DE3728825A1 - Filterpatrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filterpatrone mit mikroporösen Filtermembranen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Aufbau einer Filterpatrone zum genauen Abfiltern feiner Partikel und Mikroorganismen in der Größenordnung von 10 µm oder weniger, insbesondere von 1 µm oder weniger, wie z.B. bei der Filtration von gereinigtem oder reinem Wasser zur Erzeugung von Waschwasser, das beim Verfahren zum Filtern oder Herstellen von Arzneimitteln in der phar­ mazeutischen Industrie verwendet wird, zum Filtern von ge­ reinigtem oder reinem Wasser zur Herstellung von hochreinem Wasser, das in der Endherstellung in der Elektronikindustrie, z.B. bei der Herstellung von Halbleitern, oder beim Verfah­ ren zur Herstellung alkoholischer Getränke in der Lebens­ mittelindustrie verwendet wird, oder bei anderen Arten ge­ nauer Filtration.

Bisher wurde eine Falt-Filterpatrone mit einer mikroporösen Filtriermembran verwendet. Diese Filterpatrone ist in der Weise ausgebildet, daß die mikroporöse Filtriermembran ge­ falzt ist, so daß sie mit Falten ausgebildet ist. Ein zylind­ rischer Filtriermembranaufbau mit einer Höhe in Richtung der Falten ist in einer parallelen Anordnung angeordnet. Die Innen- und Außenseite des zylindrischen Filtriermembranauf­ baus ist mittels Kunststoffteilen geschützt. Andere Kunst­ stoffteile haften an den Enden des zylindrischen Filtrier­ membranaufbaus, um den Membranaufbau abzudichten. Die Falt­ filterpatrone hat den Vorteil, daß die Fläche der Filtrier­ membran innerhalb einer Volumeneinheit (wirksame Filtrier­ fläche) gesteigert werden kann, so daß man eine sehr große Filtrierdurchflußmenge pro Zeiteinheit erreicht. Die Falt­ filterpatrone ist daher für Großfiltration bei den oben erwähnten Industrien oder in Laboratorien nützlich.

Der Filter muß für die bestimmte Verwendung in ein Gehäuse eingebaut werden. Um sich die Mühe des Einbaus des Filters zu ersparen, oder um eine Kleinfiltration durchzuführen, wurde eine Einwegfilterpatrone (oder eine sog. Kapselpatro­ ne) entwickelt, die eine wirksame Filtrierfläche von 0,05 bis 0,4 m aufweist, wobei der Filtriermembranaufbau und das Gehäuse in einem Körper vereinigt sind. Diese Einweg­ filterpatrone wird als Filtriereinrichtung in einer Filtrier­ kette verwendet, in der der Filter innerhalb kurzer Zeit nach dem Filtern verschiedenster Flüssigkeiten erneuert werden muß. Andererseits wurde eine sog. Minifilterpatrone mit einer kleinen wirksamen Filtrationsfläche, die in einem Metallgehäuse untergebracht ist, für Filtration im kleinen Maßstab verwendet. Die Minifilterpatrone hat einen Filtrier­ membranaufbau mit einem Dichtabschnitt, der in dem Gehäuse untergebracht ist, wobei jedoch der Filtrierteil der Mini­ filterpatrone im wesentlichen dem der Einwegfilterpatrone entspricht. Die Einwegfilterpatrone als auch die Minifilter­ patrone werden im allgemeinen in zwei Arten unterteilt, nämlich die Faltfilterpatrone und die Flachplattenfilter­ patrone, die durch Aufeinanderstapeln plattenähnlicher Fil­ triereinheiten ausgebildet wird, wie dies in der japanischen nicht geprüften Offenlegungsschrift Nr. 1 29 016/1981 beschrie­ ben ist. Der Aufbau und die Herstellung der Einwegfilter­ patrone und der Minifilterpatrone der Faltfilterart sind im wesentlichen gleich denen der oben erwähnten Faltfilterpatro­ ne, die in dem Gehäuse für die bestimmte Verwendung angeord­ net ist. Im Fall der Einwegfaltfilterpatrone ist es erforder­ lich, den Filtriermembranaufbau nach seiner Herstellung in das Plastikgehäuse einzusetzen. Der Aufbau und das Herstel­ len der Flachfilterpatrone sowohl bei der Einwegfilterpatrone und der Minifilterpatrone erfolgen im wesentlichen wie folgt, wie es in der ungeprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1 29 016/1981 beschrieben ist. Zwei Filtriermembranen, die man durch Ausstanzen des äußeren und mittleren Teils so vorbereitet, daß sie kreis- oder polygonförmig ausgebildet sind, werden an eine plattenähnliche Halterung mit paralle­ len Ebenen angebracht. Im Falle des Kreises ist jede Membran wie eine Ringkammer ausgebildet. Die Halterung wird durch Zusammenstecken von zwei Plastikteilen an den äußeren Umfangskantenabschnitten und inneren Umfangskantenabschnit­ ten oder an anderen vorbestimmten Stellen, wenn notwendig, ausgebildet. Insbesondere müssen die äußeren Umfangskanten­ abschnitte und die inneren Umfangskantenabschnitte flüssig­ keitsdicht aneinander haften. Die plattenförmige Halterung ist allgemein so ausgebildet, daß der Strömungsweg der ge­ filterten Flüssigkeit durch einen Innenraum gebildet wird, der durch Aufbringen der zwei Filtriermembranen auf die beiden Seiten der Halterung ausgebildet wird. D.h. die plattenähnliche Halterung bildet eine Diaphyse-Struktur mit einer mittleren Öffnung für den Ausfluß des Filtrats an der inneren Umfangskante der Halterung, so daß es möglich ist, daß zwei Filtriermembranen von der Innenseite gehalten werden, und daß filtrierte Flüssigkeit auf geeignete Weise zum mittleren Teil der Flachplattenfiltereinheit ausfließen kann. Durch Aufbringen eines Klebstoffs auf die mittleren Abschnitte der Flachplattenfiltereinheiten werden mehrere Flachplattenfiltereinheiten miteinander verklebt, wodurch ein Filtermembranaufbau hergestellt wird, der in Richtung der Dicke der Einheiten geschichtet ist. Um die Filtrier­ membranen zu schützen, wird eine obere Schutzplatte auf den oberen Teil der Schichtstruktur in einem vorbestimmten Ab­ stand zwischen der oberen Schutzplatte und der Filtermembran der obersten Flachplattenfiltereinheit angeordnet. Ähnlich wird eine untere Schutzplatte am unteren Abschnitt der Schichtstruktur zum gleichen Zweck wie oben beschrieben an­ geordnet. Im Fall der Minifilterpatrone dient die untere Schutzplatte ebenfalls zur Befestigung der Fassung des Ge­ häuses. Die so schichtweise aufgebaute Filtriermembranen­ struktur wird mit dem Gehäuse verklebt, um auf diese Weise eine Einwegfilterpatrone herzustellen.

