DE3700694C1 - Filter element for a tangential flow filter apparatus - Google Patents

Filter element for a tangential flow filter apparatus

Info

Publication number
DE3700694C1
DE3700694C1 DE3700694A DE3700694A DE3700694C1 DE 3700694 C1 DE3700694 C1 DE 3700694C1 DE 3700694 A DE3700694 A DE 3700694A DE 3700694 A DE3700694 A DE 3700694A DE 3700694 C1 DE3700694 C1 DE 3700694C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filter
filter element
filter elements
filtrate
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3700694A
Other languages
English (en)
Inventor
Rudolf Dipl-Ing Obersteiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE8700793U priority Critical patent/DE8700793U1/de
Priority to DE3700694A priority patent/DE3700694C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3700694C1 publication Critical patent/DE3700694C1/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/0695—Physical aspects of the porous material obtained
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/111—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/39—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with hollow discs side by side on, or around, one or more tubes, e.g. of the leaf type
    • B01D29/43—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with hollow discs side by side on, or around, one or more tubes, e.g. of the leaf type mounted otherwise than transversely on the tube mounted otherwise than axially on the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B01D29/90—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding
    • B01D29/904—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices for feeding directing the mixture to be filtered on the filtering element in a manner to clean the filter continuously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/02—Producing shaped prefabricated articles from the material by turning or jiggering in moulds or moulding surfaces on rotatable supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H3/00—Methods for reducing the alcohol content of fermented solutions or alcoholic beverage to obtain low alcohol or non-alcoholic beverages
    • C12H3/04—Methods for reducing the alcohol content of fermented solutions or alcoholic beverage to obtain low alcohol or non-alcoholic beverages using semi-permeable membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B01D29/54—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/88—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices
    • B01D29/885—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor having feed or discharge devices with internal recirculation through the filtering element
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • C04B2111/00801—Membranes; Diaphragms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Filterelement für ein Tangentialflußfiltergerät sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Filterelements aus Keramik.
Bekannte Tangentialflußfiltergeräte (z. B. DE-AS 20 50 917, EP-PS 2 422, CH-PS 5 77 334) besitzen Filterelemente aus Keramik mit hochporöser Struktur. Die Filterelemente bilden zwischen sich Strömungs­ kanäle, die an eine Membranoberfläche angrenzen. Durch die Membranoberfläche in die Filterelemente eintretende Flüssigkeit wird infolge der porösen Struktur des Filterelements geklärt, verläßt das Filterelement als Filtrat und wird in einer Sammel­ leitung abgeleitet. Durch die Strömungskanäle gelangt das mit Trubstoffen angereicherte Unfiltrat über eine weitere Sammelleitung wieder in den Flüssigkeits­ kreislauf, welcher zur Alimentation mit einem Behälter für die frische Trübe verbindbar ist.
Ein bekanntes Filterelement (EP-PS 2 422) mit einer Membranoberfläche und inneren Hohlräumen zur Ableitung des Filtrats besitzt einen Nabenkörper, der eine Mittelbohrung aufweist, so daß bei Aneinanderreihung mehrerer Filterelemente eine zentrale Filtratleitung zur gemeinsamen Ableitung des Filtrats aus den Filterelementen entsteht.
