DE69734874T2

DE69734874T2 - Gegen verdrehen gesicherte filteranordnung

Info

Publication number: DE69734874T2
Application number: DE69734874T
Authority: DE
Inventors: Joseph Bradley Culkin
Original assignee: Culkin Joseph Bradley Emeryville
Current assignee: Culkin Joseph Bradley Emeryville
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2017-02-13
Also published as: US5725767A; WO1997029838A1; EP0892669A4; ES2255100T3; EP0892669A1; JP2000505351A; EP0892669B1; KR19990082567A; JP3366011B2; KR100495196B1; DE69734874D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen und praktischen Filtereinsatz, der mit einer Verdrehkraftquelle verwendet wird.
Filtersysteme wurden entwickelt, um Feststoffe und Flüssigkeiten zu trennen, und werden in vielen Verfahrenstechniken eingesetzt. Das Trennen bzw. Unterteilen des flüssigen Anteils und des festen Anteils einer Kolloidsuspension ist jedoch problematisch und in vielen Industriezweigen nur schwer zu erreichen.
Die US-Patente 4,952,317 und 5,014,564 beschreiben Systeme, die zum Unterteilen von Kolloidsuspensionen verwendet werden. In diesen Systemen wird eine Filtriereinheit, in die die Kolloidsuspension geleitet wird, einer Tangentialkraft ausgesetzt. Die in den oben stehenden Patenten dargestellten Systeme erzeugen einen Permeatstrom und einen Konzentratstrom, die sich auf vielen Gebieten als äußerst praktisch erwiesen haben.
Obgleich erfolgreich, neigt der Einsatz einer Verdrehkraft mit relativ hoher Frequenz dazu, herkömmliche Filtereinheiten oder Filtereinsätze, die oben an dem Verdrehantriebsmechanismus angebracht sind, auseinander zu reißen oder zu zerstören. Hier wird nochmals Bezug genommen auf das US-Patent 5,014,564, in dem der zu diesem Zweck verwendete Antriebsmechanismus dargestellt ist.
Das US-Patent 4,025,425 beschreibt eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser, in der sich drehende Membraneinheiten gestapelt sind. Der Randbereich der gestapelten Membrane enthält ein klebendes Dichtungsmittel. Die beschriebene Filtereinheit enthält jedoch kein Material, das einer Verdrehbewegung standhält.
Die Konstruktion eines Filtereinsatzes, der der Zerstörung durch eine Verdrehkraft standhalten kann, wäre ein wesentlicher Fortschritt auf dem Gebiet der Kolloidsuspensionsunterteilung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend ein neuartiger und praktischer Filtereinsatz zum Unterteilen von Kolloidsuspensionen bereitgestellt, wie in Anspruch 1 definiert.
Der Filtereinsatz der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Festigkeit, niedrige Dichte und einen niedrigen Dämpfungsbetrag auf. In dieser Hinsicht umfasst der Einsatz der vorliegenden Erfindung als ein Element einen Mantel, der aus hochfestem, leichtem, harzigem Material, wie z. B. faserverstärktem Harz, aufgebaut ist. Der Mantel kann so aufgebaut sein, dass das harzige Material zum Zweck der Verstärkung auf spiralförmige, kreuz und quer verlaufende Art nach oben gewinkelt ist. Zusätzlich umfasst der Mantel sich verdickende Endflansche, um die Abschnitte zu verstärken, an denen der Mantel an der Verdrehkraftquelle und den Einlass- und Auslassleitungen befestigt wird, die mit dem Filtereinsatz in Verbindung sind. Ferner kann der Mantel auch mit Endplatten aus relativ starrem Material wie z. B. metallischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen gebaut sein.
In dem Mantel ist ein Kern angebracht, der eine Mehrzahl von Filterelementen beinhaltet, die in einer Übereinanderlagebeziehung zueinander platziert sind. Jedes der Filterelemente beinhaltet ein relativ starres Stützelement, das aus Metall bestehen kann und fähig ist, die Kammer in dem Mantel zu überspannen. Zusätzlich ist ein Membranfiltermaterial über das Stützelement platziert und wird durch einen Abstandshalter von dem Stützelement getrennt, um einen Kanal für den Permeatstrom zu bilden. Der Permeatstrom aus jedem der Filterelemente wird zu einer zentralen Permeatöffnung geführt und durch eine Leitung aus dem Filterelement abgeleitet. Aufeinander folgende, übereinander liegende Filterelemente werden durch eine elastomere Dichtung voneinander getrennt, die an der Peripherie der Stützelemente jedes der Filterelemente liegt. Die Dichtung dichtet den Randabschnitt jedes der Filterelemente ab und stellt auch einen Zwischenraum für die Verläufe bzw. Kurse bereit, denen der Konzentratstrom entlang der Membranoberfläche jedes der Filterelemente folgt. In gewissen Fällen können Ablenkeinschübe verwendet werden, um den Fluss der durch den Filtereinsatz fließenden Kolloidsuspension umzukehren. Auf diese Art werden Ablagerung von Sedimenten und Klumpenbildung stark reduziert. In gewissen Ausführungsformen kann die Membran im Stützelement eine gewellte Form annehmen. Es kann auch starres Abstandshaltermaterial unter die Membran und über das Stützelement platziert werden, um eine Biegung der Membran zu erlauben und wiederum die Ablagerung von Material im Filterkern zu verhindern.
Die Erfindung beinhaltet auch ein Befestigungsmittel, das den Kern und den Mantel verbindet und verhindert, dass sich der Mantel bis zu dem Punkt ausdehnt, an dem die Umfangsspannung versagt. Dieses Befestigungsmittel beinhaltet das Verbinden der Mehrzahl von Filterelementstützelementen direkt mit dem Mantel. Diese Befestigung erfolgt in Form einer harzigen Töpfermasse, die an der Peripherie der Stützelemente platziert wird, um das Stützelement direkt mit dem Mantelmaterial zu verkleben, das auch ein harziges Material ist. In dieser Hinsicht können die Ränder des Stützelements perlgestrahlt oder aufgeraut sein, um den Klebeprozess zu unterstützen.
Die Kernfilterelemente, die jeweils eine Membran und ein Stützelement umfassen, sind mit mindestens drei Öffnungen versehen. Die Öffnungen der Membrane und der Stützelemente können aufeinander ausgerichtet werden und ermöglichen die Passage des eintretenden Kolloidsuspensionsstroms, des abfließenden Konzentratstroms und des abfließenden Permeatstroms.
Weiterhin kann in der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Vermeidung von Verstopfungen bereitgestellt werden, indem in dem Kanal für den Permeatstrom zwischen der Membran und dem Stützelement ein Damm verwendet wird. Der Damm wird zusammen mit einer undurchlässigen Folie oder einem undurchlässigen Element verwendet, um den Permeatstrom zu zwingen, in Richtung der Peripherie des Kerns zu fließen. Auf diese Art wird die Ablagerung fester Blöcke vermieden und die Kolloidsuspension wird zur Peripherie des Kerns geleitet, an der die Schwingungsamplitude am größten ist. Daher erleichtert diese Struktur auch wesentlich die Unterteilung der Kolloidsuspension in den Permeatstrom und den Konzentratstrom.
Es wird davon ausgegangen, dass im Obenstehenden ein neuartiger und praktischer Filtereinsatz zur Verwendung zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension beschrieben ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwen det wird, der eine ausreichende Festigkeit aufweist, um bei Anwendung von Verdrehkräften auf den Filtereinsatz einer Beschädigung standzuhalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der auf wirksame Art die ausgezeichnete Unterteilung einer wässrigen Kolloidsuspension in einen Permeatstrom und einen Konzentratstrom bereitstellt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwendet wird, der für Anwendungen mit einer relativ hohen Durchflussgeschwindigkeit vergrößert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwendbar ist, der die Verwendung von Verbundmaterial erlaubt, das eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht aufweist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwendbar ist, der einen Filterkern beinhaltet, der eine Struktur aufweist, die Verklumpen und die Ablagerung fester Blöcke wesentlich ausschließt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwendet wird, der unter hohen Verdrehkräften und relativ hohem Druck betrieben wird, um das Unterteilen der wässrigen Kolloidsuspension in einen Permeatstrom und einen Konzentratstrom zu erzwingen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Filtereinsatz bereitzustellen, der zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension verwendet wird, der erfolgreich Tangentialkräften widersteht, die dazu neigen, den Stapel von Filterelementen in einem Filterkern auseinander zu reißen.
Die Erfindung hat weitere Aufgaben und Vorteile, insbesondere hinsichtlich bestimmter Kennzeichen, deren Merkmale im weiteren Verlauf der Darstellung ersichtlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Filtereinsatzes mit einem unterbrochenen Abschnitt, die schematisch die Ausrichtung des faserigen Materials im Mantel und einen Abschnitt der gestapelten Filterelemente in dem darin enthaltenen Kern darstellt.
2 ist eine Unteransicht von 1
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 von 1
4 ist eine Draufsicht eines typischen Filterelements.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 4.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von 4.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des elastomeren Dichtungselements in einem typischen Einschub entlang der Linie 7-7 von 6.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des Verhältnisses zwischen dem Filterelement und dem Dichtungselement entlang der Linie 8-8 von 7.
9 ist eine Schnittansicht, die das Dämmungselement im Permeatkanal darstellt.
10 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit gewellter Membran zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit gewellter Membran und gewelltem Stützelement zeigt.
11A ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit starrem Stützelement zeigt.
12 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, in der der Abstandshalter im Permeatkanal aus einem porösen, starren Körper besteht.
13 ist eine Schnittansicht, die das Aufrauen der Peripherie des Stützelements für die Verbindung mit dem Mantel darstellt.
14 ist eine schematische Schnittansicht, die den Fluss des Konzentrats bei Verwendung eines Ablenkeinschubs darstellt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachstehende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Be zug genommen, in der auf die oben beschriebenen Zeichnungen Bezug genommen wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hervorgehen, die zusammen mit den oben beschriebenen Zeichnungen zu lesen sind.
Die Erfindung in ihrer Gesamtheit wird in den Zeichnungen durch das Bezugszeichen 10 dargestellt. Filtereinsatz 10 beinhaltet als ein Element einen Mantel 12, der eine innere Kammer 13 bildet, 1. Mantel 12 kann aus harzigem Material wie z. B. Epoxid konstruiert und mit einer Mehrzahl oder Vielzahl von Fasern, wie z. B. Glasfasern, 14 verstärkt sein. Mantel 12 ist in 1 allgemein als zylindrischer Körper dargestellt. Die Mehrzahl von Fasern 14 verläuft, wie durch die Zick-Zack-Linien 16 dargestellt, spiralförmig um Mantel 12. Das heißt allgemein parallel verlaufende Fasern verlaufen in eine Richtung spiralförmig um Mantel 12 und überkreuzen allgemein parallel verlaufende Fasern, die in entgegen gesetzter Richtung spiralförmig um den Mantel 12 verlaufen. Die Neigung dieser spiralförmigen Pfade ist in 1 als ungefähr 45 Grad dargestellt, es wird jedoch davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Winkel beschränkt ist. Die Mehrzahl von Fasern 14 kann auch aus Kohlefasern, Kevlarfasern und Ähnlichem bestehen. Zur Verstärkung verlaufen nach außen oder wölben sich an den Endabschnitten von Mantel 12 Flansche 18 und 20. Der beispielhafte Metalleinsatz 22, 3, stellt einen aus einer Anzahl von in Flansche 18 und 20 platzierten Einsätzen dar. Metalleinsatz 22 beinhaltet eine Gewindeoberfläche 24, die Gewindebolzen aufnehmen kann. Eine Mehrzahl von Gewindebolzen 26 und 28, verbunden mit Flansch 18 bzw. 20, ist dazu vorgesehen, in Gewindeoberflächen einzurasten wie Gewindeoberfläche 24 in jedem der Metalleinsätze, die an der Peripherie von Flansch 18 bzw. 20 verwendet werden. Endplatten 30 und 32 werden durch die Mehrzahl von Bolzen 26 bzw. 28 an Mantel 12 gehalten. Obwohl in 2 nur vier Bolzen dargestellt sind, verläuft eine Mehrzahl von Bolzen 28 vollständig um die Peripherie von Endplatte 32 und Endplatte 30 von 1. Leitungen 34 und 36 verlaufen durch Platte 30 und in Kammer 13, um eine Kolloidsuspension zu Filtereinsatz 10 zu bringen. Permeatleitung 38 verläuft vom mittleren Abschnitt von Einsatz 10 von Endplatte 30 nach oben. Endplatte 32 dient als Auflage für Konzentratleitung 40 und beinhaltet eine Nabe 42, um Welle 44 zu tragen, die mit einer Verdrehkraftquelle, wie der in US-Patent 5,014,564 dargestellten, verbunden ist. Richtungspfeile 46 und 48 in 1 bzw. 2 zeigen die Verdrehbewegung, die von der Verdrehkraftquelle auf Mantel 12 übertragen wird.
Filtereinsatz 10 verfügt auch über einen Kern 50, 1, der eine Mehrzahl von Filterelementen 52 beinhaltet, die in einer Übereinanderlagebeziehung zueinander platziert sind. Filterelemente 52 sind schematisch in 1 und 6 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 4 ist ein typisches Filterelement in einer Draufsicht dargestellt. Mittlere Öffnung 56 ist vorgesehen, um das Permeat durch Leitung 38, 1, zu führen, während Aussparungen 58 und 60 die noch nicht unterteilte Kolloidsuspension führen und das letztendliche Konzentrat, das durch Leitung 40 aus Mantel 12 fließt. Elastomere Dichtung 62 verläuft um die Peripherie von Filterelement 54 an dessen Seite 64. Es ist zu beachten, dass eine entsprechende Dichtung an der Unterseite von Filterelement 54 erscheint zwischen dem Oberteil des nächsten folgenden Filterelements der Mehrzahl von Filterelementen 52. Ebene Dichtungsabschnitte 66 und 68 beinhalten eine Mehrzahl von Durchlässen 70, 5, die dem Konzentrat erlauben, entlang einem Kurs von Seite 64 von Filterelement 54 zu Aussparungen 58 und 60 zu fließen, was im Nachstehenden ausführlicher beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 6 ist zu bemerken, dass die Mehrzahl von Filterelementen 52 typischerweise gestapelt oder in einer Übereinanderlagebeziehung zueinander gezeigt werden. Filterelemente 54, 72 und 74 werden in allgemein paralleler Anordnung gezeigt, an ihrer Peripherie getrennt durch Dichtungen, die mit Dichtung 62 identisch sind. Ströme 76,78 und 80 stellen den Permeatstrom durch Filterelemente 54, 72 und 74 dar. Die Ströme 82, 84 und 86 stellen den Konzentratstrom an den Stellen dar, an denen die Durchdringung des Stroms oder die Filtration in Bezug auf Filterelemente 54, 72 und 80 stattfindet. Wenn wir uns 7 zuwenden, ist zu bemerken, dass Filterelement 54 in Detail dargestellt wird mit einem Stützelement aus Stahl 88, das in die Periphe rie von Mantel 12 verläuft. Membranschicht 90 ist auf einer Membranauflage 92 platziert, die selbst über einem Abflussgewebe 94 liegt. Der Permeatkanal 96 wird zwischen Membran 90 und Stützelement 88 gebildet. Es ist zu bemerken, dass die Proportionen dieser Elemente in 7 zum Zweck der Betonung in bestimmten Fällen vergrößert wurden. Beispielsweise ist Membranschicht 90 im Allgemeinen recht dünn. Membranschicht 90 kann aus bestimmten Materialien wie Teflon, Polysulfon, Nylon, Polypropylen und Ähnlichem aufgebaut sein. Membranauflage 92 kann aus Kynar, Glasfaservlies und Ähnlichem bestehen. Abflussgewebe 94 kann aus Typar, Glasfaser in Vliesform und Ähnlichem bestehen. Es ist wichtig, dass das Abflussgewebe porös ist, damit das Permeat, dargestellt durch Richtungspfeile 98, durch Permeataussparung oder Öffnung 56 und schließlich durch Permeatleitung 38, 1, fließt. Membraneinheit 100 befindet sich auch an der Membran 90 gegenüber liegenden Seite von Stützelement 88. Daher kann das Permeat auch durch einen Kanal 94 entsprechenden Kanal 102 im Durchflussgewebeelement fließen. Wiederum fließt das Permeat zu Permeatöffnung 56, wie durch Richtungspfeile 104 angegeben.
8 zeigt noch detaillierter, an welcher Stelle an der Peripherie von Einschub 54 die Abdichtung erfolgt. In der Ausführungsform von 8 verläuft Abflussgewebe 94 nicht unter elastomere Dichtung 62. Membran 90 und die Membranauflage werden jedoch zwischen elastomerer Dichtung 62 und Stützelement aus Stahl 88 zusammengepresst. Zusätzlich werden Klebstoffschichten 106 und 108 verwendet, um die Abdichtung an der Peripherie von Filterelement 54 zu unterstützen. Klebstoff 106 kann aus Epoxid, Vinylesther, Spinnvlies-Klebstoff und Ähnlichem bestehen. Klebstoff 108 kann aus denselben Materialien oder aus Polysulfon-Material bestehen.
Unter Bezugnahme auf 9. wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der ein Damm 106 aus undurchlässigem Material in Permeatkanal 108 platziert ist, der zwischen Stützmembran 110 und Platte aus Edelstahl 112 gebildet wird. Undurchlässige Folie 114 teilt Permeatkanal 108 in zwei Teile, so dass das in Permeatkanal 108 fließende Permeat dem durch Richtungspfeile 116, 118 und 120 dargestellten Pfad zu mittlerer Öffnung 56 folgen muss. Richtungspfeil 122 stellt in diesem Fall den Minimaldurchfluss dar und Richtungspfeile 126 stellen den Maximaldurchfluss dar. O-Ring 126 und Edelstahldichtung 128 dichten mittlere Öffnung 56 gegen die Passage von Material. Daher bestehen der höchste transmembrane Druck am äußeren Durchmesser von Filterkern 50 und der niedrigste transmembrane Druck am inneren Durchmesser von Filterkern 50. Es wurde nachgewiesen, dass der Zusatz von Damm 106 und undurchlässiger Folie 114 die Ablagerung eines Blocks aus festem Material in Filtereinsatz 10 verhindert.
Es hat sich auch gezeigt, dass die Vibration der Verdrehkraft den Fluss verbessern kann, wenn Membran 130, 10, wellenförmig ausgebildet ist. In die durch gewellte Membran 130 gebildete und von Abflussgewebe 134 getragene Aussparung kann ein Gitternetz 132 platziert werden. Selbstverständlich würden, wie in den oben angeführten Fällen, auch eine Edelstahlauflage oder Stützelemente 138 verwendet, um den Permeatkanal 138 zu bilden. Unter Bezugnahme auf 11 wird Stützelement gewellter Bauart 140 mit gewellter Membran 132 verwendet, um denselben Effekt zu erzielen. 11A stellt eine weitere Ausführungsform von Stützelement aus Stahl 140 dar, in dem die Wellenform eher als eine Reihe von Erhebungen 142 erscheint als als regelmäßige Wellenbewegung. Es wurde festgestellt, dass die Bereitstellung von Erhebungen 142 den Fluss durch Kern 50 verbessert.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet weiter Befestigungsmittel 144 zum Verbinden von Kern 50 mit Mantel 12. Unter Bezugnahme auf 6 und 13 kann gezeigt werden, dass Befestigungsmittel 144 das Bereitstellen eines Epoxidmaterials 146 beinhaltet, das an Mantel 12 und der Peripherie der Stützelemente aus Stahl, wie die mit Filterelementen 54, 72 und 74 verbundenen, klebt. Wenn wir uns 9 zuwenden, ist zu sehen, dass Stützelement aus Stahl 112 einen aufgerauten oder perlgestrahlten Rand 148 umfasst, der die Verwendung von Epoxidmaterials 146 erleichtert, damit Stützelement 112 fest an Mantel 12 befestigt ist. In 13 ist auch dargestellt, dass Stützelement aus Stahl 150 über aufgerauten Rand 152 verfügt und dazu aufliegende Membrane 154 und 156 einschließt. Auch elastomere Dichtungen 158 und 160 sind an beiden Seiten von Stützelement aus Stahl 150 dargestellt.
Wenn wir uns 12 zuwenden, ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in welcher sich in Permeatkanal 164 zwischen gestützter Membran 166 und Stützelement aus Stahl 168 ein relativ stei fes, schwammartiges Material 162 befindet. Material 164 kann beispielsweise Stahlwolle sein. Gestützte Membran 166 ist normalerweise unter dem Einfluss des Betriebsdrucks in Mantel 12 an der entsprechenden Stahlstütze befestigt. Im Gegensatz dazu bleibt das schwammige Material in einem statischen Zustand. Als Ergebnis kommt es zu Scheuerbewegungen zwischen Membran 166 und Kissen 162. Diese Scheuerbewegungen entfernen Verkrustungen in Permeatkanal 164.
Wenn wir uns 14 zuwenden, ist eine schematische Darstellung von Mantel 12 abgebildet, in der Kern 50 in Kammer 13 gezeigt wird. Kolloidsuspensionsströme 170 und 172 fließen um und durch Mehrzahl von Filterelementen 52 durch Kurse wie Kurs 172 zwischen Filterelementen 174 und 176. Durch Ablenkeinschub 178 kann Konzentratstrom 180 nur in eine Richtung durch Kern 50 fließen. Ablenkeinschub 178 neigt dazu, einen Verwirbelungsquerstrom gemäß einer spezifischen Reynolds-Zahl zu erzeugen. Das Konzentrat wird daher relativ gleichmäßig verteilt, obwohl die Viskosität der Flüssigkeit an jedem Einschub variieren kann. Ablenkeinschübe, wie Ablenkeinschub 178, können auf vielen Ebenen in Kern 50 platziert werden, um eine gleichmäßige Verteilung der darin enthaltenen Flüssigkeit aufrecht zu erhalten.
Im Betrieb wird Filtereinsatz 10 auf einer Verdrehkraftquelle, wie der in US-Patent 5,014,563 dargestellten, platziert. Eine solche Einheit kann bei der Firma New Logic International aus Emeryville, Kalifornien, unter der Bezeichnung V-SEP, Series 1, erworben werden. Einsatzfilter 10 wird dann gemäß Richtungspfeilen 46 und 48, 1 und 2, vibrierend gedreht. Kolloidsuspensionsströme werden in Leitungen 34 und 36 geführt und gelangen in Kern 50, der aus einer Mehrzahl von Filterelementen 52 besteht. Jedes der Filterelemente, wie Filterelement 54, erlaubt dem Permeat durch eine mittlere Öffnung oder Aussparung 56 aus Kern 50 über Leitung 38 zu fließen. Das Konzentrat, das durch eine Mehrzahl von Filterelementen 52 durch Konzentratkurse fließt, verlässt Einsatz 10 durch Leitung 40. Die auf Einsatz 10 einwirkenden extremen Verdrehkräfte 144 werden durch Befestigungsmittel 144 absorbiert, das Stützelemente aus Edelstahl einsetzt, um diesen Kräften entgegenzuwirken, um die Zerstörung von Kern 50 während des Filtervorgangs zu verhindern.

Claims

Filtereinsatz zum Unterteilen einer wässrigen Kolloidsuspension in einem Permeatstrom und einen Konzentratstrom in Verbindung mit einer Verdrehkraftquelle, der Folgendes umfasst: einen eine Kammer (13) bildenden Mantel (12), wobei die genannte Kammer (13) einen Einlass und einen ersten Auslass für den Permeatstrom und einen zweiten Auslass für Konzentratstrom beinhaltet; einen Kern (50) in dem genannten Mantel (12), wobei der genannte Kern (50) eine Mehrzahl von Filterelementen (52) beinhaltet, die in einer Übereinanderlagebeziehung zueinander platziert sind, wobei jedes der genannten Filterelemente (52) ein Stützelement (88) aufweist, das die genannten Kammer (13) des genannten Mantels (12) überspannt; Befestigungsmittel (144) zum Verbinden des genannten Kerns (50) mit genannten Mantel (12), wobei das genannte Befestigungsmittel (144) Befestigungsmittel (146) zum Verbinden der genannten Mehrzahl von Filterelementstützelementen (88, 136) mit dem genannten Mantel (12) beinhaltet; dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Mantel (12) aus einem harzigen Material konstruiert ist und dadurch, dass das genannte Befestigungsmittel (144) ein harziges Material (146) beinhaltet, das mit dem genannten harzigen Material des genannten Mantels (12) verklebt ist.
Einsatz nach Anspruch 1, wobei jedes der genannten Stützelemente (88, 136) ferner eine durchlässige Membran (90) mit einer vorbestimmten Porentiefe besitzt, wobei das genannten Stützelement (88) und die genannte Membran (90) jeweils eine erste und eine zweite Öffnung für die Passage des Konzentratstroms (76) beinhaltet, wobei die genannte erste, zweite und dritte Öffnung der genannten Membran (90) auf die entsprechende erste, zweite und dritte Öffnung des Stützelementes (88) ausgerichtet werden können.
Einsatz nach Anspruch 1, der zusätzlich ein Ablenkelement (178) beinhaltet, das in Übereinanderlagebeziehung mit einem beliebigen aus der genannten Mehrzahl von Filterelementen (52) platziert ist.
Einsatz nach Anspruch 1, bei dem der genannte Mantel (12) ferner aus einer Mehrzahl von Fasern (14) konstruiert ist, wobei die genannte Mehrzahl von Fasern (14) die genannte Kammer (13) wenigstens teilweise umgibt, wobei die genannte Mehrzahl von Fasern (14) in dem genannten harzigen Material eingebettet ist.
Einsatz nach Anspruch 4, bei dem die genannte Mehrzahl von Fasern (14) einen spiralförmigen Pfad in dem genannten Mantel (12) bildet.
Einsatz nach Anspruch 1, bei dem der genannte Mantel (12) einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweist, die jeweils Flansche (18) besitzen, die von der genannten Kammer (13) nach außen verlaufen.
Einsatz nach Anspruch 6, der ferner eine erste und eine zweite Endplatte (30, 32) umfasst, die an dem genannten Mantel (12) und dem Verbindungsmittel (26, 28) befestigt ist, um den genannten Einsatz (10) an der Verdrehkraftquelle zu halten.
Einsatz nach Anspruch 1, bei dem jedes der genannten Filterelemente (52) eine Membran (90) und ein poröses Abstandshalterelement (94) zum Trennen der genannten Membran (90) von dem Stützelement beinhaltet, um einen Kanal für den Permeatstrom zu bilden, wobei der genannte Kanal mit der Permeatstromöffnung durch die genannte Membran (90) in Verbindung ist.
Einsatz nach Anspruch 8, der zusätzlich eine elastomere Dichtung (62) umfasst, wobei die Peripherie der genannten Membran (90) zwischen der genannten elastomeren Dichtung (62) und dem genannten Stützelement (88) eingeschlossen ist, wobei die genannte elastomere Dichtung (62) einen Konzentratstromflusskurs zwischen der genannten Membran und dem Stützelement (88) eines darüber liegenden Filterelementes (72) bildet.
Einsatz nach Anspruch 9, bei dem die genannte elastomere Dichtung (62) auch in das genannte Stützelement eines darüber liegenden Filterelementes (72) eingreift.
Einsatz nach Anspruch 10, bei dem das genannte Filterelement (54) eine Membranauflage (92) beinhaltet, die in die genannte Membran (90) eingreift.
Einsatz nach Anspruch 11, bei dem die Peripherie der genannten Membranauflage (92) zwischen der genannten Membran (90) und dem genannten Stützelement (88) eingeschlossen ist.
Einsatz nach Anspruch 9, der ferner eine erste Klebstoffschicht (106) beinhaltet, die sich zwischen der genannten elastomeren Dichtung (62) und der genannten Peripherie der genannten Membran (90) befindet, und eine zweite Klebstoffschicht (108) zwischen der genannten Peripherie der genannten Membranabstützung (90) und dem genannten Stützelement (88).
Einsatz nach Anspruch 9, bei dem durch die genannte elastomere Dichtung (62) eine Mehrzahl von Öffnungen (70) verläuft, um den Fluss des Konzentratstroms zwischen dem genannten Konzentratstromfließkurs und der ersten und der zweiten Öffnung durch die genannte Membran und das genannte Stützelement (88) zuzulassen.
Einsatz nach Anspruch 14, bei dem die genannte Mehrzahl von Stützelementen (88, 136) der genannten Mehrzahl von Filterelementen (52) jeweils eine periphere aufgeraute Oberfläche (178) beinhaltet, die in dem genannten harzigen Material (146) des genannten Befestigungsmittels eingebettet ist, um die genannte Mehrzahl von Filterelementstützelementen (88, 136) mit dem genannten Mantel (12) zu verbinden.
Einsatz nach Anspruch 8, der ferner einen Damm (106) neben der genannten Membran (90) in dem genannten Kanal (108) für den Permeatstrom umfasst, wobei der genannte Damm (106) eine Passage von Partikeln des genann ten Permeatstroms von dem gekannten Kanal (108) zu der genannten dritten Permeatstromöffnung durch die genannte Membran (90) verhindern kann und wobei ein undurchlässiges Element (114) im Eingriff mit dem genannten Damm (106) platziert ist, um eine Richtungsänderung des genannten Permeatstroms in dem genannten Kanal (10) in Richtung auf den Mantel (12) des genannten Filtereinsatzes (10) zu bewirken.
Einsatz nach Anspruch 2, wobei die genannte Membran (130) gewellt ist.
Einsatz nach Anspruch 17, der zusätzlich ein Geflecht (132) aus einem Material umfasst, das neben der genannten gewellten Membran (130) liegt.
Einsatz nach Anspruch 18, der zusätzlich eine gewellte Membranauflage (136) und ein poröses Abstandshalterelement (134) umfasst, das zwischen der genannten gewellten Membran (130) und der genannten Membranauflage (136) liegt.
Einsatz nach Anspruch 19, bei dem die genannte Membranauflage (136) ein gewelltes Element ist.
Einsatz nach Anspruch 8, bei dem das genannte poröse Abstandshalterelement (134) ein starres Element und die genannte Membran (130) eine flexible Membran ist.