DE4328408C1 - Protective covering for cartridge type filter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzhülle für patronenartige Filterelemente wie Wickelmodule oder Filterkerzen. Solche patronenartigen Filterelemente bestehen aus einem fluiddurchlässigen hohlen Kern und einer äußeren Schutzhülle, zwischen denen Filtermaterialien und gegebenenfalls Hilfselemente wie beispielsweise Abstandshalter angeordnet sind.The invention relates to a protective cover for cartridge-like Filter elements such as winding modules or filter candles. Such cartridge-like filter elements consist of a fluid-permeable hollow core and an outer protective cover, between which filter materials and, if necessary, auxiliary elements such as spacers.
Die patronenartigen Filterelemente sind anwendbar für unterschiedliche Filtrationsprozesse in der Industrie, im Getränke-, Lebensmittel-, Pharma- und Laborbereich, sowie im Umweltschutz. Sie kommen dazu einzeln oder mehrfach in Gehäusen eingeschlossen als Filtereinheiten zum Einsatz. Die patronenartigen Filterelemente können innerhalb der Filtereinheit parallel oder in Reihe geschaltet sein.The cartridge-like filter elements can be used for different filtration processes in industry, in Beverage, food, pharmaceutical and laboratory area, as well as in Environmental Protection. They come in single or multiple cases included as filter units for use. The Cartridge-like filter elements can be inside the filter unit be connected in parallel or in series.
Je nach Filtermaterialbestückung können sie zur Feinfiltration, Mikrofiltration, Ultrafiltration, zur Umkehrosmose, Pervaporation oder Gastrennung verwendet werden.Depending on the filter material, they can be used for fine filtration, Microfiltration, ultrafiltration, for reverse osmosis, pervaporation or gas separation can be used.
Der konstruktiven Gestaltung der äußeren Schutzhülle wird bei der Entwicklung patronenartiger Filterelemente besondere Beachtung geschenkt, weil sie einen wesentlichen Einfluß auf die Leistung und Standzeit der Filterelemente ausübt. Die äußere Schutzhülle soll den patronenartigen Filterelementen die erforderliche mechanische Stabilität verleihen. Die mechanische Beanspruchung ist insbesondere in den Fällen sehr groß, in denen die Filterelemente bei höheren Temperaturen betrieben werden müssen oder durch Autoklavieren sterilisiert werden, häufig einem Rückstau unterliegen oder mit Fluiden unter hohem Druck betrieben oder rückgespült werden, insbesondere unter Pulsation. Die äußere Schutzhülle wird häufig als Rückstausicherung bezeichnet. The constructive design of the outer protective cover is used in the Development of cartridge-like filter elements with special attention given because they have a significant impact on performance and service life of the filter elements. The outer protective cover the cartridge-like filter elements should be the required impart mechanical stability. The mechanical stress is particularly large in cases where the Filter elements must be operated at higher temperatures or sterilized by autoclaving, often one Backflow subject or operated with fluids under high pressure or backwashed, especially with pulsation. The outer Protective cover is often called backwater protection.
Es ist bekannt, ein patronenartiges Filterelement mit einem Gewebeschlauch aus Polyethylengewebe (EP-A1-0 508 646) oder Polypropylengewebe (EP-A1-0 504 598) zu umgeben. Mit einem Polyalkylengewebe wird zwar eine gute chemische Beständigkeit der äußeren Schutzhülle und Fluiddurchlässigkeit erreicht, aber die radiale Stabilität des patronenförmigen Filterelements ist aufgrund des Festigkeitsverhaltens von Polyalkylenen, insbesondere bei höheren Temperaturen unzureichend. So kann es beispielsweise nach häufigem Rückstau oder nach Autoklavieren bei höheren Temperaturen zu örtlich überhöhten radialen Ausdehnungen kommen, was zu Durchflußblockierungen, zu teleskopartigen Verschiebungen der Wicklungen bei Wickelmodulen oder zur Zerstörung der Filtermaterialien, insbesondere von Filtermembranen, führt. Es ist auch bekannt einen längeren Abstandshalter als die benachbarten Filtermembranen um das patronenartige Filterelement als äußere Schutzhülle zu wickeln und durch Wärme zu verschmelzen oder zu verkleben. Der Abstandshalter kann ein Polyestergewebe oder -netz sein (EP-A1-0 492 250). Durch das Polyestermaterial wird eine gute thermische Formbeständigkeit erreicht. Von Nachteil ist die geringe Beständigkeit der Polyestermaterialien gegen saure und alkalische Medien.It is known to use a cartridge-like filter element Fabric hose made of polyethylene fabric (EP-A1-0 508 646) or Surround polypropylene fabric (EP-A1-0 504 598). With a Polyalkylene fabric will have good chemical resistance outer protective cover and fluid permeability achieved, but the is radial stability of the cartridge-shaped filter element due to the strength behavior of polyalkylenes, in particular insufficient at higher temperatures. For example, it can after frequent backflow or after autoclaving at higher ones Temperatures come to locally excessive radial expansion, resulting in flow blockages, telescopic shifts the windings in winding modules or to destroy the Filter materials, especially filter membranes, leads. It is also known to have a longer spacer than that neighboring filter membranes around the cartridge-like filter element to wrap as an outer protective cover and to fuse with heat or to glue. The spacer can be a polyester fabric or network (EP-A1-0 492 250). Through the polyester material good thermal dimensional stability is achieved. A disadvantage is the low resistance of the polyester materials to acid and alkaline media.