Durch die Anwendung der Tangentialflußfiltration wird es möglich, die Membran entsprechend einem gewünschten Feinheitsgrad auszuwählen und diese der trubstoffreichen Flüssigkeit auszusetzen, ohne daß die Gefahr einer Verblockung der Membran besteht. Im Gegensatz zu dem bekannten Schichtfilter wird bei der Tangentialflußfiltration die zu filtrieren­ de Flüssigkeit nicht direkt durch die Membran gepreßt, sondern mit einer entsprechend hohen Fließgeschwindig­ keit an der Membranoberfläche vorbeigeführt, wobei nur ein Teil des Flüssigkeitsstromes die Membran als Filtrat (Permeat) passiert. Durch wiederholtes Überströmen der Membranoberfläche mit dem Unfiltrat (Retentat) im Kreislaufbetrieb werden die Trubstoffe zunehmend angereichert und schließlich entweder ausgeschieden oder mit frischer Trübe vermischt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Filterelement mit einer besonders großen Membranoberfläche zu versehen, um eine hohe Durchsatzrate zu erzielen und die selbstreinigende Wirkung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.
Durch die Glockenform der Filterelemente wird eine besonders große Membranoberfläche, bezogen auf eine bestimmte Baugröße des Filtergeräts, zur Ver­ fügung gestellt. Durch die Ausnutzung von Hohlräumen der Filterelemente zum Sammeln des Filtrats kann die gesamte Oberfläche der Filterelemente als aktive Membranoberfläche wirken.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Filter­ elements ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.
Die nach außen über den Boden vorspringenden Naben­ körper sorgen für die Ausbildung entsprechender Turbulenzräume bzw. axialer Abstände zwischen aufein­ anderfolgenden Böden. Dadurch gelangt die zu filtrie­ rende Flüssigkeit mit starker Strömung in die zwischen aufeinanderfolgenden Kegelmänteln gebildeten Ring­ spalte. Durch entsprechend enge Dimensionierung dieser Ringspalte wird der Durchtritt der Flüssigkeit durch die Membranoberfläche gefördert.
Bei einem größten Durchmesser der Filterelemente von etwa 20 cm genügt ein Ringspalt zwischen deren Peripherie und der Innenwandfläche des Filterkessels von etwa 2 mm, wobei ein etwa ebenso großer Ringspalt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kegelmänteln zweckmäßigerweise vorzusehen ist.
Vorteilhaft besitzt das Filterelement zwischen dessen Oberfläche und dem Hohlraum, quer zum Hohlraum gesehen, ein asymmetrisches hochporöses Gefüge, wobei die Porenweite von außen nach innen zunimmt. Somit bildet die Oberfläche der Filterelemente die bei der Tangentialflußfiltration vorgesehene Membranoberfläche.
Trubteilchen, welche infolge ihrer Größe nicht durch die Membranoberfläche eindringen können, werden durch die Flüssigkeit fortgespült, also im Flüssigkeitskreislauf gehalten, dadurch können Verstopfungen der Membran von vorneherein vermieden werden.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Filterelements der oben beschriebenen erfindungs­ gemäßen Art ist in Anspruch 4 erläutert. Es hat sich gezeigt, daß die Herstellung des Hohlraums im Filterelement am vorteilhaftesten durch Ausbrennen eines textilen Zuschnitts erreicht werden kann, wobei darauf zu achten ist, daß hierfür ein Material gewählt wird, welches möglichst rückstandsfrei verbrennt, d. h. in den gasförmigen Zustand übergeht. Entsprechend der Hohlraumform wird der Zuschnitt zweckmäßig schon vor dem Einformen in eine hutförmige Form gebracht, welche ohne besondere Geschicklichkeit eingesetzt werden kann. Um die Ausbildung des Hohl­ raums sicherzustellen, ist es zweckmäßig, daß das Filterelement nach dem Formen zunächst vorgetrocknet, danach luftgetrocknet und erst in einem dritten Schritt gebrannt wird. Beim Brennen der Keramik verflüchtigt sich der eingelegte Zuschnitt unter Ausbildung des gewünschten Hohlraums.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Filtergerät,
Fig. 2 einen teilweisen axialen Längsschnitt durch das Filtergerät,
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Filterkessel mit einer Draufsicht auf ein Filterelement,
Fig. 4 einen axialen Längsschnitt durch ein Filterele­ ment in vergrößerter Darstellung mit Strömungs­ pfeilen, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Herstellungs­ verfahrens für ein Filterelement.