DE2905262A1

DE2905262A1 - Filteranlage

Info

Publication number: DE2905262A1
Application number: DE19792905262
Authority: DE
Inventors: Richard Hope Knibbs
Original assignee: SECRETARY ENERGY BRIT; UK Secretary of State for Energy
Current assignee: SECRETARY ENERGY BRIT; UK Secretary of State for Energy
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1979-08-23
Also published as: US4219421A; FR2416713A1; NL7900863A; GB1600795A; FR2416713B1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DF. SANDMMR 2905262

PATENTANWÄLTE Postfach 86 02 45 ■ 8000 München 86

•5

Anwaltsakte 29 846

Secretary of State for Energy in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland

London / Großbritannien \

IPiIt eranlage

Ansprüche —

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f (039)933272 Telegramme: _ Bankkonten: Hypo-Bank MUnchift 4-110122850

938273 BERGSTAPFI'AT'eNT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DF. MM

988274 TELEX: Bayet Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

983310 0524560BERGd . Postscheck München 65343-80S (BLZ 700 IOti80)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Filter, insbesondere auf ein Mikro- oder Ultrafeinfilter, sowie auf eine Filteranlege mit wenigstens einem solchen Filter.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung hat ein Filter Anordnungen von in Reihen nebeneinander liegenden, parallelen Rinnen aus einem steifen Kunststoff, welche lagenweise in einem Stapel übereinanderliegen. Dabei sind einander benachbarte Lagen relativ zueinander verdreht, so daß also die Rinnen einander benachbarter Lagen jeweils mit den Böden oder mit den offenen Seiten einander zugewandt sind. Zwischen den über ihre ganze Länge mit den offenen Seiten einander zugewandten Rinnen sind Mikro- oder Ultrafeinfiltermembranen angeordnet. Die an einer Seite jeder Membrane liegenden Rinnen sind an einem Ende des Stapels offen, so daß eine Rohflüssigkeit in sie einfließen kann. Die an der anderen Seite der Membranen liegenden Rinnen sind am anderen Ende des Stapels offen, so daß die durch die Membranen hindurch in sie einfließende und dadurch gefilterte Flüssigkeit daraus ausfließen kann.

Die einander zugewandten Böden der Rinnen sind vorzugsweise aus einem einzigen Stück, welches eine Vielzahl von einander abgewandten Rinnen trägt und einen gemeinsamen Boden für diese bildet.

Die Erfindung richtet sich auch auf ein solches einstükkiges Teil aus steifem Kunststoff im Sinne der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsforra.

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Die an dem einen Ende des Stapels offenen Rinnen sind im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeit der Rohflüssigkeit vorzugsweise so bemessen, daß die Strömung der Rohflüssigkeit über die Membranen hinweg turbulent verläuft.

Die an dem einen Ende des Stapels offenen Rinnen sind am anderen Ende des Stapels vorzugsweise mit Durchlässen für den Austritt eines Teils der Rohflüssigkeit versehen, so daß über die Membranen eine Querströmung der Rohflüssigkeit verläuft.

In einer zweiten Ausführungsform schafft die Erfindung eine Filteranlege mit einer Speisepumpe für die Zufuhr einer Rohflüssigkeit, ein Filter gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, welches von der Speisepumpe mit der Rohflüssigkeit gespeist ist, und mit einem Vorratsbehälter für die Aufnahme der aus dem Filter austretenden, gefilterten Flüssigkeit.

Vorzugsweise ist zwischen dem Vorratsbehälter und dem Filter eine Rückspülpumpe in paralleler Anordnung vorgesehen, welche der Rückspülung des Filters mit aus dem Vorratsbehälter entnommener, gefilterter Flüssigkeit dient.

Ferner sind vorzugsweise Einrichtungen zum Steuern der Menge der vom Filter ungefiltert durchgelassenen Rohflüssigkeit vorhanden, welche somit gleichzeitig der Steuerung der Menge der aus dem Filter austretenden gefilterten Flüssigkeit dienen.

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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Filters im Längsschnitt, Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II

in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 mit III

bezeichneten kreisförmigen Ausschnitts, Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IV-IV

in Fig. 3,
Fig. 4a eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der

Anordnung nach Fig. 4,
Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie V-V

in Fig. 4,
Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI

in Fig. 4,
Fig. 7 eine Schrägansicht eines Teils der Anordnung nach

Fig. 3, .

Fig. 8 eine schematisierte Darstellung der Durchströmung

des Filters nach Fig. 1 bis 7, Fig. 9 eine schematisierte Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 8,

Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Filteranlage, Fig. 11 eine vergrößerte Schrägansicht eines gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 abgewandelten Teils

eines Filters, und
Fig. 12 ein Flußdiagrannn einer anderen Filteranlage.

