DE202015103324U1 - Device for filtering fluids - Google Patents
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Abstract
Trapfilter zur Filtration von Fluiden mit zumindest einem Filterkessel (4) mit einem Unfiltratraum (4a) mit Einlauf (7) für Unfiltrat (1) und einem Filtratraum (4b) mit Auslauf (8) für Filtrat (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Unfiltratraum (4a) und/oder der Einlauf (7) zugleich als Gaspuffer ausgebildet ist bzw. sind, indem sich der Unfiltratraum (4a) und gegebenenfalls der Einlauf (7) aus einem Unfiltratvolumen (10) und einem Gaspuffervolumen (11) zusammensetzen, und wobei der Unfiltratraum (4a) neben dem Einlauf (7) für das Unfiltrat (1) wenigstens einen Gasanschluss (12, 13) für die Gaszufuhr/Gasabfuhr eines Puffergases (14) aufweist, und wobei eine Flüssigkeitsspiegel-Stellvorrichtung (20, 21, 22) zur Einstellung des Filtrat-Flüssigkeitsspiegels im Unfiltratraum (4a) vorgesehen ist.Trapfilter for the filtration of fluids with at least one filter vessel (4) with a Unfiltratraum (4a) with inlet (7) for unfiltered material (1) and a filtrate (4b) with outlet (8) for filtrate (9), characterized in that Unfiltratraum (4a) and / or the inlet (7) is also formed as a gas buffer or are by the Unfiltratraum (4a) and optionally the inlet (7) of a Unfiltratvolumen (10) and a gas buffer volume (11) composed, and wherein the non-filtrate space (4a) adjacent to the inlet (7) for the unfiltered material (1) at least one gas connection (12, 13) for the gas supply / gas removal of a buffer gas (14), and wherein a liquid level adjusting device (20, 21, 22 ) is provided for adjusting the filtrate liquid level in the unfiltered space (4a).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden, insbesondere eine Filtervorrichtung für Getränke wie beispielsweise Bier, mit zumindest einem Filterkessel mit einem Unfiltratraum mit Einlauf für Unfiltrat und einem Filtratraum mit Auslauf für Filtrat.The invention relates to a device for the filtration of fluids, in particular a filter device for beverages such as beer, with at least one filter vessel with a Unfiltratraum with inlet for unfiltered and a Filtratraum with outlet for filtrate.
Bei der Filtration von Fluiden und insbesondere von Getränken wie beispielsweise Bier wird typischerweise mit der sogenannten Trapfiltration gearbeitet. Zu diesem Zweck ist der Filterkessel vorgesehen, welcher durch einen Filter in den Unfiltratraum und den Filtratraum unterteilt wird.In the filtration of fluids and in particular of beverages such as beer is typically worked with the so-called Trapfiltration. For this purpose, the filter vessel is provided, which is divided by a filter in the unfiltered space and the filtrate.
Üblicherweise ist dem Trapfilter ein Anschwemmfilter sowie ein Vorratsbehälter oder Puffertank vorgeschaltet, wobei das Fluid zuerst den Anschwemmfilter, dann den Vorratsbehälter und anschließend den Trapfilter erreicht.Usually, the trapfilter preceded by a precoat filter and a reservoir or buffer tank, the fluid first reaches the precoat, then the reservoir and then the trap filter.
Das Unfiltrat wird dem Unfiltratraum des Trapfilters zugeführt, läuft durch eine Filtermembran und erreicht als Flitrat den Filtratraum. Dieser Vorgang kann beispielsweise durch Pumpen unterstützt und/oder als solches hervorgerufen werden. Das filtrierte Getränk kann nun als Filtrat entnommen und abgezogen werden.The unfiltrate is fed to the unfiltered space of the trap filter, passes through a filter membrane and reaches the filtrate space as a filtrate. This process can for example be supported and / or caused by pumps. The filtered beverage can now be removed as filtrate and removed.