Im Fall der Herstellung einer Minifilterpatrone ist in dem geschichteten Filtriermembranaufbau ein Dichtabschnitt vorgesehen, der einen Schlitz zum Einsetzen von Dichtmate­ rial, z.B. einem O-Ring oder ähnlichem, das in das Gehäuse eingesetzt werden muß, aufweist. Die Eigenschaften, die man sich bei Einwegfilterpatronen und Minifilterpatronen wünscht, sind beispielsweise die Steigerung der Filtrierfläche pro Volumeneinheit, d.h. die Schaffung eines kompakten Filter­ moduls, eine Verminderung des Filtrierdrucks, eine Verbes­ serung der Filtergenauigkeit, eine Vereinfachung des Aus­ wechselns der Filterpatrone in der Filtrierkette, ein Ver­ hindern der Beschädigung der mikroporösen Membran infolge von Verschleiß und Stoß bei der Handhabung, eine Verminde­ rung der Rückstandsflüssigkeitsmenge und ähnliches.

Die übliche Flachplattenfiltereinheit, die beispielsweise in der nicht geprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1 29 016/1981 beschrieben ist, hat einen Aufbau, bei dem die plattenähnliche Halterung eine große Anzahl koaxialer Rippen, Kanäle und ähnliches aufweist, und bei dem die Filtrier­ membran an den Rippen haftet. Wenn die Filtriermembran ela­ stisch ist, expandiert sie zu der Primärseite der Filtration, so daß sie gedehnt wird, wenn Druck von der Sekundärseite auf sie einwirkt, um ein Rückwaschen oder ähnliches durch­ zuführen. Im äußersten Fall wird die Filtriermembran von der Halterung gelöst. Als Gegenmaßnahme können Einrichtungen vorgesehen sein, um die Fläche, an der die Filtriermembran an der Halterung haftet, zu vergrößern. Dieser Teil, an dem die Filtriermembran an den Rippen haftet, kann jedoch nicht als Filtriermembran dienen. Hierdurch entsteht das Problem, daß die effektive Filtrierfläche, verglichen mit der Gesamt­ fläche der Filtriermembran, relativ klein wird, da der Teil, der nicht als Filtriermembran wirkt, eine große Fläche hat. Der Aufbau, bei dem die Filtriermembranen an vielen Stellen an beiden Seiten der plattenähnlichen Halterung haften, bewirkt oft eine Zerstörung der Filtriermembranen. Es ist somit schwierig, die Dichtigkeit an jedem äußeren Umfangs­ kantenabschnitt und jedem inneren Umfangskantenabschnitt zwischen den entsprechenden Filtriermembranen und der plattenähnlichen Halterung sicherzustellen. Wenn der Aufbau weiter so kompakt ist, wie bei der vorliegenden Erfindung, ist es schwierig, den Aufbau herzustellen, da die verschie­ densten Verfahren erforderlich sind. Es besteht somit nicht nur ein Kostenproblem, sondern ebenfalls das Problem der Zuverlässigkeit der Dichtheit und ähnlichem. Wenn der Auf­ bau der plattenähnlichen Halterung, insbesondere die Aus­ bildung des aus einer großen Anzahl von Rippen, Kanälen und ähnlichem bestehenden Strömungsweges,so komplex wie in der nicht geprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1 29 016/ 1981 ist, wird der Filtrierwiderstand groß. Es besteht so­ mit nicht nur das Problem, daß die Flüssigkeit nicht gut fließt, sondern weiter das Problem, daß Luft und Restflüs­ sigkeit entweichen. Weiter sind die Herstellungskosten und die Zusammenbaukosten der plattenähnlichen Halterung groß.

