DE4342782C2

DE4342782C2 - Rotor für ein dynamisches Filtersystem

Info

Publication number: DE4342782C2
Application number: DE4342782A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr Randhahn
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: WO1995016508A1; GB2299033B; ATA906794A; CA2178484A1; FR2713508B1; GB9611847D0; DE4342782A1; EP0734283A1; AT403013B; GB2299033A; FR2713508A1; AU1273795A; JPH09506544A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Rotor für ein dynamisches Filtersystem, ferner auch ein dynamisches Filtersystem, weiterhin ein Verfahren zum Installieren oder Entfernen eines Filterelements in einen dynamischen Filtersystem.

In DE-OS 26 24 943 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Tren nung und zum Waschen eines Feststoffkonzentrats aus einem Fluid, das feste Partikel enthält, beschrieben, vgl. DE-OS 25 07 762.

In Dokument DE-OS 33 44 586 wird desweiteren eine Vorrichtung zum Sieben einer Suspension beschrieben.

Die Rotoren gemäß diesem Stand der Technik weisen sämtlich Rotoren mit starren Flügeln auf.

Diese herkömmlichen dynamischen Filtersysteme haben einen Rotor, der eine Welle aufweist, an der eine Vielzahl von Scherscheiben angebracht sind. Die Scherscheiben sind zwischen den Filterelementen des dynamischen Filtersy stems angeordnet, wenn der Rotor darin mit einem Spalt angebracht wird, der zwischen jedem Filterelement und den Scherscheiben beibehalten wird. Die Scherscheiben sind angeordnet, um bezüglich der Filterelemente zu rotieren.

Während die Scherscheiben rotieren, wird ein Prozeßfluid in das Gehäuse durch einen Prozeßeinlaß gepumpt. Dann gelangt das Prozeßfluid durch die Spalten zwischen den Scherscheiben und den Filterelementen. Das Permeat bzw. der Durchsatz geht durch die Filterelemente und verläßt das Gehäuse durch einen Permeatauslaß. Das Retentat bzw. das Zurückgehaltene verläßt das Gehäuse durch einen Retentatauslaß.

Die Instandhaltung einiger dynamischer Filtersysteme ist komplex, da der Zugriff zu individuellen Filterelementen ein vollständiges Auseinanderbauen der ganzen dynamischen Filteranordnung einschließlich des Rotors erfordert. Deswegen ist die Instandhaltung sowohl technisch schwierig als auch zeitauf wendig.

Die Effektivität von Scherscheiben ist relativ gering, da eine laminare Strömung des Prozeßfluids in den Spalten zwischen einer Scherscheibe und der Oberfläche eines Filterelements erzeugt wird.

Stark variierende Strömungsbedingungen und -geschwindigkeiten über den Radius des Filterelements bewirken, daß einige Gebiete der Filterelemente früher verschmutzen bzw. zuwachsen als andere, was wiederum ein uner wünschtes Instandhaltungsproblem verursacht.

Es ist deswegen Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für ein dynamisches Filtersystem bereitzustellen, der aus dem dynamischen Filtersystem entfernt oder in dieses eingesetzt werden kann, ohne die ganze Filteranordnung auseinanderzubauen, ferner ein dynamisches Filtersystem bereitzustellen, das homogenere Strömungsgeschwindigkeiten über seinen Radius vorsieht, wobei ein Rotor und ein oder mehrere Filterelemente, in welchem der Rotor ohne weiteres, ohne Auseinanderbau des ganzen dynamischen Filtersystems entfernt und wiedereingesetzt werden können, oder umgekehrt, d. h. ein dynamisches Filtersystem bereitzustellen, in welchem die Filterelemente, vorzugsweise in der Form eines Packs, axial, insbesondere ohne Ausbau des Rotors entfernt werden können, wobei weiterhin ein einfaches und schnelles Verfahren bereitgestellt werden soll zum Entfernen eines Rotors, der ein oder mehrere Scherelemente trägt.

Gemäß einem ersten Aspekt dieser Erfindung wird ein Rotor für ein dyna misches Filtersystem bereitgestellt. Es weist ein Scherelement auf, an das mindestens ein Scherelement für eine Filterscherregion gekoppelt ist, die zu einem Filterelement des dynamischen Filtersystems benachbart ist. Das Scherelement ist zwischen einer eingezogenen Position zum Einsetzen oder Entfernen des Rotors, in der der Rotor einen vorbestimmten ersten Umfang hat, und einer Betriebsposition verstellbar, in der das Scherelement radial aus dem vorbestimmten ersten Umfang herausragt und der Rotor einen vorbestimmten zweiten Umfang hat, der wesentlich größer als der erste Umfang ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rotor ein Scherelementlager auf, an das mindestens ein Scherelement für jede Scherregion aus einer Vielzahl von Scherregionen, die jeweils durch ein Paar benachbarter Filter elemente eines dynamischen Filtersystems definiert sind, beweglich befestigt ist. Jedes Scherelement ist zwischen einer eingezogenen Position und einer Betriebsposition verstellbar. In der eingezogenen Position, in die die Scher elemente gebracht werden, wenn der Rotor aus dem dynamischen Filtersy stem entfernt oder in dieses eingesetzt wird, sind die Scherelemente in nerhalb eines vorbestimmten ersten Umfanges des Scherelementlagers. In der Betriebsposition stehen die Scherelemente radial aus dem vorbestimmten Umfang des Scherelementlagers hervor, um sich so in die Scherregionen zu erstrecken, wenn sie in dem dynamischen Filtersystem eingebaut sind. Dann sind die Scherelemente innerhalb eines vorbestimmten zweiten Umfangs des Scherelementlagers. Der zweite Umfang ist wesentlich größer als der erste Umfang.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Scherelemente an dem Scherelementlager befestigt, um so um Drehachsen herum zwischen der eingezogenen Position und der Betriebsposition schwenkbar zu sein. Die Drehachsen und die Rotationsachse des Rotors sind vorzugsweise im wesent lichen parallel zueinander.

Vorzugsweise weist das Scherelementlager eine Hohlwelle mit einer Vielzahl von Vorsprüngen auf. Die Scherelemente sind klappbar zwischen den Vor sprüngen befestigt. Es ist bevorzugt, daß die Scherelemente innerhalb des Umfangs der Vorsprünge sind, wenn sie sich in der eingezogenen Position befinden.

In einer Ausführungsform ist die Hohlwelle in der Lage, mindestens einen Teil der Fluidströmung zu dem dynamischen Filtersystem zu führen.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Rotor eine Einrichtung zum Verstellen der Scherelemente zwischen der eingezogenen Position und der Betriebsposition. Die Verstelleinrichtung weist vorzugsweise eine Feder auf, die die Scherelemente in ihre eingezogene und/oder in ihre Betriebsposition zwingt. Ganz besonders bevorzugt ist die Anordnung der Art, daß dieselbe Feder, die Scherelemente sowohl in eine stabile eingezogene als auch in eine stabile Betriebsposition zwingt.

Vorzugsweise werden 2, 3, 4, 5 oder 6 Scherelemente, die rotationssymmetrisch angeordnet sind, verwendet. Es ist jedoch innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung, nur ein Scherelement bei einer gegebenen axialen Position des Scherelementlagers zu verwenden oder eine Vielzahl von Scherelementen zu verwenden, die asymmetrisch um das Scherelementlager herum angeordnet sind. Vorzugsweise hat der Rotor auch eine Verriegelungseinrichtung, um die Scherelemente entweder in der eingezogenen oder der Betriebsposition zu verriegeln.

Vorzugsweise haben die Scherelemente die Form von Flügeln bzw. Armen, die sich radial von dem Scherelementlager erstrecken, wenn sie sich in ihrer Betriebsposition befinden. Noch bevorzugter sind die Flügel sichelförmig. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Scherelemente klappbar an dem Scherelementlager befestigt sind. Dann werden die Scherelemente auf solche Weise befestigt, daß der Bogen des sichelförmigen Scherelementes sich im wesentlichen um eine Achse des Scherelementlagers herumwindet, wenn es sich in der eingezogenen Position befindet.

Es ist bevorzugt, mindestens zwei Scherelemente vorzusehen, die in einer Filterscherregion betrieben werden. Es ist vorteilhaft, die Scherelemente rotationssymmetrisch anzuordnen.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein dynamisches Filtersystem bereitgestellt, das eine Vielzahl von scheibenförmigen Filterelementen, die einen Stator (Filterelement) des dynamischen Filtersystems bilden, und einen Rotor aufweist. Jedes Filterelement hat eine Öffnung im wesentlichen an seinem Mittelpunkt. Die Vielzahl von Filterelementen ist aufeinander mit vorgegebenen Abständen angeordnet. Die Zwischenräume zwischen benach barten Filterelementen definieren Filterscherregionen. Der Rotor des dynami schen Filtersystems hat ein Scherelementlager, an dem eine Vielzahl von Scherelementen befestigt ist. Die Scherelemente erstrecken sich radial in die betreffenden Filterscherregionen der Vielzahl der Filterscherregionen und haben die Form von Flügeln. Die Filterelemente, die im allgemeinen schei benförmig sind, können aus zwei oder mehreren Filtersektoren bestehen und/oder der Stapel von Filterelementen kann zwei- oder mehr Stapel von sektorförmigen Elementen aufweisen.

Die bevorzugte Struktur des Rotors ist derart, daß die Scherelemente in ihrer eingezogenen Position innerhalb des Umfangs des Scherelementlagers sind. Diese Anordnung schützt sowohl die Scherelemente als auch die Filterelemente, wenn der Rotor axial relativ zu den Filterelementen bewegt wird. Es ist allerdings innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, daß die Scherelemente in ihrer eingezogenen Position vollständig oder teilweise radial außen vom Umfang des Scherelementlagers beabstandet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die flügelartigen Scherelemente sichelförmig. Vorzugsweise sind mindestens zwei flügelartige Scherelemente für jede Scherregion vorgesehen. Die sichelförmigen Scherelemente werden dann vorzugsweise rotationssymmetrisch angeordnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein dynamisches Filtersystem bereitgestellt, das mindestens ein scheibenförmiges Filterelement mit einer Öffnung im wesentlichen bei seinem Mittelpunkt aufweist. Diese Öffnung zusammen mit Flanschen (wenn vorhanden) oder ähnlichem, die das Filtermaterial halten, bildet ein Gebiet ohne Filtration, wobei das Gebiet einen Durchmesser von D_R hat. Die Scherelemente in ihrer Betriebsposition beschreiben ein Gebiet mit einem Durchmesser D_B. Gemäß einer bevorzug ten Ausführungsform dieser Erfindung ist das Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R nicht größer als etwa 3.

Vorzugsweise ist das Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R größer als 1,5. In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R auch kleiner als 2,6. Es ist bevorzugt, daß das Ver hältnis der Durchmesser D_B/D_R für alle individuellen Scherregionen gleich ist.

Das bevorzugte dynamische Filtersystem weist eine Vielzahl von scheiben förmigen Filterelementen, die einen Stator des dynamischen Filtersystems bilden, und einen Rotor auf. Jedes Filterelement hat eine Öffnung im wesentlichen bei seinem Mittelpunkt. Die Vielzahl der Filterelemente ist aufeinander mit vorbestimmten Abständen angeordnet. Die Räume zwischen benachbarten Filterelementen definieren Filterscherregionen. Eine Vielzahl von Scherelementen ist am Scherelementlager befestigt, wobei sich die Scher elemente in die jeweiligen Filterscherregionen der Vielzahl von Scherregionen erstrecken. Wenn das Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R auf nicht mehr als drei für jede Filterscherregion gesetzt wird, wird für diese Ausführungsform der Erfindung eine relativ gleichförmige Fluidströmung über die Filterele mente erreicht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sowohl des zweiten als auch des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung hat der Rotor des dynamischen Filtersystems Scherelemente, die verstellbar zwischen einer eingezogenen Position und einer Betriebsposition sind, so wie durch einen Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung definiert.

Die Scherelemente gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung haben eine derartige Konfiguration der Oberfläche, die parallel zu der korrespondierenden Oberfläche ist, daß die Umfangslänge (l) hiervon mit wachsendem Abstand (r) von der Rotationsachse des Rotors wächst. Vor zugsweise ist die Beziehung linear, und ganz besonders bevorzugt ist die Umfangslänge (l) proportional zu diesem Abstand (r) von dieser Rotations achse. In dieser bevorzugten Ausführungsform existiert der Zuwachs an Umfangslänge über den Hauptabschnitt des Funktionsgebiets der Scherelemen te. Die Scherelemente können daher an dem äußeren Ende und am inneren Ende (also z. B. außerhalb des Funktionsgebiets bzw. des Bereichs der Scherelemente, der einem Filterbereich gegenüberliegt) abgerundet sein und das erwähnte Verhältnis muß in diesen Gebieten nicht existieren.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines dynamischen Filtersy stems mit einem Rotor gemäß einer bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Scherelementen veranschaulicht, die sich in der Betrieb sposition befinden;

Fig. 3 eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit drei Scherelementen pro Scherregion veranschau licht;

Fig. 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit vier Scherelementen pro Scherregion veranschau licht;

Fig. 5 die Konfiguration der Funktionsoberfläche eines Scherelements in Abhängigkeit von der Umfangslänge (l) und einem gegebe nen Radius (r) veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt ein dynamisches Filtersystem in Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung. Das veranschaulichte dynamische Filtersystem verwendet einen Rotor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung. Das dyna mische Filtersystem hat einen Prozeßfluideinlaß 8, einen Filtratauslaß 9 und einen Retentatauslaß 10. Typischerweise ist der Prozeßfluideinlaß 8 bei einem Mittelabschnitt des dynamischen Filtersystems, wohingegen die Aus lässe 9, 10 an Randabschnitten hiervon angeordnet sind. Der Rotor ist mit Scherelementen 3 in ihrer Betriebsposition gezeigt, so daß sie sich in die Scherregionen der Filteranordnung erstrecken. Die Scherregionen sind durch einen Spalt zwischen jeweils zwei benachbarten Filterelementen einer Viel zahl von Filterelementen 15 definiert, die in einem Stapel angeordnet sind. Die Filterelemente 5 sind scheibenförmig mit einer zentralen Öffnung.

Jedes der Scherelemente 3 ist an einem Scherelementelager 1 drehbar angebracht, das scheibenförmige Vorsprünge 7 benutzt, die sich von der äußeren Oberfläche einer Hohlwelle 2 erstrecken, die auch als eine Leitung für mindestens einen Teil der Fluidströmung zu dem dynamischen Filter element dient. Ein Satz von Scherelementen ist klappbar mit den Vorsprün gen 7 durch einen Zapfen 4 verbunden, der sich durch die Vorsprünge 7 und den Satz von Scherelementen erstreckt. Auf diese Weise hat jedes Scherelement des Satzes von Scherelementen 3 dieselbe Winkelposition in Bezug auf die Achse des Scherelementlagers 1. In Fig. 1 ist der Rotor dieses Ausführungsbeispiels mit zwei Sätzen von Scherelementen 3 gezeigt, die sich in Bezug auf die Achse des Scherelementlagers 1 gegenüberliegen. Dann sind die zwei Sätze von Scherelementen 3 um einen Winkel von 180° in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors beabstandet.

Der Durchmesser des Gebiets ohne Filtration, d. h. der Durchmesser des inneren Raums ist D_R. Dieser innere Raum ist im allgemeinen annähernd gleich der zentralen Öffnung in dem Filterelement.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Rotors der vorliegenden Erfindung mit zwei Sätzen von Scherelementen 3. Der Rotor wird in Richtung seiner Rotationsachse betrachtet. Zwei Scherelemente 3 werden in ihrer Be triebsposition gezeigt, so daß sie sich über den Umfang der scheibenför migen Vorsprünge 7 erstrecken. Die eingezogene Position der Scherelemente 3 ist mit gestrichelten Linien angedeutet.

Das Scherelementlager 1 ist mit einem Durchmesser D_R gezeigt. Dies dient zum Zwecke der Veranschaulichung. Der Durchmesser D_R bezieht sich auf den der Nicht-Filtrationsregion, der nur annähernd mit dem des Rotors mit eingezogenen Scherelementen gleich ist. Das drehbare Lager 1 und die Scherelemente 3 in ihren Betriebspositionen 3 beschreiben ein kreisförmiges Gebiet mit einem Durchmesser D_B. Typischerweise wird der äußere Durch messer D_F des scheibenförmigen Filterelements 5 größer als der Durch messer D_B sein. Typischerweise wird der Durchmesser der zentralen Öff nung des scheibenförmigen Filterelements größer als der Durchmesser D_R der Scherelementlagers sein. In der Anordnung von Fig. 2 ist ein Verhält nis der Durchmesser von D_B/D_R von 2,58 realisiert.

Die Scherelemente 3 sind Flügel mit einer sichelförmigen Krümmung. An einem Ende ist jeder Satz von Scherelementen 3 an den Vorsprüngen 7 durch einen Zapfen 4 klappbar befestigt. Die äußere Kontur jedes sichelför migen Scherelements 3 hat im wesentlichen etwa denselben Krümmungsradius wie der äußere Radius der scheibenförmigen Vorsprünge 7. Die Länge der äußeren Kontur ist etwa so groß wie die Hälfte des Umfangs der scheiben förmigen Vorsprünge 7.

Die Scherelemente 3 können in ihrer Betriebsposition durch einen Stab 6 befestigt werden, der sich durch die Vorsprünge 7 und die Scherelemente durch jeweils darin ausgerichtete Bohrungen erstreckt. Die Länge des Stabs 6 korrespondiert mit der Länge des Zapfens 4. Vorzugsweise laufen der Zapfen 4 und der Stab 6 parallel der Rotationsachse des Rotors. Alternativ kann ein Anschlag bzw. eine Arretierung vorgesehen sein, an der jedes Scherelement mit einer Kraft anliegt, die erzeugt wird, wenn die Scher elemente durch das Prozeßfluid bewegt werden. Diese Kraft hängt von der Viskosität des Prozeßfluids ab. Vorzugsweise sind der Anschlag und der eingreifende Abschnitt des Scherelements angepaßt, um die Position des Scherelements sicher und präzise zu fixieren, insbesondere relativ zu den Filteroberflächen.

Eine andere Ausführungsform eines Rotors wird in Fig. 3 gezeigt. Diese Ausführungsform korrespondiert zur der in Fig. 2 gezeigten, mit der Ausnahme, daß 3 Sätze von Scherelementen 3 vorhanden sind. Die Sätze der Scherelemente 3 sind in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors um einem Winkel von 120° beabstandet, wodurch Rotationssymmetrie erreicht wird. Der Umstand, daß drei Scherelemente in jeder Scherregion sind, verbessert die Scherwirkung in den Scherregionen. Auch wird das Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R auf 2,36 reduziert, wodurch eine gleichmäßiger verteilte Strömungsgeschwindigkeit quer über den Radius der Scherelemente erreicht wird.

Fig. 4 zeigt eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die vier Sätze von Scherelementen hat, die rotationssymmetrisch mit einer Winkelaufteilung von 90° angeordnet sind. In dieser Ausführungsform sind die Scherelemente so gestaltet, daß sie sich, wenn sie sich in ihrer eingezo genen Position befinden, effektiv mehr als ein Viertel über den Umfang des Scherelementlagers erstrecken. Diese Ausführungsform hat ein Verhältnis der Durchmesser D_B/D_R von 2,22.

Die flügelartigen Scherelemente 3 der vorliegenden Erfindung können irgend eine Querschnittsform besitzen. Es ist vorteilhaft, eine Querschnittsform vorzusehen, die insbesondere den Schereffekt verbessert. Die Oberfläche der Flügel kann geformt sein, um die Erzeugung von Turbulenzen in den Scherregionen zu verbessern. Wie in Fig. 5 gezeigt, die eine Ausführungs form dieser Erfindung wiedergibt, haben die Scherelemente 3 eine Kon figuration ihrer Funktionsoberfläche, d. h. der Oberfläche, die der Filterober fläche gegenüberliegt, die sich relativ zu der Filteroberfläche mit dem Arbeitsfluid zwischen der Oberfläche und der Filteroberfläche bewegt, die zunehmend breiter wird, wenn man sich radial entlang dem Scherelement nach außen bewegt. Dieser Umstand kann auch durch das Verhältnis zwi schen den Umfangslängen (l) bei einem gegebenen Radius (r) und als eine Funktion dieses Radius ausgedrückt werden. Die Umtangslänge (l) ist die Länge des Abschnitts eines um die Rotationsachse des Rotors herumgezoge nen Kreises mit dem Radius der jeweiligen Stelle, die sich von einer Kante des Scherelements zu der anderen erstreckt (vgl. Fig. 5).

Das Verhältnis zwischen den Umfangslängen (l) und dem Radius (r) ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung derart, daß die Umfangslänge vorzugsweise entlang einer kontinuierlichen Kontur von dem innersten zu dem äußersten Radius anwächst. Der innerste und äußerste Radius sind als jene definiert, zwischen denen das Scherelement seine Hauptfunktionswirkung entwickelt. In der Zeichnung wird das bevorzugte funktionelle Verhältnis zwischen der Umfangslänge und dem Radius gezeigt. Für den innersten Radius (r1), einen dazwischenliegenden Radius (r2) und dem äußersten Radius (r3) werden die jeweiligen Umfangslängen (l1, l2 und l3) gezeigt. Das dort gezeigte Verhältnis ist derart, daß die Umfangslänge (l) propor tional zu dem Radius (r) in diesem Bereich ist.

Anstelle, daß die Scherelemente klappbar an dem Scherelementlager sind, können sie auch an dem Scherelementlager befestigt werden, um linear zwischen der eingezogenen Position und der Betriebsposition bewegbar zu sein.

Auch müssen die Scherelemente, obwohl so in den Figuren veranschaulicht, nicht in Sätzen entlang dem Scherelementlager ausgerichtet sein. Statt dessen können die Scherelemente mit einem vorgegebenen Winkel von einer Scher region zu einer anderen verstellbar sein, wodurch z. B. eine schraubenförmi ge Anordnung möglich wird.

Weiter können die Scherelemente, genauso wie die Filter, für jede der Scherregionen unterschiedlich dimensioniert werden. Damit kann das dynami sche Filtersystem wie ein Kegel dimensioniert werden.

Gemäß dieser Erfindung wird auch ein Filtrationsverfahren bereitgestellt, das ein Ausbreiten der Scherelemente über den Filter, Drehen des Rotors und Leiten eines Fluids durch die Filterelemente umfaßt. Vorzugsweise wird dieses Verfahren wie folgt ausgeführt:

Ein Stapel neuer oder gereinigter Filterelemente ist vorgesehen, den Rotor zu umgeben, an den die Scherelemente gekoppelt sind. Die Scherelemente sind relativ zu dem Stapel der Filterelemente derart plaziert, daß sie sich in die Spalten zwischen den Filterelementen erstrecken können. In diesem Prozeß sind die Filterelemente entweder als ringförmiger Stapel vorgeordnet und der Rotor mit den Scherelementen in der eingezogenen Position wird in diesen Stapel eingesetzt oder der Stapel ist um den Rotor unter Verwendung von Filterelementabschnitten und einem Rahmen angeordnet, in den diese Abschnitte eingesetzt werden, um die ringförmig gestapelten Filterelemente zu ergeben.

Danach werden die Scherelemente vom Scherelementlager und in den ge wünschten Abstand von dem Filterelement erstreckt. Vorzugsweise werden die Scherelemente in der gewünschten Position verriegelt. Das Drehen des Rotors mit den Scherelementen, die in die Betriebsposition ausgebreitet sind, wird eine verstärkte Bewegung des Fluids und somit eine dynamische Filtration bewirken, da das so bewegte Fluid auch etwas von den zurückge haltenen Materialien auf der Oberfläche der Filterelemente wegwaschen wird.

Wenn die Filterelemente hinreichend verstopft oder verschlissen sind, wird die entgegengesetzte Prozedur ausgeführt. Vorzugsweise werden die Flügel von der Betriebsposition in die eingezogene Position eingezogen und Rotor und Filterelemente werden, vorzugsweise durch axiales Entfernen des (der) Filterelements (Filterelemente) relativ zum Motor, ausgebaut. Die Filter elemente wiederum können auch zerlegt werden, indem Teile davon in dem Fall entfernt werden, daß diese Filterelemente aus entfernbaren Teilen aufgebaut sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Installieren oder Entfernen der Filterelemente (oder Filterabschnitte) bereitgestellt, das Einziehen der Scherelemente und Bewegen der Filterelemente, entweder einzeln oder als eine Gruppe, axial entlang der Rotoranordnung beinhaltet. Das Verfahren gestattet die Entfernung und das Ersetzen von Filterelementen ebenso, wie das Entfernen und Ersetzen von Scherelementen auf eine schnel le und effiziente Weise.

Bezugszeichenliste

1 Scherelementlager
2 Hohlwelle
3 Scherelement
4 Zapfen
5 Filterelement
6 Stab
7 Vorsprung
8 Prozeßfluideinlaß
9 Filtratauslaß
10 Retentatauslaß

Claims

1. Rotor für ein dynamisches Filtersystem, das aufweist:
Ein Scherelementlager (1);
mindestens ein Scherelement (3) für eine Filterscherregion, die einem Filterelement des dynamischen Filtersystems benachbart ist, wobei das Scherelement (3) mit dem Scherelementlager gekoppelt ist und zwischen einer eingezogenen Position zum Einsetzen oder Entfernen des Rotors, in der der Rotor einen vorbestimmten ersten Umfang hat, und einer Betriebsposition verstellbar ist, in der das Scherelement (3) radial aus dem vorbestimmten ersten Umfang herausragt, und der Rotor einen vorbestimmten zweiten Umfang hat, der wesentlich größer als der erste Umfang ist.

2. Rotor gemäß Anspruch 1, wobei der Rotor eine Rotationsachse hat und eine Vielzahl von Scherelementen an den Rotor zum Drehen mit dem Rotor bei mindestens zwei verschiedenen Stellen entlang der Rotations achse gekoppelt ist.

3. Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Scherelemente (3) im wesentlichen um Drehachsen (B, C) zwischen der eingezogenen Position und der Betriebsposition schwenkbar sind und, wobei die Drehachsen der Scherelemente (3) im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse (A) des Rotors sind.

4. Rotor gemäß Anspruch 2, wobei das Scherelementlager (1) eine Hohl welle (2) aufweist, die eine Vielzahl von Vorsprüngen (7) zum klapp baren Befestigen der Scherelemente (3) hat.

5. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der zusätzlich eine Verriegelungseinrichtung (6) zum Sichern der Scherelemente (3) in ihrer Betriebsposition aufweist.

6. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scher elemente (3) die Form von Flügeln und/oder, wobei die Scherelemente mit einer nicht-geradlinigen Umfangskontur versehen sind, insbesondere wobei sie sichelförmig sind.

7. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scher elemente (3) rotationssymmetrisch angeordnet sind.

8. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der zusätzlich eine Vorrichtung (4) zum Verstellen der Scherelemente (3) zwischen der eingezogenen Position und der Betriebsposition aufweist.

9. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Scherregion 2, 3, 4, 5, oder 6 Scherelemente (3) vorgesehen sind.

10. Rotor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Scher element (3) eine solche Konfiguration der Oberfläche hat, die der korrespondierenden Filteroberfläche gegenüberliegt, daß die Umfangs länge (l) mit zunehmendem Abstand (r) von der Rotationsachse des Rotors zunimmt.

11. Rotor gemäß Anspruch 10, wobei die Funktionsoberfläche des Scher elements (3) derart ist, daß die Umfangslänge (l) zu dem Abstand von der Achse des Rotors linear, vorzugsweise proportional, in Beziehung gesetzt ist.

12. Dynamisches Filtersystem, das aufweist:
mindestens ein Filterelement (5), das eine Filteroberfläche und einen Rotor hat, der ein Scherelementlager (1) und mindestens ein an das Scherelementlager (1) gekoppeltes Scherelement (3) beinhaltet,
dadurch gekennzeichnet, daß Scherelement (3) mit dem Scherelement lager gekoppelt ist und zwischen einer eingezogenen Position zum Einsetzen oder Entfernen des Rotors, in der der Rotor einen vorbe stimmten ersten Umfang hat, und einer Betriebsposition verstellbar ist, in der das Scherelement (3) radial aus dem vorbestimmten ersten Umfang herausragt, und der Rotor einen vorbestimmten zweiten Umfang hat, der wesentlich größer als der erste Umfang ist,
wobei das Filterelement eine Öffnung aufweist, und, wobei der Durch messer des Rotors kleiner als die Öffnung ist, wenn das Scherelement in der ersten Position ist, und der Durchmesser des Rotors größer als die Öffnung ist, wenn das Scherelement in der zweiten Position ist.

13. Dynamisches Filtersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von scheibenförmigen Filterelementen (5) aufweist, wobei jedes Filterelement (5) eine Öffnung bei seinem Mittelpunkt hat, wobei die Filterelemente (5) übereinander angeordnet sind, was vor bestimmte Abstände dazwischen läßt, wobei jedes Paar benachbarter Filterelemente (5) eine Filterscherregion definiert, wobei das Scher elementlager (1) des Rotors mindestens ein dem jeweiligen Filterelement zugeordnetes Scherelement (3) aufweist, das sich in die betreffende der Vielzahl von Filterscherregionen erstreckt, wobei das Scherelement (3) die Form eines Flügels hat, der radial von dem Scherelementlager (1) hervorragt.

14. Dynamisches Filtersystem gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei das Scherelement (3) sichelförmig ist.

15. Dynamisches Filtersystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei 2, 3, 4, 5 oder 6 Scherelemente (3) für eine Scherregion bei annähernd derselben axialen Position des Scherelementlagers vorgesehen sind.

16. Dynamisches Filtersystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das am Scherelementlager (2) angebrachte Scherelement (3) sich in eine Filterscherregion erstreckt und so ein Gebiet mit einem Durchmesser D_B beschreibt, wenn der Rotor gedreht wird, und, wobei die Öffnung und gegebenenfalls benachbarte Malter für Filtermaterial eine von Filtration freie, innere Region mit einem Durchmesser D_R definieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von D_B/D_R kleiner als 3, vorzugsweise kleiner als 2, 6 ist.

17. Dynamisches Filtersystem gemäß Anspruch 16, wobei das Verhältnis von D_B/D_R größer als 1,5 ist.

18. Dynamisches Filtersystem nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei eine Vielzahl von Filterelementen aufeinander unter Wahrung eines vorbestimmten Abstandes dazwischen angeordnet sind, wobei ein Paar benachbarter Filterelemente (3) eine Filterscherregion definieren, und, wobei sich mindestens ein Scherelement in jede Scherregion erstreckt.

19. Dynamisches Filtersystem gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Verhältnis D_B/D_R für jede Scherregion der Vielzahl von Scherregio nen gleich ist.

20. Dynamisches Filtersystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei der Rotor wie in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert ist.

21. Verfahren zum Installieren oder Entfernen eines Filterelements in einem dynamischen Filtersystem nach einem der Ansprüche 12 bis 20, gekenn zeichnet durch axiales Bewegen des Filterelements entlang des Rotors mit eingezogenen Scherelementen.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das mindestens eine Scherelement durch Drehen um eine Achse ausgebreitet oder eingezogen wird.