Der Puffertank sorgt dafür, dass der Druck des Unfiltrats im Wesentlichen konstant gehalten wird. Das heißt der Puffertank stellt sicher, dass trotz Druckstößen und schwankendem geodätischen Druckes des Unfiltrats am Einlauf des Unfiltratraumes keine oder nur unerhebliche Druckschwankungen zu verzeichnen sind. Außerdem erfährt das Unfiltrat durch den Puffertank eine derartige Volumenpufferung, dass jederzeit ausreichend Unfiltrat bevorratet wird, um ein zeitlich schwankenden Volumenstrom kompensieren zu können.The buffer tank ensures that the pressure of the unfiltered material is kept substantially constant. That is, the buffer tank ensures that despite pressure surges and fluctuating geodetic pressure of the unfiltered at the inlet of the unfiltered space no or only insignificant pressure fluctuations are recorded. In addition, the unfiltered through the buffer tank undergoes such a volume buffering that sufficient unfiltrate is always stored in order to compensate for a time-varying volumetric flow can.
Außerdem stellt der dem Trapfilter vorgeschaltete Puffertank sicher, dass das Unfiltrat typischerweise mit dem erforderlichen Gegendruck beaufschlagt wird, welcher ein Entgasen verhindert. In diesem Zusammenhang ist wesentlich, dass die Löslichkeit von CO2 in CO2-haltigen Getränken wie beispielsweise Bier abhängig von der Temperatur und dem Druck des Getränkes im Beispielfall sind. Aus diesem Grund muss das sogenannte Entlösen von CO2 aus dem Getränk verhindert werden. Das bedeutet, dass das Unfiltrat im Allgemeinen mit einem Druck beaufschlagt werden muss, welcher ca. 1 bar (0,1 MPa) über dem Sättigungsdruck von CO2 im Beispielfall angesiedelt ist. Dieser Druck bzw. Gegendruck wird unter anderem von dem dem Trapfilter vorgeschalteten Puffertank zur Verfügung gestellt und verhindert am oder im Einlauf für das Unfiltrat die bereits angesprochene Entgasung bzw. Kohlensäureentbindung.In addition, the upstream of the trap filter buffer ensures that the unfiltered material is typically applied to the required back pressure, which prevents degassing. In this context, it is essential that the solubility of CO 2 in CO 2 -containing beverages such as beer are dependent on the temperature and the pressure of the beverage in the example case. For this reason, the so-called release of CO 2 from the drink must be prevented. This means that the unfiltered material generally has to be pressurized, which is about 1 bar (0.1 MPa) above the saturation pressure of CO 2 in the example case. This pressure or back pressure is provided inter alia by the upstream of the trap filter buffer and prevented on or in the inlet for the unfiltered the already mentioned degassing or carbonation.
Der anlagentechnische Aufbau mit dem Puffertank zwischen Anschwemm- und Trapfilter ist jedoch enorm und vor dem Hintergrund eines wachsenden Preisdruckes bei der Anlagenrealisierung verbesserungsbedürftig. Das gilt auch, wenn man beispielsweise im Rahmen der
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige Vorrichtung zur Filtration von Fluiden so weiter zu entwickeln, dass der anlagentechnische Aufwand verringert ist und eine Vereinfachung des Prozessablaufes beobachtet wird.The invention is based on the technical problem of further developing such a device for the filtration of fluids so that the plant-technical expenditure is reduced and a simplification of the process sequence is observed.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Unfiltratraum im Trapfilter und/oder der angeschlossene Einlauf zugleich als Gaspuffer ausgebildet ist bzw. sind.To solve this technical problem, a generic device in the invention is characterized in that the unfiltered space in the trap filter and / or the connected inlet is also designed as a gas buffer or are.