Im Fall, in dem Flachplattenfiltriereinheiten an ihren mitt­ leren Abschnitten miteinander verklebt und aufeinanderge­ stapelt werden, geschieht es häufig, daß benachbarte Fil­ triermembranen miteinander in Berührung kommen, wenn die Filtriermembranen geneigt sind. Es ergibt sich der Nachteil, daß das Volumen der Filterpatrone zunimmt, da der Abstand zwischen den benachbarten Filtriereinheiten vergrößert werden muß, um eine derartige Berührung zu vermeiden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere soll eine billige Filterpatrone mit einem Filtriermembranaufbau geschaffen werden, die eine einfache Konstruktion, eine große wirksame Filterfläche der Membran, eine ausgezeichnete Flüssigkeitsdichtigkeit als auch eine gute Handhabung aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

D.h., es wird eine Flachplattenfilterpatrone geschaffen, die eine oder mehrere aufeinandergestapelte Filtrierein­ heiten aufweist, wobei die Filtriereinheiten aus einem Paar inneren und äußeren Rändern bestehen. Ein Paar oberer und unterer Filtriermembranen sind parallel zueinander angeord­ net, wobei jede innere und äußere Umfangskantenabschnitte aufweist, die an den inneren bzw. äußeren Rändern haften. Eine poröse Membran, die aus Papier oder einem Vlies be­ steht, und netzförmiges Material sind zwischen dem Paar oberer und unterer Filtriermembranen angeordnet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So umfaßt die erfindungsgemäße Flach­ plattenfilterpatrone eine oder mehrere aufeinandergestapelte Filtriereinheiten. Die Filtriereinheit besteht aus einem Paar innerer und äußerer Ränder, einem Paar oberer und unterer Filtriermembranen, die nur an den inneren und äuße­ ren Rändern haften, und einer porösen Membran aus Papier, Vlies und netzförmigem Material, das innerhalb eines Primär­ raums der Membranen angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung umfaßt die schichtförmig ausgebildete Flachplatten­ filterpatrone eine Flachplattenfiltereinheit, bestehend aus einer Halterung, einem Paar Filtriermembranen, die an oberen und unteren Abschnitten der Halterung angebracht sind, und einem Paar netzförmiger Teile, die entsprechend zwischen der Halterung und einer der Filtriermembranen und zwischen der Halterung und der anderen der Filtriermembranen angeordnet sind, um die Filtriermembranen zu halten.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise gebrochene Ansicht der Filtrier­ einheit;

Fig. 2 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Filtriereinheit;

Fig. 3 eine perspektivische Teilexplosionsansicht der Halterung der Filtriermembranen gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematische Aufsicht der Flachplattenfiltrier­ einheit;

Fig. 5 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Filtriereinheit;

Fig. 6 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Filtriereinheit; und

Fig. 7 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Filtriereinheit.

In Fig. 1 ist ein Filtriermembranaufbau 1 dargestellt, der durch Aufeinanderstapeln von mehreren Flachplattenfilter­ einheiten ausgebildet ist. Jede Filtereinheit besteht bei­ spielsweise aus einem Paar oberen und unteren plattenför­ migen Filtriermembranen 2 als kleinste Filtereinheit. Ein zylindrischer Kern 4 mit durchgehenden Öffnungen 5, die mit zentralen Öffnungen 10 der entsprechenden Flachplattenfil­ tereinheiten in Verbindung stehen, ist in der Mitte des Filtriermembranaufbaus 1 vorgesehen. Eine obere Schutzplatte 7 und eine untere Schutzplatte 8 zum Schutz der Filtrier­ membranen 2 sind an den oberen und unteren Abschnitten der aufeinandergestapelten Flachplattenfiltereinheiten vorge­ sehen. Um die Filtereinheiten zwischen den oberen und unteren Schutzplatten 7 und 8 zu halten, sind längs der Dicke der Einheit in regelmäßigen Abständen am Umfang äußere Rippen 20 vorgesehen. Die äußeren Rippen 20 können von den entsprechenden Einheiten getrennt hergestellt werden oder können als Vorsprünge auf den äußeren Rändern 6 der entsprechenden Einheiten ausgebildet sein, so daß die äuße­ ren Rippen 20 ausgebildet werden, wenn die entsprechenden Einheiten aufeinandergestapelt werden. Eine Flachplatten­ filtereinheit als kleinste Einheit des Filtriermembranauf­ baus 1 ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt, wobei ein Paar Filtriermembranen 2 durch entsprechende Netzteile 21 an der oberen und unteren Seite einer Lagerung 22 gehalten werden. Beispielsweise besteht die Lagerung 22 aus einer Innenkante 3, die in der Mitte angeordnet ist, einer am Umfang ange­ ordneten Außenkante 6 und mehreren Speichen 23, um die Innen­ und Außenkanten 3 und 6 miteinander zu verbinden. Die Lage­ rung 22 kann einstückig hergestellt werden, z.B. mittels Spritzgießen oder ähnlichem. Im Gegensatz dazu kann, wie in Fig. 3 dargestellt, ein kreisförmiges Teil 24 a kleinen Durch­ messers, das wie ein doppelstufiger Zylinder ausgebildet ist und als ein Teil der Innenkante bzw. des Innenrandes 3 dient, mit einem kreisförmigen Teil 24 b großen Durchmessers mit Speichen 23 und der Außenkante bzw. dem Außenrand 6 kombi­ niert werden, um auf diese Weise eine mittlere Öffnung 10 auszubilden (siehe Fig. 2).