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Ein in Fig» 1 und 2 im Betriebszustand gezeigtes Filter hat eine Filtereinheit 10, welche in einem zerlegbaren Druckgehäuse 11 untergebracht ist. Das Gehäuse 11 hat gewölbte Ein- und Auslaßdeckel 12 bzw. I3 aus rostfreiem Stahl und einen dazwischen festgehaltenen Mantel 14 aus glasfaserverstärktem Epoxydharz. An seinem linken Ende sitzt der Mantel 14 unter zwischenlage einer Ringdichtung in einer Ringnut 18, welche durch einen an der Innenseite des Einlaßdeckels 12 angeschwexßten Ringsteg 19 begrenzt ist« Das rechte Ende des Mantels 14 sitzt unter Zwischenlage einer Ringdichtung 22 in einer Ringnut 23 einer aus glasfaserverstärktem Epoxydharz geformten Stirnwand 25, welche mittels (nicht dargestellter ) Schrauben an einer

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von einer Mittelöffnung 2? durchsetzten und an der Innenseite des Auslaßdeckels 13 angeschweißten Druckwand 26 aus -rostfreiem Stahl befestigt ist.

Um das Gehäuse 11 herum sind mehrere Zugstreben 28 gleichmäßig verteilt angeordnet» Jede Zugstrebe 28 ist mit einem Ende an der Außenseite des Einlaßdeckels 12 angeschweißt und mit dem einwärts zurückgebogenen anderen Ende mittels (nicht gezeigter) Holz- oder Blechschrauben nahe dem rechten Ende des Mantels 14 an diesem befestigt. An der Außenseite jeder Zugstrebe 28 ist jeweils ein stählerner Haken 29 angeschweißt, an welchem ein zugeordneten Kniehebelverschluß 30 angreift. Jeder Verschluß 30 ist mittels Schrauben an eineir Halterung 31 befestigt, welche ihrerseits an der Außenseite des Auslaßdeckels 13 angeschweißt ist.

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. ήθ ·

An den unteren Zugstreben 28 abwärts hervorstehende stählerne Stützen 34 tragen jeweils einen Achsbolzen 35,auf welchem zwei Rollen 36 gelagert sind. Die Rollen 36 stützen sich auf einer Grundplatte 37 ab und ermöglichen damit das Abziehen des Einlaßdeckels 12 und des Mantels 14 von der Stirnwand 25» der FiItereinheit 10 und dem Auslaßdeckel 13-

Der Auslaßdeckel 13 ruht auf zwei daran angeschweißten Stützen 39» welche mittels (nicht gezeigter) Schrauben auf der Grundplatte 37 befestigt sind. Waagerecht und lotrecht angeordnete, von Öffnungen durchsetzte Rippen 42, 43 aus rostfreiem Stahl sind an der Innenseite des Auslaßdeckels 13 sowie an der Druckwand 26 angeschweißt, um die letztere abzustützen. An der Innenseite des Einlaßdeckels sind waagerecht angeordnete und von Öffnungen durchsetzte Eippen 45 aus röstfreiem Stahl angeschweißt«

Die Filtereinheit 10 weist einen aus glasfaserverstärktem Epoxydharz geformten Filterkasten 50 von quadratischem Querschnitt auf, welcher an seinem linken Ende einen sich bis nahe an die Innenfläche des Mantels 14 heran erstrekkenden Flansch 51 trägt. Der Flansch 51 hat entlang seinem Umfang eine- Stufe für die Aufnahme eines Gurami-Flachrings 52, welcher von einem mittels Senkkopfschrauben 54- am Flansch 51 befestigten Ring 53 aus rostfreiem Stahlblech in dichtender Anlage an der Innenfläche des Mantels 14 festgehalten ist.

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Das obere Teil des filterkastens 50 weist eine abnehmbare Platte 57 auf, welche von mehreren Federklammern 58 aus rostfreiem Stahl festgehalten ist. Das rechtsseitige Ende des Filterkastens 50 ist in eine Nut 60 der Stirnwand 25 eingeschoben und mittels eines Epoxydklebers daran befestigt. Die Stirnwand 25 ist durch mehrere um sie herum verteilte Rippen 63 versteift und trägt zwei hervorstehende Stützen 62 für die Unterseite des PiIterkastens 50.

Innerhalb des Filterkastens 50 sind siebenundzwanzig erste und sechsundzwanzig zweite Filtertabletts 65 bzw. 66 aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff, etwa Polyester, Acetal, Polycarbonat oder modifiziertem Polypheny enoxid (Noryl) einander abwechselnd zu einem Stapel übereinandergelegt, wobei die.ersten Filtertabletts 65 kurzer sind als die zweiten Tabletts 66.

Wie man insbesondere in Fig. 3 und 4 erkennt, haben sämtliche Filtertabletts 65 und 66 jeweils einen waagerechten mittleren Boden 70, an dessen Ober- und Unterseite jevreils zweiundzwanzig Stege 71 einander gegenüber hervorstehen, so daß sie an beiden Seiten des Bodens 70 einundzwanzig parallele Rinnen 72 begrenzen. Innerhalb des Filterkastens liegen jeweils fünf Tabletts 65 oder 66 in einer Reihe nebeneinander, so daß in einer sich quer über den Filterkasten erstreckenden Lage 73 jeweils einhundertuüdfünf Rinnen 72 vorhanden sind. Die ersten und zweiten Tabletts 65 und 66 sind so geformt, daß die Rinnen 72 einander benachbarter Lagen 73 relativ zueinander überkopf stehen, daß

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also die Rinnen 72 einander benachbarter Lagen 73 einen gemeinsamen Boden 70 haben oder einander mit den offenen Seiten zugewandt sind.

