi-circular channel 20 , so that be adjacent half channels 20 merge into a channel 15 , which is only hinted at in Fig. 9.

Es versteht sich von selbst, daß auch hier wiederum die Wand 8c des Moduls 3c vollständig vom Filtrat durchström bar ist, was mit dem Doppelpfeil 9c in Fig. 10 angedeutet ist. It goes without saying that here again the wall 8 c of the module 3 c is completely flowed through by the filtrate bar, which is indicated by the double arrow 9 c in FIG. 10.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 und 12 unterschei det sich vom zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel da durch, daß hier zwischen den Scheiben 19d mit den Halbka nälen 20d und den Übergangsbohrungen 18d Abdeckscheiben 21 aus porösem Material vorgesehen sind, wobei die Porö sität zwischen den Scheiben 19d und 21 unterschiedlich ausgebildet sein kann.The embodiment shown in FIGS. 11 and 12 differs from the previously described embodiment because through that here between the disks 19 d with the Halbka channels 20 d and the transition bores 18 d cover disks 21 made of porous material are provided, the porosity between the Disks 19 d and 21 can be designed differently.

Der prinzipielle Aufbau bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 13 und 14 entspricht demjenigen des Ausführungs beispieles nach den Fig. 9 und 10 bzw. 11 und 12. Auch hier sind mit dem Strömungskanälen 7e versehene Scheiben oder Platten vorgesehen, die von voll durchströmbaren po rösen Platten 21e abgedeckt sind.The basic structure in the embodiment according to FIGS. 13 and 14 corresponds to that of the embodiment example according to FIGS. 9 and 10 or 11 and 12. Also here with the flow channels 7 e provided disks or plates are provided, which are fully flowable po red plates 21 e are covered.

Die geometrische Gestaltung und Führung des Strömungska nales 7e in der Platte 19e kann, wie dargestellt, mäan derförmig ausgebildet sein, hier können aber auch andere Gestaltungen vorgesehen sein, etwa parallel verlaufende Wellenführungen od. dgl. Die Platte 19e mit ihrem Kanal 7e kann dadurch hergestellt werden, daß der Kanal 7e ein gefräst wurde. Er kann aber auch in den Oberflächen von zwei Halbscheiben ausgebildet sein, die dann zu einer mit dem Vollkanal versehenen Scheibe zusammengefügt sind. The geometric design and guidance of the flow channel 7 e in the plate 19 e can, as shown, be formed in a meandering manner, but other designs can also be provided here, for example parallel wave guides or the like. The plate 19 e with its channel 7 e can be produced by milling the channel 7 e. However, it can also be formed in the surfaces of two half disks, which are then joined together to form a disk provided with the full channel.

Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen.Of course, the described embodiments of the Change invention in many ways without to leave the basic idea.

Claims

1. A method of increasing the filtrate throughput in cross-flow filtration using tubular Fil termodules with essentially tubular Strömka channels, characterized in that curved flow channels are used for generating a pipe wall which is exposed to clogging and which prevents clogging with a constant ratio of the flow channel curvature diameter "D" to the hydraulic diameter "d _h " of the flowed channel surface, the entire available inner wall surface of the flow channels being used for filtration.

2. The method according to claim 1, characterized, that a sectionally changing curvature orientation the flow channel sections is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that a flow channel with alternately curved loading range and with straight flow channel sections in each temporary transition area to the adjacent curved one Flow channel section is used.

4. The method according to claim 1 or one of the following, characterized in that at least two successive flow channel modules are used, each with a constant, but differing ratio D / d _h .

5. Device for performing the method according to one of the preceding claims, in particular for micro filtration, ultrafiltration and reverse osmosis, characterized by flow channels ( 4 ) with a constant ratio of flow channel curvature diameter "D" to the hydraulic diameter "d _h " flow through the channel surface and the entire available inner wall surface ( 7 ) of the flow channels are used as a set surface for filtration in a filter module ( 3 ).

6. The device according to claim 5, characterized by a sectionally changing curvature orientation of the flow channel sections in a filter module ( 3 ).

7. The device according to claim 5 or 6, characterized by a flow channel ( 7 ) with alternately curved Be rich and with straight flow channel sections ( 17 + 18 ) in the respective transition area to adjacent curved flow channel sections ( 15 ).

8. The device according to claim 5 or one of the following, characterized by at least two successive flow Kanalmodu le ( 3 ), each with a constant, but differing ratio D / d _h .

9. Apparatus according to claim 5 or one of the following, characterized in that the flow channel ( 4 ) is ausgebil det as a meandering open-pored tube with a circular ( 10 ) and / or deviating from the circular channel cross-section ( 11 , 12 ).

10. The device according to claim 5 or one of the following, characterized in that the flow channel is designed as a tubular inner channel ( 4 b) in the wall of a tubular module body ( 3 b) made of fenporigem material.

11. The device according to claim 10, characterized in that the with channels ( 7 c) in the wall structure ( 8 ) equipped module ( 3 c) is formed from individual disks, wherein in the parting plane of adjacent disks each have a half channel to form a full channel in the Position of use is provided and transfer holes from adjacent channels are introduced to each other.

12. The device according to claim 5 or one of the following, characterized, that the flow channels in plates from an open pore Material is inserted, which is between further, possibly channelless cover plates are introduced.

13. The apparatus of claim 5 or one of the following, characterized, that the open-pore channel walls with a thin partition or filter layer lined or in the channels Mem branch hoses are retracted.

14. The apparatus of claim 5 or one of the following, characterized, that the tubes as open-pore tubes, membrane tubes, Mem branch capillaries made of plastic, perforated metal tubes or porous sintered metal or ceramic tubes forms are.