Das Paar Netzteile 21 und das Paar Filtriermembranen 2 haften entsprechend an den oberen und unteren Abschnitten der oben erwähnten Lagerung 22, um auf diese Weise eine Flachplattenfiltereinheit auszubilden. Die Filtriermembranen 2 und die Lagerung 22 haften aneinander, und zwar an Stellen des Innen- und Außenrandes 3 und 6. Mit anderen Worten heißt das, die Innenumfangsrandabschnitte 11 und die Außenumfangs­ randabschnitte 12 der Filtriermembranen 2 haften über ihre gesamte Umfangsfläche an der Lagerung 22. Entsprechend wird eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der Flüssigkeit vor der Filtration (an der Primärseite) und der Flüssig­ keit nach der Filtration (an der Sekundärseite) erreicht. Wie oben beschrieben, wird die gesamte Fläche der Filtrier­ membran 2 mittels des Netzteils 21 gehalten, so daß die Filtriermembran 2 einen Filtrationsdruck aufnehmen kann, ohne daß sie teilweise über ihre Fläche abgestützt werden muß, wie das beim Stand der Technik der Fall ist. Entspre­ chend kann die wirksame Filtrierfläche vergrößert werden.

Obwohl bei der gezeigten Ausführungsform nur die Innen- und Außenumfangsrandabschnitte 11 und 12 der Filtriermembranen 2 und das Netzteil 21 an der Lagerung 22 haften, ist verständ­ lich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestell­ te Ausführungsform begrenzt ist, sondern die Filtriermembra­ nen 2 ebenfalls mehrere Punkthaftabschnitte 25 an der Fil­ trationsfläche aufweisen können, und zwar zusätzlich zu den inneren und äußeren Randabschnitten. D.h., die Punkthaft­ abschnitte 25 sind zumindest Teile, an denen die Membranen 2 und die Netzteile 21 an sehr kleinen Flächen zusammenhaften. Hinsichtlich der Festigkeit der Filtriermembranen 2 wird bevorzugt, daß die Punkthaftabschnitte 25 an den Speichen 23 der Lagerung 22 vorgesehen sind und ebenfalls an den Spei­ chen 23 haften.

Durch das Vorsehen der Punkthaftabschnitte 25 wird die Ver­ stärkung der Filtriermembranen 2 und die Druckbeständigkeit weiter verbessert. Wenn beispielsweise die Filtriermembranen durch einen dem Filtrierdruck entgegengesetzten Flüssigkeits­ druck gereinigt werden, wird die Beständigkeit gegen den rückwärts gerichteten Druck weiter verbessert, so daß das Reinigen leicht und sicher durchgeführt werden kann.

Da weiter die Haftfläche der Punkthaftabschnitte 25 klein ist, wird die Verminderung der effektiven Filtrierfläche so klein wie möglich gehalten.

Mehrere der oben beschriebenen Flachplattenfiltereinheiten werden rings um den Kern 4 in der Filterpatrone zentriert aufeinandergestapelt. Entsprechend wird der Kern 4 in den inneren Abschnitt des Innenrandes 3 so eingepaßt, daß die Filterpatrone leicht mit einem geeigneten Adhäsiv zusammen­ gebaut werden kann, wobei eine Flüssigkeitsdichtigkeit erreicht wird. Die erfindungsgemäße Filterpatrone unter­ scheidet sich von den bekannten Filterpatronen darin, daß der Kern 4 selbst einen mittleren Flüssigkeitsweg bildet. Bei dem Filtriermembranaufbau nach dem Stand der Technik muß andererseits der mittlere Flüssigkeitsweg durch Aufein­ anderstapeln und Verkleben der Flachplattenfiltereinheiten miteinander ausgebildet werden. Weiter haften die Filtrier­ einheiten nicht nur an ihren Innenrändern aneinander, sondern die Innenflächen der Innenränder 3 haften ebenfalls an den Außenrändern 6. Entsprechend kann die Klebfläche vergrößert werden, um auf einfache Weise eine sehr genaue Abdichtung zu erreichen. Durch den Kern 4 wird die Zentrierung, das Zusammenbauen und die Steifigkeit des Filtriermembranauf­ baus verbessert.

Die untere Seite des Kerns 4 ist mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden, wobei die Flüssigkeitsdichtigkeit in der gleichen Weise wie beim Stand der Technik erreicht wird.

Das für die Lagerung 22, die obere und untere Schutzplatte 7 und 8, den Kern 4, die Netzteile 21 verwendete Material ist nicht auf irgendein bestimmtes Material beschränkt, jedoch ist Kunstharz hinsichtlich der Verarbeitbarkeit ein geeignetes Material. Insbesondere können inerte Harze mit der geeigneten Festigkeit in geeigneter Weise ausgewählt werden. Typische inerte Harze umfassen Polyester-, Poly­ carbonat-, Polysulfon-, Polyvinylidenfluorid-,Polyoxymethylen-, Polyamid-, Phenylformaldehyd-Harze, Fluorharze, wie Poly­ tetrafluorethylen-, Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinyl-äther- Copolymer und ähnliche, sowie Polychlortrifluorethylen, Poly­ propylen, Polyethylen und ähnliche.

Die Filtriermembran 2 besteht z.B. aus Nylon, Polysulfon, Polyvinylidenfluorid, Triacetylcellulose, Polytetrafluor­ ethylen und ähnlichem.

