DE2917889A1

DE2917889A1 - Filterkerze

Info

Publication number: DE2917889A1
Application number: DE19792917889
Authority: DE
Inventors: Joseph Frank Giannelli
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1978-05-04
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2424752B3; FR2424752A1; IT7948912A0; AR216583A1; AU523642B2; ES479776A1; CA1110181A; JPS551888A; GB2020187B; IT1116075B; GB2020187A; AU4484779A; BR7902660A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOET2

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAiRES agrees pres l'opfice europeen des brevets DÄ.-ING. FRANZ WUESTHOFF DR. PHIL. FREDA WUESTHOFF (1927-I956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.; DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 telefon: (089) 66 20 51 telegramm: protectpatent telex: 514070

1A-52 038

Patentanmeldung

Anmelder: ECODYlCE CORPORATION

90 Half Day Road, Lincolnshire, Illinois 60015, U.S.A.

Titel:

Filterkerze

S09846/0707

DR.-I NG. FRANZ VUESTHOFF

PATENTANWÄLTE _{DR> PHIL}, _Freda wuesthoff (1927-1956)

WUESTHOFF -ν. PECHMANN -BEHRENS -GOETZ d.fwno.geshard puls (195^970

DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.; DIFL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 66 20 ji

o telegramm: protectpatent

telex: j24070

1A-52 038 Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Filterkerze zur Verwendung- in einem der Flüssigkeitsreinigung dienenden Filterbehälter. Dabei ist die Erfindung darauf gerichtet, den Gaseinfluss in der Filterkerze während des Anschwemmens einer Zulaufseitigen Anschwemmschicht aus körnigem Filterhilfsmittel und während des nachfolgenden Filterbetriebs zu verringern.

Es ist bekannt, Flüssigkeiten dadurch zu reinigen, dass sie durch eine Filterkerze geleitet werden, die mit einer Anschwemmschicht aus Ionenaustauscherharzteilchen im Komgrössenbereich von 260 bis 37/um versehen wurde (US-PS 3 250 703).

Üblicherweise wird bei einer derartigen Anlage eine Vielzahl von Filterkerzen in einem Filterbehälter senkrecht angeordnet. Diese bekannten Filterkerzen v/eisen einen Kern aus rostfreiem Stahl auf, der mit Perforationen oder Öffnungen versehen ist, und es ist ein grobes·Drahtsieb um den Kern herum angeordnet, das seinerseits von einer Schicht eines feinmaschigen Drahtsiebs umgeben ist und der Unterstützung der Anschwemmschicht dient. Die Anschwemrnschicht aus dem Filterhilfsmittel wird zulauf seitig auf den Filterkerzen abgelagert, indem ein wässriger. Brei der Filterhilfsmittelteilchen durch den Filterbehälter geleitet wird. Die Länge dieser Filterkerzen ist durch den Aufwand für die korrosionsbesändigen Filterkerzenteile und die Grosse der Behälter begrenzt, die für den Filtervorgang eingesetzt werden können,, Wegen dieser Grössenbegrenzung ist es

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eririinscht, die gesamte Filterkerze mit dem Filterhilfsmittel zu überziehen.

Während des Füllens des Filterbehälters mit Flüssigkeit zwecks Ablagerung der Anschwemmschicht oder zur Einleitung des Filterbetriebs wird jedoch eine bestimmte Menge an Luft oder anderen Gasen im oberen Teil einer jeden Filterkerze angesammelt und dort infolge der Kapillarwirkung eingeschlossen. Wenn die winzigen Öffnungen bzw. Poren der Filterkerze von der Flüssigkeit im Filterbehälter befeuchtet werden, entsteht eine Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit, Luft oder anderen Gasen im Filterbehälter und den Wandflächen einer jeden Pcre des Drahtsiebs, auf dem das Filterhilfsmittel abgelagert ist. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit quer zu den Poren erzeugt eine Kraft, die überwunden werden muss, damit Gas durch die Pore hindurchtreten kann. Der resultierende Gasdruck in der Pore, der im Gleichgewicht mit der durch Kapillarwirkung 'erzeugten Oberflächenspannungskraft in der grössten Pore einer Filterkerze steht, wird als Blasenpunktdruck bezeichnet - gemäss Aerospace Recommended Practice (ARP) 901 der Society of Automotive Engineers, Inc.. Je niedriger der Blasenpunktdruck einer bestimmten Filterkerze ist, umso geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Gas während des Anschwemmens oder des Filterns in einer Filterkerze eingeschlossen wird.

Es ist bekannt, dass dieses eingeschlossene Gas sich zumindest in zv/eifacher Hinsicht nachteilig auswirkt. Erstens verhindert das eingeschlossene Gas ein Durchströmen der Filterhilfsmittelsu-spension und damit ein Anschwemmen im Bereich jener Flächen der Filterkerzen, in denen das Gas vorhanden ist, wodurch Bereeiche ohne Anschwemmschicht geschaffen werden, durch die Flüssigkeit mit Verunreinigungen durch die Filterkerze hindurchgelangen kann. Zweitens führt das Vorhandensein von eingeschlossenem Gas während der Filterphase zu einem periodischen Austreten des Gases nach aussen durch die Filterkerze, wodurch Bereiche der Anschwemmschicht reissen oder sogar entfernt werden können.

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Das Problem der Gaseinschlüsse in Filterkerzen hat besondere Bedeutung bei Filterkerzen mit einer absoluten Teilchenzurückhalt efähigke it von weniger als 50/um und mit einer Anschwemmschicht aus Filterhilfsmittel, die einen geringen Druckabfall während des Filterbetriebs aufweist, wie für pulverförmige Ionenaustauscherharze im Korngrössenbereich von 37 bis 260/um oder darunter. Die absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit ist die grösste Abmessung des kleinsten Teilchens, das stets von der Filterkerze zurückgehalten wird, und sie wird daher durch die kleinste Abmessung der grössten Pore der Filterkerze bestimmt. Es sind verschiedene Versuche zur Lösung des Problems der Gasansammlung bzw. Gaseinflüsse bekannt geworden, beispielsweise aus den US-PSen 3 630 700 und 3 779 386.

Bei den bekannten Filterkerzen sammelt sich ein beachtliches Volumen von eingeschlossenem Gas am oberen Ende jeder Kerze an. Sind die Filterkerzen in einem Filterbehälter mit einem unteren ohrboden zwischen der oberen Zulaufkarnmer und der unteren FiI-tratkammer angeordnet, so wird das Gas im Kern des Filterelemente eingeschlossen. Ist der Filterbehälter mit einem oberen Rohrboden versehen, so wird das Gas an der Aussenseite einer jeden Filterkerze festgehalten. Die Aussenfläche einer jeden Filterkerze wird im Bereich des eingeschlossenen Gasvolumens nicht mit der Anschwemmschicht überzogen. Steigt der Druck im Filterbehälter über den Druck beim Anschwemmen, so wird das eingeschlossene Gasvolumen komprimiert und/oder die Kapillarkraft überschritten und ungereinigte Flüssigkeit strömt durch die freiliegenden anschwemmschichtfreien Bereiche der Filterkerze. Der Druck im Filterbehälter steigt insbesondere in drei Fällen: Zuerst mit Beginn des Filterbetriebs, dann beim Auftreten von Strömungsschwingungen bzw. Strömungsstössen während des Filterns und schliesslich nach dem Aufbau eines merklichen Filterkuchens aus ungelösten Verunreinigungen. Das Durchströmen ungereinigter Flüssigkeit durch die freiliegenden Bereiche der Filterkerzen kann zu Verstopfungen der Kerzen durch im Wasser enthaltene Feststoffteilchen oder zur vorzeitigen Beendigung der Filtrierphase infolge des Vorhandenseins von Verunreinigungen im aus dem Filterbehälter austretenden Filtrat führen. 909846/0707

Es wurde bereits auf die bisherigen Versuche zur Lösung des Problems der Gaseinschlüsse hingewiesen. Beispielsweise ist aus den US-PSen 3 680 700 und 3 799 386 eine anschwemmbare Filterkerze bekannt, die an ihrem oberen Ende von einer domförmigen Abdeckung oder Entlüftungshülse umgeben ist. Die Abdeckung ist mit einer Entlüftungsöffnung versehen, die mit dem inneren Bereich der Filterkerze in Verbindung steht. Diese Ausbildung ist im Falle der Verwendung eines Filterhilfsmittels im Korngrössenbereich von 37 bis 260/um brauchbar, sie kann

jedoch nicht wirkungsvoll bei Filterkerzen eingesetzt v/erden, die eine niedrige absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit aufweisen, ohne dass wesentliche Änderungen an der Vorrichtung vorgenommen v/erden. Ist eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit von 50/um oder weniger erforderlich und wird dazu ein feinmaschiges Drahtgewebe verwändet, so wird die betreffende Filterkerze unwirtschaftlich wegen des Materialaufwands für die notwendige Entlüftungshülse und wegen der Herabsetzung der wirksamen Filterfläche der Filterkerze wegen der Länge der Entlüftungshülse. Diese Verringerung ergibt sich aus der kritischen Länge bei der Bemessung der Entlüftungshülse, die durch die Höhe des eingeschlossenen Gasvolumens bestimmt wird, das nach dem Einfüllen von Flüssigkeit in den Filterbehälter vorhanden ist, wenn keine Entlüftungshülse vorgesehen ist. Diese Höhe des eingeschlossenen GasVolumens wird gemessen als senkrechter Abstand der -Gas-Flüssigkeitsberührungsflache zum höchsten freiliegenden Bereich der das Filterhilfsmittel unterstützenden Schicht am oberen Ende der Filterkerze, und diese Höhe ist proportional zum Blasenpunktdruck der Filterkerzenschicht, die den höchsten Blasenpunktdruck aufweist, wobei es sich üblicherweise um die äusserste Schicht handelt, die das Filterhilfsmittel unterstützt.

Andere bekanntgewordene Versuche zur Lösung des Problems der Gaseinschlüsse beinhalten die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels, zur Herabsetzung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und. ein vollständiges Trocknen der Filterkerzen vor dem Füllen mit Flüssigkeit, um die Flüssigkeit zu beseitigen, welche die Oberflächenspannungskräfte quer zur Filterkerzenpore

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hervorruft. Die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels stellt Jedoch keine annehmbare Lösung des Problems dax*, weil dabei ein unannehmbares Maß von Schaumbildung erzeugt wird und die Beifügung solcher chemischer Mittel zur zu reinigenden Flüssigkeit häufig unerwünscht ist. Eine vollständige Tro.cknung der Filterkerzen vor der Füllung mit Flüssigkeit verhindert zwar Gaseinflüsse, erfordert jedoch eine erhebliche Zeitspanne, wodurch die Stillstandszeit der Filteranlage verlängert wird und der Zeitanteil herabgesetzt wird, der zum Filtern zur Verfügung steht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Filterkerze vorgesehen, die mit einer Anschwemmschicht aus einem Filterhilfsmittel überzogen werden kann und die einen porösen■rohrförmigen Kern sowie eine Unterstützung für die Anschwemmschicht aufweist, die einen Mantel mit diskontinuierlichen Schlitzen aufweist, der konzentrisch um den rohrförmigen Kern herum angeordnet ist. Der Blasenpunktdruck der Filterkerze ist unter den Druck herabgesetzt, der bei einer bekannten Filterkerze zu erwarten wäre, die eine entsprechende absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit aufweist, und dadurch wird das Anschliessen von Gas herabgesetzt.

Während bei den bekannten Ausbildungen die Schichten zum Unterstützen des Filterhilfsmittels aus einem feinen Sieb oder Maschengeflecht bestehen, das konzentrisch über einem groben Ablaufsieb angeordnet ist, das seinerseits einen zentralen rohrförmigen Kern umgibt, ist erfindungsgemäss das feinmaschige Sieb durch einen Mantel mit diskontinuierlichen Schlitzen ersetzt. Jeder der Schlitze weist eine langgestreckte Form auf, wobei"die Schlitzbreite so gewählt ist, dass die gewünschte absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit erreicht wird, die vorzugsweise weniger als 50/um beträgt. Die Länge der Schlitze ist so gewählt, dass der Blasenpunktdruck beträchtlich gegenüber einem vergleichbaren feinen Siebgeflecht herabgesetzt ist, das eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit von

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weniger als 50 /um aufweist, tind dadurch wird die Menge des in der Filterkerze eingeschlossenen Gases herabgesetzt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Filterkerze vorgesehen, die mit einer Anschwemmschicht aus einem Filterhilfsmittel versehen werden kann und einen porösen rohrförmigen Kern sowie eine Unterstützung für das angeschwemmte Filterhilfsmittel aufweist, die um den rohrförmigen Kern herum angeordnet ist und im Abstand von einem Ende des rohrförmigen Kerns endet, so dass ein Filterkerzenabschnitt gebildet ist, der einen vergleichsweise niedrigen Blasenpunktdruck aufweist. Die Filterkerze weist ferner einen

Mantel mit diskontinuierlichen Schlitzen auf, der sich im Bereich des Abschnitts mit vergleichweise niedrigem Blasenpunktdruck um den rohrförmigen Kern herum erstreckt und mit der Unterstützung für die Anschwemmechicht verbunden ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist mit einer Entlüftunghülse versehen, die über den geschlitzten Mantel angeordnet und mit diesem verbunden ist und eine Öffnung auf v/eist, die vom geschlitzten Mantel überdeckt wird. Alternativ ist der geschlitzte Mantel unter der Öffnung der Entlüftungshülse angeordnet, erstreckt sich jedoch nicht in Umfangsrichtung rund um den rohrförmigen Kern, und die Entlüftungshülse ist abdichtend mit der Unterstützung für die Anschwemmschicht verbunden. Diese Ausführungen erreichen den Vorteil der Herabsetzung des Gaseinschlusses in der Filterkerze durch einen niedrigen Blasenpunktdruck an einem Abschnitt der Filterkerze, an dem eine Fläche zur Gasfreigabe durch einen diskontinuierlich geschlitzten Mantel vorgesehen ist. Dieser Abschnitt ist so im Filterbehälter angeordnet, dass die maximale Antriebskraft des Gases zum Austreiben auf diesen Abschnitt wirkt.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen haftet der geschlitzte Mantel vorzugsweise durch Diffusionsbindung bzw. Durchdringung an den benachbarten Teilen der Filterkerze an, bei denen es

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sich üblicherweise mn eine Schicht aus grobem Drahtsieb handelt. Insbesondere bei der Ausführungsform mit einem geschlitzten Mantel, der sich als Aussenschicht über die ganze Länge der Filterkerze erstreckt, führt dieses Anhaften zu mehreren Nachteilen. Es ergeben sich zahlreiche Kontaktpunkte bzw. Haftpunkte zwischen dem geschlitzten Mantel und dem groben Drahtsieb, wodurch die Möglichkeit des Faltens oder Kräuseins des geschlitzten Mantels während eines Anstiegs oder einer Umkehrung der Flüssigkeitsströmung und Kraft und der daraus resul- ' tierenden Spannungen und Reissbeanspruchungen des Schlitzmant eis verringert wird. Ferner führt das gegenseitige Durchdringen an verschiedenen Kontaktpunkten zu einer wesentlichen. Stützung des Schlitzmantels und zu einer Herabsetzung der Möglichkeit einer Aufweitung der Schlitze durch körperliche Einwirkung im Vergleich mit einem feinmaschigen Drahtsieb von entsprechender absoluter Teilchenzurückhaltefähigkeit.

Die erfindungsgernässe Ausführungsform mit einem sich über die gesamte Länge der Filterkerze erstreckenden Schlitzmantel zur Unterstützung der Anschwemmschicht vermeidet die Nachteile der bekannten Filterkerzen .dadurch, dass der Blasenpunktdruck der Filterkerze wesentlich herabgesetzt wird, insbesondere der BIasenpunktdruck der äusseren Schicht der Filterkerze, die im allgemeinen den grössten Blasenpunktdruck aufweist'und daher die rnassgebliche Schicht bei der Regelung des Blasenpunktdrucks ist. Mit Hilfe der diskontinuierlich geschlitzten äusseren Mantelschicht der Filterkerze wird ein Zurückhalten von Teilchen einer Grosse von weniger als 50/um erzielt, während gleichzeitig eine Filterkerze geschaffen wird, die selbst in feuchtem Zustand dem Durchströmen von Gas einen niedrigen Widerstand entgegensetzt. Dabei weist die Filterkerze eine Teilchenzurückhaltung auf, die derjenigen einer Filterkerze unter Verwendung von feinmaschigem Drahtgewebe als Umhüllung entspricht, wobei jedoch eine bessere Fähigkeit zum Freigeben von Gas im Vergleich zu den Filterkerzen unter Verwendung von feinmaschigem Drahtge\irebe zur Erzielung der gleichen absoluten Teilchenzurückhaltefähigkeit vorhanden ist.

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Ferner ist die erfindungsgemässe Ausbildung mit einem diskontinuierliche Schlitze aufweisenden äusseren Mantel weniger anfällig für irreversibles Verstopfen als Filterkerzen mit einer Drahtgewebeabdeckung von entsprechender absoluter TeilchenzurUckhaltefähigkeit.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Filterkerze führen dazu, dass die Kosten einer Filteranlage mit einer bestimmten wirksamen Filterfläche herabgesetzt werden, da mehr Filterkerzenfläche wirksam mit einer Anschwemmschicht aus dem Filterhilfsmittel versehen werden kann und während der Filterphase genutzt werden kann.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig..1 in teilweise geschnittener Ansicht einen Filterbehälter mit zylindrischen Filterkerzen in erfindungsgemässer Ausbildung;

Fig. 2 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung des oberen Endes einer ersten Ausführungsform der Filterkerze mit einem zentralen Kern, einer groben Siebschicht, einem mit diskontinuierlichen Schlitzen versehenen Mantel als Unterstützung für die Anschwemmschicht und einer Entlüftungshülse;

Fig. 3 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung eine abgewandelte Ausfuhrungsform mit einem sich nur über die Höhe der EntlüftungshUlse erstreckenden Schlitzmantel; und

Fig. 4 in einer Fig. 2 und j? entsprechenden Darstellung eine weiter abgewandelte Ausführungsform, bei der sich der Schlitzmantel nur im Bereich der Entlüftungsöffnungen der EntlUftungshülse erstreckt.

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In Pig. 1 ist eine Filteranlage dargestellt _t die der aus der US-PS 3 279 608 "bekannten Anlage entspricht und einen Filterliehälter 10 aufweist, in den die zu filternde Flüssigkeit eingeleitet wird, in dem die Flüssigkeit gefiltert wird und aus dem das Filtrat abströmt. .

Der Filterbehälter 10 ist ein zylindrisches Gefäss aus Stahl oder dgl. mit einem sich konvex nach aussen vorwölbenden Deckelteil 11 und einem sich nach aussen konvex vorwölbenden Bodenteil 13. Der Behälter 10 ist durch einen nach unten durchgebogenen Rohrboden 17, der mit der Innenseite des Behälters 10 verschweisst ist, in eine Zulaufkammer 15 und eine Filtratkammer 15 unterteilt. Die Zulaufleitung 12 erstreckt sich durch den Bodenteil 13 des Behälters und steht mit der.Zulaufkammer 15 in Verbindung, so dass der gesamte Zulauf direkt in die Zulauf kammer 15 geleitet wird. Die Zulaufleitung 12 ist mit dem Rohrboden 17.durch Verschweissen verbunden. Auf diese ¥eise ist eine direkte Verbindung zwischen der Zulaufkammer 15 und der Filtratkamnier 16 ausgeschaltet.

In der Zulaufkammer 15 sind viele Filterkerzen 18 angeordnet, durch die der Zulauf strömen muss, bevor er in die Filtratkammer 16 gelangt und aus dem Behälter 10 durch die Austrittsleitung 14 austritt. Die Filterkerzen 18 v/eisen erfindungsgemäss einen herabgesetzten Blasenpunktdruck auf, was durch einen mit diskontinuierlichen Schlitzen versehenen Mantel 86 erreicht wird, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Alternativ können die Filterkerzen 18 auch ,so ausgeführt sein, wie. es in Fig. 3 oder 4 dargestellt ist. Jede Filterkerze 18 wird in ihrer senkrechten Stellung in der Zulaufkammer 15 des Filterbehälters 10 durch eine Halteanordnung 20 gehalten. Diese Halteanordnung 20 v/eist einen Zentrierstift 94 auf einem Deckel 90 auf, der in Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, und hält die Filterkerze lösbar in Stellung auf einem Filtersitz 30, der mit dem Rohrboden 17 verbunden ist. Die Filterkerzen 18 werden durch eine kleine Mannlochöffnung 22 im Filterbehälter 10 in den Behälter eingeführt und aus ihm entfernt. Die Mannlochöffnung 22

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ist mit einem Deckel 24 versehen, der gewünschtenfalls entfernt oder geöffnet v/erdenk ann, um das Innere des Filterbehälters 10 zugänglich zu machen.

Der Filterbehälter 10 ist mit einer Entlüftung 26 und mit einem Reserveanschluss 28 versehen, der im vorliegenden Falle verschlossen ist. Die Entlüftung 26 ist in ihrer Konstruktion abhängig von der Vervendung des Filterbehälters, wobei die spezielle Ausbildung dem Fachmann geläufig ist.

Die Filtersitze 30 bestehen aus einem kleinen Rohr aus Stahl oder dgl., das sich durch ein Loch im Rohrboden Ψ erstreckt und mit diesem verschweisst ist. Jeder Filtersitz 30 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Längsachse des Filterbehälters 10 und schafft eine Verbindung zwischen der Zulaufkammer 15 und der Filtratkammer 16. Jeder Filtersitz 30 bildet eine Stützbasis für eine Filterkerze 18, die durch die Halteanordnung 20 in Stellung auf dem Sitz 30 gehalten ist.

Eine Filterkerze 13 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der ,Erfindung ist mit ihren Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Diese Kerze 18 weist einen rohrförmigen Stützkern 82, eine Schicht aus grobem Drahtsieb 84, das koneztrisch um den Stützkern 82 herum angeordnet ist, und eine Aussenschicht in Form eines mit diskontinuierlichen Schlitzen versehenen Metallmantels 86 auf, der konzentrisch um das grobe Drahtsieb 84 herum angeordnet ist und an diesem anhaftet und dazu dient, das Filterhilfsmittel in Form von fein verteilten Kunstharzteilchen, üblicherweise im Korngrössenbereich von 37 bis 260/um oder kleiner, zu unterstützen. Der rohrförmige Stützkern 82 ist porös ausgeführt und kann wie in Fig. 2 dargestellt mit Perforationen versehen sein, als Kern aus gewickeltem faserförmigem oder verdichtetem kornförmigem Material (nicht dargestellt) ausgeführt sein oder sonstwie flüssigkeitsdurchlässig hergestellt sein. Der rohrförmige Stützkern 82 ist bevorzugt aus rostfreiem Stahl hergestellt und mit einer Vielzahl von symmetrisch im Abstand angeordneten Öffnungen versehen,

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um etwa 20 % offene Fläche an der Aussenumfangsfläche des Stützkerns 82 zu bilden. Der bevorzugte Bereich des Prozentsatzes an offener Fläche bzw. Perforationsfläche des Stützkerns 82 reicht von 5 % bis 65 %_f und der.Innendurchmesser des Stützkerns 82 beträgt vorzugsweise zwischen 1,9 und 6,3 cm.

Die Schicht aus grobem Drahtsieb 84 dient der Abstützung der mit den Schlitzen versehenen Aussenschicht 86 und der Verteilung der Flüssigkeitsströmung zwischen dem Schlitzmantel 86 und dem. Stützkern- 82. Das. Drahtsieb 84 ist so bemessen, dass es keinen wesentlichen Einfluss auf den Blasenpunktdruck der Filterkerze hat. Bei der bevorzugten Ausführungsform besetzt das Grobsieb 84 eine Maschenweite von etwa 150 /um. Das begrenzende oder bestimmende Bauteil für den Wert des. Blasenpunktdrucks der Filterkerze 18 ist die äussere geschätzte Mantelschicht 86. Dieser Mantel ist aus einem geeigneten Metall hergestellt, vorzugsweise aus einem Nickelblech von etwa 0,05 mm Stärke, das mit rechteckigen Schlitzen 88 versehen werden kann, die eine Breite von etwa 30yum und eine Länge von .etwa. 430/um aufweisen. Der Schlitzmantel 86 ist mit Massbeständigkeit angeordnet, so dass jeder Schlitz 88 sich mit seiner Längsrichtung in Ümfangsrichtung der Filterkerze 18 erstreckt, wie es in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt ist.

Obwohl die Schlitze 88 mit rechteckiger Form dargestellt sind, können sie auch oval sein oder irgendeine gestreckte Form aufweisen, wobei eine Schlitzbreite vorgesehen ist, die dem Mantel 86 eine gleichförmige.absolute Teilchenzurücldialtefähigkeit verleiht. Die Länge eines Schlitzes 88 beträgt wenigstens- etwa das Eineinhalbfache seiner kleinsten Abmessung, wodurch eine grosse Schlitzquerschnittsfläche entsteht xuid ein niedriger Blasendruck gefördert wird, während die gewünschte Auslegung der absoluten Teilchenzurückhaltefähigkeit für kleine Teilchenabmessungen erreicht wird. Es hat sich gezeigt, dass in einem Fall, in dem die Schlitzlänge wesentlich grosser als die Schlitzbreite ist, der Blasenpunktdruck eines solchen Schlitzes sich dem halben Blasenpunktdruck einer kreisförmigen Pore nähert,

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deren Durchmesser der Breite des Schlitzes entspricht. Für einen Schlitz mit einer Breite von 30/um beträgt die Länge des Schlitzes vorzugsweise wenigstens 45 /um.

Jedoch kann die Länge eines jeden Schlitzes nicht so gross werden, dass die Breitenabmessung die geforderte Toleranz verliert, wie es der Fall ist, wenn jeder Schlitz tatsächlich eine kontinuierliche Öffnung rund um den Umfang der Kerze 18 ist. Da das Ausmass des Gaseinschlusses in einer zylindrischen Fitlerkerze 10 mit dem Blasenpunktdruck der Filterschicht 86 ansteigt, ist der GaseinSchluss, der bei der mit dem Schlitzmantel 86 versehenen Filterkerze 18 auftritt, geringer als bei einer entsprechenden Filterkerze, die mit einer Filterschicht bedeckt ist, die kreisförmige Poren oder Kapillaröffnungen mit der gleichen absoluten Teilchenzurückhaltefähigkeit aufweist.

Wie in Fig. 2 dargestellt weist die Filterkerze 18 auch eine domförmige Abdeckung oder Entlüftungshülse 90 auf, die den oberen Teil der Filterkerze 18abschliesst. Wenigstens eine Entlüftungsöffnung 92, vorzugsweise sind drei oder vier Entlüftungsöffnungen vorgesehen, erstreckt sich durch den oberen Bereich der Entlüftungshülse 90, so dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren der Filterkerze 18 und der Aussenflache der Filterkerze 18 besteht. Obwohl gemäss Fig. 2, 3 und 4 die Öffnungen 92 in der zylindrischen Seitenwand der Entlüftungshülse 90 angeordnet sind, können eine oder mehrere Öffnungen auch in der.oberen Stirnfläche der Entlüftungshülse 90 vorgesehen sein und zu den gewünschten Ergebnissen führen, wenn ein Schlitzmantel 86,96 oder 98 verwendet wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäss Fig. 2 erstrecken sich der Stützkern 82, das Grobsieb 84 und der Schlitzmantel 86 jeweils nach oben über die Entlüftungsöffnungen 92 hinaus. Der Zweck der EntlüftungshUlse 90 liegt darin, zu verhindern, dass das eingeschlossene Gas in Berührung mit der vom Filterhilfsmittel überzogenen Oberfläche der Filterkerze 18 tritt, wobei diese anschwemmbare Oberfläche bei der Ausführungsform gemäss Fig.2

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vom Schlitzmantel 86 und bei den Fig. 3.und 4 vom feinmaschigen Sieb 102 gebildet ist.

Bei richtiger Auslegung der .Entlüftungshülse 90 entsteht eine Gas-Flüssigkeitsberührungsfläche am Boden der Entlüftungshülse 90, nachdem der Behälter 10 mit Flüssigkeit gefüllt wurde, und das Vorhandensein dieser Grenzfläche unterhalb der Entlüftungshülse 90 hindert Gas an der Berührung der mit einer Anschwemmschicht überziehbaren Oberfläche der Filterkerze 18. Steigt der Druck im Filterbehälter 10, wie es während des Anschwemmens der Fall ist, wird das Gas komprimiert, wobei die Gas-Flüssigkeitsgrenzfläche sich aufwärts bewegt und weiterhin sicherstellt, dass Gas nicht in Kontakt mit der Oberfläche der Filterkerze 18 tritt, auf der die Anschwemmschicht abzulagern ist.

Die kritische Länge A zur Bemessung der Entlüftungshülse 19 ist gleich der Höhe des Volumens an eingeschlossenem Gas, das nach der Wassereinfüllung vorhanden wäre, wenn keine Entlüftungshülse 90 verwendet würde. Die kritische Länge A wird gemessen als der senkrechte Abstand der Gasflüssigkeitsgrenzfläche bis zu den höchsten freiliegenden Schlitzen am oberen Ende des Filterelements 18, und dieser Abstand ist proportional dem Blasenpunktdruck des Schlitzmantels 86. Die Gasflüssigkeitsgrenzfläche bildet sich innerhalb des rohrförmigen Stützkerns bei Filterkerzen, die in einem Filterbehälter 10 angeordnet sind, der einen Rohrboden 17 aufweist, wie er in Fig. dargestellt ist, und die Grenzfläche tritt an der Behälterseite der Filterkerzen auf, wenn ein (nicht dargestellter) oberer Rohrboden verwendet wird, wie es in der Technik bekannt ist.

Der hier verwendete Begriff des Blasenpunktdrucks wird nach dem bereits vorstehend erwähnten Verfahren ARP 901 vom 1. März 1968 bestimmt. Um für ein bestimmtes Filterelement den Blasenpunktdruck zu erhalten,wird das Filterelement zuerst in die Versuchsflüssigkeit eingetaucht, um seine Porenkonstruktur anzufeuchten und zu sättigen. Gasdruck wird an die Innenseite des Filterelements angelegt, so dass Flüssigkeit,

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die das Filterelement befeuchtet hat, vom Gas verdrängt wird. Der Gasdruck wird langsam erhöht, bis der erste stetige Strom von Gasblasen beobachtet wird, der an einem Punkt des Filterelements austritt. Der Blasenpunktdruck wird definiert als der gemessene Gasdruck, der erforderlich ist, um die erste Blase zu bilden, die vom Filterelement freigegeben wird, und die Blasenpunktdruck ist im wesentlichen gleich der Druckkraft, die in Gleichgewicht mit der Oberflächenspannungskraft an der grössten Öffnung in der äusseren Filterelementschicht steht.

Bei der in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Filterkerze ein mit diskontinuierlichen Schlitzen versehenes Mantelband 96, das unter der Entlüftungshülse 90 angeordnet ist, Das Mantelband 96 ist mit den gleichen bevorzugten Schlitzabmessungen, Material, Konstruktion und anderen Begrenzungen ausgeführt, wie der Schutzmantel 86. Jedoch ist die Filteranschwemmschicht über die freiliegende Länge der Filterkerze 18 von einem feinmaschigen Siebgeflecht 102 unterstützt, das rund um das Grobsieb 84 und den StUtzkern 82 angeordnet ist. Wie in Fig. 3 dargestellt endet das feinmaschige Sieb 102 im Abstand vom oberen Ende des rohrförmigen Kerns 82, so dass ein Filterkerzenabschnitt gebildet ist, der einen Blasenpunktdruck aufweist, der durch das Grobsieb 84 bestimmt wird und dementsprechend relativ niedrig im Vergleich zum feinmaschigen Sieb 102 ist. Das mit Schlitzen versehene Mantelband 96 mit dem niedrigeren Blasenpunktdruck als das feinmaschige Sieb 102 ,jedoch mit einem grösseren Blasenpunktdruck als das Grobsieb 84 ist über dem Filterelementabschnitt von relativ niedrigem Blasendruck angeordnet und abdichtend mit dem feinmaschigen Sieb 102 am Punkt B durch Verschweissung oder auf andere Weise verbunden, um einen Durchtritt von.Flüssigkeit durch die Filterkerze 18 ohne Filterreinigung zu verhindern. Die Entlüftungshülse 19 ist über dem mit Schlitzen versehenen Mantelband 96 angeordnet und mit diesem

in geeigneter Weise verbunden, um gleichfalls zu verhindern, dass Flüssigkeit ohne Fteinigungswirkung durch die Filterkerze strömt. Wie in Fig. 3 dargestellt sind die Entlüftungsöffnungen 92 der Entlüftungshülse 90 von einem Abschnitt des mit Schlitzen

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versehenen Mantelbandes 96 überdeckt, und eingeschlossenes Gas wird von der Filterkerze 18 durch das Schlitzmantelband 96 mit dem relativ niedrigen Blasendruck und die Ehtlüftungsöffnungen 92 freigegeben. Die Abmessungen der Schlitze im Band 96 sind so gewählt, dass sich eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit ergibt, die derjenigen des feinmaschigen Siebes 102 entspricht, so dass Verunreinigungen, die auf das mit Schlitzen versehene Mantelband 96 auftreffen, durch dieses nicht hindurchströmen.

Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 2 und 3 wurde festgestellt, dass in Abhängigkeit von den Parametern der Filterkerze '18 und des Filterb'ehälters 10 keine Luft in der Filterkerze 18 eingeschlossen wurde, wie es nachfolgend im Beispiel II erläutert ist. Unter diesen Umständen kann die kritische Länge A für die Lüftungshülse 90 wesentlich herabgesetzt werden, und die Bauart der Entlüftungshülse 90 wird geändert, so dass sie nur als Deckel wirkt, wie es dem Fachmann bekannt ist, wobei das Freigeben des Gases durch den geschlitzten Mantel 86 oder das geschlitzte Mantelband 96 erfolgt.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 4 dargestellt ist, sind das feinmaschige Sieb 102, das grobe Sieb 84 und der Stützkern 82 so wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 angeordnet. Jedoch ist eine mit diskontinuierlichen Schlitzen versehene Mantelscheibe 98 unmittelbar unter den Öffnungen 92 durch Heftschweissung, Diffusionshaftung oder sonstwie mit der Entlüftungshülse 90 verbunden, wodurch ein Bauteil mit relativ niedrigem Blasendruck entsteht, das der Freigabe von eingeschlossenem Gas dient und gleichzeitig Verunreinigungen, die zufällig zur Entlüftungsöffnung 92 gelangen, durch die Schlitzmantelscheibe zurückhält. Daher werden die' Schlitzabmessungen der Mantelscheibe 98 so gewählt, dass die Mantelscheibe 98 eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit- aufweist, die derjenigen des feinmaschigen Siebes 102 gleich ist. Ferner ist die Entlüftungshülse 90 mit dem feinmaschigen Sieb 102 durch Verschweissen oder sonstwie am Punkt C verbunden. Die Schlitze der Mantel-

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scheibe 98 sind so ausgelegt, wie es bezüglich der Schlitze des Mantels 86 ausgeführt wurde, und die bevorzugte Materialkonstruktion und sonstige Begrenzungen des Schlitzmantels 86 gelten auch für die mit Schlitzen versehene Mantelscheibe 98.

Insbesondere bei den bevorzugten Ausführungsformen gemäss Fig. 2 und 3 ist vorgesehen, dass der Schlitzmantel 86 und das Schlitzmantelband 96 mit dem groben Drahtsieb durch ein Diffusionshaftverfahren an zahlreichen Punkten des Mantels 86 bzw. Bandes 96 verbunden werden. Da jedoch das Schiitzband 96 unterhalb der Entlüftungshülse 90 angeordnet ist, können für diese Ausführung auch andere geeignete Verfahren der Verbindung und Abdichtung eingesetzt v/erden. Zur Verwendung bei einem Schlitzmantel 86 oder Schlitzband 96 aus Nickel und einem groben Sieb 84 aus korrosionsbeständigem Stahl wird das Verfahren der Diffusionsverbindung bevorzugt, das manchmal auch als Sintern bezeichnet wird und darin besteht, dass der Mantel 86 bzw. das Band 96 gegen das grobe Sieb 84 in einer Wasserstoff atmosphäre oder unter Vakuum angedrückt wird, wobei die Materialtemperatur für eine Zeitdauer auf etwa 1O93°C gebracht wird, wodurch eine Diffusion hervorgerufen wird oder Teilchen zwischen dem Mantel 86 bzw. dem Band 96 und dem groben Sieb 84 ein Anhaften bewirken.

Beim Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird ein flüssiger Brei, der das Filterhilfsmittel für die Anschwemmschicht enthält, im vorliegenden Falle feinverteiltes Ionenaustauscherharz im Korngrössenbereich von etwa 37 bis 2oO /um oder kleiner in einem Anschwemmbehälter 32 gelagert. Eine Leitung 34 mit einem Ventil 36 verbindet den Anschwemmbehälter mit einer Pumpe 38..Eine Transportleitung 40 verbindet die Pumpe 38 mit der Zulaufleitung 12 des Filterbehälters 10. In der Transportleitung 42 ist nahe der Pumpe 38 ein Ventil 42 angeordnet, das den Durchtritt des wässrigen Breis von der Pumpe 38 steuert.

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Die zu behandelnde Flüssigkeit tritt durch eine Zuführleitung 44 mit einem Ventil 46 ein. Die Zuführleitung 44 mündet in die Transportleitung 40 zv/lschen dem Ventil 42 und der Zulaufleitung 12*

Die Austrittsleitung 14 vom Filterbehälter 10 ist an einer T-Verbindung 52 mit einer Betriebsleitung 48 und einer Anschwemmrückleitung 50 verbunden» Die Betriebsleitung 48 ist mit nicht dargestellten Verbrauchern"verbunden, beispielsweise ein Dampferzeuger oder dgl., und ist mit einem Ventil 54 versehen. Die Anschwemmrückführleitung 50 ist mit dem Anschwemmbehälter 32 verbunden und mit einem Rückführventil 56 zur Steuerung der Strömung des Breis zurück zum Anschwemmbehälter 32 versehen.

Eine Brückenleitung 58 mit einem Ventil 60 verbindet die Anschwemmrückführleitung 50 mit der Leitung 34» Eine Ablaufleitung 62 mit einem Ventil 64 ist an die Zulaufleitung 12 angeschlossen.

Während der Anschweinmphase wird eine Anschwemmschicht aus feinverteilten Ionenaustauscherharzteilchen zulaufseitig auf den Filterkerzen 18 abgelagert, also auf den Seiten, an denen die Flüssigkeit in die Filterkerzen 18 eingeleitet wird. Entsprechend wird während der Filterphase ein Filterkuchen innerhalb und auf der Zulaufseite der Anschwemmschicht aufgebaut.

Beim Vorbereiten der Filteranlage für den Betrieb besteht der erste Schritt im Anschwemmen des Filterhilfsmittels auf die Filterkerzen 18. Dazu wird der Behälter 10 mit Wasser von geringer Verunreinigung wie entmineralisiertem Wasser gefüllt« Ein Brei aus dem Filterhilfsmittel bzw. Anschwemmaterial und entmineralisiertem Wasser wird im Anschwemmbehälter 32 hergestellt, wobei das Anschwemmaterial fein verteiltes kornförmi™ ges Ionenaustauscherharz ist»

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3,%

Während des Anschwemmens sind alle Ventile geschlossen mit Ausnahme der Ventile 36,42,56 und 60. Das Anschwemmen wird durch Starten der Pumpe 38 eingeleitet, wodurch der Anschwemmbrei aus dem Anschwremmbehälter 32. abgesaugt und durch die Leitung 34 der Pumpe 38 zugeführt wird.. Der Brei wird mittels der Pumpe 38 durch die Transportleitung 40 und durch die Zulaufleitung 12 in den Filterbehälter 10 gedrückt. Der Druck des zuströmenden Breis verdrängt das entmineralisierte Wasser im Filterbehälter durch die Filtratkammer 16 und die Austrittsleitung 14. Ein Teil des entmineralisierten Wassers tritt durch die RUckführleitung 50 in den Anschwemmbehälter 32 ein, und ein zweiter Teil wird durch die Brückenleitung 58 der Leitung 34 zugeführt.

Bei fortschreitender Umwälzung wird der Ansch\^emmbrei in Anlage an die zulaufseitigen Oberflächen der Filterkerzen 18 gebracht. Die feinen Kunststoffteilchen des Anschwemmaterials werden vom Brei abgeschieden und als Anschwemmschicht auf den zulauf seitigen Oberflächen der Filterkerzen 18 abgelagert. Der Brei wird in der vorbeschriebenen Weise durch die Filteranlage umgewälzt, bis eine ausreichend dicke Anschwemmschicht auf den Filterkerzen 18 abgelagert ist. Der Anschwemmvorgahg wird dadurch beendet, dass die Ventile 36 und 56 geschlossen v/erden. Dann ist die Filteranlage bereit, um zum Behandeln von Speisewasser oder Flüssigkeit eingesetzt zu werden. Die Stärke der Anschwemmschicht auf dem mit Schlitzen versehenen Mantel 86 ist nicht kritisch, bevorzugt v/eist jedoch die Schicht eine Stärke im Bereich von etwa 1,6 bis 51 mm auf, wobei ein engerer Bereich zwischen etwa 3,2 und 25,4 mm und ein weiter eingeengter Bereich von etwa 3,2 bis 15,9 mm besonders bevorzugt werden.

Die Betriebsphase oder Filterphase wird dadurch eingeleitet, dass die Ventile 54 und 46 geöffnet werden. Dabei wird unbehandelte Flüssigkeit der Filteranlage durch die Zuführleitung 44 zugeführt und strömt durch die Transportleitung 40 und die Zulauf leitung 12 in den Filterbehälter 10. Der Druck der zuströmenden unbehandelten Flüssigkeit drückt diese durch die

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Anschwemmschicht, die Filterkerzen 18 und die Filtratkammer 16 in die Austrittsleitung 14. Nach Ausbildung dieser Betriebs strömung werden die Ventile 42 und 60 geschlossen und die Pumpe 38 abgeschaltet.

Wenn die unbehandelte Flüssigkeit durch die Anschwemmschicht strömt, findet eine Ionenaustauschreaktion statt, wodurch gelöste Verunreinigungen aus der Flüssigkeit entfernt werden. Zusätzlich werden ungelöste Verunreinigungen aus der unbehandelten Flüssigkeit dadurch entfernt, dass diese Flüssigkeit durch die mit einer AnschwemmGchicht versehenen Filterkerzen 18 strömt. Es baut sich ein aus ungelösten Verunreinigungen bestehender Filterkuchen innerhalb und auf der Anschwemmschicht auf., während die Filterphase fortgesetzt wird. Die gereinigte Flüssigkeit wird- durch die Betriebsleitung 48 einem Vorratsbehälter oder einer anderen Einrichtung zugeführt.

Gegebenenfalls erschöpfen sich die Harze der Anschwemmschicht und müssen regeneriert oder entfernt werden. In diesem Zeitpunkt wird die Filterphase unterbrochen, indem die Ventile 46 und 54 geschlossen werden. Dann wird der Filterbehälter 10 gereinigt. Dazu werden die Entlüftung 26 und das Ablaufventil 64 geöffnet und Wasser wird zusammen mit einem Spülgas, normalerweise Luft, in das Innere der Filterkerzen 18 an ihrem unteren Ende eingeleitet, um die Filterelemente 18 fortschrei- ' tend vom oberen Ende zum unteren Ende zu reinigen. Die Luft wird dadurch in das Innere der Filterelemente 18 eingeleitet,, das ein Ventil 66 in .der mit der Austrittsleitung 14 verbundenen Luftleitung 68 geöffnet -wird. Gleichzeitig wird Wasser in die Filterelemente 18 eingeleitet, indem ein Ventil 74 in der Rückspülleitung 76 geöffnet wird. Unter Druck stehende

Luft und Rückspülwasser treten dabei in die Filtratkammer 16 und strömen aufwärts in das. Innere der Filterkerzen 18. Vorzugsweise beträgt der Strömungsdurchsatz an Luft zwischen etwa

•2 _ ρ

0,3 bis 0,6 Standard-nr/min. u*¹^· Di FiIteroberflache, während

der Wasserdurchsatz etwa 20 l/min und m' Filterfläche beträgt. Das Ablaufventil 62 vrxrd so gesteuert, dass die Wasserstandhöhe langsam sinkt, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit

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von etwa 25 bis 38 cm/min. Die Luft und das Wasser, die in den Filterbehälter eintreten, neigen deswegen dazu, zuerst den oberen Abschnitt der Filterkerzen 18 zu durchströmen und die Anschwemmechicht dort zu entfernen.

Nachdem der Filterbehälter 10 leergelaufen ist, wird das Ablaufventil 64 geschlossen und der Behälter 10 füllt sich wieder mit Flüssigkeit, die in umgekehrter Richtung durch die Filterkerzen 18 strömt. Nachdem der Behälter 10 bis zu einer Höhe von etwa 15 cm über den oberen Enden der Filterkerzen 18 gefüllt ist, werden die Ventile 66,74 und 76 geschlossen, und das Rückspülwasser wird durch Öffnen des Ventils 64 aus dem Behälter 10 entfernt.

Das Ablaufventil 64 ist geschlossen und die Filterkerzen 18 v/erden erneut durch Öffnen der Ventile 66 und 74 in der Luftleitung 68 bzw. in der Rückspülleitung 76· rückgespült. Während dieses Schrittes 'wird mit einem etwas höherem Flüssigkeitsdurchsatz gearbeitet, nämlich mit etwa 40 bis 80 l/min und m Filterfläche. Luft wird ebenfalls mit einem Durchsatz von etwa 0,45 Standard-m^/min und m Filterfläche zugeführt. Nachdem der Behälter 10 bis zu einer Höhe über den oberen Enden der Filterkerzen 18 gefüllt ist, wird das Ablaufventil 64 erneut geöffent, damit der Flüssigkeitsspiegel mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 bis 38 cm/min sinken kann, während die Einleitung von Luft und Rückspülflüssigkeit fortgesetzt wird. Das Rückspülventil 74 wird geschlossen und das Entleeren wird mit gleichzeitiger Zuführung nur von Luft während einer kurzen Zeitspanne fortgesetzt, um ein vollständiges Entleeren sicherzustellen. Nachdem der Behälter 10 leer ist, v/erden das Ablaufventil 64 und das Luftventil 66 geschlossen. Das Rückspülventil 74 wird geöffnet und der Behälter wird zum dritten Mal gefüllt. Nachdem Füllen des Behälters' 10 v/erden die Entlüftung 26 und das Ventil 74 der Rückspülleitung geschlossen. Der Behälter 10 ist mit Wasser gefüllt und die Filterkerzen 18 können jetzt erneut mit einer Anschweminschicht versehen werden, wie es vorstehend beschrieben wurde.

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Obwohl vorstehend Luft als Reinigungsgas genannt wurde, können auch andere Gase zur Reinigung verwendet werden, wie beispielsweisedStickstoff, Sauerstoff und dgl.. Luft ist jedoch am wirtschaftlichsten und in den meisten Anlagen leicht verfügbar. In entsprechender Weise können auch andere Flüssigkeiten als Wasser während der Rückspülphase verwendet werden. Beispielsweise kommen als Spülflüssigkeiten Alkohole, Kohlenstofftetrachlorid und Reinigungsmittel und- Seifenlösungen in Betracht. Bevorzugt werden die Flüssigkeiten mit einer Temperatur im Bereich von etwa 38 bis 93°C zugeführt.

Typische feste Kationaustauscherharzteilchen, die bei dem vorbeschriebenen speziellen Filterverfahren verwendet werden können, sind vom Divenyrbenzol-Styrolkopolyinertyp,vom Acryltyp, vom sulfonierten Kohletyp und vom Phenoltyp. Diese können beispielsweise in. Natrium-, Wasserstoff- oder Ammoniumform verwendet werden. Typische feste Anionenaustauscherharzteilchen, die verwendet werden können, sind vom Phenolformaldehydtyp, Divinylbenzol-Styrolkopolymer'iTTp, Acryltyp νχιά Epoxidtyp. Die Anionharzteilchen können beispielsweise in der . Hydr,o3cidform oder in der Chloridform verwendet werden. Geeignete Harze sind im Handel in der grosskörnigen Form unter den Handelsnamen Aberlite IR-120 und Aberlite IRA-400 der Firma Röhm und Haas Company sowie Dowex -HCR-S und Dowex SBR-P, der Dow Chemical Company erhältlich. Die fein verteilten Kunstharze werden dadurch hergestellt, dass durch Teilchenzerkleinerung der Korngrössenbereich herabgesetzt wird. Diese Kunstharzteilchen werden vor ihrer Verwendung regeneriert und gewaschen.

Die nachfolgenden Beispiele sollen - ohne Begrenzung des Bereichs der Erfindung - Anwendungsfälle für die Erfindung aufzeigen.

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au

Beispiel I

Es wurden Messungen des Blasenpunktdrucks bei Pilterkerzen ' mit einer äusseren Schicht eines Maschengewebes aus rostfreiem Stahldraht 165 x 800 und bei einer Filterkerze mit einer Aussenschicht in Form eines mit Schlitzen versehenen Mantels vorgenommen. Die Schlitzabmessungen betrugen 30 χ 430/um. Bei ihrer Benutzung als Filterschicht haben sowohl das 165 x 800 St alildr ahtma schengewebe wie der 30 χ 4θ/um Schlitze aufweisende Mantel eine absolute Teilchenzurückhaltefälligkeit von etwa 30/um.

Die Blasenpunktversuche wurden nach dem vorerwähnten Verfahren (ARP-901) durchgeführt, wobei die Messwerte entsprechend der Empfehlung (ARP-901) korrigiert wurden, um den Standardblas enpunktdruck für jede Filterkerze bezogen auf Isopropanol bei 25⁰C zu erhalten. Diese auf Isopr'opanol bei 25°C bezogenen Werte für den Standardblasenpunkt betrugen bei dem 165 x 800 Maschendrahtgewebe 175 rnm Wassersäule und für die mit dem Schlitzmantel versehene Filterkerze .mit 30 χ "430 /um Schlitzen 107 mm Viassersäule.

Dementsprechend hatte die Filterkerze mit dem Schlitze aufweisenden Aussenmantel einen niedrigeren Blasenpunktdruck als die bekannte Filterkerze, wobei in beiden Fällen die gleiche absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit vorhanden ist. Diese Verringerung des Blasenpunktdrucks ermöglicht einer grösseren Luftmenge das Entweichen durch die erfindungsgemässe Filterkerze während der Anschwemmphase und während der Filterphase im Vergleich zu den Verhältnissen bei den bekannten FiI-terkerzen.

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Beispiel II

Sine Filterkerze mit einem 165 x 000 Maschendrahtgewebe wurde in einer Versuchsanlage im Zusammenhang mit dem Anschwemmen von Filterhilfsmittel auf die Filteroberfläche untersucht. Nach dem Füllen und Anschwemmen blieb die Filterkerze wegen des Gaseinschlusses an ihrem oberen Ende auf einer Länge von etwa 23 cm ohne Anschwemmüberzug. Im Hinblick auf die gemäss Beispiel I gewonnenen Werte für den Blasenpunktdruck war bei der Verwendung einer Filterkerze mit. einem Schlitze von 30 χ 430 /um aufweisenden Mantel als Aussenschicht mit einem geringeren GaseinschlusG als bei der Filterkerze■mit dem Maschendrahtgewebe zu rechnen, jedoch wäre noch ein gewisser Gaseinschluss· zu. erwarten gewesen mit der Folge, dass ein Abschnitt

der Filterkerze ebenfalls ohne Anschwemmüberzug bleibt. Die Berechnung aufgrund des Verhältnisses der Blasenpunktdrücke der Schlitzmantelkerze und der Maschendrahtkerze ergibt eine Länge dieses anschwemmfreien Bereichs von etwa 14 cm.

Bei einem Versuch mit einer Filterkerze, die mit einem Schlitze von 30 χ 430 /um aufweisenden Mantel in Übereinstimmung mit der Erfindung versehen war, wurde festgestellt, dass die Filterkerze über ihre gesamte Länge mit einer Anschwemmschicht versehen werden konnte, was anzeigt, dass kein Gas eingeschlossen war. Datier wurden Gaseinschlüsse durch die erfindungsgemiisse Ausbildung bereits ohne Verwendung einer -^tlüftungs^- hülse oder eines anderen Abdeckungsteils vermieden.

Zwar wird nach der vorstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit der erfindungsgemässen Filterkerze eine Anschwemmschicht aus feinverteilten Ionenaustauscherharzteilchen verwendet, jedoch ist die Erfindung gleichfalls dann von Vorteil, wenn die Anschwemmschicht aus Kieselgur, Zellulosefasern, Polyacrylnitrilfasern oder aus einem anderen Filterhilfsmittel besteht, wie für den Fachmann leicht einzusehen ist.

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Claims

DR.-Iiiü. FRANZ TFUESTHOFF

PATENTANWÄLTE _{dr pmL fr£da WÜESTHOPF}

WUESTHOFF-v. PECHMANN-BEHRENS-GOETZ dipping, gkhard puls (i_9J2-_I97i)

DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VOK PECHMANN PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPL.-ING.J DIPL.-WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 6620 ji telegramm: protectpatent telex: j 24 070

1Δ-52 038

Patentansprüche:

Filterkerze zur senkrechten Anordnung in einem Filteri5ehälter unter Verbindung einer im Behälter ausgebildeten Zulaufkammer und Filtratkammer unter Verwendung einer Anschwemmschicht aus Filterhilfsmittel, insbesondere Ionenaustauscherharzteilchen in einem Korngrössenbereich von weniger als 400/um, auf der Filterkerzenoberfläche, bestellend aus einem porösen rohrförmigen Kern und einer äusseren Filterkerzenschicht zur Unterstützung der Anschwemmschicht, dadurch gekennzeichnet , dass die äussere Schicht der Filterkerze (18) zumindest an ihrem oberen Ende von einem diskontinuierliche Schlitze (88) von langgestreckter Form aufweisenden Mantel (86,96,98) gebildet ist.
2. Filterkerze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite eines jeden Schlitzes (88) bis zu etwa 30/um und die Länge eines jeden Schlitzes (88) zwischen etwa 45 und 430/Uni beträgt.
3. Filterkerze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Filterkerze (18) eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit*von weniger als 50/um aufweist und dass die Länge eines jeden Schlitzes (88) wenigstens etwa das Eineinhalbfache der Schlitzbreite beträgt.

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4. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , dass die Filterkerze (18) eine absolute Teilchenzurückhaltefähigkeit von weniger als etwa 30/um und einen Blasenpunktdruck von weniger als etwa 175 mm Wassersäule aufweist.
5. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass der poröse rohrförmige Kern (82) von einem groben Siebgeflecht (84) umgeben int, der seinerseits von dem die Schlitze (88) aufweisenden Mantel (86) umgeben und mit diesem durch Diffusionsanhaftung verbunden ist.
6". Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Filterkerze (18) eine feinmaschige Aussenschicht (102) zur Unterstützung der Anschwemmschicht aufweist, wobei die Aussenschicht (102) im Abstand vom oberen Ende der Filterkerze endet, und dass der mit den Schlitzen (88) versehene Hantel (96) bei bandförmiger Ausbildung nur das vom feinen Siebgeflecht (102) freie obere Ende der Filterkerze (18) umschliesst und mit dem feinen Maschengeflecht (102)(bei B) abdichtend verbunden ist.
7. Filterkerze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , das'j eine den mit Schlitzen (88) versehenen Mantel (96) umschllessende und mit diesem verbundene Entlüftungshülse (90) vorgesehen ist, die wenigstens eine Entlüftungsöffnung (92) aufweist, die von dem Mantel (96) überdeckt ist.
8. Filterkerze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass ein feinmaschiges Siebgeflecht (102) an der Aussenseite der Filterkerze (18) zur Abstützung d<;r Anschwemmschicht vorgesehen ist, wobei dieses feinmaschige Geflecht im Abstand vom oberen Ende der Filterkerze endet, dass das obere Ende der Filterkerze (18) von einer Entlüftungshülse (90) umschlossen ist, die (bei C) mit

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dem oberen Ende des feinmaschigen Siebgeflechts (102) abdichtend verbunden ist, und dass die Entlüftungshülse (90) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (92) aufweist, die von dem mit den Schlitzen (88) versehenen, gegebenenfalls nur noch als schmale Scheibe ausgeführten Mantel (98) überdeckt ist.

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