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Filter­ gerät, dessen zylindrischer Filterkessel (1) mit ver­ tikaler Längsachse (2) auf einer vertikalen stabförmi­ gen Stütze (3) aufgestellt ist. Der Filterkessel (1) ist an seinem oberen Ende angeschlossen an eine Zulauf­ leitung (4) für die zu filternde Flüssigkeit; sein unteres Ende ist angeschlossen an eine Rücklaufleitung (5) für das Unfiltrat. Im Inneren des Filterkessels (1) sind eine Mehrzahl von Filterelementen (6) mit geringem Abstand übereinander angeordnet, wobei das unterste Filterelement auf einem Basisteil (7) auf­ sitzt, welches an der Stütze (3) mittels zweier kreuz­ weise angeordneter Bolzen (8) befestigt ist, die teil­ weise in Bohrungen des Basisteils (7) aufgenommen und durch Bohrungen in der Stütze (3) hindurchgesteckt sind. Auf dem Basisteil (7) sind die Filterelemente (6) lose übereinander aufgeschichtet, so daß sie sich selbst, bezogen auf die Längsachse (2) des Filterkes­ sels (1), zentrieren. Die Filterelemente (6) sind glockenförmig ausgebildet, d. h. sie sind zusammengesetzt aus einem Kegelmantel (9) mit Boden (10), in dessen Zentrum ein durchbohrter Nabenkörper (11) ausgebildet ist. Der Nabenkörper (11) ist außen am Boden (10) ange­ formt, d. h. er springt über den Boden vor und bildet mit der entsprechenden Stirnseite (12) die Auflageflä­ che für das darüber angeordnete Filterelement.
Zwischen benachbarten Filterelementen (6), dem unter­ sten Filterelement und dem Basisteil (7) sowie zwischen dem obersten Filterelement und einem Deckelteil (13), welches dichtend mit der Innenwand des Filterkessels (1) abschließt, sind scheibenförmige Dichtungen (16) eingefügt, welche zusammen mit Mittelbohrungen (15) der Nabenkörper (11) eine Filtratleitung (14) bilden. Die Filtratleitung (14) besitzt ringförmigen Quer­ schnitt, nach außen begrenzt durch die Dichtungen (16) und die Mittelbohrungen (15), nach innen durch die Oberfläche der Stütze (3), welche sich konzentrisch innerhalb der Filtratleitung (14) befindet.
Die Filterelemente (6) werden unter Deformation der Dichtungen (16) zusammengepreßt zwischen dem Basis­ teil (7) und dem Deckelteil (13), wobei das Deckelteil (13) mittels Mutter (17) mit Kontermutter (18) nach unten gepreßt wird; beide Muttern sind aufgeschraubt auf das mit Gewinde versehene obere Ende (19) der Stütze (3). Zwischen der Mutter (17) und dem Deckel­ teil (13) befinden sich noch ein Distanzstück (20) und eine Dichtung (21), welche zwischen einer oberen Druckscheibe (22) und einer unteren Druckscheibe (23) zusammengedrückt wird, wobei die beiden Druckscheiben (22, 23) mittels Schrauben zusammengespannt sind, so daß sie sich gegen die Dichtung (21) unter elasti­ scher Verformung derselben abstützen.
Die Filtratleitung (14) setzt sich nach oben fort durch eine zentrale Bohrung (24) im Deckelteil (13) und eine Ausdrehung (25) in der unteren Druckscheibe (23). Die Ausdrehung (25) ist durch einen Seitenkanal (26) und eine Leitung (27) mit Ventil (28) entlüftet.
Das Deckelteil (13) ist an seiner Unterseite mit einer Aussparung (29) versehen, in welche das oberste Filter­ element mit dem Nabenkörper voran eintritt. An der Oberseite besitzt das Deckelteil (13) eine ringförmige Vertiefung (30), welche über Durchbrechungen (31) mit der Aussparung (29) in der Unterseite des Deckelteils (13) verbunden ist. Die durch die Zuleitung (4) in den Filterkessel (1) einströmende Flüssigkeit gelangt daher über die Vertiefung (30) und mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Durchbrechungen (31) zum obersten der Filterelemente (6) und strömt zum Teil über dessen Außenseite nach unten; ein anderer Teil gelangt durch entsprechende Durchbrechungen (32) des Bodens (10) der Filterelemente (6) in einen um den Nabenkörper (11) herum zwischen zwei aufeinanderfolgen­ den Filterelementen (6) gebildeten Turbulenzraum (33) und von diesem in einen schmalen, etwa 2 mm breiten Ringraum zwischen den Kegelmänteln (9) zweier aufeinan­ der folgender Filterelemente (6), wobei dieser Ringraum begrenzt ist, nämlich nach außen durch die Innenseite des Kegelmantels des jeweils oberen Filterelements und nach innen durch die Außenseite des Kegelmantels (9) des jeweils unteren Filterelements.
Die Filterelemente (6) besitzen innerhalb ihrer Wand jeweils einen zusammenhängenden Hohlraum (34), der in der Fig. 1 als Linie dargestellt ist. Die an der Oberfläche der Filterelemente (6) entlangströmende Flüssigkeit strömt zum Teil als Unfiltrat an den Fil­ terelementen entlang nach unten; um dies zu ermög­ lichen, ist wesentlich, daß der größte Durchmesser der Filterelemente (6), welcher einer strichpunktiert gezeichneten Hüllinie (35) entspricht, geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Filterkessels (1), wobei die Breite des umlaufenden Ringspalts etwa 2 mm beträgt, bezogen auf einen größten Durchmesser der Filterelemente von etwa 200 mm. Ein anderer Teil der Flüssigkeit gelangt durch die Wandoberfläche der aus poröser Keramik gefertigten Filterelemente (6) in deren Hohlraum (34) und von dort in die Filtrat­ leitung (14). Das