Die zweiten Filtertabletts 66 sind jeweils an der Ober- und der Unterseite mit einem Filtertuch 75 aus Polyesterelementarfasern mit einer Maschengröße von ca. 0,068 mm (240 mesh) überzogen, welches an den Rändern das Tabletts mittels eines Epoxydharzklebers befestigt ist. Über jedes Filtertuch 75 ist eine Mikrofiltermeinbrane 76 gespannt und entlang den Bändern mittels eines Kontaktklebers absichtend daran befestigt. Um Beschädigungen der Filtertücher 75 zu vermeiden,sind die Enden der Stege' 71 abgerundet. Eine zum Boden 70 parallele Endleiste 77 an den rechten Enden aller Rinnen 72 der zweiten Tabletts 66 dient der Befestigung und Abstützung der Filtertücher 73- Damit der Kleber dem im Betrieb des Filters auf das Filtertuch 75 ausgeübten Zug widerstehen kann, können die Ränder des Filtertuchs 75, wie in Fig. 4a dargestellt, mittels des Klebers jeweils in einem zentralen Schlitz 79 an den beiden Seiten der zweiten Tabletts 66 befestigt sein.

Wie man insbesondere in Fig. 3 erkennt, sind die zweiten Filtertabletts 66 am rechten Ende offen und sitzen mit dies® in einer Gummidichtung 80, welche in eine entsprechende Vertiefung 8.1 der Stirnwand 25 eingesetzt ist, so daß die Rinnen des Tabletts.66 mit einem rechteckigen Durchlaß 82 der Stirnwand fluchten. Die ersten Filtertabletts 65 sind dagegen am rechten Ende durch eine Abschlußleiste 85 ver-

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schlossen. Nahe der Abschlußleiste 85 sind der Boden 70 sowie die Stege 71 der ersten Tabletts 65 jedoch von einem Durchlaß 86 durchsetzt, über welchen überschüssige Eohflüssigkeit aus den ersten Tabletts 65 abfließen kann.

Wie man in Fig. 5 erkennt, sind die jeweils äußeren Stege 71 an beiden Seiten der ersten Tabletts sowie ein entsprechendes Stück des Bodens 70 ausgeschnitten, so daß an jeder Seite der ersten Filtertabletts zunächst der Stirnwand 25 ein senkrecht verlaufender Durchlaß 88 vorhanden ist, welcher mit einem entsprechenden Auslaß 55 des Filterkastens fluchtet (Fig. 1). Die überschüssige, ungefiltert durchgelassene Rohflüssigkeit kann daher in den Raum zwischen dem Filterkasten 50 und dem Mantel 14- einström-en, von wo aus sie über zwei oberhalb und unterhalb des Filterkastens 50 angeordnete Durchlässe 68 der Stirnwand 25 und mit diesen fluchtend an der Druckwand 26 angeschweißte Auslaßrohre 67 aus rostfreiem Stahl abfließen kann. Die Auslaßrohre 67 durchsetzen des Auslaßdeckel 13 und sind mit diesem verschweißt. In die Durchlässe 68 der Stirnwand 25 umgebenden Ringnuten 78 sitzende Ringdichtenden 87 verhindern den Durchtritt der überschüssigen Rohflüssigkeit zwischen der Stirnwand 25 und der Druckwand 26.

Wie man in Fig. 6 erkennt, sind auch in den zweiten Tabletts 66 denen der ersten Tabletts 65 entsprechende Durchlässe gebildet, wobei jedoch die Stege 71 an den Seiten der Tabletts nicht zurückgeschnitten sind, sondern dem Verlauf der Ausschnitte des Bodens 70 folgen. Die den äußeren Stegen

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γ,

71 benachbarten Stege 71 der zweiten Tabletts 66 sind etwas kürzer als die übrigen Stege, so daß ein Durchlaß entsteht, durch welchen hindurch in den äußeren Rinnen 72 des jeweiligen Tabletts 66 vorhandene gefilterte Flüssigkeit in benachbarte Rinnen 72 und über diesen in den zugeordneten Durchlaß 82 abfließen kann.

Die Abschlußleisten 85 der ersten Filtertabletts 65 haben oben und unten hervorstehende Laschen 90 bzw. 91, welche sich jeweils bis zur Hälfte in die senkrechten Durchlässe 88 der benachbarten zweiten Filtertabletts 66 erstrecken und sich in Anlage an den Gummidichtungen 80 befinden, ausge nommen das obere und untere Ende der Gütereinheit 10 (Fig. 7).

Die linken Enden der ersten Filtertabletts 65 sind offen, während die entsprechenden Enden der Rinnen 72 der zweiten Filtertabletts 66 mit einer Abschlußleiste 94- verschlossen sind. Am äußeren Flansch 51 des Filterkastens 50 sind mehrere Druckstäbe 95 aus glasfaserverstärktem Epoxydharz festgespannt, so daß sie sich in Anlage an den Enden der ersten und zweiten Filtertabletts 65 bzw. 66 befinden und die Abschlußleisten 85 am rechten Ende der ersten Tabletts

65 an die Gummidichtungen 80 anzupressen.· Dadurch werden die Dichtungen 80 komprimiert und in abdichtender Anlage an den Mikrofiltermembranen 76 der zweiten Filtertabletts

66 gehalten. Die Rippen 45 des Einlaßdeckels 12 reichen bis auf ca. 0,25 mm an die Druckstäbe 95 heran, so daß deren Rückwärtsbiegung beim Rückspülen des Filters begrenzt ist und die Abdichtung zwischen den Gummidichtungen 80

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und den Mikrofiltermembranen 76 dadurch erhalten bleibt.

