DE2126793A1

DE2126793A1 - Filterpatrone mit Membranfilterelement

Info

Publication number: DE2126793A1
Application number: DE19712126793
Authority: DE
Inventors: Ioshio Tokio; Azumi Hideo Suita Osaka; Machii (Japan)
Original assignee: Nomura Micro Science Co. Ltd., Tokio
Priority date: 1970-05-29
Filing date: 1971-05-28
Publication date: 1971-12-09
Also published as: FR2093894A5

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, das ein in Gegenstromrichtung waschbares Membranfilter enthält sowie eine Filterpatrone. Ein Filterteil, in Form einer Membran, welches allgemein als Membranfilter bezeichnet wird und eine Vielzahl von Poren mit Durchmessern in der Größenordnung von Mikronen aufweist, hat üblicherweise die Eigenschaft, daß es mit Poren ungleichmäßiger Form und ungleichmäßigem Durchmesser versehen ist und daß die Poren innerhalb der Membran in komplizierter Weise miteinander ver-

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1476 07 · BANKt COMMERZIANK, HAMBURG, 53/22904 ■ TElEGR. ι SPECHTZIES HAMBUW bzw. SPECHTZIES MÖNCHEN

schlungen sind, wie dies auch bei einer Schwammstruktur der Fall ist. In seiner Filterfunktion hält es extrem kleine Teilchen sowohl an der Oberfläche der Membran als auch innerhalb der Poren zurück. Andererseits können aber die gefilterten Rückstände, die innerhalb der Poren zurückgehalten wurden, nicht vollständig entfernt werden, selbst wenn die Membran durch einen Gegenstrom gewaschen wird.

Vor kurzem wurde- eine neue Technik entwickelt, bei welcher eine extrem dünne Membran aus Materialien mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, *Hre beispielsweise Polykarbonat-Kunststoff _f mit Neutronen bestrahlt wird, die ihre Spuren in der Membran hinterlassen. Wenn diese Spuren einer chemischen Korrosionsbehandlung unterzogen werden, können sich zylindrische Poren mit gleichförmigen Durchmessern in der Größenordnung von Mikronen ausbilden, insbesondere rechtwinklig zur Oberfl fläche der Membran in jeder gewünschten Dichte in der Größenordnung von einigen hundert Millionen Poren pro

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cm . Ebenso wurde eine weitere neue Technik entwickelt, bei welcher ein Metallsieb, in dem ähnliche Poren durch einen Photo-Ätzungsprozeß gebildet wurden* einem Galvanisierprozeß unterworfen wird, um die Porendurchmesser auf Größenordnungen von Mikronen zu verringern* wodurch

ein Membranfilter erhalten wird, welches sich in der Porenstruktur von vorbekannten Membranfiltern erheblich unterscheidet.

Diese neuen Membranfilter sind echte Siebfilter und bei ihrer Verwendung als Filterteil bilden sich die Filterrückstände hauptsächlich an der Oberfläche der Membran, so daß- sie in vollständiger und leichter Weise von der Oberfläche der Membran entfernt werden können und somit diese Membran wiederholt verwendbar ist, wenn sie mit einem Gegenstrom gewaschen wird. Weiterhin üben die gleichförmigen Porendurchmesser eine zusätzliche Siebfunktion aus.

Zur Unterscheidung von allgemeinen Membranfiltern wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die oben beschriebene neue Art von Membranfiltern mit "in Gegenstromrichtung waschbare Membranfilter" bezeichnet. Da das in Gegenstromrichtung waschbare Filter ebenso eine dünne Membran ähnlich den allgemeinen Membranfiltern ist, ist es notwendig, diese mit einem flachen Metallsieb zu stützen, welches mit durch Photoätzungs- oder Stanzprozessen erzeugten Poren-versehen ist, oder mit einem Harzsieb, welches so geschmolzen wurde, daß es Poren und Aussparungen od.dgl. aufweist. Wenn das in Gegenstromrichtung waschbare Membranfilter in engen Kontakt mit solch oinonPstützsieb gebracht wird, werden

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die Poren des in Gegenstrorarichtung waschbaren Membranfilters, die den Teil des Stützsiebes berühren, welcher keine Poren aufweist, blockiert. D^mit wird die Filterfunktion der Membran erheblich herabgesetzt. Wenn jedoch ein feines Sieb aus einzelnen Metallfaden, Harzfäden od.-dgl. zwischen dem in Gegenstromrichtung waschbaren Membranfilter- und dem Stützsieb angebracht ist, um diese zu trennen, dann wird der Verlust der' Filterfunktion des in Gegenstromrichtung waschbaren Membranfilters fc 'äußerordentlich verringert. Insbesondere zeigte es sich, daß, wenn die oben genannten Teile durch ein gewobenes engmaschiges Sieb getrennt sind, eineFiltrierwirksamkeit erreicht wird, die vier- bis fünfmal größer ist als diejenige, wenn keine Trennung vorgenommen wird. Diese Erscheinung zeigt sich auch b'ei den allgemeinen Membranfiltern, aber ihr Ausmaß ist sehr gering im Vergleich zu den in Gegens tromrichtung waschbaren Mernbranfiltern. wegen der unterschiedlichen Porenstruktur. In diesem Zusammenhang müssen die betreffenden Porendurchmesser des trennenden feinmaschigen Siebes und des Stützsiebes in geeigneten Größen .gewählt werden., so- daß die Me-nbranobe rf lache des in Gegens tromri chtung. .waschbaren Membranfilters infolge des Filtrierdrucks nicht in die Poren hineinragen und somit beschädigt werden kann* .

Im folgenden wird das Filterelement nach der Erfin-

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dung beschrieben.

Ein in Gegenstromrichtung waschbares Membranfilter ist auf seiner Vorder- und Rückseite jeweils mit feinmaschigen Sieben der gleichen Form und Grö'i3e abgedeckt.. Falls das Filterelement als Filterteil einer einschichtigen flachen Art von Filtern vex'wendet wird wird sein äußerer Randbereich mit biegsamem Harz verschmolzen oder verklebt. Falls das Filterelement als Filterteil für eine mehrschichtige flache Filterart verwendet werden soll, wird zusätzlich zum äußeren Randbereich entlang der Kante einer Zentralbohrung zur Herstellung einer zentralen konzentrierten Strombahn eine Verschmelzung oder Verklebung mit biegsamem Harz vorgenommen. Somit werden der Randbereich oder die Randbereiche vollständig innerhalb des Harzes abgedichtet, um eine Verschmutzung zu verhindern. Weiterhin muß eine Auswahl getroffen werden bei dem feinmaschigen Sieb und dem Dichtungsmaterial, damit diese hitzebeständige Eigenschaften und chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen, wodurch sie gegen Sterilisation- und Waschbehandlungen, die vor dem Filtrieren vorgenommen werdenj unempfindlich sind. Del einer solchen Auswahl der Materialien muß gegebenenfalls auch berücksichtigt werden, ob sie zum Filtrieren hhö. von Nahrungsmitteln geeignet sind. Die so erhaltene Vorrichtung stellt ein Filterelement dar, welches im Prinzip aus einem in Gegenstrom-

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richtung waschbaren Membranfilter besteht.

Im folgenden wird die Filterpatrone nach der Erfindung erläutert. Das oben beschriebene Filterelement für einen einschichtigen flachen oder einen vielschichtigen flachen Filtertyp befindet sich zwischen Stützschirmen aus Metall,beispielsweise aus rostfreiem Stahl, die die gleiche Form und Größe wie das Filterelement haben und dessen Vorder- und Rückseite abdecken. Das Filterelement ist weiterhin zwischen dem äußeren Randbereich des Umfanges und dem Rand der zentralen Bohrung angebracht und in Gummirahmen eingepaßt, welche eine U-fÖrmige Einbuchtung aufweisen^ so daß das Filterelement durch die Federkraft des Gummirahmens einen festen Sitz erhält. Der U-förmige Einschnitt am äußeren Rand Öffnet sich nach innen, der U-förmige Einschnitt am Rand des zentralen Durchlasses öffnet sich dagegen nach außen. An den flachen Randbereichen des vorderen und hinteren Stützschirmes befinden sich gestanzte Auswölbungen, die jeweils nach vorne und hinten zeigen. Die betreffenden Glieder werden abgedichtet und vor Verschmutzung geschützt, indem die betreffenden AuswÖi^ _;. bungen in Kontakt mit den vorderen und hinteren Wänden des .U-förmigen Einschnitts in den Gummirähmen gebracht werden und in-dem kreisförmige Ringe in die Rillen eingepaßt Werden, die sich auf der Rückseite der Auswölbungen

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auf· den vorderen und hinteren Stützsieben befinden, um sie in engen Kontakt mit dem Filterelement zu bringen. Das in der Filterpatrone enthaltene Filterelement kann csrsetzt werden, indem der Gummlrahrnen unter Dehnen entfernt wird. Nach erneutem Anpassen des Gummirahmens ist die ursprüngliche Patrone wiederhergesteilt. Somit entsteht eine Patrone, die im Prinzip aus einem in Gegenstromrichtung waschbaren Membranfilter besteht.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Filterelement für ein einschichtiges Flachfilterj

Fig. 2 einen Querschnitt durch den größten Durchmesser des in Fig. 1 abgebildeten Filterelementsj

Fig. J) eine Draufsicht auf ein Filterelement für ein mehrschichtiges Flachfilterj

Fig. 4 einen Querschnitt durch den größten.Durehmesser des in Fig. 3 abgebildeten Filterelement^J

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Filterpatrone, welche das in Fig. 1 abgebildete Filterelement enthält; ,

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Pig. 6 einen Querschnitt durch den größten Durchmesser der in Fig. 5 abgebildeten Filterpatrone;

Fig.·7 eine Draufsicht auf eine Filterpatrone, welche das in Fig. 3 abgebildete Filterelement enthält; und

Fig. 8 einen Querschnitt durch den größten Durchmesser der in Fig. 7 abgeoildeten Filterpatrone.

In Fig. 1 ist in Draufsicht ein Filterelement gezeigt, das als Filterteil in einem einschichtigen flachen Filtertyp verwendet werden soll. Mit 1 ist eine wirksame Filterfläche und mit 2 ein Teil einer Abdichtung bezeichnet. In Fig. 2 1st das in Fig. 1 abgebildete Filterelement im Querschnitt entlang der Linie A-A¹ abgebildet, bei welchem ein in Gegenstromrichtung waschbares Membranfilter 4 zwischen vorderen und hinteren feinmaschigen Sieben Z> angebracht ist. In diesem Falle wird die' Entfernung der

, Filterrückstände wesentlich erleichtert, wenn das zweite feinmaschige Sieb, gesehen aus der Richtung des Gegenstromwaschens, größere Maschen aufweist als das erste. Fig. 2 ist eine Draufsicht auf ein Filterelement, das als Filterteil eines mehrschichtigen Filtertyps verwendet werden soll. Der einzige Unterschied zu

. dem in Fig. 1 abgebildeten Filterelement besteht darin,·

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. daß ein zusätzlicher Abdichtungsbereich 2¹ vorgesehen ist wegen des Vorhandenseins eines zentralen Durchlasses sum Ausbilden einer zentralen konzentrierten Strombahn. In Fig. 4 ist das in Flg. 3 abgebildete Filterelement im Querschnitt entlang der Linie B~B^! gezeigt. Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Filterpatrone, welche in einem einschichtigen flachen Filtertyp verwendet werden soll, deren in Fig. 2 abgebildetes Filterelement zwischen vorderen und hinteren Stützsieben β angebracht ist,, wobei der äußere Randbereich am Umfang dieser Vorrichtung in einen sich nach innen öffnenden U-förmigen Einschnitt eines Gummirahmens 5 eingepaßt ist und diese Teile durch die Federkraft des Gummirahmens in ihrer Lage festgehalten sind. Auf den flachen Randbereichen des vorderen und hinteren Stützsiebes 6 befinden sich gestanzte Auswölbungen 8, die jeweils nach vorne und nach hinten zeigen und die zur Abdichtung in Kontakt des U-förrnigen Einschnittes des Gummirahmens 5 gebracht werden, wobei in den Rillen auf der Rückseite der Auswölbungen kreisförmige Ringe 7 oberhalb'und unterhalb des Filterelementes eingepaßt sind, um diese zur Abdichtung in engen Kontakt mit dem Dichtungsbereich 2 des Filterelementes zu bringen.

In Fig. J ist die in Fig. 5 abgebildete Filterpatrone irn Querschnitt entlang der Linie C-G¹ gezeigt. Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine

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Filterpatrone, die in einem mehrschichtigen flachen Filtertyp verwendet werden soll, in welchem das in Fig. 5.abgebildete Filterelement zwischen vorderen und hinteren Stützsieben 6' liegt, wobei der äußere Randbereich am Umfang dieser Vorrichtung in einen sich nach innen öffnenden U-förmigen Einschnitt des Gummirahmens 5 eingepaßt ist und der Randbereich des zentralen Durchlasses iri einem sich nach außen öffnenden U-förmigen Einschnitt eines Gummirahmens 5¹ sitzt und diese Glieder durch die Federkraft der Gummirahmen einen festen Sitz erhalten. An den flachen Randbereichen der vorderen und hinteren Stützschirme 6' befinden sich gestanzte Auswölbungen 8 und 8¹, die jeweils nach vorn und hinten zeigen und die zum Abdichten in Kontakt mit jeweils den vorderen und hinteren Innenwänden der U-förmigen Einschnitte in den Gummirahmen 5 und 5* gebracht werden, wobei in die Rillen auf der Rückseite dieser Auswölbungen kreisförmige Ringe 7 und 7* oberhalb und unterhalb des Filterele- f ments eingepaßt sind, um diese zum Abdichten in engen

Kontakt mit den Dichtungsbereichen 2 und 2* des Elementes , zu bringen.

In Fig. 8 ist die in Fig. 7 gezeigte Filterpatrone im Querschnitt entlang der Linie D-D¹ dargestellt.

Die vorliegende Erfindung bietet die im folgenden

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beschriebenen Vorteile. Wenn das Filterelement nach der Erfindung in einen flachen Filtertyp eingesetzt wird, welcher ursprünglich zur Verwendung von allgemeinen Membranfiltern bestimmt war, die nicht durch einen Gegenstrom gewaschen werden können,und wenn die gefilterte Flüssigkeit oder die Waschflüssigkeit wegen der Verstopfung des Filterteils rückwärts fließt, dann ist es nicht notwendig, den Filter zu öffnen, um das Filterteil jedesmal auszutauschen, sobald dieses verstopft ist, wie dies bei den vorbekannten Filtern der Fall ist. Weiterhin ergibt sich nicht die Notwendigkeit, jedesmal das Filterteil zu sterilisieren und waschen. Weiterhin kann bei Verwendung von Instrumenten, elektromagnetischen Ventilen u.dgl. für eine automatisierte Arbeitsweise dieser Filter . leicht in einen voll-automatisc\ⁿ'kontinuierlich arbeitenden und in Gegenstromrichtung waschbaren Filter umgewandelt werden. Dadurch können erhebliche Einsparungen sowohl an Arbeitszeit als auch an Filtrierkosten erreicht werden.

Außerdem kann ein grobes Filter leicht in ein ultrafeines Filter umgewandelt werden, wenn die Filterpatrone nach der Erfindung in ein Filter eingebaut wird, das allgemein übliches FiItet*papier, Filtertuch u.dgl. als Filterteil verwendet. Allerdings kann es

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in diesem Falle notwendig sein, die Ausführung des Filters in einem bestimmten Ausmaß zu verändern.

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Claims

Patentansprüche

1.) Filterelement, enthaltend ein in Gegenstromrichtung waschbares Membranfilter, dadurch gekennzeichnet, daß das in Gegenstromrichtung waschbare Membranfilter auf . seiner Vorder- und Rückseite mit jeweils einem Maschensieb abgedeckt ist und die Randbereiche der Vorrichtung mit Harz verschmolzen oder verklebt sind.

2. Filterpatrone mit einem austauschbaren ein in Gegenstromrichtung waschbares Membranfilter enthaltenden Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Stützsiebe der gleichen Form zum Festhalten des Filterelementes umfaßt und die Randbereiche zur Abdichtung am Umfang der Vorrichtung durch ein abnehmbares aus federndem Material gefertigtes Teil zusammengeklemmt sind.

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