Filtrat in der Filtratleitung (14) gelangt durch eine zentrale Bohrung (36) im Basisteil (7) in ein an der Unterseite des Basisteils (7) ange­ schlossenes Klarrohr (37), durch welches es aus dem Filterkessel (1) abgeleitet wird. Das Unfiltrat hinge­ gen verläßt den Filterkessel durch die Rücklaufleitung (5), welche über eine Kreisleitung (38) wiederum mit Zuleitung (4) verbunden ist. Die Kreisleitung (38) wird aus einem (nicht gezeichneten) Tank, der mit frischer Trübe gefüllt ist, über eine Stichleitung (39) alimentiert. Das Unfiltrat in der Rückleitung (5) wird je nach Trübkonzentration entweder sofort in die Kreisleitung (38) geleitet oder es gelangt über eine Zapfleitung (40) in den Tank für die frische Trübe zur nochmaligen Vermischung mit dieser. In der Kreis­ leitung (38) befindet sich eine Kreislaufpumpe (43). In einer mit dem Klarrohr (37) verbundenen Abfülleitung (41) ist eine Stoßpumpe (42) eingesetzt; deren Aufgabe besteht darin, in Zeitintervallen von 10 bis 20 Minuten Flüssigkeitsdruckstöße im Klarrohr (37) und den damit verbundenen Strömungswegen des Filterkessels zu erzeu­ gen, so daß sich keine Trubstoffe an den Außenseiten der Filterelemente (6) festsetzen können. Im Dauerbe­ trieb ist es sinnvoll, etwa soviel frische Trübe aus dem Tank über die Stichleitung (39) zuzuführen wie andererseits an Filtrat durch das Klarrohr (37) ab­ fließt. Es versteht sich von selbst, daß sämtliche Leitungsteile mit Ventilen, ggf. auch mit Meßgeräten für Druck- und Flüssigkeitsdurchsatz versehen sind. Die Kreisleitung (38) ist überdies noch mit einer Entlüftungsleitung (44) verbunden.
Die Flüssigkeit durchströmt den Filterkessel (1) mit hoher Geschwindigkeit, wobei der Innenraum des Filter­ kessels (1) luftfrei ist. Es bildet sich eine starke Strömung an sämtlichen Filterelementen (6) vorbei aus, wobei die Filterelemente (6) derart angeordnet und ausgebildet sind, daß ihre gesamte äußere und innere Oberfläche umströmt wird. Dadurch wird eine Maximierung der für die Filtration zur Verfügung gestellten Mem­ branoberfläche erzielt. Als Membran dient dabei der poröse Grundkörper der Filterelemente, welcher bevor­ zugt aus Keramik der chemischen Zusammensetzung Al2O3 besteht. Bevorzugt sind die Porendurchmesser des Grundkörpers an dessen Oberfläche am kleinsten und nehmen in Richtung auf den Hohlraum (34) zu. Trüb­ stoffteilchen, welche ihrer Größe wegen nicht durch die Oberfläche der Filterelemente (6) eindringen kön­ nen, werden durch die Flüssigkeitsströmung wieder mit­ gerissen, wobei sich eine Trübstoffanreicherung im Unfiltrat ausbildet.
Fig. 2 zeigt drei in der endgültigen Baulage überein­ ander angeordnete Filterelemente (6) in einem gegen­ über Fig. 1 vergrößerten Maßstab. Zwischen den Naben­ körpern (11) sind elastische Dichtungen (16) eingefügt, so daß durch die Mittelbohrungen (15) der Nabenkörper (11) eine dichte Filtratleitung (14) gebildet ist. Deren Querschnitt entspricht dem Ringquerschnitt zwi­ schen der Querschnittsfläche der Mittelbohrung (15) und jener des konzentrisch innerhalb der Nabenkörper angeordneten Stütze (3).
Um die Zentrierung zu erleichtern, besitzen die Naben­ körper (11) in beidseitigen Stirnflächen Rillen (45), in welche sich die Dichtungen (16) entweder unter axia­ lem Druck hineinverformen oder in welche die Dichtungen (16) mit einer daran ausgebildeten Wulst eingreifen. Beide Maßnahmen sind geeignet, die genaue axiale Aus­ richtung der Filterelemente sicherzustellen.
Der größte Durchmesser (35) jedes Filterelements (6), welcher am jeweils unteren Ende ihres Kegelmantels (9) erreicht ist, reicht bis auf einen Umfangsspalt a an die Wandinnenfläche des Filterkessels (1) heran. Damit ist die bei der Tangentialflußfiltration vorausgesetz­ te Flüssigkeitsströmung durch den Filterkessel hindurch und an der von den Filterelementen (6) gebildeten Mem­ branoberfläche vorbei sichergestellt.
Besonders wichtig ist der gegenseitige Abstand der Filterelemente (6), insbesondere im Bereich ihres Ke­ gelmantels (9). Zu diesem Zweck sind die Nabenkörper (11) in ihrer über den Boden (10) der Filterelemente vorspringenden Länge so gewählt, daß um die jeweilige Nabe herum ein Turbulenzraum (33) entsteht, in welchen die zu filtrierende Flüssigkeit durch nabennahe Durch­ brechungen (32) gelangt, um von dort in die kegelman­ telförmigen Zwischenräume (46) (Fig. 2) hineinzuströ­ men, welche zwischen den Kegelmänteln (9) zweier auf­ einanderfolgender Filterelemente (6) gebildet sind. In Fig. 2 ist der Strömungsweg des Unfiltrats mit den Pfeilen U, jener des Filtrats mit den Pfeilen F ange­ deutet. Das Filtrat F gelangt in die Filtratleitung (14) über die Hohlräume (34) der Filterelemente, welche in der Zeichnung durch eine Doppellinie dargestellt sind. Jeder Hohlraum (34) erstreckt sich über die Ge­ samtfläche eines Filterelements und ist im Bereich der Durchbrechungen (32) im Boden (10) der Filterele­ mente ausgespart. Wie Fig. 3 zeigt, sind insgesamt drei Durchbrechungen (32) über den Umfang verteilt vorgesehen. Im Inneren der zwischen den Durchbrechun­ gen (32) verbleibenden Stege (48) erstreckt sich der Hohlraum durch den Boden (10) des jeweiligen Filterele­ mentes hindurch bis in die Filtratleitung (14), wie in Fig. 3 mit winzigen Pfeilen f angedeutet ist. Das im Inneren der Hohlräume angesammelte Filtrat, welches durch die Poren der Grundkörper der Filterelemente hindurch dorthin gelangt ist, kann also nur durch den schmalen Hohlraum im Bereich der Stege (48) an den mit Bezugszeichen (49) in Fig. 2 angegebenen Ort der Filtratleitung (14) gelangen. Im Bereich der Stege (48) sind die Filter­ elemente mittels Rippen (47), welche sich jeweils zwischen Nabenkörper (11) und Boden (10) erstrecken, ausgesteift.
Fig. 4 zeigt in nochmals vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt durch ein Filterelement (6) mit Mantel­ teil (9), Boden (10) und Nabenkörper (11). Der Naben­ körper (11) besitzt eine Mittelbohrung (15). Der Boden (10) weist Durchbrechungen (32) auf. Die Strömungs­ pfeile U um den Mantelteil (9) herum bezeichnen den Strömungsweg der zu filternden Flüssigkeit. Die Strö­ mungspfeile F bezeichnen den Weg des Filtrats. Der Hohlraum (34), in welchem sich das Filtrat sammelt, ist als Doppellinie dargestellt. Zu filternde Flüssig­ keit gelangt (als Filtrat) in den Hohlraum (34) nur durch Überwindung der aus dem Grundkörper der Filter­ elemente (6) gebildeten Membran und diese Membran ist so fein wie die Poren des aus Keramik bestehenden Grundkörpers, wobei bevorzugt die Porendurchmesser an der Oberfläche des Grundkörpers am kleinsten sind und sich nach innen zum Hohlraum (34) hin zunehmend vergrößern.
Während hauptsächlich der Teil des Unfiltrats, welcher durch die Durchbrechungen (32) in die Turbulenzräume (33) eintritt, sich in seinem Strömungsweg über die Membranoberfläche verteilt, strömt ein anderer Teil des Unfiltrats außen an den Filterelementen vorbei, also entlang der Wand des Filterkessels (1) nach unten.
Im folgenden wird anhand der Fig. 5 und den dort symbo­ lisch gezeichneten Verfahrensschritten I. bis X. ein bevorzugtes Herstellungsverfahren für die Filterele­ mente beschrieben. Dabei zeigt
  • I. Die leere Form (50).
  • II. Eine in die Form (50) eingeformte erste Schale (51) aus plastischer α-Al2O3-Masse.
  • III. Ein Formwerkzeug (52) zum Wegnehmen überschüssi­ ger Formmasse der ersten Schale (51), wobei sich die Form (50) gemäß Pfeil (53) um ihre ver­ tikale Achse dreht, so daß überschüssige Form­ masse durch das Formwerkzeug (52) abgeschabt wird und die erste Schale (51) eine exakte In­ nenform erhält.
  • IV. Das Einbringen eines hutförmig vorgeformten Textilstücks (55), welches in seinem Zuschnitt der Form des Hohlraums im Inneren der Filter­ elemente entspricht.
  • V. Das Einformen einer zweiten Schale (56) aus plastischer α-Al2O3-Masse, so daß sich der Zuschnitt (55) zwischen der ersten Schale (51) und der zweiten Schale (56) befindet,
  • VI. das Ausdrehen der zweiten Schale mit einem Formwerkzeug (52), wie bei III. beschrieben,
  • VII. das Vortrocknen des fertiggeformten Filter­ elements (6) in der Form (50),
  • VIII. das Lufttrocknen des Filterelements (6) auf einer Abstellplatte (57),
  • IX. das Brennen des Filterelements (6) bei ca. 1600 bis 1800°C in einem symbolisch angedeu­ teten Brennofen (58) und
  • X. das einbaufertige Filterelement (6) mit dem Hohlraum (34), welcher durch Ausbrennen des textilen Zuschnitts (55) entstanden ist.
Zu den erläuterten Verfahrensschritten sind zahlreiche Varianten denkbar. Beispielsweise kann das Ausdrehen mittels eines Formwerkzeugs (52) durch einen Preßvor­ gang ersetzt werden, der textile Zuschnitt könnte er­ setzt werden durch Einsprühen einer rückstandsfrei verbrennenden oder ausschmelzenden Masse, z. B. Wachs; anstelle von Aluminiumoxid als keramisches Grundmate­ rial könnte auch ein Silikat verwendet werden.

Claims (4)

1. Filterelement für ein Tangentialflußfiltergerät mit einer Membrane, inneren Hohlräumen zur Ablei­ tung des Filtrats und einem Nabenkörper (11), der eine Mittelbohrung (15) aufweist und der mit weiteren längs der Achse der Mittelbohrung (15) aneinandergereihten Filterelementen (6) eine zentrale Filtratleitung (14) zur gemeinsamen Ableitung des Filtrats aus den Filterelementen (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß es aus porösem Material besteht, und im wesentlichen glocken- oder blumentopfförmig, nämlich als Kegelmantel (9) mit Boden (10), ausgebildet ist, wobei der Boden (10) einen nach außen vorspringenden, durchbohrten Nabenkörper (11) und um den Nabenkörper (11) herum eine oder mehrere durch radiale Stege (48) getrennte Durchbrechungen (32) aufweist.
2. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen flachen, zusammenhängenden Hohlraum (34) im Bereich des Kegelmantels (9) und der Stege (48) enthält, welcher nur im Bereich der Stege (48) nach außen, nämlich in die Mittelbohrung (15) des Nabenkörpers (11) mündend, offen ist.
3. Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen dessen Oberfläche und dem Hohlraum (34), quer zum Hohlraum (34) gesehen, ein asymme­ trisches hochporöses Gefüge besitzt, wobei die Porenweite von außen nach innen zunimmt.
4. Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (6) nach den Ansprüchen 1 bis 3, aus Keramik, dadurch gekennzeichnet,
daß eine a-Al2O3-Masse in einer plastisch verformbaren Konsistenz aufbereitet wird,
daß in einer Form eine erste Schale (51) geformt wird, welche die Außenform des Filterelements (6), jedoch nur etwa dessen halbe Wandstärke besitzt,
daß ein dem Hohlraum (34) des Filterelements (6) entsprechender Zuschnitt (55) aus einem leicht brennbaren oder schmelzbaren Werkstoff auf die Innenseite der ersten Schale (51) aufge­ legt wird,
daß über den Zuschnitt (55) eine zweite Schale (56) geformt wird, welche die Innenform des Filterelements (6) besitzt, und
daß das fertig geformte Filterelement (6) getrock­ net und gebrannt wird, wobei durch das Brennen der Zuschnitt (55) verschwindet, so daß der Hohlraum (34) verbleibt.
DE3700694A 1987-01-13 1987-01-13 Filter element for a tangential flow filter apparatus Expired DE3700694C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE8700793U DE8700793U1 (de) 1987-01-13 1987-01-13
DE3700694A DE3700694C1 (en) 1987-01-13 1987-01-13 Filter element for a tangential flow filter apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3700694A DE3700694C1 (en) 1987-01-13 1987-01-13 Filter element for a tangential flow filter apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3700694C1 true DE3700694C1 (en) 1988-07-21

Family

ID=6318711

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE8700793U Expired DE8700793U1 (de) 1987-01-13 1987-01-13
DE3700694A Expired DE3700694C1 (en) 1987-01-13 1987-01-13 Filter element for a tangential flow filter apparatus

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE8700793U Expired DE8700793U1 (de) 1987-01-13 1987-01-13

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE8700793U1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4012972A1 (de) * 1989-04-26 1990-10-31 Sartorius Gmbh Filterstapel fuer den einbau in einer nach dem crossflow-prinzip betreibbaren filtervorrichtung fuer fluide

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2050917B2 (de) * 1970-10-16 1973-02-08 Holstein & Kappert Maschinenfabrik Phoenix Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entsaeuern
CH577334A5 (de) * 1972-11-24 1976-07-15 Rhone Poulenc Sa
EP0002422A1 (de) * 1977-12-01 1979-06-13 Kilcher-Chemie Ag Vorrichtung für die Filtration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2050917B2 (de) * 1970-10-16 1973-02-08 Holstein & Kappert Maschinenfabrik Phoenix Gmbh Verfahren und vorrichtung zum entsaeuern
CH577334A5 (de) * 1972-11-24 1976-07-15 Rhone Poulenc Sa
EP0002422A1 (de) * 1977-12-01 1979-06-13 Kilcher-Chemie Ag Vorrichtung für die Filtration

Also Published As

Publication number Publication date
DE8700793U1 (de) 1988-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0002422B1 (de) Vorrichtung für die Filtration
DE19700231C2 (de) Vorrichtung zum Filtern und Trennen von Strömungsmedien
DE2349702C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fraktionieren einer Suspension mittels Hydrozyklonen
EP0289740B1 (de) Abstandselement zur Führung von Strömungsmedien
DE2820057A1 (de) Filterelement
EP0707884A1 (de) Vorrichtung zum Filtern und Trennen von insbesondere biologisch-organischen Strömungsmedien mittels nach Art von Membrankissen ausgebildeten Filterelementen
EP3300792A2 (de) Verfahren zur herstellung einer keramischen filtrationsscheibe
EP0038042A2 (de) Filtriereinrichtung
DE102017001542B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Filtrationsanlage sowie Filtrationsanlage
EP0379054B1 (de) Filtervorrichtung
WO1998019778A1 (de) Membranmodul einer anlage zur membrantrennung, dessen anwendung und verfahren zu dessen herstellung
WO1993023139A1 (de) Filtervorrichtung
EP3022282B1 (de) Querstromfilter für wein
EP1380332B1 (de) Anschwemmfilterkerze, Anschwemmfilter und Verwendung einer Filterkerze
EP3144053B1 (de) Behälter für eine filterkartusche sowie filtersatz
DE3700694C1 (en) Filter element for a tangential flow filter apparatus
DE10019674A1 (de) Vorrichtung zur Querstrom-Filtration mittels Membranen
EP0999888B1 (de) Filtervorrichtung
EP0366903B1 (de) Filterdüse mit ringförmigen Filterlamellen
DE1761799A1 (de) Filterkerze
DE2757209C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Filtrieren von Flüssigkeiten
DE3340952C2 (de) Filtereinheit
EP0542678A1 (de) Selbstreinigende Filtereinrichtung zur Desinfektion und Entfernung von Trübungen aus Rohwasser
DE2106077C3 (de) Röhrenfilterpresse
DE4307472A1 (de) Filter für Flüssigkeiten, Pasten oder andere hochviskose Medien

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee