-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Filtervorrichtung zum Trennen einer
zu filtrierenden Flüssigkeit
mit einer ersten Konzentration an Teilchen in eine filtrierte Flüssigkeit
mit einer zweiten, höheren
Konzentration an Teilchen und ein Permeat, und diese Vorrichtung
umfasst ein zylindrisches Gehäuse
und ein zylindrisches Filterelement, das in Achsenrichtung in besagtem
Gehäuse
aufgenommen ist und das an einer ersten Endfläche zum in Achsenrichtung Einlassen
der zu filtrierenden Flüssigkeit
eingerichtet ist und an einer gegenüberliegenden zweiten Endfläche zum
in Achsenrichtung Auslassen der filtrierten Flüssigkeit eingerichtet ist,
und dieses Filterelement ist weiter mit Auslassmitteln für das Permeat
versehen, wobei das Gehäuse
mit Einlassmitteln zum Einlassen der zu filtrierenden Flüssigkeit
und Auslassmitteln zum Auslassen der filtrierten Flüssigkeit
und des Permeats versehen ist, wobei das Gehäuse eingerichtet ist, um die
filtrierte Flüssigkeit
in einen Raum zwischen dem Filterelement und dem Gehäuse in einer
Richtung entgegengesetzt zur Richtung der zu filtrierenden Flüssigkeit
durch das Filterelement zu leiten, wobei
die Einlassmittel
eine Einlasskammer, von der ein Wandteil zumindest teilweise von
der ersten Endfläche
des Filterelements gebildet wird, sowie eine in diese Kammer einmündende Einlassleitung
umfassen,
die zweite Endfläche
in offener Verbindung mit einem sich zumindest zwischen der Außenfläche des
Filterelements und dem Gehäuse
erstreckenden Auslassraum steht, und
die Auslassmittel eine
in Bezug auf die zweite Endfläche
distal angebrachte Auslassöffnung
in dem Auslassraum umfassen. Die filtrierte Flüssigkeit mit der zweiten, höheren Konzentration
an Teilchen wird allgemein als Konzentrat bezeichnet.
-
Eine
solche Filtervorrichtung, bei der das Filterelement zum Beispiel
eine Membrane umfasst, die spiralförmig um ein mit Öffnungen
versehenes, zentrales Rohr gewickelt ist, ist bekannt. Diese Filtervorrichtung
wird zum Beispiel zum Filtrieren von Elektrophoreselacken angewendet.
-
Es
ist bekannt, dass Elektrophoreselacke, wenn sie stillstehen, eine
starke Tendenz zur Sedimentation (Ablagerung) haben. Aus diesem
Grund ist das zylindrische Filterelement vorzugsweise senkrecht
angebracht, wobei das Gehäuse
des Filterelements an seiner Unterseite mit einer Einlassleitung für zu filtrierenden
Lack versehen ist und an seiner Oberseite mit einer Auslassleitung
für filtrierten
Lack und für
klares Permeat versehen ist.
-
Bekannte
senkrecht anzubringende Filtervorrichtungen haben den Nachteil,
dass Austausch des Filterelements intensive und schwere Arbeit ist. In
solchen Fällen
müssen
die Einlass- und Auslassleitungen von den Leitungen, an die sie
gekoppelt sind, losgekoppelt werden und die Filtervorrichtung, die
ein Gewicht von etwa 35 kg haben kann, muss mit Hilfe einer Hebevorrichtung
von ihrem Platz entfernt werden, um an einem anderen Ort überholt
zu werden. Entfernung des Filterelements aus dem Gehäuse wird
an sich oft dadurch erschwert, dass sich der Raum zwischen der Außenfläche des
Filterelements und dem Gehäuse
mit der Zeit mit Sediment aus der zu filtrierenden Flüssigkeit
füllt und
das Filterelement so an dem Gehäuse
anbackt.
-
US-A-5 891 334 beschreibt
ein System mit Befestigungsring für eine Filterpatrone für reverse Osmose,
die einen abnehmbaren Befestigungsring umfasst, der nach dem Einsetzen
der Patrone in das Patronengehäuse
eingefügt
wird, und der Befestigungsring umfasst eine demontierbare Verriegelungsverbindung
mit dem Gehäuse.
-
Diese
Filtervorrichtung mit einem Filter für reverse Osmose ist zum Filtrieren
von zum Beispiel Elektrophoreselacken ungeeignet.
-
EP-A-0 414 082 bezieht
sich auf ein in ein zylindrisches Gehäuse eingepasstes, zylindrisches
Filterelement für
reverse Osmose oder Ultrafiltration. Ein ringförmiger Raum zwischen dem Filterelement und
dem Gehäuse
ermöglicht
das Leiten der filtrierten Flüssigkeit
in einer zur Richtung der zu filtrierenden Flüssigkeit entgegengesetzten
Richtung durch das Filterelement. Die Vorrichtung ist zur Reinigung des
ringförmigen
Raumes in entweder Strömungsrichtung
oder Gegenstromrichtung eingerichtet.
-
Von
der europäischen
Patentanmeldung
EP-A-0647464 ist
eine Filtervorrichtung bekannt, in der das Filterelement ein Membranfiltrationsmodul umfasst,
das an seinen Endflächen
mit einer ringförmigen
Abdichtungshülse
versehen ist. Dies verhütet, dass
zu filtrierende Flüssigkeit
in den Raum zwischen der Außenfläche des
Filterelements und dem Gehäuse
dringt. In dieser Filtervorrichtung sind an die Unter- und Oberseite
des Gehäuses
eine Einlass- beziehungsweise Auslassleitung gekoppelt, von denen zumindest
eine losgekoppelt werden muss, wenn das Filterelement ausgewechselt
wird. Diese Filtervorrichtung hat außerdem den inhärenten Nachteil, dass
sie infolge des Anbringens einer Einlass- und Auslassleitung an
der Unter- beziehungsweise Oberseite des Gehäuses an ihrem Standort im Betrieb verhältnismäßig viel
Platz beansprucht.
-
Es
ist ein Ziel der Erfindung, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die über
einen verhältnismäßig langen
Zeitraum funktionsfähig
ist, bevor ein Auswechseln des Filterelements erforderlich ist.
-
Es
ist ein weiteres Ziel, eine Filtervorrichtung zur Verfügung zu
stellen, in der das Filterelement auf einfache und schnelle Weise
aus dem Gehäuse
entfernt werden kann, ohne die Einlass- oder Auslassleitungen von
dem Gehäuse
loskoppeln zu müssen.
-
Ein
weiteres Ziel ist eine Filtervorrichtung, die kompakt ist und die
an ihrem Standort im Betrieb verhältnismäßig wenig Platz beansprucht.
Diese Ziele werden erreicht und andere Vorteile werden erzielt mit
einer Filtervorrichtung gemäß Anspruch
1.
-
Dadurch,
dass die filtrierte Flüssigkeit
im Gegenstrom durch den Raum zwischen dem Filterelement und dem
Gehäuse geleitet
wird, wird Stillstand der filtrierten Flüssigkeit in diesem Raum, und
damit Sedimentation, verhütet.
Die Folge hiervon ist, dass der Zeitraum zwischen dem Einsetzen
eines neuen Filterelements und dem notwendigen Austausch von diesem
erheblich verlängert
wird. Weil die Strömungsrichtungen
der zu filtrierenden Flüssigkeit
und der filtrierten Flüssigkeit
entgegengesetzt zueinander sind, ist es ohne Schwierigkeiten möglich, die
Einlass- und Auslassleitungen an derselben Seite des Gehäuses zu
verschaffen, mit dem Ergebnis, dass eine besonders kompakte und
dadurch Platz sparende Filtervorrichtung erzielt wird.
-
In
einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung
befindet sich zwischen den Wänden
des Einlassraumes und den Wänden
des Gehäuses
ein Zwischenraum, durch den filtrierte Flüssigkeit in einer zur Strömungsrichtung
der zu filtrierenden Flüssigkeit entgegengesetzten
Richtung zu einer Auslassleitung geleitet werden kann, und diese
Auslassleitung kann an eine Öffnung
in einer Wand des Gehäuses
nahe der Einlassöffnung
aus diesem Gehäuse
anschließen.
-
In
einer vorteilhaften Ausführung
umfasst der Einlassraum einen zylindrischen Raum, von dem eine Endfläche aus
der ersten Endfläche
des Filterelements besteht. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass
sie auf einfache Weise und aus verhältnismäßig wenig Komponenten herzustellen
ist.
-
In
einer noch anderen Ausführung
ist das Gehäuse
aus einem Behälterteil,
an welches das Filterelement trennbar gekoppelt ist und von welchem sich
eine Einlassleitung für
zu filtrierende Flüssigkeit und
eine Auslassleitung für
filtrierte Flüssigkeit
erstrecken, und einem Deckelteil, welches trennbar an das Behälterteil
gekoppelt werden kann, zusammengesetzt.
-
Diese
Ausführung
verschafft den Vorteil, dass beim Austausch des Filterelements nur
das Deckelteil des Gehäuses
von dem Behälterteil
losgekoppelt zu werden braucht, während das Behälterteil nicht
von den daran gekoppelten Einlass- und Auslassöffnungen losgekoppelt zu werden
braucht, sondern an seinem Standort im Betrieb bleiben kann.
-
Um
das Entfernen des Deckelteils gemäß dieser letzten Ausführung zu
erleichtern, ist dieses vorzugsweise mit Griffen versehen.
-
In
einer Platz sparenden Ausführung
kann das Gehäuse
vertikal gestellt werden und erstrecken sich im Betriebszustand
eine Einlassleitung für
zu filtrierende Flüssigkeit
und eine Auslassleitung für
filtrierte Flüssigkeit
von der Außenfläche des
Gehäuses aus
auf einer Höhe
nahe der Unterseite.
-
In
einer praktisch vorteilhaften Ausführung umfassen die Auslassmittel
eine sich von der Auslassöffnung
aus erstreckende Auslassleitung, wobei sich besagte Auslassleitung
und die Einlassleitung durch dieselbe Endfläche des Gehäuses erstrecken.
-
Eine
Filtervorrichtung gemäß dieser
Ausführung
ist außergewöhnlich kompakt,
was zur Folge hat, dass sie an ihrem Standort im Betrieb verhältnismäßig wenig
Platz beansprucht.
-
In
einer folgenden Platz sparenden Ausführung kann das Gehäuse vertikal
gestellt werden und erstrecken sich im Betriebszustand eine Einlassleitung
für zu
filtrierende Flüssigkeit
und eine Auslassleitung für
filtrierte Flüssigkeit
von der Unterseite des Gehäuses
aus.
-
In
einer weiteren Platz sparenden Ausführung kann das Gehäuse vertikal
gestellt werden, erstreckt sich im Betriebszustand eine Einlassleitung für zu filtrierende
Flüssigkeit
von der Unterseite des Gehäuses
aus und erstreckt sich eine Auslassleitung für filtrierte Flüssigkeit
von der Außenfläche des
Gehäuses
aus.
-
In
einer bevorzugten Ausführung
einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung,
wobei das Gehäuse
vertikal gestellt werden kann, besteht die Unterseite des Gehäuses aus
einer Trägerplatte,
welche sich bis zu einer Position außerhalb der Peripherie des Gehäuses erstreckt
und welche die Unterseite des Gehäuses von zumindest einer zweiten
Filtervorrichtung gemäß der Erfindung
bildet.
-
Diese
letzte Ausführung
bietet den Vorteil, dass durch das parallel Verbinden von mehreren
verschiedenen Filtermodulen, die an sich aus zum Beispiel ein, zwei
oder mehr Filtern mit einer Bodenplatte (im Falle von zwei oder
mehr Filtern einer gemeinsamen Bodenplatte) aufgebaut sind, Filterinstallationen
mit großer
Kapazität
auf einfache Weise aufgebaut werden können.
-
Die
Erfindung wird im Nachfolgenden auf der Basis von Ausführungsbeispielen
und mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
-
In
den Zeichnungen zeigen:
-
1 einen
schematischen Axialquerschnitt einer ersten Ausführung einer Filtervorrichtung
gemäß der Erfindung,
-
2 in
einem vereinfachten Axialquerschnitt eine zweite Ausführung einer
Filtervorrichtung gemäß der Erfindung,
-
3 in
einem vereinfachten Axialquerschnitt eine dritte Ausführung einer
Filtervorrichtung gemäß der Erfindung,
-
4 in
einem vereinfachten Axialquerschnitt eine vierte Ausführung einer
Filtervorrichtung gemäß der Erfindung
für modularen
Aufbau, und
-
5 in
Draufsicht eine aus Modulen mit der in 4 abgebildeten
Filtervorrichtung aufgebaute Filterinstallation. Übereinstimmende
Teile werden in den Figuren mit denselben Verweiszahlen angedeutet.
-
1 zeigt
eine Filtervorrichtung 20, die vertikal gestellt werden
kann, mit einem zylindrischen Gehäuse 4', 4'' und
einem zylindrischen Filterelement 5, das von einer Einlasskammer 16 getragen wird,
die frei von den Wänden
des Gehäuses 4', 4'' angebracht ist, wobei die Oberseite
der Einlasskammer 16 von der unteren Endfläche 6 des
Filterelements 5, abgedichtet durch einen O-Ring 15,
gebildet wird. Gehäuse 4', 4'' ist aus einem Behälterteil 4' und einem Deckelteil 4'' aufgebaut, die mit Hilfe von Flanschen 17', 17'' trennbar miteinander gekoppelt
sind. Filterelement 5 ist an seiner unteren Endfläche 6 zum in
Achsenrichtung Einlassen einer zu filtrierenden Flüssigkeit
(dargestellt durch Pfeil 1) eingerichtet und ist an seiner oberen
Endfläche 7 zum
in Achsenrichtung Auslassen von filtrierter Flüssigkeit (so genanntes Konzentrat,
dargestellt durch Pfeil 2) eingerichtet, und ist weiter mit Auslassmitteln
für Permeat
(dargestellt durch Pfeil 3) versehen. In Behälterteil 4' ist Einlasskammer 16 montiert
(in nicht abgebildeter Weise), von der Unterseite von Behälterteil 4' aus erstreckt
sich eine in Einlasskammer 16 einmündende Einlassleitung 8.
Die obere Endfläche 7 steht
in offener Verbindung mit einem Auslassraum 11 zwischen der
Außenfläche von
Filterelement 5 und Gehäuse 4', 4'', in dem Boden 27 ist
eine Auslassöffnung 13 angebracht,
an die eine Auslassleitung 9 angeschlossen ist. Eine Auslassleitung
für Permeat 3 erstreckt
sich durch Deckelteil 4''. In der abgebildeten Konfiguration
ist die Strömungsrichtung
der zu filtrierenden Flüssigkeit 1 durch
Filterelement 5 entgegengesetzt zu der von Konzentrat 2 entlang
der Außenseite
von Filterelement 5.
-
2 zeigt
eine praktische Ausführung
einer Filtervorrichtung 30 mit einem zusammengesetzten Gehäuse 4', 4'' und einem zylindrischen Filterelement 5,
das von einem Innenumfangsrand 18 einer Einlasskammer 16 getragen
wird, die frei von den Wänden
von Gehäuse 4', 4'' auf drei Beinen 19 ruht, wobei
die Oberseite von Einlasskammer 16 von der unteren Endfläche 6 von
Filterelement 5, abgedichtet durch einen O-Ring 15,
gebildet wird. Von der Unterseite der Zylinderfläche von Behälterteil 4' aus erstreckt
sich eine in Einlasskammer 16 einmündende Einlassleitung 8,
in der Zylinderfläche
ist eine Auslassöffnung 13 angebracht,
an die ein Auslassleitung 9 angeschlossen ist. Durch Deckelteil 4'' erstreckt sich eine Auslassleitung 21 für Permeat 3,
die mit einer Stoßkante 22 auf
der Oberfläche 7 von
Filterelement 5 aufstützt,
mit zwei O-Ringen 23 flüssigkeitsdicht
in ein zentrales Permeatrohr in Filterelement 5 hineinragt
und mit einem dritten O-Ring 24 zwischen den Flanschen 26', 26'' an der Oberseite von Deckelteil 4'' abgedichtet ist. Wenn das Filterelement 5 ausgewechselt
wird, wird erst die Permeatleitung 21 aus Filterelement 5 und
Gehäuse 4'' gezogen, danach werden die Flanschen 17', 17'' losgekoppelt und kann Deckelteil 4'' mit den zu diesem Zweck angebrachten
Griffen 25 nach oben gehoben werden. Danach wird Filterelement 5 von
dem Rand 18 von Einlasskammer 6 gehoben, die,
wenn erwünscht,
auch zu Wartungs- oder Reinigungszwecken aus dem Behälterteil 4' genommen werden
kann.
-
3 zeigt
eine Filtervorrichtung 40, die sich von der in 2 abgebildeten
Filtervorrichtung 30 darin unterscheidet, dass sich die
Einlassleitung 8 und Auslassleitung 9 beide von
dem Boden 27 von Behälterteil 4' des Gehäuses nach
unten erstrecken und in die jeweiligen Sammelleitungen 28, 29 einmünden, an
die eine Vielzahl von Filtervorrichtungen 40 parallel angeschlossen
werden können.
-
4 zeigt
eine Filtervorrichtung 50 mit einem vertikal gestellten
Gehäuse 4', 4'', wobei sich die Einlassleitung 8 von
der Unterseite 27 von Gehäuse 4', 4'' erstreckt
und sich eine Auslassleitung 9 von der Außenfläche von
Gehäuse 4', 4'' erstreckt. Die Unterseite von
Gehäuse 4', 4'' wird von einer Trägerplatte 27 gebildet,
die mit zwei gewinkelten Seiten 31 auf einem Joch 32 mit
Fußstützen 33 ruht,
an dem auch die Sammelleitungen 28, 29 befestigt
sind. Die Figur zeigt weiter Absperrorgane 38, 39 in
jeweils Einlassleitung 8 und Auslassleitung 9,
und eine zweite Einlassleitung 41 und eine zweite Auslassleitung 43,
die mit jeweils Absperrorganen 42, 44 an jeweils
Einlassleitung 8 und Auslassleitung 9 verbunden
sind, um Spülflüssigkeit
durch die Filtervorrichtung 50 zu leiten.
-
5 zeigt
ein modulares Gefüge
einer Filterinstallation 60 mit vier parallel verbundenen
Filtervorrichtungen, wobei das erste Modul (in der Figur links)
drei Filtervorrichtung 50, 50', 50'' auf
einer gemeinsamen Trägerplatte 27' umfasst, und
ein zweites Modul (in der Figur rechts) eine Filtervorrichtung 50 auf
einer Trägerplatte 27 umfasst.
-
Es
ist zu bemerken, dass sich die Erfindungsidee auf Filtervorrichtungen
mit einem zusammengesetzten Gehäuse
erstreckt, in denen sich eine Auslassleitung für Konzentrat durch eine Bodenfläche erstreckt,
und sich eine Einlassleitung für
zu filtrierende Flüssigkeit
durch die Außenfläche des
Gehäuses
erstreckt, und auf Filtervorrichtungen, in denen sich die Auslassleitung
für das
Permeat an derselben Seite des Gehäuses wie die Einlassleitung
für zu
filtrierende Flüssigkeit
oder die Auslassleitung für Konzentrat
erstreckt.