Für den Druckausgleich um den Filterkasten 50 herum erstrecken sich von den Auslaßrohren 67 ausgehende Rücklaufrohre 96 zu Durchlässen 97> welche beiderseits des Filterkastens 50 in der Stirnwand 25 geformt sind. Der Einlaßdebkel 12 hat einen Einlaß 99 für eine Rohflüssigkeit, und der Aüslaßdeckel 13 einen Auslaß 110 für die gefilterte Flüssigkeit, welcher über eine Druckkupplung 111 mit einem Ablaufrohr 112 verbunden ist.

Im Betrieb des in Fig. 1 bis 7 dargestellten Filters strömt eine Rohflüssigkeit durch den Einlaß 99 in das Gehäuse und fließt dann entlang den Rinnen 72- der ersten Filtertabletts 65· Dabei tritt ein Teil der Flüssigkeit durch die Mikrofiltermembranen 76 hindurch in die Rinnen 72 der zweiten Filtertabletts 66, von wo aus sie durch den zugeordneten Durchlaß 82 und die Mittelöffnung 27 der Drückwand 26 hindurch in den Raum zwischen der Stirnwand 25 und dem Auslaßdeckel 13 strömt, aus welchem sie dann über den Auslaß 110 aus dem Filter ausfließt.

Am Ende der Rinnen 72 der.ersten Tabletts 65 fließt die überschüssige Rohflüssigkeit über die Durchlässe 86 und und die Auslässe 55 in den Raum zwischen dem Filterkasten und dem Mantel 14, von wo aus sie über die Durchlässe 68 und auslaßrohre 67 aus dem Filter abfließt. Die Führung der Rohflüssigkeit entlang den Rinnen 72 ergibt eine Querströmung über die Länge der Filtermembranen 76 und verlang-

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samt dadurch den Ansatz von ausgefilterten Feststoffen auf den Membranen. Aus dem gleichen Grund sind die Abmessungen der Rinnen 72 und die Strömungsgeschwindigkeit der Rohflüssigkeit in den Rinnen 72 so aufeinander abgestimmt, daß die Strömung der Flüssigkeit über die Membranen 76 turbulent verläuft.

Die Strömungen der Rohflüssigkeit und der gefilterten Flüssigkeit durch das in Fig. 1 bis 7 dargestellte Filter hindurch bzv/. aus diesem heraus sind in schematisierter Form in Fig. 8 und 9 dargestellt, wobei Einzelheiten der Filtereinheit 10 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.

Für die Mikrofiltermembranen 76 eignet sich ein mikroporöser Film aus einem Acrylnitril-Polyvinylchlorid-Mischpolymer auf einem Polyester- oder Mylongewebe, beispielsweise eine Membrane, wie sie unzer der Typenbezeichnung Ali 200 von der Firma Gelman Hawkeley, Ltd. Lancing, England hergestellt wird. Zum Auswechseln der Membranen 76 kann der Mantel 14- zusammen mit dem Einlaßdeckel 12 vom Auslaßdeckel 13 abgezogen werden, worauf man den Deckel 57· sowie die Druckstäbe 95 vom Filterkasten 50 abnimmt, so daß die Filtertabletts 65 und 66 daraus entnommen werden können. Die gebrauchten Filtermembranen.76 können dann von den Filtertüchern 75 abgezogen und durch neue Mikrofiltermembranen ersetzt werden.

Bei den Kniehebelverschlüssen 30 handelt es sich beispiels-

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weise um solche der unter der Typenbezeichnung 4S-515 von der Firma Protex Fasteners, Ltd, Redditch, England hergestellten Art.

Die hydraulische Druckkupplung 111 ist von der Firma Victaulic Company, Hitchin, England lieferbar.

Eine in Fig» 10 dargestellte Filteranlage weist drei Hauptpumpen 120 auf, welche parallel zueinander an einem Einlaß 121 für eine Rohflüssigkeit angeschlossen sind und ein dem Filter 124 der in Fig. 1 bis 7 dargestellten Art vorgeschaltetes Filter 122 mit einer Durchlaßweite von 25 um speisen» In den Ein- und Auslaßleitungen der Hauptpurapen 122 ist jeweils ein Steuerventil 123 angeordnet, und zwischen dem Vorfilter 122 und dem Filter 124 sind ein weiteres Steuerventil 125 sowie ein Druckmesser 126 angeordnet«

Die vom Filter 124 ausgehende Abflußleitung für die überschüssige Eohflüssigkeit weist ein Steuerventil 127 und einen Durchflußmesser 128 auf. Mittels des Steuerventils 127 ist die Ausflußmenge der überschüssigen Rohflüssigkeit auf beispielsweise 20% der Ausflußmenge der gefilterten Flüssigkeit aus dem Filter 124 einstellbar.

Eine vom Filter 124 ausgehende Abflußleitung für die gefilterte Flüssigkeit führt über ein Steuerventil 130 und einen Durchflußmesser 131 zu einem Vorratsbehälter 132. Zwischen dem Filter 124 und dem Steuerventil 130 ist ein Druckmesser 137 angeordnet. Ein Auslaß des Vorratsbehälters 132

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ist über ein Steuerventil 133 mit einer Bückspülpumpe

135 verbunden, deren Auslaß über ein weiteres Steuerventil

136 mit dem Auslaß des PiIters 124 verbunden ist.

Die in Pig. 10 dargestellte Anlage mit dem in Pig. 1 bis 7 gezeigten Pilter hat beispielsweise die folgenden Kenndaten:

Mikrofiltermembrane : größte Porengröße 0,2 um

Gesamtfläche 27, 3m

Arbeitsdruck : bis ca. 7 kp/cm Pilterleistung: 820 m⁵/h

überschüssige Eohflüssigkeit: 20% der Zuflußmenge zum

Pilter 124.

Im Betrieb ist das Steuerventil I30 voll geöffnet und die Steuerventile 125 V¹^d 127 sind so eingestellt, daß sich bei einer Zuflußmenge con 1025 nr/h. die vorgenannte Pilterleistung ergibt. Die Steuerventile 133 und 136 sind dabei geschlossen. Bei einem Absinken des Durchflusses der gefilterten Flüssigkeit durch den Durchflußmesser I3I muß der Pilter 124 rückgespült werden. Dazu wird das Steuerventil geschlossen, das Steuerventil 127 voll geöffnet, das Steuerventil 130 geschlossen, die Steuerventile 133 und werden geöffnet und die Rückspülpumpe 135 wird in Gang gesetzt. Das Steuerventil I30 kann anschließend wieder geöffnet werden, damit der Rückspüldruck einen bestimmten

Wert von beispielsweise ca. 1,4 kp/cm nicht überschreitet.

Die Pilteranlage ist insofern sehr anpassungsfähig, als die Pilterleistung etwa proportional dem Arbeitsdruck ist.

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-/19.

Durch Abstellen einer der Hauptpumpen 122 und schließen der dieser zugeordneten Ventile 123 läßt sich der Ar-

2 beitsdruck auf beispielsweise ca. 3,5- kp/cm und damit die Filterleistung auf etwa 400 m /h verringern.

Die Filteranlage kann zwei parallel zueinander angeordnete Filter 124 aufweisen, welche dann so mit der Rückspülpumpe 135 verbunden sind, daß jeweils ^ein Filter 124 rückgespült werden kann, während das andere arbeitet.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung der vorstehend genannten Werkstoffe beschränkt. Die genannten Werkstoffe können insbesondere durch Kunststoffe ersetzt werden, damit ein wesentlicher Vorteil der Erfindung,· nämlich eine relativ große Durchflußmenge pro Gewichtseinheit, erhalten bleibt.

Soll das in Fig. 1 bis 7 dargestellte Filter als Ultrafeinfilter verwendet werden, so kann die Mikrofiltermembrane 76 durch eine Ultrafeinfiltermembrane mit einer beispielsweise einem Molekulargewicht von 20 000 oder darunter entsprechenden Porengröße ersetzt werden. Derartige Filtermembranen werden unter der Bezeichnung IRIS 3042 von der Firma Rhone-Foulenc Chemie Fine, Paris, hergestellt.

Anstelle des in Fig. 4a gezeigten Schlitzes 79 für die Befestigung der Ränder des Filtertuchs 75 und der Filtermembrane 76 kann auch die in Fig. 11 dargestellte Anordnung verwendet werden. Der in Fig. 11 gezeigte seitliche Rand

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eines zweiten Filtertabletts 66 weist eine schwalbenschwanzförmige Leiste 149 auf, auf welche eine aus Kunststoff geformte, längliche Klemme I50 mit einer komplementär geformten Nut I5I aufgesetzt ist. Die Ränder des Filtertuchs 75 werden um die Leiste 149 herum befestigt, und die Ränder der Membrane 76 werden am Filtertuch 75 befestigt. Darauf wird die Klemme I50 auf die Leiste 149 aufgesetzt, um das Filtertuch 75 und damit die Membrane 76 zusätzlich mechanisch zu befestigen.und straffzuhälten.

Fig. 12 zeigt eine gegenüber Fig. 10 angewandelte Filteranlage mit automatischer Rückspülung. Die Anlage weist ein Vorfilter auf, sowie eine daran anschließende, mit veränderlicher Drehzahl betreibbare Speisepumpe I7I mit einem Drehzahlregler 172. Der Auslaß der Speisepumpe ist über ein Steuerventil 173 und zwei Absperrventile 176, mit zwei Filtern 174 bzw. 175 der in Fig. 1 bis 7 oder 11 dargestellten Art sowie mit einem Druckmeß- und Steuergerät 178 verbunden, welches seinerseits über eine Signalleitung mit dem Drehzahlregler 172 verbunden ist. Dieser ist seinerseits über eine Signalleitung 182 mit der Speisepumpe 171 verbunden- Die Filter 174, 174 haben jeweils eine Abflußleitung für die gefilterte Flüssigkeit mit einem Absperrventil 185, 186, und sind über diese mit einem zwischen zwei weiteren Absperrventilen 188, 189 liegenden T-Verbindungsstück verbunden. Am Absperrventil 188 ist eine Abflußleitung für die gefilterte Flüssigkeit und am anderen Absperrventil 189 eine Ablaßleitung angeschlossen. Ein Durchflußregler 187 ist über eine Signal-

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leitung 192 mit einem Durchfluß-Anzeige- und Steuergerät 193 verbunden, welches seinerseits über eine Signalleitung 194- mit dem Drehzahlregler 172 verbunden ist.

Von den Filtern 174-, 175 ausgehende Abflußleitungen für überschüssige Rohflüssigkeit sind jeweils über ein von einem Durchflußmesser 198 bzw. 200 gesteuertes Ventil 197 bzw. 199 mit einer Ablaßleitung verbunden.

Der Auslaß der Speisepumpe 171 ist über eine ein Absperrventil 210 aufweisende Leitung mit dem Durchflußregler verbunden. Ferner ist eine zwischen den Absperrventilen 176 und 177 angeschlossene Leitung über ein Absperrventil 211 mit der Ablaßleitung verbunden. Ein parallel zum Vorfilter 170 angeschlossener Druckmesser 212 dient zur Bestimmung des Zeitpunkts, an welchem eine Reinigung des Vorfilters notwendig ist.

An den Auslaß- und Einlaßseiten der Filter 174·, 175 sind jeweils Spülleitungen22O, 222 bzw. 221, 223 angeschlossen» Die Spülleitungen 220 bis 223 sind parallel zueinander über Ventile 227, 228, 229 bzw. 230 mit einer Rückspülpurape 226, über Ventile 232, 233, 234 bzw. 235 und ein weiteres Ventil 236 mit einem Vorratsbehälter 231 für ein Spülmittel oder über ein Ventil 24-3 mit einer Ablaßleitung verbindbar. Die Pumpe 226 ist über ein Ventil 24-5 mit dem Vorratsbehälter 231 verbunden und über eine Signalleitung 181 vom Druckmeß- und Steuergerät 172 gesteuert.

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. as-

Die Filteranlage nach Fig. 12 arbeitet folgendermaßen:

Zu Beginn des Betriebs liefert das jeweils arbeitende Filter 174 oder 175 die vorgesehene Ausflußmenge unter

einem niedrigen Druck von beispielsweise ca. 1 kp/cm . Bei einem Anstieg des zum Aufrechterhalten dieser Ausflußmenge notwendigen Drucks um etwa 1,4- kp/cm wird das jeweilige Filter etwa 1 min lang rückgespült und dann erneut in Betrieb genommen. Nach dem Rückspulen wird die gefilterte Flüssigkeit während der ersten 20 see dem Ablaß zugeleitet, um von der Rückspülung herrührende Verunreinigungen fortzuspülen. Bei der Rückspülung eines Filters ist der Ausfluß der gefilterten Flüssigkeit somit für ca. 80 see unterbrochen.

Nach jeder Rückspülung werden ca. 95% der vorherigen Filterleistung erreicht, so daß sich ungeachtet des intermittierenden Rückspulens im Laufe der Zeit ein langsamer Druckanstieg ergibt, sofern die Filterleistung aufrecht erhalten wird. Der nach jeder Rückspülung zur Erzielung der gewünschten Ausflußmenge erforderlich Druck wird von den Steuereinrichtungen gespeichert, worauf dann die nächste Rückspülung eingeleitet wird, wenn der betreffende

Druck um v/eitere ca. 1,4 kp/cm angestiegen ist. Je nach der Güte der Rohflüssigkeit kann nach etwa 4 bis 5 h ein

Druck von ca. 7 kp/cm notwendig sein, worauf dann das bisher arbeitende Filter 174 oder 175 stillgesetzt und das andere Filter in Betrieb genommen wird.

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• S3·

Während der 4- bis 5 k? in denen das jeweils andere Filter 175 oder 174- arbeitet, wird das stillgesetzte Filter mittels einer in Umlauf versetzten Lösung eines enzymatisehen Reinigungsmittels gereinigt und regeneriert*

ITm eine Querströmung über die Membranen der Filtef 174-, 175 zu gewährleisten, werden diese mit einer Filterleistung von beispielsweise. 90% betrieben, d.h. der geweilige Durchflußregler 198 bzw. 200 wird so eingestellt, daß ca.. 10% der Flüssigkeitsmenge als überschüssige Rohflüssigkeit am Auslaßende des jeweiligen Filters abgeführt werden.

Der Rückspüldruck beträgt vorzugsweise etwa 2 kp/cm , wobei

ti,

die Durchflußmenge ungefähr die gleiche ist wie im Filterbetrieb.

Die Steuerung der Filteranlage nach Fig. 12 geschieht wie folgt:

Es sei angenommen, daß das Filter 174- arbeitet und das zweite Filter 175 rückgespült bzw. gereinigt wird. Dabei sind die Ventile 185, 188 173 und 211 offen und die Ventile 176, 189, 210, 177 und 186 geschlossen. Nun wird das Ventil 176 geöffnet und das Ventil 211 geschlossen,. Das Durchfluß-Anzeige- und Steuergerät 193 wird auf die gewünschte Durchflußmenge, z.B. 690 Hr/h eingestellt. Durch das Umschalten der Ventile 176 und 211

steigt der Druck bei dieser,Durchflußmenge auf ca. 1 kp/cm Bei Erreichen der gewünschten Durchflußmenge der gefil-

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terten Flüssigkeit registriert das Druckmeß- und Steuergerät 178 den Anfangsdruck von ca. 1 kp/cm . Beim Anstieg des Widerstands innerhalb des Filters 174 erhöht der Durchflußregler 187 die Drehzahl der Speisepumpe I7Iι um den Durchfluß von 690 mV aufrecht zu erhalten. Ist der Druck

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im.Filter dann um ca. 1,4 kp/cm , d.h. also auf ca. 2,4 kp/cm angestiegen, so wird über das Druckmeß- und Steuergerät die Rückspülung eingeleitet. Während des FiIterns hält der Durchflußregler 198 den Durchfluß der überschüssigen Eohflüssigkeit auf 69 m⁵/, d.h. also auf 10% des Durchflusses der gefilterten Flüssigkeit.

Zum Einleiten der Rückspülung werden die Ventile 210 und geöffnet und die Ventile 188 und 173 geschlossen. Während der Rückspülung ist das Durchfluß-Anzeige— und Steuergerät 196 unwirksam, und das Druckmeß- und Steuergerät I78 hält die Speisepumpe auf einer unabhängig von der Durchflußmenge einem Druck von ca. 2 kp/cm entsprechenden Drehzahl.

Nach einer Minute wird dann die Nachspülung eingeleitet, indem die Ventile 189 und 173 für 20 see geöffnet und die Ventile 210 und 211 geschlossen werden, wobei die Steuerung der Speisepumpe I7I wieder auf das Durchfluß-Anzeige- und Steuergerät 193 übergeht.

Zur Aufnahme des Filterbetriebs wird dann das Ventil 189 geschlossen und das Ventil 188 geöffnet, wobei das Druckmeß- und Steuergerät 178 wiederum den Anfangsdruck für den neuen Filterzyklus registriert.

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Im Laufe von ca. 4 h steigt der Anfangsdruck für jeden Filterzyklus langsam auf den zulässigen Höchstwert von ca» 5s6 kp/cm an, nach Maßgabe der zunehmenden Verunreinigung des Filters. Das Druckraeß- und Steuergerät 178 enthält einen (nicht gezeigten)» auf einen Druck von ca. 7 kp/cm eingestellten Druckumschalter, bei dessen Betätigung die Speisepumpe 171 auf die niedrigste Drehzahl geschaltet und der Überwechsel vom ersten auf das zweite Filter 174- bzxtf. 175 eingeleitet wird. Dazu werden die Ventile 177 und 186 geöffnet und die Ventile 176 und 185 geschlossen, so daß dann das zweite Filter 175 arbeitet und das erste Filter 174- stillgesetzt ist. Mit dem Überwechsel wird auch der Reinigungszyklus für das erste Filter 174 eingeleitet.'

Dazu wird das Filter 174 bei geschlossenem Ventil 236 über die Leitung 221 und das Ventil 243 abgelassen. Anschließend wird die Reinigungslösung aus dem Vorratsbehälter 231 bei geschlossenen Ventilen 232 und 225 über die Pumpe 226, die Ventile 245 und 227? die Leitung 220, Leitung 221 und die Ventile 233 und 236 in Umlauf versetzt.

Dieser Vorgangs wird nach 5 min für weitere 5 min unterbrochen, worauf die Reinigungslösung dann bei geschlossenen Ventilen 233 und 227 während weiterer 5 rain über das Ventil 228, die Leitungen 221 und 220 und die Ventile 232 und 236 in Umlaufversetzt, gefolgt von einer weiteren Pause von 5 min. Dieser Zyklus wird während 4 h v/iederholt.

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Abschließend wird das Filter 174- über die Leitung 221 und das Ventil 233 abgelassen, und die Ventile 227 bis 230, 232 bis 236 und 24-3 werden geschlossen.

Die Steuerung des zweiten Filters 175 im Betrieb sowie die Reinigung desselben erfolgen in der vorstehend beschriebenen Weise.

Als Reinigungsmittel zum Reinigen der Membranen eignet sich ein enzymatisches Reinigungsmittel, etwa das unter der Bezeichnung "Biz" bekannte, wobei eine Lösung von ca. 1 bis 2% desselben in Wasser geeignet ist.

Während eines Filterzyklus kommt es darauf an, daß der Druck um nicht mehr als ca. 1,4- kp/cm ansteigt, da ein stärkerer Druckanstieg Verdichtungen der Verunreinigungen auf den Membranen zur Folge haben kann, so daß das Rückspülen dann weniger wirksam ist.

Als Vorfilter 170 eignet sich ein reinigbares Drahtsiebfilter mit einer Maschenitfeite von ca. 80 bis 25 um.

Die Signalleitungen 181, 182, 192 und 194- können in herkömmlicher Weise als elektrische oder pneumatische Leitungen ausgeführt sein.

Die Filteranlagen nach Fig. 10 und 12 können in Modulbauweise ausgelegt sein, so daß sie mühelos zum Verwendungsort transportiert und dort zusammengebaut werden können.

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Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR, DR. SANDIvIAIR

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte 29 .846

P_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_h_e

Ί. Filter mit einem eine Gütereinheit enthaltenden Gehäuse, welches einen Einlaß für eine Eohflüssigkeit, einen Auslaß für gefilterte Flüssigkeit und einen weiteren Auslaß für überschüssige Rohflüssigkeit aufweist, dadurch gekennz ei chnet, daß das Gehäuse (11) zerlegbar ist und ein feststehendes und ein bewegliches Teil (15 bzw. 12) aufweist, daß die Filtereinheit (10) eine· Anzahl von aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigten, in einem Stapel übereinander angeordneten Filtertabletts (65» 66) aufweist, welche jeweils einen mittleren Boden (70-)· aufweisen, an dessen Ober- und Unterseiten jeweils mehrere Stege (71) im wesentlichen parallel zueinander derart hervorstehen, daß sie an der

Bankkonten: Hypo-Bank München 44I0122850 (BLZ 7002Ö0H) Swift Code: JIYPO DE MM Bayer. Vereinshank München 453ITO (BLZ 70O2O27O)· Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

»(089)988272 Telegramme: 909834/0716 988273 988274 BERGSTAPFPATENT München 983310 TELEX: 0524560 BERG d

Ober- und Unterseite des Bodens jeweils eine Anzahl von im wesentlichen parallel zueinander über die Länge des Filtertabletts verlaufenden Rinnen (72) begrenzen, daß zwischen einander benachbarten Filtertabletts Mikro- oder Ultrafiltermembranen (75 ₅. 76) angeordnet sind, daß an einem Ende jeder an einer Seite' jeder Membrane liegenden Rinne ein Verschluß (85) angeordnet ist, daß am anderen Ende jeder an der anderen Seite jeder Membrane liegenden Rinne ein Verschluß (9^) angeordnet ist, und daß-nahe dem anderen Ende der an der anderen Seite jeäer Membrane liegenden Rinnen jeweils ein Durchlaß (86) für überschüssige Rohflüssigkeit angeordnet ist, so daß eine Querströmung der Rohflüssigkeit über die Membranen hinweg erzielbar ist.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem einen Ende offenen Rinnen (72) in bezug auf die vorgesehene Strömungsgeschwindigkeit der in ihnen fließenden Rohflüssigkeit für die Erzeugung einer turbulenten Strömung über die Membranen (75? 76) hinweg bemessen sind.
3· Filter nach Anspruch Λ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filtertablett (65·> 66) an beiden Seiten des anderen Endes so geformt ist, daß ein senkrecht verlaufender Kanal (88) vorhanden ist, in welchen die überschüssige Rohflüssigkeit durch die Durchlässe (86) hindurch einfließt.

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4. Filter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch g ekennz e i chnet, daß wenigstens einige der Filtertabletts (66) geformte Seitenteile (149) haben, welche in einer Hut (151) einer elastischen Klemme (150) Aufnahme finden, um eine zusätzliche mechanische Befestigung für die Membranen (75* 76) zu bilden.
5. Filteranlage, gekennzeichnet durch eine Speisepumpe (120) für die Zufuhr einer Rohflüssigkeit, durch einen von der Speisepumpe mit der Eohflüssigkeit gespeisten Filter (12A-) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, durch einen Vorratsbehälter (132) für die Aufnahme der aus dem Filter austretenden gefilterten Flüssigkeit, durch eine in einer parallelen Anordnung zwischen dem Filter und dem Vorratsbehälter mit diesen verbindbare Rückspülpumpe zum Rückspülen des Filters, und durch ein von der aus dem Filter austretenden überschüssigen Rohflüssigkeit durchströmbares Steuerventil (127)₅ mittels dessen die Menge der vom Filter durchgelassenen überschüssigen Rohflüssigkeit und über diese die Menge der aus dem Filter austretenden gefilterten Flüssigkeit einstellbar ist.
6. Filteranlage, gekennzeichnet durch eine mit veränderlicher Drehzahl arbeitende Pumpe (171) für die Zufuhr einer Rohflüssigkeit, durch eine von der Pumpe mit der Rohflüssigkeit gespeiste FiIteranordnung (174, 175) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, durch Einrichtungen (187, 193, 172) zum Verändern der Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit von Änderungen der

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aus der leiteranordnung austretenden Menge der gefilterten Flüssigkeit im Sinne der Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Austrittsmenge, durch Einrichtungen (198, 199) zum Steuern der Menge der von der Filteranordnung durchgelassenen, überschüssigen Rohflüssigkeit, durch eine Rückspülpumpe (226) zum Rückspülen der Filteranordnung mit einer Spülflüssigkeit, und durch Einrichtungen (181) zum Ermitteln des Drucks der von der Speisepumpe (171) zugeführten Rohflüssigkeit, zum Steuern der Drehzahl der Speisepumpe in Abhängigkeit vom Druck der zugeführt η Rohflüssigkeit und zum Einleiten der Rückspülung der Filteranordnung bei einem vorbestimmten Druckanstieg der zugeführten Rohflüssigkeit.

7· Filteranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (181) zum Ermitteln des Druck der zugeführten Rohflüssigkeit zur Steuerung der Rückspülpumpe (226) eingerichtet ist, so daß die Rückspülung der Filteranordnung (17^·, 175) bei einem vorbestimmten Druck der von der Speisepumpe (171) zugeführten Rohflüssigkeit einleitbar ist.

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