Im Rahmen der Erfindung übernimmt der Unfiltratraum also eine gleichsam zweifache bzw. mehrfache Funktion. Zunächst einmal sorgt er wie üblich dafür, dass das zu filtrierende Unfiltrat bevorratet wird und aus dem Unfiltratraum abgezogen werden kann. Darüber hinaus fungiert der Unfiltratraum als gleichsam vorgeschalteter Puffertank bzw. übernimmt die Funktion des Vorratsbehälters für das Unfiltrat respektive des an dieser Stelle üblicherweise vorgesehenen Puffertanks.In the context of the invention, the unfiltered space therefore assumes a function which is twice or more than one function. First of all, as usual, it ensures that the unfiltrate to be filtered is stored and can be removed from the unfiltrate space. In addition, the Unfiltratraum acts as a quasi upstream buffer tank or takes over the function of the reservoir for the unfiltered or respectively provided at this point buffer tanks.
Zu diesem Zweck setzt sich der Unfiltratraum volumetrisch aus einem Unfiltratvolumen und einem Gaspuffervolumen zusammen. Das Unfiltratvolumen ist dabei so ausgelegt und bemessen, dass der Unfiltratraum im Innern des Filterkessels genügend Unfiltrat speichern kann, so dass das Volumen des gemäß dem Stand der Technik externen und dem Filterkessel vorgeschalteten Puffertanks für das Unfiltrat erfindungsgemäß in den Filterkessel bzw. den Unfiltratraum verlagert ist, sodass der überaus kostenintensive Puffertank entfallen kann.For this purpose, the non-filtrate volume is composed volumetrically of a non-filtrate volume and a gas buffer volume. The unfiltrate volume is designed and dimensioned so that the unfiltered space inside the filter vessel can store enough unfiltered material, so that the volume of the external according to the prior art and upstream of the filter boiler buffer tank for the unfiltered according to the invention is displaced into the filter vessel or the unfiltered space so that the extremely costly buffer tank can be omitted.
Als weitere Besonderheit kommt hinzu, dass der Unfiltratraum als Gaspuffer fungiert und in diesem Zusammenhang dafür sorgt, dass das Getränk und beispielsweise Bier im Unfiltratraum mit dem nötigen Gegendruck ausgerüstet ist, damit das zuvor bereits beschriebene Entgasen bzw. die Kohlensäureentbindung verhindert wird. Im Allgemeinen wird hierzu der Druck des Gaspuffers bei der Behandlung von Bier so eingestellt, dass er ca. 1 bar (0,1 MPa) oberhalb des CO2-Sättigungsdruckes des Biers im Beispielfall angesiedelt ist. Zu diesem Zweck kann das Gas bzw. Puffergas des Gaspuffers auf einen vorgegebenen Druck geregelt werden, beispielsweise den bereits angesprochenen Druck im Innern des Unfiltratraumes und/oder Einlaufes von 1 bar oberhalb des Sättigungsdruckes des zu behandelnden Getränkes, im Beispielfall Bier.Another special feature is that the Unfiltratraum acts as a gas buffer and in this context ensures that the drink and beer, for example, in Unfiltratraum equipped with the necessary back pressure, so that the previously described degassing or the Carbonation is prevented. In general, for this purpose, the pressure of the gas buffer in the treatment of beer is adjusted so that it is located about 1 bar (0.1 MPa) above the CO 2 saturation pressure of the beer in the example case. For this purpose, the gas or buffer gas of the gas buffer can be regulated to a predetermined pressure, for example the already mentioned pressure in the interior of the unfiltrate and / or inlet of 1 bar above the saturation pressure of the beverage to be treated, in the example beer.