Der Weg des Filtrats in der Filterpatrone mit dem oben beschriebenen Filtriermembranaufbau 1 ist mittels Pfeilen in Fig. 2 dargestellt. Das in das Gehäuse (nicht darge­ stellt) fließende Filtrat durchdringt die Filtriermembranen 2 aufgrund eines geeigneten Flüssigkeitsdruckes an der Außen­ seite (Primärseite) der Filtriermembranen, die an den inne­ ren und äußeren Umfängen abgedichtet sind, so daß Verunrei­ nigungen, wie z.B. feine Partikel, Mikroorganismen und ähnliches, auf der gesamten Fläche der Filtriermembranen 2 abgefiltert werden, mit Ausnahme der inneren Umfangsrand­ abschnitte 11, der äußeren Umfangsrandabschnitte 12 und der Punkthaftabschnitte 25. Nach dem Filtriervorgang tritt das Filtrat auf der Innenseite (Sekundärseite) der Filtriermem­ branen 2 aus und fließt dann durch mehrere mittlere Öffnun­ gen 10, die im Innenrand 3 ausgebildet sind. Darauf fließt das Filtrat durch den hohlen Abschnitt des Kerns 4 von den durchgehenden Öffnungen 5, die mit den mittleren Öffnungen 10 in Verbindung stehen, so daß das Filtrat aus der Filter­ patrone ausfließen kann. Auf diese Weise wird ein erforder­ liches Filtrieren durchgeführt.

Wie oben beschrieben, weisen die Filtriermembranen eine Filtrierwirkung über den größten Teil ihrer Fläche, mit Aus­ nahme der inneren Umfangsrandabschnitte 11, die an den Rän­ dern 3 haften, und den äußeren Umfangsrandabschnitten 12, auf. Entsprechend hat die erfindungsgemäße Filtriereinheit eine große Filtrierfläche und kann unter niedrigem Filtrier­ druck arbeiten, da die Filtriermembranen nur an kleinen Teilen der Fläche, verglichen mit üblichen Flachplatten­ filtern, haften und gehalten werden. Bei üblichen Filterein­ heiten haften die Filtriermembranen an einer Halterung, die viele Rippen oder Kanäle aufweist, die teilweise über den größten Teil der Fläche der Filtriermembranen angeordnet sind. Die gesamte Fläche der Filtriermembran 2 wird weiter durch das Netzteil 21 gehalten, so daß die Filtriermembran 2 einen Filterdruckwiderstand aufweist, auch in dem Fall, in dem die Filtriermembran aus einem relativ weichen Mate­ rial besteht. Die Form der Halterung 22 ist weiter geeignet, um einen sehr vereinfachten Flüssigkeitsweg, verglichen mit dem Stand der Technik, auszubilden. Entsprechend wird nicht nur eine unbehinderte Strömung des Filtrats erhalten, sondern ebenfalls die Restmenge des Filtrats in der letzten Stufe des Filtrierens vermindert. Weiter kann z.B. Luft oder Rest­ flüssigkeit leicht entweichen. Wie oben beschrieben, haften die Filtriermembranen 2 und die Netzteile 21 an der Speiche 23 der Halterung 22 mittels Punkthaftung. Entsprechend wird nicht nur die Festigkeit der Filtriermembran verbessert, sondern die Filtriermembranen können einen ausreichenden Rückdruck aufnehmen, auch in dem Fall, in dem der Rückdruck zum Säubern des Filtriermembranaufbaus 1 erhöht wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die äußeren Rippen 20 vorgesehen, um den äußeren Umfang der Filtriermembran 2 zu lagern, wodurch die Position der Filtriermembranen 2 be­ grenzt wird, der Abstand der Einheiten konstant gehalten wird und die Handhabung des Filtriermembranaufbaus 1 ver­ bessert wird. Die äußeren Rippen 20 müssen jedoch nicht immer vorgesehen sein.

Weiter kann eine poröse Membranhalterung 14 zwischen einem Paar Filtriermembranen oder an der Außenseite eines Paares Filtriermembranen vorgesehen sein. Die poröse Membranlage­ rung 14 kann zwischen und an der Außenseite des Paares Fil­ triermembranen gleichzeitig vorgesehen sein.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Eine Flachplattenfiltereinheit als kleinste Einheit des Filtriermembranaufbaus 1 hat, wie in Fig. 5 dargestellt, ein Paar Filtriermembranen 2, die entsprechend durch Netz­ teile 21 an der oberen und unteren Seite einer Halterung 22 in der gleichen Weise wie bei der oben beschriebenen Aus­ führungsform gehalten werden. Bei dieser Ausführungsform ist eine poröse Membranlagerung 14 aus Papier oder einem Vlies oder einem Netzmaterial zwischen dem Paar oberen und unteren Filtriermembranen 2 angeordnet. Die äußeren Umfangs­ randabschnitte 12 der Filtriermembranen haften an dem äußeren Rand 6 über den gesamten Umfang der Filtriermembraneinheit, so daß die Filtriermembranen 2 abgedichtet sind. Die Über­ lappungsbreite (der Klebrand in Richtung des Radius) an den inneren Umfangsrandabschnitten 11 und den äußeren Umfangs­ randabschnitten 12 ist nicht besonders begrenzt, sie sollte jedoch so sein, daß die Überlappungsbreite durch die Flüs­ sigkeitsdichtigkeit, die Verminderung der wirksamen Filtrier­ fläche infolge des Verklebens usw. bestimmt wird. Bei dieser Ausführungsform liegt die Überlappungsbreite in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm.

Die Membranlagerung 14 aus Papier, Vlies oder einem Netz­ material ist vorgesehen, um das Paar oberer und unterer Filtriermembranen 2 von innen zu lagern und haftet nicht daran. Entsprechend können die Filtriermembranen hinsicht­ lich ihrer wirksamen Filterfläche vergrößert werden und einen relativ hohen Filterdruck aufnehmen. Weiter kann das Zusammenbauen der Filtriereinheiten vereinfacht werden.

Natürlich kann die Membranlagerung 14 an den inneren und äußeren Rändern 3 und 6 haften.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die Membranlagerung 14 aus Papier, einem Vlies oder einem Netzmaterial hergestellt und zwischen dem Paar oberer und unterer Filtriermembranen 2 angeordnet. Das Vlies oder Netzmaterial ist nicht besonders begrenzt, vorzugsweise besteht es jedoch aus Polyester oder Polypropylen, wobei ein langfasriges Material ver­ wendet wird. Im Hinblick darauf ist es bevorzugt, solche zu verwenden, die unter Anwendung eines Spannbindungsver­ fahrens hergestellt worden sind. Weiter wird bevorzugt, daß die Membranlagerung aus einem Vlies (nicht gewebten Stoff) oder Netzmaterial nicht an den Filtriermembranen haftet, d.h. mit ihnen verklebt ist.

Obwohl die Art und Weise der Dichtung und der Lagerung der äußeren Umfangsrandabschnitte der Filtriermembranen beschrie­ ben wurde, ist es verständlich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Art und Weisen beschränkt ist und irgend­ welche anderen verwendet werden können. Beispielsweise können die oberen und unteren Membranen 2 aneinander an ihren äuße­ ren Umfangsrandabschnitten 12 verklebt sein. Weiter kann die Form des äußeren Randes, an dem die äußeren Umfangsrandab­ schnitte kleben, geeignet bestimmt werden, und die Lagerung des äußeren Randes der Filtriereinheit kann geeignet be­ stimmt werden, solange die wirksame Filterfläche der Fil­ triermembranen nicht übermäßig vermindert wird.

Der Weg des Filtrats in der Filterpatrone mit dem oben be­ schriebenen Filtriermembranaufbau 1 ist mittels Pfeilen in Fig. 5 dargestellt. Das in dem Gehäuse (nicht gezeigt) fließende Filtrat tritt durch die Filtriermembranen 2 von der Außenseite (Primärseite) der geschlossenen Filtrier­ membranen 2 mittels eines geeigneten Flüssigkeitsdrucks durch, so daß Verunreinigungen, wie z.B. feine Teilchen, Mikroorganismen und ähnliches, auf der Fläche der Filtrier­ membranen 2 abgefiltert werden, mit Ausnahme der inneren Umfangsrandabschnitte 11 und der äußeren Umfangsrandabschnit­ te 12. Nach dem Filtrieren tritt das Filtrat in die Innen­ seite (Sekundärseite) der Filtriermembranen 2 ein und fließt dann durch mehrere mittleren Öffnungen 10 in dem inneren Rand 3. Darauf fließt das Filtrat durch einen hohlen Teil im Kern 4 durch die Öffnungen 5, die mit den mittleren Öffnungen 10 verbunden sind, so daß das Filtrat aus der Patrone ausfließen kann. Auf diese Weise wird der Filtrier­ vorgang durchgeführt.

Wie oben beschrieben, führen die Filtriermembranen 2 eine Filtration auf ihrer gesamten Fläche, mit Ausnahme des inneren Umfangsrandabschnitts 11 und des äußeren Umfangs­ randabschnitts 12, durch. Entsprechend weist die erfindungs­ gemäße Filtriereinheit eine große Filtrierfläche auf und kann unter einem niedrigen Filtrierdruck arbeiten, da die Filtriermembranen insgesamt nur mit einem geringen Teil ihrer Fläche verklebt oder gelagert sind, verglichen mit bekannten Flachplattenfiltereinheiten, bei denen die Fil­ triermembranen an einer Halterung angeklebt sind, die eine große Anzahl von Rippen oder Kanälen aufweist, und die teil­ weise über die gesamte Fläche der Filtriermembranen angeord­ net sind. Die Filtriereinheit gemäß der Erfindung weist nicht die bekannte Halterung auf, um die Filtriermembranen von der Innenseite zu halten, wodurch der Weg des Filtrats kompli­ ziert wird. Entsprechend ergibt sich nicht nur eine unge­ hinderte Strömung des Filtrats, sondern ebenfalls kann die Restmenge des Filtrats in der letzten Stufe des Filterver­ fahrens vermindert werden. Luft oder Restflüssigkeit kann leicht entweichen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 ist eine poröse Membranlagerung 14 aus Papier, Vlies oder einem Netzmaterial in den Primärraum der oberen und unteren Filtriermembranen 2 eingesetzt.

Die Bezeichnung "Primärraum" soll den Raum in der Filter­ patrone bezeichnen, in dem sich das Filtrat befindet, bevor es durch die Filtriermembranen hindurchgetreten ist.

Obwohl bei dieser Ausführungsform der Fall dargestellt ist, bei dem das Paar oberer und unterer Filtriermembranen einer Filtriereinheit in Form einer Flachplattenfilterpatrone parallel zueinander angeordnet sind, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Weiter kann die Erfindung in dem Fall ange­ wendet werden, in dem der Primärraum der Filtriereinheit ein innerer Raum ist, der von einem Paar Filtriermembranen umgeben ist,oder in dem Fall, in dem der Primärraum ein äußerer Raum ist.

Die Erfindung ist für Filterpatronen verwendbar, die einen Speichenabschnitt im Sekundärraum aufweisen, um die inneren und äußeren Ränder 3 und 6 zwischen dem Paar Filtriermembra­ nen zu verbinden, oder bei Filterpatronen, die ein Papier, ein Vlies oder ein Netzmaterial im Sekundärraum aufweisen.

Die Filtriermembran kann, wenn dies erforderlich ist, durch Punkthaftung des Netzmaterials aus Kunstharz verstärkt werden. In diesem Fall wird bevorzugt, daß Polyester oder Polypropylen als Kunstharz für das Netzmaterial verwendet wird, um die Filtriermembran zu lagern. Weiter kann irgend­ ein Netzaufbau, wie z.B. ein viereckiges Netz, ein sechs­ eckiges Netz oder ein achteckiges Netz, verwendet werden.

Hinsichtlich des Vlieses oder des Netzmaterials, das erfin­ dungsgemäß verwendet wird, wird bevorzugt, daß Polyester oder Polypropylen als Material verwendet wird, das aus langen Fasern besteht, die mittels des Spannbindungsver­ fahrens hergestellt wurden.

Bei dieser Ausführungsform können die Filtriermembranen leicht an der Filtriereinheit durch irgendein geeignetes Klebeverfahren haften. Beispiele derartiger Klebeverfahren umfassen eine Lösungsmittelklebung, ein Verfahren, das ein mittels Wärme vernetzbares Klebemittel verwendet, ein Heiß­ siegelverfahren und ähnliches. Entsprechend ist das Abdichten des Paares oberer und unterer Filtriermembranen 2 sehr einfach, so daß man eine zuverlässige Flüssigkeitsdich­ tigkeit erhält.

Die untere Seite des Kerns 4 ist zweckmäßigerweise mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden, wobei eine Flüssigkeitsdichtigkeit wie beim Stand der Technik er­ reicht wird.

Der Weg des Filtrats in der Filterpatrone mit dem oben er­ wähnten Filtriermembranaufbau 1 ist mittels Pfeilen in Fig. 6 dargestellt. Das in dem Gehäuse (nicht dargestellt) fließende Filtrat gelangt durch das Vlies oder Netzmaterial in der Außenseite (Primärraum 14′′) des Paares der abgedich­ teten Filtriermembranen 2 von den Filtrateintritten der Filtriereinheit und fließt dann durch die Filtriermembranen 2 mittels eines geeigneten Flüssigkeitsdrucks. Hierdurch werden Verunreinigungen, wie z.B. kleine Partikel, Mikro­ organismen und ähnliches, über die gesamte Fläche der Fil­ triermembranen 2, mit Ausnahme der inneren Umfangsrandab­ schnitte 11 und der äußeren Umfangsrandabschnitte 12, abge­ filtert. Nach dem Filtrieren tritt das Filtrat in die Innen­ seite (Sekundärraum 17) der Filtriermembranen 2 und gelangt dann durch mehrere mittlere Öffnungen 10, die in dem inneren Rand 3 ausgebildet sind. Darauf gelangt das Filtrat durch den folgenden Teil des Kerns 4 von den Öffnungen 5, die mit den mittleren Öffnungen 10 in Verbindung stehen, so daß das Filtrat aus der Patrone ausfließen kann. Auf diese Weise wird der erforderliche Filtervorgang durchgeführt.

Wie oben beschrieben, weisen die Filtriermembranen 2 eine Filtrierwirkung auf nahezu ihrer gesamten Fläche, mit Aus­ nahme der Teile auf, die an den inneren und äußeren Rändern 6 haften. Entsprechend weist die Filtriereinheit gemäß der Erfindung eine große Filtrierfläche auf und kann bei nied­ rigem Druck arbeiten, da die Filtriermembran nur an kleinen Teilen ihrer Fläche verklebt und insgesamt gelagert wird, verglichen mit bekannten Filtriereinheiten, bei denen die Filtriermembranen an einer Halterung gelagert sind, die eine große Anzahl von Rippen oder Kanälen aufweist, die teilweise über die gesamte Fläche der Filtriermembranen angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform wird Papier, Vlies oder ein Netz­ material in den Primärraum eingesetzt, so daß die Filtrier­ membran einen Rückwärtsdruck aufnehmen kann, der beim Reini­ gen der Filterpatrone auftritt, oder wenn die Flüssigkeits­ zuführung unterbrochen wird. Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, daß die wirksame Filterfläche stark vermindert wird, da ein großer Teil der Filtriermembranen an der Rippe zum Lagern der Filtriereinheit haftet, so daß sie in der Lage ist, diesen Rückwärtsdruck aufzunehmen. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird jedoch Papier, ein Vlies oder ein Netzmaterial in den Primärraum eingesetzt, wodurch die Filtriermembranen in bezug auf einen Rückwärts­ druck gelagert werden, so daß der Nachteil des Standes der Technik behoben werden kann.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem Aufbau der oben beschriebenen Ausführungsform. In Fig. 7 ist die poröse Membranlagerung 14 aus Papier, einem Vlies oder einem Netzmaterial nicht nur zwischen dem Paar oberer und unterer Filtriermembranen 2 eingesetzt, sondern ebenfalls in den Primärraum der oberen und unteren Filtriermembranen 2 eingesetzt. Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform entspricht hinsichtlich ihrer Wirkungen den oben beschrie­ benen Ausführungsformen.

Mit der Erfindung wird eine Flachplattenfilterpatrone ge­ schaffen, die im wesentlichen eine Filtriereinheit für mehrere aufeinandergestapelte Filtriereinheiten umfaßt, bei der jede Filtriereinheit ein Paar paralleler oberer und unterer Membranen aufweist. Eine Membranlagerung aus Papier, einem Vlies oder einem Netzmaterial ist zwischen dem Paar oberer und unterer Filtriermembranen angeordnet, ohne daß die Membranen daran angeklebt sind. Entsprechend wird die wirksame Fläche der Filtriermembranen vergrößert, so daß es möglich ist, die Lebensdauer zu verlängern und den Filtrier­ druck zu vermindern.

Die Filtriermembraneinheit gemäß der Erfindung weist einen einfachen Aufbau auf. Entsprechend wird mit der Erfindung eine Flachplattenfilterpatrone geschaffen, die eine ausge­ zeichnete Flüssigkeitsdichtigkeit, eine verminderte Größe, ein vermindertes Gewicht sowie verminderte Kosten aufweist.

Weiter wird mit der Erfindung eine Flachplattenfilterpatrone geschaffen, die im wesentlichen eine Filtriereinheit oder mehrere aufeinandergestapelte Filtriereinheiten umfaßt, wo­ bei jede der Filtriereinheiten ein Paar oberer und unterer Filtriermembranen aufweist. Ein Paar Membranlagerungen aus Papier, einem Vlies oder einem Netzmaterial ist in den oberen und unteren Primärräumen der Filtriermembranen angeordnet und nur teilweise an den inneren und äußeren Randabschnitten angeklebt, wodurch die wirksame Fläche der Filtriermembranen vergrößert wird. Entsprechend wird die Druckbeständigkeit bei einer Rückspülung beim Reinigen verbessert, so daß es möglich ist, die Lebensdauer wesentlich zu verlängern und damit die Filtrierkosten zu senken.

Weiter wird mit der Erfindung eine Flachplattenfilterpatrone geschaffen, bei der die Filtriermembranen zwischen Netzteilen gehalten werden, um dadurch die Festigkeit der Filtriermem­ branen wirksam zu erhöhen. Das übliche Verfahren des Ankle­ bens der Filtriermembranen an eine Halterung, die einen komplizierten Aufbau aufweist, wird damit überflüssig. Hin­ sichtlich des Verstopfens und ähnlichem kann die Filter­ lebensdauer verlängert und der Filtrierdruck reduziert werden. Die Druckbeständigkeit wird verbessert, so daß das Filtrierverfahren wirksam und schneller durchgeführt werden kann. Weiter können die Flachplattenfiltriereinheiten so zusammengebaut werden, daß sie an dem Kern angeordnet werden, wodurch es möglich ist, einen Filtriermembranaufbau zu schaf­ fen, der hinsichtlich der Flüssigkeitsdichtigkeit als auch hinsichtlich der Steifigkeit sehr zuverlässig ist. Da weiter die Halterung eine einfache Konstruktion aufweist, werden mit der erfindungsgemäßen Filtriereinheit die verschiedensten Wirkungen erreicht, z.B. wird der Fließweg des Filtrats ver­ einfacht und weiter kann Luft und Restflüssigkeit und ähn­ liches leicht entweichen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird dementsprechend eine Flachplattenfilterpatrone geschaffen, die leicht zusammenge­ baut werden kann, eine ausgezeichnete Filtrierwirkung infolge ihrer großen wirksamen Filtrierfläche und des geringen Fil­ trierdrucks, eine ausgezeichnete Flüssigkeitsdichtigkeit, eine verbesserte Größe und ein verbessertes Gewicht aufweist, wobei die Kosten gesenkt werden können und ein genaues Fil­ trieren ermöglicht wird.

Claims (6)

1. Flachplatten-Filterpatrone mit mindestens einer Flachplattenfiltriereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachplattenfiltriereinheit (1)

• - eine Halterung (22),
• - ein Paar an oberen und unteren Abschnitten der Halterung (22) angeordnete Filtriermembrane (2) und
• - ein Paar erster Netzteile (21), die zwischen der Halte­ rung (22) und der jeweiligen Filtriermembran (2) zum Halten der Filtriermembran (2) angeordnet sind, umfaßt.

2. Flachplatten-Filterpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (22) mehrere Speichen (23) umfaßt, die sich in radialer Richtung der Filtriereinheit (1) dazwischen erstrecken.

3. Flachplatten-Filterpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtriermembranen (2) und das Paar der ersten Netzteile (21) an der Halterung (22) mittels Punkthaftung haften.

4. Flachplatten-Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt von der Filtriereinheit (1) ein Kern (4) vorgesehen ist, der in der Mitte der Patrone zur Halterung der Filtriereinheit (1) angeordnet ist.

5. Flachplatten-Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtriereinheit (1) weiter ein zweites Netzteil (14) umfaßt, das zwischen dem Paar Filtriermembranen (2) angeordnet ist.

6. Flachplatten-Filterpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Netzteil (14) weiter an den beiden Außenseiten des Paares der Filtrier­ membranen (2) angeordnet ist.