DE4337101C1 - Filter, insbesondere für die Mikro- und Ultrafiltration - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter, insbesondere für die Mikro- und Ultrafiltration mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa­ tentanspruches 1.

Ein derartiges Filter ist aus dem englischsprachigen Abstract der JP 63-315118 A bekannt. Das vorbekannte Filter in Form einer Rohrspirale besitzt Einlagen, um den Spaltenabstand zwischen benachbarten Windungen zu vergrößern. Auf diese Weise läßt sich zwar der Durchsatz eines Feeds erhöhen, was jedoch mit einer abnehmenden Trennschärfe erkauft werden muß.

Es sind Filter für die Mikro- und Ultrafiltration in Form einer Scheibe, z. B. aus der DE-OS 37 41 952, und in Form einer Rohr­ spirale nach der DE-OS 35 22 725 bekannt. Bei dem Filter in Form einer Rohrspirale ist es bereits bekannt, diese mit einem Mate­ rialauftrag zu versehen. Es ist auch möglich, feinste, organische oder anorganische Partikel in den Zwischenräumen zwischen anein­ andergrenzenden Windungen fest anzubringen. Solche Filter werden z. B. in einer Vorrichtung zur Mikro- und Ultrafiltration nach der DE-OS 38 17 578 verwendet. Nachteilig ist, daß die bekannten Filter für verschiedene Anwendungszwecke eine zu geringe Filter­ leistung erbringen, d. h. daß der Durchsatz des Feed zu gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter zu schaf­ fen, der - abgestimmt auf das jeweilige Feed - bei aufgabenge­ rechter Trennschärfe und guten Rückspüleigenschaften eine hohe Filterleistung zuläßt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Patentanspruches 1.

Da die Einlage an benachbarten Windungen der Spirale linienför­ mig anliegt, bildet diese Einlage mit den Windungen längs der linienförmigen Anlage größenordnungsmäßig eine doppelte Anzahl von Filterporen. Hierdurch wird der Durchsatz und damit die Leistung des Filters entsprechend vergrößert, wobei die Trenn­ schärfe (Filterwirkung) und eine gute Rückspüleigenschaft beibe­ halten bleibt. Der vergrößerte Spaltabstand zwischen den Windun­ gen des nur ein Stützgerüst bildenden Spirale läßt den vergrö­ ßerten Durchsatz des Permeats zu.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Einlage aus einem massiven Draht, einer Litze mit verdrillten oder verfloch­ tenen Adern, textilen Fasern oder porösen Polymersträngen. Die Aufbringung und das Festlegen einer solchen Einlage ist verhält­ nismäßig einfach. Durch entsprechende Anwendung von Zug oder Druck kann der Spaltabstand der Windungen der Spirale, welches als Stützgerüst wirkt, eingestellt werden.

Hierbei kann die Einlage im Spalt zwischen den Windungen der Spirale fest oder durch den Rückspüldruck leicht abhebbar sein.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Frontansicht eines Filters mit Einlage nach der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilfrontansicht des Filters und

Fig. 3 eine vergrößerte Teilfrontansicht einer geänderten Aus­ führungsform, teilweise im Schnitt.

Der Filter 1 besteht aus einer Rohrspirale 2 mit Windungen 3. Diese ist mit oder ohne Vorspannung gewickelt.

Ist sie mit Vorspannung gewickelt, liegen im Ruhezustand die Windungen 3 dicht aneinander an. Zwischen den Windungen 3 bildet sich ein Spalt 4. Durch Dehnen der Rohrspirale 2 in ihrer Längs­ richtung kann dieser Spalt 4 mit seinem Abstand eingestellt werden. Durch Druck in Längsrichtung der Rohrspirale 2 können die Windungen 3 fest aneinander gedrückt werden, wodurch Uneben­ heiten abgetragen und sich der kleinstmögliche filterwirksame Abstand einstellt.

Nach Fig. 1 und 2 wird in den äußeren Zwickelraum zwischen zwei benachbarten Windungen 3 eine Einlage 5 eingebracht. Diese kann z. B. aus einem massiven Draht 6, einer mehradrigen Litze, texti­ len Fasern, Garn, massiven bzw. porösen Polymeren oder derglei­ chen gebildet sein.

Die Einlage 5 ist längs des Zwickelraums zwischen benachbarten Windungen 3 auf die Rohrspirale 2 aufgewickelt. Diese Einlage 5 berührt linienförmig benachbarte Windungen 3. Längs der beidsei­ tigen linienförmigen Berührung bilden sich in Verbindung mit den Windungen 3 Poren. Diese entstehen dadurch, daß die Oberflächen der Einlage 5 und der Windungen 3 selbst bei sorgfältigster Bearbeitung, auch durch Honen, Erhebungen und Täler im mikrosko­ pischen Bereich aufweisen. Diese sich bildenden Poren lassen z. B. das Permeat in der angegebenen Pfeilrichtung nach einwärts in die Rohrspirale 2 eintreten.

Da zu beiden Seiten der Einlage 5 Durchlässe für das Permeat entstehen, ergibt sich eine erhöhte Filterleistung.

Durch entsprechendes Dehnen der Rohrspirale 2, welche als Stützgerüst 7 für die Einlage 5 dient, ist der Spalt 4 zwischen den Windungen 3 so einzustellen, daß der maximale Durchfluß des Permeats gewährleistet ist.

Einlage 5 und/oder der Draht zum Wickeln der Rohrspirale 2 kön­ nen aus hochhitzefestem, hochdruckfestem und/oder chemisch nicht angreifbarem Material bestehen.

Durch entsprechendes Einbringen der Einlage 5 zwischen Windungen 3, wenn diese gedehnt sind und anschließendem Aufheben der Deh­ nung, wird die Einlage 5 zwischen benachbarten Windungen 3 durch Einklemmen festgehalten.

Andererseits ist es auch möglich, die Einlage an den Windungen nur lose anliegend zu halten, so daß durch den Rückdruck bei Rückspülung die Einlage von den Windungen leicht abgehoben wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, können zusätzlich zu dem Draht 6 weitere Drähte 8, 9 als Einlage 10 beiderseits der Einlage 5 liegend und benachbarte Windungen 3 berührend benutzt werden. Es liegt wiederum im wesentlichen eine linienförmige Berührung zwischen den einzelnen Drähten 8, 9 mit dem Draht 6 bzw. den Windungen 3 der Rohrspirale 2 vor. Zwischen den linienförmigen Berührungsbereichen bilden sich wiederum, wie schon beschrieben, infolge Unebenheiten der glatten Oberflächen dieser Drähte 8, 9 bzw. Windungen 3 Poren für den Durchlaß des Permeats. Die Zahl der durch die Poren gebildeten Durchlässe erhöht sich auf diese Weise beträchtlich, wodurch die Filterleistung wiederum erhöht wird.

Eine weitere Erhöhung der Filterleistung und/oder Verbesserung der Permeat-Qualität ergibt sich, wenn wiederum die Einlage 5 ihrerseits filterwirksam gemacht wird. Dies geschieht durch geeignetes Verdrillen oder Verweben von Drahtlitzen, durch die Verwendung textiler Fasern (z. B. Garne), von porösen Polymer­ strängen oder Einlagen aus feinsten Polymerfasern.

Der Abstand der benachbarten Windungen 3 ist so zu bemessen, daß der sich bildende Spalt 4 zwischen den benachbarten Windungen 3 einen ausreichenden Durchfluß des Permeats erlaubt.

Auch hier kann das Haltern der Einlage 10 ebenso wie in Verbin­ dung mit der Einlage 5 beschrieben erfolgen.

Auch die Beschaffenheit der weiteren Drähte 8, 9 ist wie angege­ ben zu wählen.

Die Querschnitte des Drahtes für die Rohrspirale 2 und der Dräh­ te 6 bzw. 8, 9 ist vorzugsweise kreisförmig. Er könnte aber auch andere Formen aufweisen.

Claims (9)

1. Filter, insbesondere für die Mikro- und Ultrafiltration,
mit einer Rohrspirale mit Windungen zwischen denen Durch­ lässe vorhanden sind, wobei zwischen benachbarten Windungen der Rohrspirale eine Einlage vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlage (5) längs des äußeren Zwickelraumes zwi­ schen benachbarten Windungen auf die Rohrspirale (2) aufge­ wickelt ist und linienförmig an den Windungen (3) anliegt,
wobei die Rohrspirale (2) für die Einlage (5) ein Stützge­ rüst mit vergrößerten Spalten (4) zwischen den Windungen (3) bildet.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (5) von einem massiven Draht (6), einer Litze mit verdrillten oder verflochtenen Adern, textilen Fasern oder massiven bzw. porösen polymeren Strängen gebil­ det ist.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (5) Poren besitzt, die durch Ätzen oder mechanische Oberflächenbearbeitung gebildet sind.

4. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (5) im Spalt (4) zwischen den Windungen (3) der Rohrspirale (2) festgehalten oder durch den Rückspül­ druck leicht abhebbar ist.

5. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterporen zwischen den Windungen (3) der Rohrspi­ rale (2) und/oder zwischen der Einlage (5) und den Windungen (3) für Gas- und/oder Flüssigkeiten durchlässig sind und Feststoff-/Flüssigtrennungen, Feststoff-/Gastrennungen, Flüssig-/Flüssigtrennungen oder Gas-/Gastrennungen zulassen.

6. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrspirale (2) mit zusätzlichen Einlagen (10) ver­ sehen ist, durch die nicht allein die Trenneigenschaften durch die Bildung von Mehrfach-Auflageflächen der Spaltein­ lagen (5, 10), sondern auch die Querstromeigenschaften ver­ bessert werden, während die guten Rückspüleigenschaften erhalten bleiben.

7. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrspirale (2) und Einlagen (5, 10) aus Materialien sind, die hochtemperatur- und hochdruckfest sowie chemisch nicht angreifbar sind.

8. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrspirale (2) mit oder ohne Vorspannung gewickelt ist und in axialer Richtung dehnbar bzw. mit Druck beauf­ schlagbar ist.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung der Windungsspalte der dehnbaren Rohrspi­ rale (2) dem durch die filterwirksamen Bereiche bestimmten Permeationsfluß angepaßt werden kann.