Muß die äußere Schutzhülle durch Verkleben um das patronenartige Filterelement befestigt werden, besteht die Gefahr der Auflösung des Klebstoffs und der Kontamination des zu filtrierenden Mediums, wodurch die Verwendung solcher Filterelemente in bestimmten Bereichen, z. B. dem Pharmabereich ausgeschlossen ist.Must the outer protective cover by gluing around the cartridge-like If the filter element is attached, there is a risk of dissolution the adhesive and the contamination of the medium to be filtered, whereby the use of such filter elements in certain Areas, e.g. B. the pharmaceutical sector is excluded.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine äußere Schutzhülle für ein patronenartiges Filterelement zu schaffen, die dem patronenartigen Filterelement eine hohe mechanische Stabilität, hohe Maßgenauigkeit und eine hohe Standzeit verleiht und die eine Kontamination des zu filtrierenden Mediums ausschließt.The invention has for its object an outer protective cover to create a cartridge-like filter element that the cartridge-like filter element high mechanical stability, gives high dimensional accuracy and a long service life and one Excludes contamination of the medium to be filtered.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die äußere Schutzhülle für patronenartige Filterelemente aus einem Material besteht, das sich aus einem temperaturbeständigen hochfesten ersten Polymer mit einer Ummantelung aus einem thermoplastischen und chemisch beständigen zweiten Polymer zusammensetzt und die äußere Schutzhülle daraus als Fadenwickel, als Gewebe oder als perforiertes flächiges Material ausgebildet ist. Das temperaturbeständige hochfeste erste Polymer kann ein Polyester, vorzugsweise Polyethylenterephthalat oder Polybutylenterephthalat und das thermoplastische und chemisch beständige zweite Polymer kann ein Polyalkylen, vorzugsweise Polyethylen, Polypropylen oder Poly(4-methyl-1-penten) sein. Im Falle eines Fadenwickels oder Gewebes besteht der Faden aus einem thermoplastischen chemisch, insbesondere gegen Säuren und Laugen, beständigen Polymer mit einer Seele aus einem temperaturbeständigen hochfesten Polymer. Das Verhältnis der Durchmesser der Seele und des Gesamtfadens soll vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 5 betragen.The object is achieved in that the outer protective cover for cartridge-like filter elements made of a material that is made of a temperature-resistant, high-strength polymer a jacket made of a thermoplastic and chemical resistant second polymer and the outer Protective cover made of it as a thread wrap, as a fabric or as perforated sheet material is formed. The temperature-resistant high-strength first polymer can be a Polyester, preferably polyethylene terephthalate or Polybutylene terephthalate and the thermoplastic and chemical durable second polymer may be a polyalkylene, preferably Polyethylene, polypropylene or poly (4-methyl-1-pentene). In the case of a thread wrap or fabric, the thread consists of a thermoplastic chemically, especially against acids and Alkaline, durable polymer with a soul from one temperature-resistant high-strength polymer. The ratio of The diameter of the core and the total thread should preferably be 1: 2 up to 1: 5.
Das temperaturbeständige hochfeste Polymer sorgt dafür, daß das patronenartige Filterelement bei Einwirkung erhöhter Temperaturen, hoher Betriebsdrücke oder von Rückstaudrücken formstabil bleibt, eine radiale Ausdehnung und im Falle von Wickelmodulen eine teleskopartige Verschiebung der Wicklungen verhindert wird. Das thermoplastische chemisch beständige Polymer, daß die Seele des Fadens ummantelt, verhindert den Kontakt aggressiver Medien, insbesondere von Säuren und Laugen, mit dem die mechanische Festigkeit verursachenden Polymer und damit dessen Zersetzung. Der Fadenwickel oder das Gewebe können durch Schmelzen des thermoplastischen Polymer ohne Verwendung eines Klebstoffs auf dem patronenartigen Filterelement verschweißt werden. Die Verschweißung kann in Form einer Quernaht längs des patronenartigen Filterelementes erfolgen, was vorzugsweise bei Verwendung eines Gewebes oder eines flächigen Materials durchgeführt wird. Im Falle eines Fadenwickels genügt eine Verschweißung des Fadens an den Enden des Wickels.The temperature-resistant high-strength polymer ensures that the cartridge-like filter element when exposed to elevated temperatures, high operating pressures or back pressure remains dimensionally stable, a radial expansion and in the case of winding modules telescopic displacement of the windings is prevented. The thermoplastic chemically resistant polymer that the soul of the thread, prevents the contact of aggressive media, especially of acids and alkalis, with which the mechanical Strength-causing polymer and thus its decomposition. Of the Thread wrap or the fabric can be melted through the thermoplastic polymer without using an adhesive on the cartridge-like filter element are welded. The Welding can take the form of a transverse seam along the cartridge-like filter element, which is preferably at Use of a fabric or a flat material is carried out. In the case of a thread wrap, one is sufficient Welding of the thread at the ends of the winding.
Gewebe und perforierte flächige Materialien sind dabei besonders als Rückstausicherung für Filterkerzen geeignet. Gewebe sind dann vorzugsweise offene Gewebe.Fabrics and perforated flat materials are special suitable as backflow protection for filter cartridges. Tissues are then preferably open tissues.
Durch die Formstabilität wird die Beibehaltung eines Überströmspalts mit konstanter Weite im Cross-Flow-Betrieb des Filterelements gewährleistet und sie verhindert das Auftreten von Rissen oder Beschädigungen im Bereich der Schweißnaht. Durch Veränderung der Krafteinwirkung auf das aufzubringende Material, daß die äußere Schutzhülle des Filterelementes bildet, oder Aufbringen von mehr als einer Materiallage werden Toleranzen im Umfang des patronenartigen Filterelements, einschließlich Abweichungen von der Kreisbahn des Umfangs ausgeglichen. Solche Toleranzen treten in der Praxis vor allem dann auf, wenn Ausgangsmaterialien mit unterschiedlicher Dicke für den Aufbau des Filterelementes eingesetzt werden. Die Toleranzen können beispielsweise durch unterschiedliche Materialstärken der verwendeten Filtermaterialien oder Hilfselemente wie Abstandshalter oder Filtratsammler verursacht worden sein. Durch Veränderung der Krafteinwirkung, vorzugsweise beim Aufbringen eines Fadenwickels auf das patronenartige Filterelement, können in vorgegebenen Bereichen des patronenartigen Filterelementes veränderte Anpreßdrücke der äußeren Schutzhülle auf das patronenartige Filterelement erzeugt werden. Dadurch können Abschnitte mit sich periodisch leicht verengendem oder erweiterndem Überströmspalt erzeugt werden, die sich wegen verminderter Verblockungsneigung positiv auf Filtrationsleistung und Standzeit des Filterelementes auswirken. Außerdem ist es zur Gewährleistung der Formstabilität möglich, die Fadenvorspannung beim Aufbringen eines Fadenwickels in jenen Bereichen des patronenartigen Filterelementes, in denen die radialen Ausdehnungskräfte besonders hoch sind, zu erhöhen und/oder sie mit Mehrfachwicklungen zu versehen.Due to the dimensional stability, the retention of a Overflow gap with constant width in cross-flow operation of the Filter element ensures and prevents the occurrence of Cracks or damage in the area of the weld. By changing the force applied to what is to be applied Material that forms the outer protective cover of the filter element, or applying more than one layer of material becomes tolerances in the scope of the cartridge-like filter element, including Deviations from the circular path of the circumference compensated. Such In practice, tolerances occur above all when Starting materials with different thicknesses for the construction of the Filter element are used. The tolerances can for example, by different material thicknesses used filter materials or auxiliary elements such as Spacers or filtrate collectors. By changing the force, preferably when Applying a thread wrap to the cartridge-like Filter element, can be in predetermined areas of the cartridge-like filter element changed contact pressure of the outer protective cover on the cartridge-like filter element become. This allows sections to be periodically easy constricting or widening overflow gap are generated is positive due to reduced tendency to clog Filtration performance and service life of the filter element. It is also possible to ensure the dimensional stability Thread tension when applying a thread wrap in those Areas of the cartridge-like filter element in which the radial expansion forces are particularly high and / or to provide them with multiple windings.
Es wurde festgestellt, daß erfindungsgemäße Wickelmodule beim Betreiben mit erhöhten Drücken keine Neigung zu teleskopartigen Verschiebungen ihrer Wicklungen zeigten.It was found that winding modules according to the invention Operate at elevated pressures no tendency to telescopic Shifts in their windings showed.
Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The object of the invention is in one embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Ein Vertikalschnitt durch ein Wickel eines Wickelmoduls. Fig. 1 is a vertical section through a winding of a winding module.
Fig. 2 Ein Schnitt entlang der Linie A-A′ des Wickels. Fig. 2 shows a section along the line AA 'of the winding.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist die äußere Schutzhülle 1 als helixartiger oder kreuzweiser Fadenwickel mit einstellbarer Krafteinwirkung auf den Außenbereich des Wickels eines Wickelmoduls aufgebracht. Der Faden 2 besitzt eine Polyesterseele 3 aus Polyethylenterephthalat, die von einem Polyalkylen 4 aus Polypropylen ummantelt ist. Der Durchmesser der Seele beträgt 0,4 mm, der Durchmesser des gesamten Fadens 1,2 bis 2 mm. Der Fadenwickel ist durch Wärmeeinwirkung auf die Polypropylenummantelung des Fadens fest verschweißt und umschließt den Wickel. Dieser besteht aus Einheiten von Membrantaschen, die einen Filtratsammler 5 einschließen und von einem Abstandshalter 6 umgeben sind. Die Einheiten sind um ein Kernrohr 7 gewickelt. Der Filtratsammler 5 bildet einen Filtratkanal 8 zur Ableitung des Filtrats, während der Abstandshalter den Überströmspalt 9 bildet. Die Membranen 10 der Membrantaschen bestehen aus verstärkten Membranen, die mit der Verstärkungsseite 11 dem Filtratkanal und mit der unverstärkten filtrationswirksamen Seite dem Überströmspalt 9 zugewandt sind. Das zu filtrierende Fluid strömt tangential durch den Überströmspalt 9 über die Membranen 10 hinweg. Das durch die Membran 10 permeierende Filtrat wird über den Filtratkanal 8 in das Kernrohr 7 geleitet und von dort abgeführt.In Fig. 1 and Fig. 2, the outer protective cover 1 is applied as a helical or crosswise thread winding with adjustable force on the outer region of the winding of a winding module. The thread 2 has a polyester core 3 made of polyethylene terephthalate, which is covered by a polyalkylene 4 made of polypropylene. The diameter of the core is 0.4 mm, the diameter of the entire thread is 1.2 to 2 mm. The thread wrap is firmly welded by the action of heat on the polypropylene sheathing of the thread and encloses the winding. This consists of units of membrane pockets which enclose a filtrate collector 5 and are surrounded by a spacer 6 . The units are wound around a core tube 7 . The filtrate collector 5 forms a filtrate channel 8 for discharging the filtrate, while the spacer forms the overflow gap 9 . The membranes 10 of the membrane pockets consist of reinforced membranes which face the filtrate channel with the reinforcement side 11 and the overflow gap 9 with the unreinforced filtration-effective side. The fluid to be filtered flows tangentially through the overflow gap 9 over the membranes 10 . The filtrate permeating through the membrane 10 is passed via the filtrate channel 8 into the core tube 7 and discharged from there.
Die patronenartigen Filtereinheiten mit erfindungsgemäßer äußerer Schutzhülle behalten im Betrieb bei höheren Temperaturen oder bei der Sterilisation im Autoklaven ihre Formbeständigkeit bei. Die erfindungsgemäß äußere Schutzhülle wirkt gleichzeitig als stabile Rückstausicherung, wodurch solche Filtereinheiten unter hohem Druck, einschließlich Pulsation, rückgespült werden können, ohne daß eine radiale Ausdehnung oder teleskopartige Verschiebung erfolgt. Sie zeichnen sich durch eine konstante Filterleistung bei langer Standzeit aus. Durch Vermeidung von Klebstoffen zur Fixierung der äußeren Schutzhülle wird eine Kontamination, die durch Klebstoffbestandteile verursacht werden könnte, ausgeschlossen. Die patronenartigen Filterelemente sind maßgenau herstellbar.The cartridge-like filter units with the outer according to the invention Protective cover remain in operation at higher temperatures or the sterilization in the autoclave contributes to its dimensional stability. The outer protective cover according to the invention also acts as a stable Backflow protection, making such filter units under high Pressure, including pulsation, can be backwashed without that radial expansion or telescopic displacement he follows. They are characterized by a constant filter performance long service life. By avoiding adhesives Fixing the outer protective cover becomes a contamination could be caused by adhesive components locked out. The cartridge-like filter elements are dimensionally accurate producible.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of patent without earlier publication of 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 |