Um dies konstruktiv umzusetzen, verfügt der Unfiltratraum typischerweise neben dem Einlauf für das Unfiltrat über wenigstens einen Gasanschluss für die Gaszufuhr/Gasabfuhr des fraglichen Puffergases zur Herstellung des Gaspuffers. Bei der Behandlung von CO2-haltigen Getränken wie beispielsweise Bier kommt als Puffergas CO2 zum Einsatz. Grundsätzlich werden von der Erfindung natürlich auch andere Gase und hier insbesondere Inertgase abgedeckt. Dabei meint Inertgas im Rahmen der Erfindung ein reaktionsträges Gas, welches nicht zumindest aber nicht in produktschädigender Weise mit den behandelten Flüssigkeiten bzw. Getränken reagiert.To implement this constructively, the unfiltered space typically has, in addition to the inlet for the unfiltered material, at least one gas connection for the gas supply / gas removal of the buffer gas in question for the production of the gas buffer. In the treatment of CO 2 -containing beverages such as beer, CO 2 is used as the buffer gas. In principle, of course, other gases and in particular inert gases are also covered by the invention. In this context, inert gas in the context of the invention means an inert gas which does not react, at least not in product-damaging manner, with the treated liquids or beverages.
Tatsächlich werden im Allgemeinen zwei oder mehr Gasanschlüsse vorgesehen, nämlich wenigstens ein Gaseinlass und zumindest ein Gasauslass am Unfiltratraum. Der sich im Innern des Unfiltratraumes bildende oder vorgegebene Gaspuffer ist im Allgemeinen oberhalb des Unfiltrats im fraglichen Unfiltratraum angeordnet. Aus diesem Grund findet sich zumindest der Gasauslass am Kopf des Trapfilters. Zu diesem Zweck ist der Trapfilter mit einem volumenmäßig gegenüber dem Stand der Technik vergrößerten und ansonsten konventionell hergestellten Filterdom im Bereich des Unfiltratraumes ausgerüstet. Dieser Filterdom weist vorzugsweise, aber nicht zwingend zwei oder mehr Gasanschlüsse auf, nämlich den Gaseinlass knapp oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Unfiltrats und den Gasauslass kopfseitig des Filterdomes.In fact, two or more gas connections are generally provided, namely at least one gas inlet and at least one gas outlet at the unfiltered space. The gas buffer which forms or predisposes in the interior of the unfiltrate space is generally arranged above the unfiltrate in the unfiltered space in question. For this reason, at least the gas outlet is found at the head of the trap filter. For this purpose, the trap filter is equipped with a larger volume in terms of volume compared to the prior art and otherwise conventionally produced filter dome in the region of the unfiltered space. This filter dome preferably, but not necessarily, has two or more gas connections, namely the gas inlet just above the liquid level of the non-filtrate and the gas outlet on the top side of the filter dome.
Um in dem entsprechend erfindungsgemäß modifizierten Unfiltratraum des Trapfilters ähnliche Verhältnisse wie bei dem eingesparten zusätzlichen und dem Unfiltratraum vorgeschalteten Puffertank zu realisieren, ist eine Gasdruck-Stellvorrichtung zur Einstellung des Gasdruckes des Gaspuffers vorgesehen. Tatsächlich sorgt diese Gasdruck-Stellvorrichtung wie bereits beschrieben dafür, dass der Gasdruck beispielsweise 1 bar (0,1 MPa) oberhalb des Sättigungsdruckes für gelöstes CO2 in Bier angesiedelt ist, und zwar für den Fall, dass als Puffergas CO2 zum Einsatz kommt. Die Einstellung des Gasdruckes erfolgt im Sinne einer Regelung.In order to realize similar conditions as in the saved additional and the Unfiltratraum upstream buffer tank in the according to the invention modified Unfiltratraum the Trapfilters, a gas pressure adjusting device for adjusting the gas pressure of the gas buffer is provided. In fact, as already described, this gas pressure adjusting device ensures that the gas pressure is, for example, 1 bar (0.1 MPa) above the saturated CO 2 saturation pressure in beer, in the event that CO 2 is used as the buffer gas. The adjustment of the gas pressure takes place in the sense of a regulation.
Zu diesem Zweck ist die Gasdruck-Stellvorrichtung vorteilhaft mit einem Druckminderventil und einem Druckhalteventil ausgerüstet. Das Druckminderventil findet sich im Allgemeinen im Gaseinlass, wohingegen das Druckhalteventil im Gasauslass vorgesehen ist. Dabei mag das Druckminderventil dafür sorgen, dass das Gas bzw. CO2 im Beispielfall mit einem bestimmten Mindestdruck dem Gaseinlass zugeführt wird. Mit Hilfe des Druckhalteventils wird dagegen der maximal im Unfiltratraum beobachtete Druck des Puffergases vorgegeben.For this purpose, the gas pressure adjusting device is advantageously equipped with a pressure reducing valve and a pressure holding valve. The pressure reducing valve is generally located in the gas inlet, whereas the pressure holding valve is provided in the gas outlet. In this case, the pressure reducing valve may ensure that the gas or CO 2 is supplied in the example with a certain minimum pressure to the gas inlet. With the help of the pressure holding valve, however, the maximum observed in Unfiltratraum pressure of the buffer gas is specified.
Darüber hinaus ist neben der Gasdruck-Stellvorrichtung vorteilhaft eine Flüssigkeitsspiegel-Stellvorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der Unfiltrat-Flüssigkeitsspiegel im Unfiltratraum eingestellt werden kann. Auch der Unfiltrat-Flüssigkeitsspiegel wird im Allgemeinen im Sinne einer Regelung vorgegeben und eingestellt. Tatsächlich wird der Flüssigkeitsspiegel des Unfiltrats im Unfiltratraum auf einen vorgegebenen Füllstand geregelt.In addition, in addition to the gas pressure adjusting device advantageously a liquid level adjusting device is provided, by means of which the unfiltered liquid level can be adjusted in the unfiltered space. Also, the unfiltered liquid level is generally set and set in the sense of a regulation. In fact, the liquid level of the unfiltered material in the unfiltered space is regulated to a predetermined level.
Um dies im Detail zu realisieren, setzt sich die Flüssigkeitsspiegel-Stellvorrichtung aus einem Flüssigkeitsspiegel-Sensor und einer Filtratpumpe zusammen. Mit Hilfe des Flüssigkeitsspiegel-Sensors wird der Flüssigkeitsspiegel im Innern des Unfiltratraumes abgefragt. Die Filtratpumpe sorgt dafür, dass das Filtrat aus dem Filtratraum über den Auslauf abgezogen wird und dadurch das zu filtrierende Unfiltrat durch den Filter in den Filtratraum gelangt. Bei der Filtratpumpe handelt es sich bevorzugt um eine frequenzgesteuerte Kreiselpumpe.To realize this in detail, the liquid level adjusting device is composed of a liquid level sensor and a filtrate pump. With the help of the liquid level sensor, the liquid level in the interior of the unfiltered space is interrogated. The filtrate pump ensures that the filtrate is withdrawn from the filtrate via the outlet and thus passes through the unfiltered filtrate to be filtered through the filter into the filtrate. The filtrate pump is preferably a frequency-controlled centrifugal pump.
Mit Hilfe einer Steuereinheit kann nun diese frequenzgesteuerte Kreiselpumpe bzw. allgemein die Filtratpumpe so beaufschlagt werden, dass je nach den vom Flüssigkeitsspiegel-Sensor ermittelten Werten für den Flüssigkeitsstand die Filtratpumpe für die gesteuerte bzw. geregelte Entleerung des Filtratraumes sorgt. Jedenfalls lässt sich mit Hilfe der Steuereinheit im Filtratraum der konstante Füllstand einstellen und beobachten.With the aid of a control unit, this frequency-controlled centrifugal pump or generally the filtrate pump can be acted upon in such a way that, depending on the values for the liquid level determined by the liquid level sensor, the filtrate pump ensures the controlled or regulated emptying of the filtrate space. In any case, can be set with the help of the control unit in the filtrate, the constant level and observe.
Darüber hinaus mag natürlich die Steuereinheit grundsätzlich auch dafür eingerichtet und vorgesehen sein, dass mit ihrer Hilfe die Gasdruck-Stellvorrichtung für den erforderlichen Gasdruck des Puffergases im Unfiltratraum sorgt. Dabei wird der Gasdruck des Puffergases auf einen von der Steuereinheit vorgegebenen Wert eingestellt bzw. geregelt.In addition, of course, the control unit may in principle also be set up and provided for that, with its help, the gas pressure adjusting device ensures the required gas pressure of the buffer gas in the unfiltered space. In this case, the gas pressure of the buffer gas is set or regulated to a value predetermined by the control unit.
Im Ergebnis wird eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden beschrieben, die sich zunächst einmal durch einen reduzierten anlagentechnischen Aufwand auszeichnet. Als Folge hiervon ist mit deutlich verringerten Investitionskosten bei der Realisierung zu rechnen. Außerdem führt die Verlagerung der Funktion des dem Filterkessel vorgeschalteten Puffertanks für Unfiltrat gleichsam in den Filterkessel dazu, dass der Platzbedarf gegenüber herkömmlichen Anlagen verringert ist.As a result, a device for the filtration of fluids is described, which is initially characterized by a reduced investment outlay. As a consequence of this, significantly lower investment costs can be expected in the realization. In addition, the shift of the function of the upstream of the filter boiler buffer tank for unfiltered leads as it were in the filter tank to the fact that the space required compared to conventional systems is reduced.
Als weitere Folge und sich hieraus ergebender Vorteil wird ein verringerter Wartungsbedarf beobachtet. Schließlich ist der Prozessablauf vereinfacht, weil die für das Unfiltrat erforderliche Puffermenge gleichsam im Filterkessel zur Verfügung gestellt wird und zugleich der Filterkessel bzw. dessen Unfiltratraum dafür sorgt, dass das zu behandelnde Fluid, im Beispielfall das CO2-haltige Getränk, mit dem nötigen Gegendruck beaufschlagt wird. Dieser Gegendruck ist im Beispielfall von Bier oberhalb des CO2-Sättigungsdruckes angesiedelt. Als weiterer Vorteil ist zu berücksichtigen, dass erfindungsgemäß nicht nur der Unfiltratraum als solcher die beschriebenen Funktionen übernehmen kann, sondern ergänzend auch der Einlauf als zusätzlicher Speicher für das Unfiltrat und/oder das Puffergas zur Verfügung steht. D. h., das komprimierbare Volumen des Puffergases kann kostengünstig und konstruktiv bei Bedarf erweitert werden. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen. As a further consequence and resulting advantage, a reduced need for maintenance is observed. Finally, the process flow is simplified because the amount of buffer required for the unfiltrate is made available in the filter vessel and at the same time the filter vessel or its Unfiltratraum ensures that the fluid to be treated, in the example, the CO 2 -containing beverage, with the necessary back pressure is charged. This backpressure is located in the example of beer above the CO 2 saturation pressure. Another advantage is to be considered that according to the invention, not only the unfiltered space as such can perform the functions described, but also the inlet as additional storage for the unfiltered and / or the buffer gas is available. D. h., The compressible volume of the buffer gas can be expanded cost-effectively and structurally as needed. Here are the main benefits.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden schematisch.In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment. The single figure shows a device for the filtration of fluids schematically.
In der Fig. ist eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden dargestellt. Bei den zu behandelnden Fluiden handelt es sich im Ausführungsbeispiel um CO2-haltige Getränke und insbesondere Bier. Dieses Bier wird als Unfiltrat
Das Unfiltrat
Der Filtratraum
Tatsächlich ist ein Gaseinlass
Tatsächlich mag der Filterkessel
Mit Hilfe einer Gasdruck-Stellvorrichtung
Im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend ist das Druckminderventil
Zusätzlich zu dieser Gasdruck-Stellvorrichtung
Der Flüssigkeitsspiegel-Sensor
Dabei ist die Auslegung insgesamt so getroffen, dass der Flüssigkeitsspiegel des Unfiltrates
Grundsätzlich kann auch die Gasdruck-Stellvorrichtung
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, Filtrat
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |